Mobiles GIS in der Verwaltung

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1 Mbiles GIS in der Verwaltung Möglicher Nutzen, Prbleme und Lösungsansätze Einleitung SOGI Fachgruppe GIS-Technlgie Mbile GIS Anwendungen und Lcatin Based Services (LBS) sind durch das Aufkmmen vn leistungsfähigen Mbiltelefnen (Smartphnes) und Tablet-Cmputern (z.b. ipad, Andrid Tablets) technlgisch möglich gewrden und heute ptentiell für eine breite Nutzung zugänglich. Der flgende Text sllte mögliche Anwendung vn mbilen GIS und Kartendiensten in der Verwaltung aufzeigen swie eine Abgrenzung zu kmmerziellen LBS-Diensten vrnehmen. Definitin Mbiles GIS Ein mbiles GIS ist eine mehr der weniger kmplexe Ge-Anwendung, welche auf einem mbilen, tragbaren Gerät verwendet werden kann. Dabei gilt es zu unterscheiden, für welchen Typ vn Endgerät die Anwendung entwickelt wurde: Smartphnes: Diese Anwendungen sind im Wesentlichen Auskunftssysteme (Karten, Wege, Ruten, POI, etc) der simple Anwendungen zum Absetzen vn Punktinfrmatinen mit einer entsprechenden Infrmatin (z.b. Meldung eines defekten Kandelabers,.ä.). Diese Anwendungen werden vr allem vn Privaten benutzt. Aktuell existieren bereits Applikatin, mit denen weitere GIS-Funktinalitäten ermöglicht werden (z.b. vn Esri, Autdesk, OpenStreetMap-Editren, QGIS). Tablet, Laptp mit GPS-Verbindung, etc: Auf diesen Endgeräten laufen Mbile GIS mit Funktinalitäten, die es für Erfassung/Analyse/etc. im mbilen Einsatz benötigt. Diese Geräte verfügen zudem direkt über eine entsprechende Datengrundlage, die aus der Ge-Datenbank einer Organisatin/Firma auf das Gerät geladen wurde und nach Gebrauch wieder mit der Zentrale abgeglichen wird der per Dienst knsumiert wird. Dies sind im Wesentlichen prfessinelle Anwendungen, z.b. für die Vermessung der die Leitungsdkumentatin. Im Flgenden werden beide Typen vn mbilen GIS betrachtet. Abgrenzung Zu kmmerziellen LBS-Diensten In die Kategrie kmmerzielle LBS-Dienste (Lcatin Based Services) fallen Anwendungen wie Ggle Maps/Ggle Earth für Mbiltelefne, search.ch, Micrsft Kartendienste, etc. Stärken Der Vrteil dieser Kartendienste ist eine weltweite der landesweite Verfügbarkeit in einigermassen hmgener Frm. Bei GIS-Diensten vn Verwaltungen hören die Daten in der Regel an der Grenze der Verwaltungseinheit (Kantnsgrenze, Gemeindegrenze, Landesgrenze) auf. Dienste wie Pints f Interest (POI), Adresssuche, Street-View, Seite 1/7

2 Rutenfindung, werden vn LBS-Diensten sehr gut abgedeckt. Für Entwickler stehen meist gut dkumentierte und einfache APIs zur Verfügung, welche die Erstellung vn Mashups der Applikatinen erlauben. Generell werden kmmerzielle Dienste primär Daten und Dienste anbieten, welche für eine breite Nutzerschicht interessant sind und ptimal mit Werbung verknüpft werden können. Diese Dienste haben teilweise eine sehr einfache Benutzerführung, die aber meist keine vielfältigen Interaktinen durch den Benutzer zulässt. Schwächen Kmmerzielle Dienste bieten meist einen geringen thematischen Tiefgang. Bereiche die nicht für eine grsse Nutzerschicht interessant der kmmerziell verwertbar erscheinen, werden vn kmmerziellen Diensten nicht bearbeitet. In manchen Bereichen sind die Daten auch weniger aktuell als Daten, die vn Behörden erarbeitet werden (z.b. Amtliche Vermessung, Adressdaten, Orthfts, ). Schliesslich bestehen keine Ansprüche auf Richtigkeit, Vllständigkeit und Verfügbarkeit kmmerzieller Kartendienste. Kmmerzielle Dienste finanzieren sich entweder durch Abgebühren der Werbung. Vr allem Letztere kann für den Nutzer störend sein, resp. ein verzerrtes/manipuliertes Kartenbild zur Flge haben (z.b. zahlende Werbekunden werden bevrzugt in der Karte dargestellt als nicht-zahlende). Kartendienste vn Behörden werden meist über Steuergelder finanziert. Zu Crwdsurcing (z.b. OpenStreetMap) Stärken Es existieren zahlreiche Apps und mbile Webapplikatinen, die auf OpenStreetMap und OpenRuteService aufsetzen. Der Vrteil dabei ist die freie Verfügbarkeit und die in einigen Reginen sehr hhe Datendichte/Datenqualität. Eine kürzliche Studie vn Neis/Zielstra/Zipf [3] bescheinigt OpenStreetMap eine höhere Datendichte und Aktualität als den kmmerziellen Datenanbietern - Nachhlbedarf gibt es jedch nch bei den Turn Restrictins (Abbiegeregeln). Kmmerzielle Strassennetzdaten haben die Autnavigatin als Fkus während OpenStreetMap ein breiteres Spektrum abdeckt: z.b. generelle Stadtpläne, Pints f Interest (POI), Fussgänger-, Wander- und Fahrradruten. OpenStreetMap-Daten lassen sich gut mit behördlichen Daten kmbinieren. S könnten z.b. POI aus OpenStreetMap mit behördlichen Basiskarten kmbiniert werden. Das OpenStreetMap-Prjekt ist prinzipiell ffen für verschiedenste thematische Datensammlungen und -darstellungen. Schwächen Der Nachteil ist die Inhmgenität und uneinheitliche Qualitätskntrlle. Zudem gibt es kaum verbindliche RadMaps der Strategien. Gemacht wird, was den Usern/Datensammlern gerade gefällt. Behörden haben im Gegensatz dazu ft verbindliche Aufgaben mit vereinbarter, ft schriftlich festgehaltener Qualität. Seite 2/7

3 Nutzen vn mbilen GIS-Applikatinen vn Behörden Behördenintern Der Nutzen vn mbilen GIS-Applikatinen ist vr allem auch für die Behörden selbst gegeben: Effizientere Datenerfassung: Wenn der alte Datenstand beim Erfassen neuer Datenbestände eingeblendet der direkt bearbeitet werden kann, können neue Daten effizienter ergänzt und eingepflegt werden - direkt im Feld - hne, der mit reduzierter Nacharbeit im Bür. Besnders bei kmplizierten Erfassungen wie bei gleichzeitigen Aufnahme vn verschiedenen Kabelmedien auf Grssbaustellen ist es sinnvll die Gemetrien im Feld gleich vllständig zu erfassen. Je nach Gerätetyp können verschiedenste Sensren wie Tachymeter, GPS, Distanzmesser der snstige Sensren an den mbilen Rechner angeschlssen werden. Mit entsprechender Sftware und Hardware kann sgar der Tachymeter vm mbilen Rechner aus ferngesteuert werden. Schnelles Auffinden vn Objekten für Wartungsmannschaften mit Hilfe vn GPS und mbilen GIS, Beispiele: Auffinden vn Leitungs- der Kanalisatinsbjekten Auffinden vn zu pflegenden Grünbjekten der Inventar vn Sprt- der Spielanlagen Auffinden vn defekten Infrastrukturanlagen (z.b. Kandelaber) Direkte Dkumentatin vn Wartungsarbeiten direkt im Feld (z.b. Kanalspülungen, Videaufnahmen) Gegraphische Aufnahme vn Ereignissen wie Unfällen, Einbrüche, etc. (inkl. Phtdkumentatin) Visualisierung der Standrte vn Wartungsmannschaften der Einsatzkräften, nicht nur in der Einsatzzentrale sndern auch vn unterwegs, und Leitung derselben Kräfte Kntrlle vn Agrarsubventinen der relevanter Daten im Veterinärwesen, swie damit verbundene Auflagen direkt im Feld [7] Präsentatin / Kmmunikatin mit der Bevölkerung Schadensmeldungen der Bevölkerung/Allgemeinheit (z.b. defekter Kandelaber, defektes Sprt-, Spielgerät) - Meldung direkt mit MMS und Gekrdinate Augmented Reality zur Infrmatin der interessierten Bevölkerung: mit Wikitude-mässigen Brwsern können Infrmatinen zu Gebäuden, Naturschutzbjekten, etc. ins Kamerabild eingeblendet werden. Mbiles Augmented Reality für Präsentatin vn Prjekten: in Kamerabild der realen Welt werden virtuelle Bauprjekte eingeblendet Erweiterung der Wertschöpfungskette und dadurch Mehrnutzen für Behördendaten und Generierung vn Einkmmen (direkt der indirekt (z.b. über Arbeitsplätze/Steuern)). Daraus ergibt sich eine weitere Berechtigung, diese Daten überhaupt zu prduzieren (nicht nur Selbstzweck für Behörde). Für die Wirtschaft Lkale Werbung für Geschäfte (wird aber whl eher mit Ggle Maps, search.ch der OpenStreetMap abgedeckt als mit behördlichen Daten und Anwendungen) Seite 3/7

4 Auffinden vn Infrastruktur, die im Auftrag vn Behörden erstellt der gewartet werden sll Planung/Änderung/Anpassung vn Turen zu Kunden der Auslieferungen vn Waren direkt vn unterwegs, hne Rückfrage mit dem Bür halten zu müssen. Erstellen vn Applikatinen auf Basis vn behördlichen Gedaten der -diensten. Nutzung vn APIs und Dkumentatinen/Metadaten. Visualisierung und Dispsitin vn Lage vn Güter, Fahrzeugen und Persnal in der Zentrale und der Aussendienstler. Für Private Planung und Erfassung vn Wanderungen, Biketuren, OL, etc. Einhlen und Absetzen vn turistischen der geschichtlichen Infrmatinen vn unterwegs und vn zu Hause Suche vn Pints f Interest (POI), v.a. auch behördliche POIs GPS/Mbile GIS gestützte Führung vn Themenwegen (z.b. Industriepfad, Weinlehrpfad, etc.) Mögliche Prbleme und Lösungen bei der Entwicklung vn mbilen Anwendungen Hetergene Systemlandschaft (nur Smartphnes) Behörden haben leider die Tendenz Applikatinen der Webapplikatinen nur für die 1-2 ppulärsten Plattfrmen zu erstellen der sie nur mit den ppulärsten Systemen zu testen. Im Falle vn Mbiltelefnen wird häufig nur ios und Andrid unterstützt, dabei gäbe es auch andere Systeme wie Windws Mbile, WebOS, RIM/Blackberry, Symbian, Meeg, u.a. Die Plattfrmen stellen für Entwickler unterschiedliche Entwicklerkits zur Verfügung. Je nach Plattfrm stehen verschiedene Prgrammiersprachen und Tlkits zur Verfügung. Mögliche Lösungen: nicht Apps für ein bestimmtes mbiles Betriebssystem sndern Webapplikatinen entwickeln! Nicht für einen bestimmten Brwser entwickeln sndern sich an Webstandards (HTML5, JS, SVG, Canvas, XML) halten. Keine prprietären Lösungen wie Flash, Silverlight der JavaFX einsetzen. Diese sllten nur nch eingesetzt werden, falls das entsprechende HTML5-Pendant nicht ausgereift genug ist. Die Ankündigung vn Adbe [1] über die Einstellung der Entwicklung vn mbilem Flash zeigt, dass auch die Industriegrössen der Tendenz in Richtung ffene webbasierte Lösungen flgen. Micrsft engagiert sich ebenfalls stärker für HTML5 und weniger stark für die Weiterentwicklung des Silverlight Framewrks. Die eben veröffentlichte Silverlight-Versin 5 könnte die letzte sein. Die kmmende Windws 8 Versin mit den neuen Metr-Style Applikatinen wurde rund um die ffenen HTML5 Standards entwickelt. Zudem werden Brwser-Plugins in Internet-Explrer zunehmend verbannt [5]. Alternativ zu Webapplikatinen können auch plattfrmübergreifende Entwicklungsumgebungen wie PhneGap (Firma Nitbi, kürzlich vn Adbe übernmmen) eingesetzt werden, welche HTML5-Technlgien nutzt um Applikatinen für verschiedenste Smartphne-Plattfrmen auszuliefern. Eine ähnliche Technlgie ist Adbe Air, welche aber zur Auslieferung die Adbe Air Runtime mit dem Adbe Flash-Player vraussetzt, Seite 4/7

5 der ja bekanntlich auf vielen Cmputern nicht mehr verfügbar ist. Daher ist vn Investitinen in die Adbe Air Plattfrm eher abzuraten. Limitierte Bildschirmgrösse (nur Smartphnes) Smartphnes haben leider zu kleine Bildschirmgrössen um neben Detailansichten auch einen guten gegraphischen Überblick (z.b. auf Gesamtsituatin) zu bieten. Dafür sind PCs/Laptps/Tablets der eine gedruckte Papierkarte wesentlich besser geeignet. Mögliche Lösungen: Menüs auf separaten Seiten anstatt zusammen mit der Kartendarstellung, Fcus & Cntext-Technlgien aus der Infrmatin Visualizatin, Kmbinatin mit Papierkarte. Tablet statt Smartphne. Bei Smartphnes ist auch eine Tendenz zu höher auflösenden und grösseren Bildschirmen festzustellen. Es wird aber whl nch lange Zeit auch kleine Bildschirme geben. Benutzerführung und User Interface (v.a. Smartphnes) Applikatinen für kleine Bildschirme (wie in Smartphnes) müssen vn Grund auf neu designt werden. Nutzerschnittstellen für PCs können nicht einfach übernmmen werden. Bei mbilen Applikatinen befinden sich die Funktinen der Einstellungen ft auf separaten Seiten (Fenster im Fenster der schwebende Dialge mit vielen Tlbars sind nicht möglich). Buttn, Slider, etc. müssen wesentlich grösser sein als auf Desktp-PCs, da mit Fingern/Tuchevents nicht s exakt navigiert werden kann. Mögliche Lösungen: GUI vn Grund auf neu designen und gründlich testen. Neue Eventtypen wie Tuch- und Multituchevents, swie Gestensteuerung und sprachgestützte Steuerung bieten neue Chancen und Möglichkeiten bei mbilen Applikatinen. Beschleunigungssensren bieten die Möglichkeit zu detektieren, b die Applikatin im Hch- der Querfrmat betrachtet wird. Der Bildschirminhalt kann dann entsprechend ptimiert werden - z.b. Übersicht im Hchfrmat und Detailansicht im Querfrmat. Navigatinsgenauigkeit Insbesndere im städtischen Bereich kann die GPS-gestützte Ortung sehr lange dauern der relativ ungenau sein, da durch Mehrwegreflexinen das Signal zu weite Wege zurücklegt. Innerhalb vn Gebäuden der in Unterführungen und Garagen ist das GPS- Signal nicht verfügbar. Jammer (Persnen/Organisatinen die das GPS-Signal verfälschen) können sgar mutwillig Psitinierungssignale lkal verfälschen. Mögliche Lösungen: unbedingt Indikatr für Genauigkeit anzeigen (z.b. mit Kreis der Ungenauigkeit anzeigt). Gilliérn [2] schlägt daher eine Kmbinatin mehrerer Ortungsmethden vr, bei der die verschiedenen Psitinierungsmethden und ein Bewegungsmdell gewichtet werden und sich gegenseitig überwachen und krrigieren können: GPS, Natelantennensignal, digitales Kartenmaterial, WLAN-Ortung, terrestrisches GPS, Inertialsysteme/Trägheitsnavigatinssysteme [4], Bewegungssensren, etc.. Innerhalb vn Gebäuden kann nur nch auf alternative Ortungsmethden zugegriffen werden. Die Firma Ggle entwickelt terrestrische Navigatinsmöglichkeiten für Smartphnes in Einkaufszentren. Eine höhere Zuverlässigkeit geben Messungen mit Geräten, die verschiedene Satellitentechnlgien (GLONASS, Galile) unterstützen, Mehrwegreflexinen sind dadurch jedch auch nicht zu vermeiden. Seite 5/7

6 Abhängigkeit vn Strmquellen/Batterien Smartphnes sind, insbesndere bei Kppelung mit 3G-Diensten, GPS und Kamera, ziemliche Strmfresser. Man ist zeitlich eingeschränkt auf die Verfügbarkeit vn Strm aus dem Akku. Ohne Strm ist das Smartphne und die damit zugängliche Infrmatin wertls. Es gibt mbile Feldrechner, bei denen man Akkuwechsel im laufenden Betrieb machen kann. Dies hat den Vrteil, dass man z.b. eine Statinierung eines Tachymeters nicht verliert. Mögliche Lösungen: bessere Batterien kaufen, Ersatzbatterien mitnehmen, Slarpanels mitnehmen, in Pausen aufladen, auf technlgischen Frtschritt warten. Schlechte Lesbarkeit vn Displays in grellem Tageslicht Die Bildschirme handelsüblicher Cnsumer-Smartphnes und -Tablets sind nur sehr bedingt für den Outdr-Einsatz unter hellem Snnenlicht geeignet. Muss die Helligkeit wegen des hellen Tageslichts erhöht werden, s führt dies, je nach Display-Technlgie auch zu wesentlich höherem Strmverbrauch. Mögliche Lösungen: Es gibt spezielle Outdr Displays mit höherem Kntrast und höherer Helligkeit, diese sind jedch primär im prfessinellen Umfeld zu finden und entsprechend teuer. Rbustheit der Geräte Insbesndere beim Einsatz vn mbilen Rechnern im Outdrbereich und auf Baustellen sind stabile Geräte ntwendig. Dabei ist darauf zu achten, dass die Geräte stssfest, spritzwasserdicht und dichte Kabelanschlüsse haben. Mögliche Lösungen: Hier sind Prdukte auf dem Markt erhältlich, die diesen Anfrderungen entsprechen. z.b. Mettenmeier - Clibri, Panasnic - Tughbk/Tughpad, Mtin CL900/F5v der Outdr Cases für das IPad/Andrid Tablets. Häufig sind die Bildschirme vn rbusten Outdr-Geräte auch für den besseren Einsatz in grellem Tageslicht ptimiert. Zuverlässigkeit der Datenverbindung Obwhl die Schweiz im Mbilfunkbereich eine sehr gute Abdeckung geniesst [6], kann es immer wieder zu Unterbrüchen und langsamen Datenübertragungsraten kmmen. Die Netzabdeckung und Qualität ist lkal und vn Anbieter zu Anbieter unterschiedlich. Zu langsame Datenübertragungen können die Usability und die Datenknsistenz merklich beeinträchtigen. Mögliche Lösungen: Verwendung vn Datencaches (z.b. Tilecaches) für Basiskarten (z.b. Pixelkarten, Orthfts), Verwendung vn Offline-Datenbanken (z.b. SQLite, SpatiaLite) für Datensätze die nicht ständig am aktuellen Stand sein müssen. Beim Editieren vn Daten Verwendung vn Transaktinen und Checkmechanismen um immer einen knsistenten Datenzustand auch bei Netzunterbrüchen gewährleisten zu können. Seite 6/7

7 Prblem der Datensynchrnisatin Als Alternative zum ständigen Onlinedatenzugriff kann auch eine Offline-Datenbearbeitung in Betracht gezgen werden. Dabei wird vr der Feldbearbeitung der jeweils aktuelle Datenstand ausgecheckt und nach der Bearbeitung wieder eingecheckt. Ptentiell kann es dabei zu Datenknflikten kmmen der bei unregelmässigem Auschecken der Daten zu veralteten Daten. Mögliche Lösungsansätze: Versinierungssysteme, Auschecken/Einchecken über Zeitstempel und/der Status. Behandlung vn Knfliktsituatinen beim Wiedereinchecken. Gute Feldplanung um ptentielle Knflikte vn vrnherein zu vermeiden. Referenzen [1] Adbe Systems ( ): Flash t Fcus n PC Brwsing and Mbile Apps; Adbe t Mre Aggressively Cntribute t HTML5, (Zuletzt besucht am ) [2] Gilliérn, Pierre-Yves ( ): Güte der Psitinsbestimmung in mbilen Anwendungen, in e-ge.ch Newsletter Nr 27, , Seiten / (Zuletzt besucht am ) [3] Neis, Pascal, Dennis Zielstra and Alexander Zipf (2012): The Street Netwrk Evlutin f Crwdsurced Maps: OpenStreetMap in Germany , in: Future Internet 2012, 4, 1-21 der unter (Zuletzt besucht am ) [4] Raemy, Peter (2011/03): Navigatinssysteme für Fussgänger, (Zuletzt besucht am ) [5] Sinfsky, Steven (2011/09): Metr style brwsing and plug-in free HTML5, (Zuletzt besucht am ) [6] Swisscm Netzabdeckung (Zugriff ): (Zuletzt besucht am ) [7] Wiedmer, Hans-Ulrich ( ): Mbile GIS-Anwendungen im EVD: vn A (Agrarsektradministratin) bis Z (Zivildienst), in e-ge.ch Newsletter Nr 27, , Seiten / (Zuletzt besucht am ) Seite 7/7