Der Datenaustausch-Standard für Bauleitpläne

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1 Der Datenaustausch-Standard für Bauleitpläne Dr. Joachim Benner Forschungszentrum Karlsruhe Institut für Angewandte Informatik 1 J.Benner - XPlanung

2 Übersicht Projekt XPlanung Ziele des Projektes XPlanung Nutzungsszenarien des Standards XPlanGML Projekthistorie Aktueller Stand Technischer Überblick XPlanGML Zusammenfassung 2 J.Benner - XPlanung

3 Ziele des Projektes XPlanung Entwicklung und Standardisierung von semantischen Datenmodellen für raumbezogene Planwerke (Bauleitpläne, Regionalpläne, Landschaftspläne,...). Entwicklung eines standardisierten, objektorientierten Austauschformats XPlanGML für raumbezogene Planwerke. Entwicklung standardisierter, formaler Visualisierungsvorschriften für raumbezogene Planwerke. 3 J.Benner - XPlanung

4 Motivation Vermeiden unnötiger Datenkonversionen Vermeiden von Informationsverlusten bei der Übertragung digitaler Planungsdaten Austauschformat für horizontale (interkommunal) und vertikale (Gemeinde Kreis Fachplaner) Abstimmungs- und Genehmigungsprozesse. Standardisiertes Datenmodell als Grundlage für die Entwicklung internetgestützten Dienste (Abfrage, Monitoring, Berichtswesen, Visualisierung,...) Einheitliches Datenformat für elektronische Beteiligungsplattformen. 4 J.Benner - XPlanung

5 Datenaustausch Verlustfreien Austausch digitaler Bebauungsplandaten im Format XPlanGML XPlanGML XPlanGML zwischen unterschiedlichen CAD/GIS Systemen bzw. Fachapplikationen 5 J.Benner - XPlanung

6 Datenaustausch über neutrale Schnittstelle 6 J.Benner - XPlanung

7 XPlanGML DXF DXF ist ein proprietäres Format und kann jederzeit geändert werden. DXF -Dateien sind zwischen unterschiedlichen Systemen nur beschränkt austauschbar. Semantische Informationen sind über DXF nur eingeschränkt und nicht standardisiert austauschbar. Die langfristige, nachhaltige Nutzbarkeit von DXF Daten ist nicht sichergestellt. 7 J.Benner - XPlanung

8 Speicherung von Plänen in Datenbanken XPlanGML Rasterkarten Geometrie Semantik Sachdaten Metadaten 8 J.Benner - XPlanung

9 Informationssysteme, Dienste ALKIS XPlanGML Analyse Filterung Flächenbilanz Verschneidung... CityGML 9 J.Benner - XPlanung

10 Projekthistorie XPlanung (1) Beginn im September 2003 als Deutschland- Online Projekt (Dienstleistungsportfolio, Geodaten) Federführung beim LVermAmt NRW Von März 2004 Dezember 2006 Projekt Federführung FHH, Kreis Bad Segeberg Ca. 20 Projektpartner (Kommunen, Landkreise, Dienstleister kommunale DV, Firmen, Wissenschaft / Forschung) Entwicklung der Modelle für BPlan und FPlan 10 J.Benner - XPlanung

11 Projekthistorie XPlanung (2) Von Mitte 2006 März 2007 Modellprojekt der Initiative Geodateninfrastruktur Deutschland (GDI-DE) - Praxiserprobung in 8 prototypischen Umsetzungsprojekten ( Konvertierung von Altplänen, Aufbau webbasierter Visualisierungsdienste, Integration in kommunale Praxis) - Softwareentwicklungen 11 J.Benner - XPlanung

12 XPlanung Publishing Platform (X3P) OpenSource basierte Plattform zum Visualisierung von XPlanGML über Web-Services (WFS, WMS, SLD) 12 J.Benner - XPlanung

13 XPlanGML-Toolbox Konvertierung von Altplänen im Shapefile-Format in XPlanGML Desktopgestützte Visualisierung von XPlanGML mit SVG-Vektorgraphik 13 J.Benner - XPlanung

14 Ergebnisse des GDI-DE Modellprojekts Existierende Planwerke können prinzipiell in das neue Datenformat XPlanGML umgesetzt werden. Bereitstellung von Bauleitplänen über standardisierte Web- Services ist prinzipiell möglich. Die Umsetzung von Altplänen ist technisch aufwändig Fehlende Unterstützung des Standards durch marktgängige Softwareprodukte Defizite bei der Strukturierung der Altpläne Eine Weiterentwicklung des Objektmodells (Schließen von Lücken, Einbeziehung anderer Planwerke, länderspezifische Ergänzungen) ist notwendig. Die Zuständigkeit für die langfristige Unterstützung / Pflege des Standards ist zu klären. 14 J.Benner - XPlanung

15 Projekthistorie XPlanung (3) Von September 2007 Februar 2008: Weiterentwicklung des Standards in Rahmen der E-Government-Initiative Deutschland-Online Erweiterung des XPlanGML-Objektmodells auf Regional- und Landschaftspläne 15 J.Benner - XPlanung

16 Aktuelles Stand XPlanung 3 Arbeitsgruppen in Deutschland-Online Vorhaben Geodaten/XPlanung Kommunale Implementierungen Modellierung ( XPlanGML 3.0; 2. Jahreshälfte 2008) Marketing und Verbreitung Pilotprojekte in verschiedenen Bundesländern (u. A. Brandenburg, Hamburg, Bayern, ) Implementierungen des Standards in verschiedenen kommerziellen Softwareprodukten laufen, erste Prototypen sind auf dem Markt 16 J.Benner - XPlanung

17 Offizielle Empfehlungen von XPlanung Empfehlung der "Fachkommission Städtebau" der Bauministerkonferenz vom Empfehlung der Fachkommission Kommunales Vermessungs- und Liegenschaftswesen des Deutschen Städtetages (DST) vom 25./ Empfehlung der Fachkommission "Baurecht" des DST vom 8./ Empfehlung des "Bau- und Verkehrsausschusses" des DST vom 13./ Empfehlung des Präsidiums des DST vom J.Benner - XPlanung

18 Technischer Überblick XPlanGML XPlanGML ist ein objektorientiertes, semantisches Datenaustausch-Format für Bauleitpläne, Regional- und Landschaftspläne Die Inhalte eines Planes werden als georeferenzierte (punkt-, linien-, oder flächenhafte) Objekte mit Sachdaten (Attribute) betrachtet. Die Objekte und ihre Attribute haben eine definierte Bedeutung Ziel ist, Planinhalte möglichst vollständig durch explizite Objektklassen abzubilden 18 J.Benner - XPlanung

19 XPlanGML ist nicht... Eine Software zur Erstellung von Bauleitplänen Eine Formalisierung des Prozesses, mit dem Bauleitpläne aufgestellt werden. Ein Ersatz der PlanzV 19 J.Benner - XPlanung

20 Methodik Analyse und Formalisierung der gesetzlichen Grundlagen BauGB, BauNVO, PlanzV für Bauleitpläne ROG(+ Ländergesetze) für Regionalpläne BNatSchG(+ Ländergesetze) für Landschaftspläne Ergänzung des Modells durch Analyse konkreter Beispielpläne 20 J.Benner - XPlanung

21 Beispiel Bebauungsgebiet im BPlan 9, Abs. (1) BauGB: Im Bebauungsplan können festgesetzt werden: 1. Art und Maß der baulichen Nutzung Planzeichenverordnung WS MI GE 0,5 bis 0,7 BMZ 3,0 V E Objektmodell Klasse BP_BaugebietsTeilFlaeche Eigenschaften (Attribute) position (Fläche) artderbaulichennutzung bebauungsart festsetzungenbaugebiet gestaltungbaugebiet Klasse BP_Baulinie position (Linie) Klasse BP_Baugrenze position (Linie) 21 J.Benner - XPlanung

22 Technische Besonderheiten Nutzung internationaler Standards Kompatibilität mit ALKIS / NAS Trennung von Inhalt und Darstellung Berücksichtigung von Rasterdaten Berücksichtigung textueller Planinhalte Einbindung externer Dokumente Attribute mit diskretem Wertebereich ( Schlüsselnummern ) Öffnung des Objektmodells zur Erfassung beliebiger Planinhalte 22 J.Benner - XPlanung

23 Nutzung anderer Standards Konsequente Nutzung internationaler Standards UML zur Datenmodellierung; XML, GML-3 für das Austauschformat; SLD/SE und SVG zur Internet-Visualisierung. Kompatibilität mit dem nationalen Standard ALKIS / NAS Einhalten der NAS Encoding Rules; Verwendung des GML-Profils des ALKIS Standards (GML3NAS). 23 J.Benner - XPlanung

24 GML - Geography Markup Language XML basierter Standard des OGC zur Übertragung geographischer (Vektor-)Daten GML spezifiziert keine speziellen Geofachdaten GML ist Grundlage für den Web Feature Service (WFS) des OGC. 24 J.Benner - XPlanung

25 GML Versionen Features Geometrie XLink GML 2.x Feature Geometrie (erweitert) XLink Dictionaries Allg. Metadaten GML 3.x Koordinaten Referenzsysteme Topologie Maßeinheiten, Messdaten Coverages Zeitabhängigkeit, dyn. Features 25 J.Benner - XPlanung

26 ALKIS / NAS ALKIS - Amtliches Liegenschaftskataster- Informationssystem ALKIS ist ein Fachkonzept der AdV zur integrierten Führung des Liegenschaftskatasters NAS Normbasierte Austauschschnittstelle Die NAS spezifiziert ein GML-3 basiertes Austauschformat für ALKIS-Fachdaten NAS nutzt ein eingeschränktes Profil des GML-3 Standards 26 J.Benner - XPlanung

27 GML3NAS-Profil Untermenge des allg. GML-3 Anwendungsschemas Berücksichtigt vor allem Geometrieklassen Gegenüber dem allg. GML-3 Standard eingeschränkte Geometrietypen 27 J.Benner - XPlanung

28 XPlanung / XPlanGML ALKIS / NAS ALKIS- ALKIS- Basisschema ALKIS- ALKIS- Fachschema XPlanGML Fachschema XPlanGML Basisschema GML3NAS GML -3 GML J.Benner - XPlanung

29 Raumbezug von XPlanGML-Objekten Punkt XPlanGML 2.0 XPlanGML 3.0 zusätzlich Einzelpunkt Multi-Punkt Linie gml:point Einzelner Linienzug gml:multipunkt Multi-Linie gml:linestring gml:_curve gml:multiline Fläche Einzelnes Polygon m. Inselflächen gml:polygon gml:_surface Eine der 3 Varianten Variabel Multi-Polygon gml:multisurface 29 J.Benner - XPlanung

30 Raumbezug von XPlanGML-Objekten Punkt XPlanGML 2.0 XPlanGML 3.0 zusätzlich Einzelpunkt Multi-Punkt Linie gml:point Einzelner Linienzug gml:multipunkt Multi-Linie gml:linestring gml:curve gml:multiline Fläche Einzelnes Polygon m. Inselflächen gml:polygon gml:surface Eine der 3 Varianten Variabel Multi-Polygon gml:multisurface 30 J.Benner - XPlanung

31 Objekte mit Flächengeometrie Flächenschluss-Objekte: Überdecken das gesamte Planungsgebiet überlappungsfrei. Überlagerungs-Objekte: Überlagern andere Flächenobjekte (z.b. Baugrenze, Denkmalschutzbereich) 31 J.Benner - XPlanung

32 Objekte mit Liniengeometrie Die Laufrichtung einer Linie hat in einigen Fällen semantische Bedeutung Baulinie Baugrenze Strassenbegrenzungslinie Die Bebauung / Straßenfläche liegt relativ zur Laufrichtung der Linie auf der rechten Seite 32 J.Benner - XPlanung

33 Trennung von Inhalt und Darstellung Ein XPlanGML-Modell enthält vor allem Informationen zum geometrischen und semantischen Inhalt eines konkreten Plans Informationen über die Visualisierung dieser Inhalte werden planunabhängig in sog. Stylesheets abgelegt. Planspezifische Layout-Informationen (z.b. Beschriftungen, Position von Symbolen) können mit speziellen Präsentationsobjekten integriert werden. 33 J.Benner - XPlanung

34 Vorteile der Trennung von Inhalt und Darstellung XPlanGML Prozessor Stylesheet 1 Stylesheet 2 Stylesheet 3 34 J.Benner - XPlanung

35 Konsequenz für Planerstellung Bisherige Vorgehensweise: Zeichnungsorientiert Ziel ist die Erstellung eines gezeichneten Plans Austausch des digitalen Plans quasi unmöglich Auswertung / Interpretation des Plans vielfach nur durch den menschlichen Experten Neue Vorgehensweise: Objektorientiert Ziel ist die Erstellung eines Modells, aus dem der gezeichnete Plan abgeleitet wird Austausch des digitalen Plans standardisiert möglich Auswertung des Plans prinzipiell auch durch Rechenprogramme möglich 35 J.Benner - XPlanung

36 Altpläne im Rasterformat Altpläne, deren vollständige Vektorisierung technisch oder wirtschaftlich nicht möglich ist, können als georeferenzierte Rasterbilder in XPlanGML erfasst werden. Voraussetzung: Die Geltungsbereiche (Umring-Polygone) sind als Flächengeometrie verfügbar. Pläne und Legenden sind als georeferenzierte Rasterkarten oder WMS über eine URL verfügbar. Basisplan und Änderungen können in separaten Rasterkarten vorliegen. 36 J.Benner - XPlanung

37 Textuelle Planinhalte Planinhalte, die nicht formalisiert werden können und/oder keinem speziellen geographischen Gebiet zuzuordnen sind, können als "Text-Objekte" in ein XPlanGML-Modell übernommen werden. Raumbezogene Objekte können Text-Objekte referieren. 37 J.Benner - XPlanung

38 Beispiel Referenz von Textobjekten 38 J.Benner - XPlanung

39 Attribute mit diskreten Wertebereich In vielen Fällen ist es notwendig, den Wertebereich bestimmter Attribute auf eine endliche Anzahl von Werten zu beschränken. In XPlanGML werden derartige Attributwerte grundsätzlich durch mehrstellige Ziffern (Schlüsselnummern) dargestellt. Über externe Verzeichnisse (GML-Dictionaries) werden Schlüsselnummern mit lesbaren Texten assoziiert. XPlanGML ordnet einzelnen Attributen spezifische Schlüsselnummer-Listen zu XPlanGML unterscheidet 2 Typen von Schlüsselnummer- Listen: Enumerationen ExternalCodeLists 39 J.Benner - XPlanung

40 Enumerationen Der Wertebereich einer Enumeration ist im XPlanGML_Schema festgelegt. <BP_LuftverkehrFlaeche gml:id="xy"> <zweckbestimmung>1500</zweckbestimmung>... </BP_LuftverkehrFlaeche> Falsch! Enumerationen sind Bestandteil des Standards und dürfen bei einer Implementierung nicht erweitert werden 40 J.Benner - XPlanung

41 ExternalCodeList <BP_LuftverkehrFlaeche gml:id="xy"> <zweckbestimmung>9999</zweckbestimmung> <detailliertezweckbestimmung>1500 </detailliertezweckbestimmung>... </BP_LuftverkehrFlaeche> Der Wertebereich einer ExternalCodeList wird nur über das GML-Dictionary festgelegt. Er kann außerhalb des Standards von einer Implementierung erweitert werden. 41 J.Benner - XPlanung

42 Öffnung des XPlanGML Objektmodells Jeder potentiell vorkommende Inhalt eines Plans muss sich prinzipiell im Modell abbilden lassen. Es wird faktisch unmöglich sein, dies ausschließlich mit expliziten Klassen und Attributen zu realisieren. XPlanGML bietet definierte Mechanismen zur Öffnung des Objektmodells Für jede Planart eine Generische Klasse Generische Attribute Integer, Real, String, Datum, URL Zuordnung Attributname Attributwert ExternalCodeLists Die Öffnungsmechanismen dürfen nur verwendet werden, wenn die Abbildung des Inhalts auf eine explizite Klasse / Attribut nicht möglich ist. 42 J.Benner - XPlanung

43 XPlanGML-Struktur - Basisschema 43 J.Benner - XPlanung

44 XP_Plan Basisklasse für Pläne Identifikatoren Beschreibung Dokumente (Begründung, Liegenschaftskarte, Kartengrundlage) Datumsangaben (Erstellung, Untergang) Relation zu Vorgänger-/Nachfolger-Plänen Erstellungs-Massstab Textliche Festsetzungen / Darstellungen Räumlicher Geltungsbereich 44 J.Benner - XPlanung

45 XP_Bereich Basisklasse für Bereiche Identifikatoren Erläuterung Semantische Bedeutung (XPlanGML 3.0) Rasterdarstellungen Räumlicher Geltungsbereich 45 J.Benner - XPlanung

46 XP_Objekt Basisklasse Fachobjekte Identifikatoren Freier Text Realisiert (ja/nein) Gesetzliche Grundlage Referenz auf Textliche Festsetzungen / Darstellungen Gliederungs-Attribute Vertikale Ebene 46 J.Benner - XPlanung

47 XPlanGML-Struktur - Anwendungsschemata 47 J.Benner - XPlanung

48 Anwendungsschemata Bebauungsplan Flächennutzungsplan Regionalplan "Kernmodell" Regionalplan "Spezifisches" Modell für Nordrhein-Westfalen Landschaftsplan "Kernmodell" Landschaftsplan "Spezifisches" Modell für Nordrhein-Westfalen 48 J.Benner - XPlanung

49 Übersicht Objektmodell XPlanung Planart Anzahl der Pakete Anzahl der Klassen Anzahl der Aufzählungen Basismodell / 0 Bebauungsplan / 19 Flächennutzungsplan / 17 Regionalplan 5 (Kern) 5 (NRW) 30 (Kern) 21 (NRW) 15 / 2 (Kern) 17 / 10 (NRW) Landschaftsplan 5 (Kern) 4 (NRW) 24 (Kern) 12 (NRW) 12 / 12 (Kern) 5 / 3 (NRW) 49 J.Benner - XPlanung

50 Teilmodelle Bebauungsplan Basisklassen Aufschüttung, Abgrabung, Bodenschätze Bebauung Erhaltungssatzung und Denkmalschutz Gemeinbedarf, Spiel- und Sportanlagen Landwirtschaft, Wald- und Grünflächen Naturschutz, Landschaftsbild, Naturhaushalt Raster Sonstiges Umwelt Verkehr Ver- und Entsorgung Wasser 50 J.Benner - XPlanung

51 Teilmodelle Flächennutzungsplan Basisklassen Aufschüttung, Abgrabung, Bodenschätze Bebauung Erhaltungssatzung und Denkmalschutz Gemeinbedarf, Spiel- und Sportanlagen Landwirtschaft, Wald- und Grünflächen Naturschutz, Raster Sonstiges Verkehr Ver- und Entsorgung Wasser 51 J.Benner - XPlanung

52 Problematik bei Landschafts- und Regionalplänen Regional- und Landschaftsplanung beruhen im wesentlichen auf Landesgesetzen Der Bund hat entsprechende Rahmengesetze erlassen Bundesnaturschutzgesetz (BNatSchG) Raumordnungsgesetz (ROG) Die Rahmengesetzte sind nicht direkt rechtsverbindlich und nicht detailliert 52 J.Benner - XPlanung

53 Lösungsansatz in XPlanung Abbildung der Rahmengesetze in bundeseinheitliche "Kernmodelle" Optionale Verfeinerung der Kernmodelle in länderspezifischen Objektmodellen Die Klassen des Kernmodells dienen als Oberklassen der länderspezifischen Klassen In XPlanGML-Modellen können sowohl Klassen des Kernmodells als auch des länderspezifischen Modells vorkommen. Derzeit existieren spezifische Objektmodelle für Regional- und Landschaftspläne in NRW 53 J.Benner - XPlanung

54 Zusammenfassung Im Projekt XPlanung wurde ein standardisiertes, semantische Datenformat XPlanGML für Bauleitpläne, Landschafts- und Regionalpläne entwickelt. Alle entsprechenden Planinhalte lassen sich prinzipiell auf XPlanGML abbilden. Altpläne lassen sich prinzipiell in XPlanGML konvertieren, dies kann aber technisch aufwändig sein. Die Einführung des XPlanung-Standards wird von der Politik und den kommunalen Spitzenverbänden empfohlen. Führende Software-Hersteller von Fachapplikationen im Bereich der Bauleitplanung / Raumplanung haben mit der Implementierung des Standards begonnen. 54 J.Benner - XPlanung

55 Ich danke Ihnen für Ihre Aufmerksamkeit 55 J.Benner - XPlanung

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