Eine Isolinienkarte zeigt eine Größe, die sich im Raum gleichmäßig ändert, indem sie Linien durch Punkte mit demselben Wert zieht. Höhe, Luftdruck, Temperatur und Niederschlag sind die klassischen Fälle. Das Ergebnis ist eine der ältesten und am leichtesten lesbaren Formen der thematischen Karte.
Dieser Leitfaden behandelt die wichtigsten Arten von Isolinien, wie sie aus Messwerten entstehen und wie man sie liest. Isochronen der Reisezeit, ein Sonderfall auf Basis von Straßennetzen, haben einen eigenen Leitfaden: Was ist eine Isochrone.
Definition
Eine Isolinie ist eine Linie auf einer Karte, entlang der eine kontinuierliche Größe einen konstanten Wert hat. Eine Isolinienkarte zeichnet mehrere solcher Linien in regelmäßigen Schritten der Größe, sodass Abstand und Form der Linien zeigen, wie die Oberfläche steigt und fällt.
Der Name kommt vom griechischen isos, gleich. Jede Größe hat ihren eigenen Begriff, der nach demselben Muster gebildet ist.
Häufige Arten von Isolinien
| Isolinie | Verbindet Punkte gleicher | Wo sie vorkommt |
|---|---|---|
| Höhenlinie | Höhe | Topografische Karten und Wanderkarten |
| Isobathe (Tiefenlinie) | Wassertiefe | Seekarten |
| Isobare | Luftdruck | Wetterkarten |
| Isotherme | Temperatur | Klima- und Wetterkarten |
| Isohyete | Niederschlag in einem Zeitraum | Niederschlags- und Hydrologiekarten |
| Isochrone | Reisezeit von einem Startpunkt | Einzugsgebiets- und Lieferanalysen |
Die ersten fünf beschreiben ein physikalisches Feld, das überall im Kartengebiet existiert. Die Isochrone ist anders, weil sie aus einem Straßennetz und einem Startpunkt berechnet wird. Deshalb hat sie einen eigenen Artikel.
So entstehen Isolinien
Eine Isolinienkarte beginnt mit Messwerten, und Messwerte liegen selten auf einem ordentlichen Raster. Wetterstationen, Vermessungspunkte und Tiefenlotungen sind verstreut. Die Linien entstehen in zwei Schritten.
1. Eine Oberfläche interpolieren. Die verstreuten Werte werden auf ein regelmäßiges Raster geschätzt. Übliche Verfahren sind die inverse Distanzgewichtung, bei der nahe Punkte stärker zählen als ferne, und die lineare Interpolation über eine Triangulation der Punkte. gdal_grid von GDAL setzt diese Verfahren um, darunter inverse Distanz hoch einer Potenz, nächster Nachbar, gleitender Mittelwert und lineare Interpolation über eine Delaunay-Triangulation. Bei Höhendaten entfällt dieser Schritt oft, weil digitale Höhenmodelle bereits als Rasterdaten vorliegen.
2. Die Linien nachzeichnen. Ein Konturalgorithmus durchläuft danach das Raster. Das Standardverfahren für zweidimensionale Raster heißt Marching Squares. Für jede Zelle prüft es, welche Ecken über und welche unter dem gewählten Wert liegen, und legt ein Liniensegment durch die Zelle, wo der Wert überschritten wird. Die Segmente verbinden sich zu durchgehenden Linien. gdal_contour von GDAL erledigt das für ein Raster-Höhenmodell mit festem Intervall und schreibt das Ergebnis als Vektorlinien.
Die Wahl des Intervalls bestimmt den Detailgrad. Der USGS-Leitfaden zu topografischen Kartensymbolen nennt für flaches Gelände eine Äquidistanz von 10 Fuß oder weniger und für Gebirge 100 Fuß oder mehr. Für Isobaren zeichnet die JetStream-Lektion der NOAA zu Bodendruckkarten Linien alle 4 Millibar, beginnend bei 1000 Millibar, nachdem der Druck jeder Station auf Meereshöhe reduziert wurde, damit Stationen in unterschiedlicher Höhe vergleichbar sind.
Interpolation ist eine Schätzung. Wo Messwerte spärlich sind, sind die Linien dazwischen ein Modell der Oberfläche, und die Karte ist nur so verlässlich wie die Daten dahinter.
So liest man eine Isolinienkarte
Für jede Isolinienkarte gelten dieselben Leseregeln. Der USGS-Leitfaden formuliert sie für Höhenlinien:
- Linien kreuzen sich nie. Jede Linie verbindet Punkte eines einzigen Werts, deshalb können sich zwei Linien mit verschiedenen Werten nicht treffen.
