Mobile GIS. Verteilte Geoinformationssysteme. Milan Jakesevic

Transkript

1 Mobile GIS Verteilte Geoinformationssysteme Milan Jakesevic

2 Gliederung: Einführung Zentralisierte GIS vs. Verteilte GIS Hauptkomponenten verteilter GIS Verteilte Softwarekomponenten in verteilten GIS Architekturmodelle verteilter GIS

3 Einführung GIS Community erkannte die Vorteile des Internets um es für GIS Anwendungen zu nutzen Zunehmendes Volumen (exponentiell) an Geodaten die räumlich und logisch in verteilter Form vorliegen Räumliche Analysen werden zunehmend komplex und rechenintensiv Einfache Bedienbarkeit (Klassische GIS Software zu kompliziert) Geoinformationsdienste werden der Öffentlichkeit zugänglich gemacht

4 Einführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch das Internet vernetzt sind um Geodienste anbieten zu können Ziel und Sinn verteilter GIS: Benutzer hat Möglichkeit auf eine einfache und günstige Weise auf Geodienste Weltweit zuzugreifen

5 Zentralisierte GS vs. verteilte GIS GIS entwickelten sich parallel mit dem Fortschritt des Internets und deren Technologien

6 Zentralisierte GS vs. verteilte GIS 3 Typen der GIS Architekturen: Traditionelle GIS (Mainframe, Standalone Desktop GIS) Client/Server GIS (Lan basiertes Desktop GIS) Verteilte GIS Interface Clients Gis Node Gis Node Programms Data Server Gis Node Gis Node Traditionelle GIS Client/Server GIS Verteilte GIS

7 Zentralisierte GS vs. verteilte GIS Vergleich: GIS Systeme Mainframe GIS Desktop GIS Verteilte GIS Internet GIS Mobiles GIS Architektur Modelle Monolitisch Client/Server (zwei-schichten) Web Client/Server (drei oder n- Schichten ) Wireless Client/ Server (drei oder n- Schichten) Clients Dumb Terminale Desktop PCs Web Client Wireless Geräte Client Benutzerschnitstelle GUI Web Browswer, Java Beans und ActiveX controls Minibrowser Netzwerk LAN LAN oder WAN Internet Wireless Netzwerk und das Internet Server Mainframe Applikations und Daten Server Web Server, Applikations Server, GIS Server und Daten Server Gateway Server, Web Server und GIS Server Anzahl der Erreichbaren Server Einer Einer oder wenige Tausend oder mehrere Tausend oder mehrere

8 Hauptkomponenten verteilter GIS Client Webserver Applikationsserver (Middelware) Datenbankserver P räs entation L og ik Daten HTTP Web S erver A plication S erver Map S erver Data S erver HTML, Images, Maps C G I

9 Hauptkomponenten verteilter GIS Präsentationsebene Darstellung und Visualisierung von Informationen (Karten, Tabellen, Texte u.s.w.) Rendern von Karten (Vergrössern, Verkleinern und Verschieben von Karten) Durchführung von Informationsanfragen auf den Karten und Auswahl von features Bearbeiten,Verwalten und Aktualisieren von Geodaten Wichtig für Sammlung von Daten

10 Hauptkomponenten verteilter GIS Der Client Ist das Benutzerfrontend (Webbrowser) um mit räumlichen Objekten und Analysen interagieren zu können Ergebnisse von Anfragen meistens in Form von Karten die statisch oder interaktiv sein können Um Interaktivität ermöglichen zu können o o o o Dynamisches HTML Plug Ins Java Applets Active X Controls

11 Hauptkomponenten verteilter GIS Logik Ebene Webserver Applikationsserver (Middleware Service) Mapserver Behandlung der Benutzeranfragen o Benutzeranfragen empfangen o Bearbeiten der Benutzeranfragen o Das Resultat an den Client übergeben

12 Hauptkomponenten verteilter GIS Der Webserver Nimmt Clientanfragen entgegen und leitet diese eventuell an andere Server (z.b. Mapserver) weiter Überträgt Dokumente (vorgefertigte Karten) an den Webbrowser Kommunikation Client Webserver via HTTP und HTTPS Grössten Anteil Apache und IIS

13 Hauptkomponenten verteilter GIS Der Mapserver Kernkomponente in den verteilten GIS zur Bereitstellung von Geodiensten Hauptfunktionen: o Generiert Karten auf Basis der Benutzeranfrage o Navigation (Zoom und Panfunktion) o Abfragefunktionalitäten o Durchführung von räumlichen Analysen wie Buffering, Überlagerung von Flächen, Netzwerkanalysen u.s.w. o Aufrufen von anderen Mapservern um bestimmte Analysen auszuführen (Cascading Map Server )

14 Hauptkomponenten verteilter GIS Der Applikationsserver Direkte Kommunikation zwischen Web und Mapserver nicht möglich da diese in unterschiedlichen Sprachen sprechen Hauptaufgaben des Applikationsserver: o Herstellung der Verbindung zwischen Web und Mapserver o Benutzeranfragen vom Webserver übersetzen und an den Mapserver weiterleiten o Übersetzung der Ausgaben vom Mapserver in HTML o Verwaltung von Transaktionen und gleichzeitigen Anfragen o Sicherheit und Lastenausgleich des Mapserver Load Balance Service

15 Hauptkomponenten verteilter GIS Daten Ebene Bietet räumliche und nichträumliche Geodaten und wird durch den Datenbankserver repräsentiert Der SQL Datenbankserver o Proces per Client Architektur o Multithreaded Architektur o Hybride Architektur

16 Hauptkomponenten verteilter GIS Proces per Client Architektur P rozess S erver P rozess Datenbank P rozess

17 Hauptkomponenten verteilter GIS Multithreades Architektur S erver Multithreaded P rozess Datenbank

18 Hauptkomponenten verteilter GIS Hybride Architektur S erver P rezess P rezess L istener P rogram P rozess Warteschlange P rozess P rozess P rozess Datenbank

19 Hauptkomponenten verteilter GIS Mobile GIS Clients sind mobile Geräte wie Handys, PDAs und Laptops Kommunikation zwischen Client und Server via Wireless Netzwerk Ausser den üblichen Komponenten (Webserver, Applikationsserver, Map und Datsnserver) Gateway Service notwendig : o Verbindet mobiles Gerät mit Webserver und übersetzt die Benutzeranfragen in HTTP für Webserver Grössere Einschränkung bezüglich Rechenleistung, Bildschirmgrösse, Datenübertragung und Interaktiion mit Gerät

20 Verteilte Softwarekomponenten in verteilten GIS Unter einer verteilten Komponente versteht sich ein ready to run Paket von Code das dynamisch in das vorhandene System geladen wird um dessen Funktionalität zu erweitern Softwarekomponenten in verteilten GIS sind modular Aufgebaut und werden am besten anhand der LEGO Metapher erklärt Lego Blöcke können miteinander gekoppelt, umgeordnet und abgebaut werden damit ein Block auch eine sinnvolle und funktionale Einheit bilden kann Analog werden die Softwarekomponenten in verteilten GIS dynamisch miteinander gekoppelt um den Benutzer eine entsprechende GIS Funktionalität bieten zu können

21 Verteilte Softwarekomponenten in verteilten GIS Beispiel: Textverarbeitungsprogramm besteht aus verschiedenen Komponenten (GUI, Fonts and Format Control, Speeling Check Component ) Map Display Komponente kann in Textverarbeiungsprogramm dynamisch hinzugefügt werden F onts and F ormat C ontrol S pelling C heck C omponent Map Display C omponent P rint P riview C omponent Word processor G UI C omponent P rojection C ontrol C omponent Vector Display C omponent S ymbol Display C omponent Map display C omponent

22 Verteilte Softwarekomponenten in verteilten GIS Vier Hauptkomponenten notwendig um den Augau der Softwarekomponenten nach dem LEGO Prinzip zu ermöglichen o Viewer und Editors o Catalogs o Repositories o Operators

23 Architekturmodelle in verteilten GIS Beschreiben die Funktion und den Zusammenhang zwischen den einzelnen Komponenten, deren Abhängigkeiten und den Datenfluss zwischen diesen 3 Architekturmodelle: o Distributed Web Mapping Architektur o Restricted Client/Server GIS Architektur o Open Distributed Distributed GIS Architektur

24 Architekturmodelle in verteilten GIS Beschreiben die Funktion und den Zusammenhang zwischen den einzelnen Komponenten, deren Abhängigkeiten und den Datenfluss zwischen diesen 3 Architekturmodelle: o Distributed Web Mapping Architektur o Restricted Client/Server GIS Architektur o Open Distributed Distributed GIS Architektur

25 Architekturmodelle in verteilten GIS Distributed Web Mapping Architektur S earch Viewers & editors C onstruct C atalog S ervices C atalog s R elations hips C ontain Invoke S tore & R etreive P oint to Web Map S erver Operators C oord.t rans Hold C reate Metadaten Describe R epos itories Names Hold Daten S imple features G rid C overages

26 Architekturmodelle in verteilten GIS Restricted Distributed GIS Architektur Beschränkt auf kleinere Anzahl von Servern Client hat seinen Webserver, Applikationsserver, ein oder mehrere Mapserver und Datenserver Kommuniziert nicht mit anderen GIS Komponenten durch das Internet Geeignet für kleinere Anzahl von Benutzeranfragen Fehlende Redundanz kann mit einem multiserver System umgangen werden Zwei Modelle: o Distributed Server System o Mirrored Server System

27 Architekturmodelle in verteilten GIS Distributed Server System Map S erver 1 F unction 1 Data S erver 1 Dataset 1 Web S erver Application S erver (with C atalog & L oad Balance S ervice) Map S erver 2 F unction 2 Data R epository Data S erver 2 Dataset 2 Map S erver n F unction n Data S erver n Dataset n Mirrored Server System Map S erver 1 F unction 1 Data S erver 1 All Data Web S erver Application S erver Map S erver 2 F unction 1 Data R epository Data S erver 2 All Data Map S erver n F unction n Data S erver n All Data

28 Architekturmodelle in verteilten GIS Open Distributed GIS Architektur

29 Vielen Dank führ Ihre Aufmerksamkeit! Fragen?

30 Quellen: [1] