mobile GIS Open Source Geodatenbanken Benjamin Winter

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1 mobile GIS Open Source Geodatenbanken Benjamin Winter

2 Einführung Internet auf Smartphones integrierte GPS-Sensoren in vielen Geräten einfache Möglichkeit seinen Standort mitzuteilen daher große Menge an Geodaten Zur effizienten Verwaltung sind Datenbanksysteme notwendig Open Source Systeme bieten guten Einstieg

3 Inhalt Geschichte der Open-Source Geodatenbankysteme PostGIS MySQL SpatiaLite Funktionsumfang Anwendungsbeispiele SpatiaLite

4 Geschichte PostGIS Entwicklung beginnt 2001 GEOS-Bibliothek entsteht Portierung von JTS Topology Suite nach C Simple Feature Access vollständig implementiert 2006/2007 Fokus auf SQL/MM Standard Beschreibt mehr geometrische Objekte

5 Geschichte MySQL Räumliche Erweiterungen seit 2003 (v 4.1) Nur für MyISAM Storage Engine Seit 2005 (v5.0.16) Unterstützung für mehr Engines InnoDB, NDB, BDB, Archive Exakte topologische Prädikate seit v5.6.1 (11. April 2011) Intersects, Touches, Overlaps

6 Geschichte SpatiaLite Erweiterung von SQLite Entwicklungsbeginn März 2008 Integration der GEOS-Bibliothek seit Juni 2008 Standard Simple Feature Access vollständig implementiert Integration der PROJ.4 Bibliothek seit September 2008 Ermöglicht Koordinatentransformationen Seit Dez 2009 Optimierungen, neue Funktionen Letzte Entwicklerversion Nov 2010

7 Funktionsumfang MySQL Kleinster Funktionsumfang Simple Feature Access nur zu großen Teilen umgesetzt Keine Verschneidungsoperationen (Union, Intersection) SRID außer Speicherung keine Berücksichtigung in Berechnungen Zugrundeliegendes Koordinatensystem wird immer als planar Betrachtet

8 Funktionsumfang SpatiaLite Aufbau auf SQLite Eingeschränkte SQL-Funktionen: ALTER TABLE: nur RENAME und ADD COLUMN möglich DELETE, INSERT, UPDATE nicht möglich auf Views Trigger: FOR EACH STATEMENT nicht implementiert

9 Funktionsumfang SpatiaLite Nutzt GEOS und PROJ.4 Bibliotheken Simple Feature Access vollständig implementiert Transformation von Geodaten in verschiedene Koordinatensysteme möglich Unterstützt Module zum Zugriff auf beliebige Datenquellen Enthaltene Module: VirtualShape: liest und schreibt Shapefiles VirtualText: liest CSV-Dateien VirtualNetwork: Routing mit Dijkstra-Algorithmus

10 Anwendungsbeispiele Vorbereitungen SpatiaLite als Datenbanksystem Keine Installation und Einrichtung nötig Benötigt: spatialite-gui (direkt ausführbare Datei) Beispieldatenbank: world.sqlite (gepackt)

11 Anwendungsbeispiele

12 Anwendungsbeispiele Geodaten anzeigen

13 Anwendungsbeispiele Neueinträge SQL-Statement: SELECT WUP_AGGL, AsText(Geometry) FROM Cities WHERE CNTRY_Name LIKE 'Germany'; Beispiel einer Zeile: Munich POINT( ) Augsburg ist noch nicht enthalten Welche Koordinaten hat Augsburg?

14 Anwendungsbeispiele Neueintrag In Wikipedia Stadt suchen und auf den Link mit den Koordinaten klicken zweite Zeile sieht brauchbar aus Koordinaten von München in Datenbank vertauscht und nicht komplett identisch Analog: Well-Known-Text von Augsburg ist POINT( )

15 Anwendungsbeispiele Neueintrag

16 Anwendungsbeispiele Neueintrag

17 Anwendungsbeispiele räumliche Lagebeziehungen Alle Städte innerhalb Deutschlands suchen SQL: SELECT WUP_AGGL AS Name FROM Cities, Countries WHERE Countries.CNTRY_Name LIKE 'Germany' AND Contains(Countries.Geometry, Cities.Geometry);

18 Anwendungsbeispiele Entfernungsmessung Luftlinie zwischen Universität Augsburg und Königsplatz soll gemessen werden Diese Orte müssen noch eingetragen werden Einfacher Weg, um an die Koordinaten zu kommen: gesuchten Ort als Startpunkt eingeben grünen Pfeil in Kartenansicht auf exakte Position verschieben Koordinaten aus dem Eingabefeld des Startpunktes auselesen

19 Anwendungsbeispiel Entfernungsmessung Ansichtsausschnitt der Seite

20 Anwendungsbeispiel Entfernungsmessung gewünschte Positionen eintragen: INSERT INTO Cities(WUP_AGGL, Geometry) VALUES('Augsburg UNI', GeomFromText('POINT( )', 4326)); INSERT INTO Cities(WUP_AGGL, Geometry) VALUES('Augsburg Königsplatz', GeomFromText('POINT( )', 4326));

21 Anwendungsbeispiel Entfernungsmessung Entfernung messen: SELECT DISTANCE( (SELECT Geometry FROM Cities WHERE WUP_AGGL LIKE 'Augsburg UNI'), (SELECT Geometry FROM Cities WHERE WUP_AGGL LIKE 'Augsburg Königsplatz')) AS 'Entfernung'; Ergebnis: Was für eine Einheit?

22 Anwendungsbeispiel Entfernungsmessung

23 Anwendungsbeispiel Entfernungsmessung Vorher in geeignetes Koordinatensystem transformieren: SELECT DISTANCE( (SELECT Transform(Geometry,32632) FROM Cities WHERE WUP_AGGL LIKE 'Augsburg UNI'), (SELECT Transform(Geometry,32632) FROM Cities WHERE WUP_AGGL LIKE 'Augsburg Königsplatz')) AS 'Entfernung(m)'; Ergebnis:

24 Anwendungsbeispiel Umkreisbestimmung Ziel: alle Orte in einem bestimmten Umkreis bestimmen Beispiel: Städte herausfinden, die im Umkreis von 130 km um Augsburg UNI liegen Zwei Möglichkeiten: 1. Messung der Entfernung von Augsburg UNI zu jedem Ort in der Datenbank 2. filtern der Orte durch MBR, minimal bounding rectangle und nur Messung der Entfernung innerhalb dieses Rechtecks

25 Anwendungsbeispiele Umkreisbestimmung Zweite Möglichkeit ist schneller, da MBRs effizient von der Datenbank verwaltet werden können Exakte Entfernung muss trotzdem noch gemessen werden, da MBR keinen Kreis beschreiben minimal bounding rectangle Entfernung

26 Anwendungsbeispiele Umkreisbestimmung Entfernung in Metern, Geodaten mit geeignetem Koordinatensystem verwenden Geodaten von Augsburg UNI in Koordinatensystem mit SRID herausfinden SELECT ASTEXT(Transform(Geometry,32632)) FROM Cities WHERE WUP_AGGL LIKE 'Augsburg UNI'; Ergebnis: POINT( )

27 Anwendungsbeispiel Umkreisbestimmung ohne MBR SQL-Statement: SELECT WUP_AGGL FROM Cities WHERE DISTANCE( PointFromText('POINT( )', 32632), Transform(Geometry,32632)) <= ; Ergebnis: Augsburg, Augsburg UNI, Augsburg Königsplatz, München und Nürnberg

28 Anwendungsbeispiel Umkreisbestimmung mit MBR Erstellen eines MBR mit Radius 130 km um Augsburg UNI: BuildCircleMBR( , , , 32632) finden der Städte in diesem Rechteck mit MBRContains(...) Exakte Entfernungsbestimmung mittels Distance(...)

29 Anwendungsbeispiel Umkreisbestimmung mit MBR Komplettes Statement: SELECT WUP_AGGL FROM Cities WHERE MBRContains( BuildCircleMBR( , , , 32632), Transform(Geometry,32632)) AND Distance( PointfromText('POINT( )', 32632), Transform(Geometry,32632)) <= ; Ergebnis: Augsburg, Augsburg UNI, Augsburg Königsplatz, München und Nürnberg

30 Anwendungsbeispiel Zeitmessung Kein subjektiver Geschwindigkeitsunterschied zwischen beiden Varianten zur Umkreisbestimmung Exakte Zeitmessung nur mit Kommandozeilenversion von SpatiaLite möglich Befehl.timer on wird schaltet Zeitmessung ein Dauer einer Abfrage wird nach dem Ergebnis dieser angezeigt

31 Anwendungsbeispiel Zeitmessung - Beispiel Verwendete Hardware: Netbook mit einer CPU- Taktrate von 800 Mhz Durchschnittliche Dauer der Umkreisbestimmung ohne MBR ca 0,4 Sekunden Durchschnittliche Dauer der Umkreisbestimmung mit MBR ca 0,36 Sekunden Geschwindigkeitsvorteil ca 11%

32 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Fragen?

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