- Der Abstand zeigt das Gefälle. Eng beieinanderliegende Höhenlinien bedeuten einen steilen Hang. Weit auseinanderliegende oder fehlende Höhenlinien bedeuten nahezu ebenes Gelände. Auf einer Wetterkarte bedeuten dicht gedrängte Isobaren ein starkes Druckgefälle und stärkeren Wind.
- Das Intervall ist konstant. Der Unterschied zwischen benachbarten Linien ist auf der ganzen Karte gleich und steht auf USGS-Karten am Kartenrand.
- Zähllinien sind kräftiger. In regelmäßigen Abständen trägt eine breitere Zähllinie einen aufgedruckten Höhenwert zur Orientierung. Die dünneren Zwischenlinien dazwischen ergänzen Details.
- Geschlossene Ringe markieren eine Kuppe oder eine Senke. Eine geschlossene Höhenlinie markiert meist einen Hügel oder Gipfel. Senkenlinien mit kleinen, nach innen weisenden Strichen markieren eine Vertiefung.
Um einen einzelnen Punkt zu prüfen, statt ihn von den Linien abzulesen, nutzen Sie unser Höhenwerkzeug. Es liefert die Höhe jeder Adresse oder jedes Kartenpunkts und kann das Höhenprofil entlang eines Wegs zeichnen.
Isolinien und Isochronen
Eine Isochrone ist eine Isolinie gleicher Reisezeit, wird aber anders erzeugt. Statt Messwerte zu interpolieren, breitet sich eine Routing-Engine vom Startpunkt über das Straßennetz aus und hält fest, wie lange es dauert, jeden Ort zu erreichen. Die Grenze bei 10, 20 oder 30 Minuten wird zur Isochrone. Deshalb hängt eine Isochrone vom Verkehrsmittel, vom Straßennetz und vom Startpunkt ab, eine Höhenlinie dagegen nur vom Gelände.
Lautet die Frage „Wohin komme ich in 15 Minuten?“, lesen Sie Was ist eine Isochrone. Geht es darum, wie hoch, wie steil, wie warm oder wie nass es ist, brauchen Sie eine Isolinienkarte der hier beschriebenen Art.
Weiterlesen
- Leitfaden zu thematischen Karten: wo Isolinienkarten neben Choroplethen-, Punktdichte- und anderen thematischen Karten stehen.
- Choroplethenkarte: die übliche Wahl, wenn Daten zu Flächen wie Regionen oder Postleitzahlgebieten gehören statt zu einer kontinuierlichen Oberfläche.
- Höhenwerkzeug: die Höhe eines Punkts oder das Profil einer Strecke abfragen.
Häufig gestellte Fragen
Was ist eine Isolinienkarte?
Eine Isolinienkarte stellt eine kontinuierliche Größe wie Höhe, Luftdruck oder Temperatur mit Linien dar, die jeweils Punkte gleichen Werts verbinden. Das bekannteste Beispiel ist eine topografische Karte mit Höhenlinien. Eine Wetterkarte mit Isobaren ist ein weiteres.
Welche Arten von Isolinien gibt es?
Höhenlinien verbinden Punkte gleicher Höhe, Isobaren gleichen Luftdrucks, Isothermen gleicher Temperatur und Isohyeten gleicher Niederschlagsmenge. Tiefenlinien, auch Isobathen genannt, verbinden Punkte gleicher Wassertiefe. Eine Isochrone ist eine Isolinie gleicher Reisezeit.
Wie werden Isolinien aus Daten erzeugt?
Verstreute Messwerte werden zuerst auf ein regelmäßiges Raster interpoliert, etwa mit inverser Distanzgewichtung oder linearer Interpolation über eine Triangulation. Ein Konturalgorithmus wie Marching Squares durchläuft dann das Raster und zeichnet nach, wo die Oberfläche jeden gewählten Wert schneidet. Werkzeuge wie gdal_grid und gdal_contour von GDAL erledigen beide Schritte.
Wie liest man Höhenlinien?
Jede Linie verbindet Punkte gleicher Höhe, deshalb kreuzen sich Höhenlinien nie. Eng beieinanderliegende Linien bedeuten einen steilen Hang, weit auseinanderliegende flaches Gelände. Die Äquidistanz ist der Höhenunterschied zwischen benachbarten Linien, und kräftigere Zähllinien tragen die aufgedruckten Höhenwerte.
Was ist der Unterschied zwischen einer Isolinie und einer Isochrone?
Isolinie ist der Oberbegriff für jede Linie gleichen Werts. Eine Isochrone ist die besondere Isolinie gleicher Reisezeit von einem Startpunkt aus und wird über ein Straßennetz berechnet statt über ein Raster von Messwerten. Unser eigener Leitfaden zu Isochronen behandelt diesen Fall.
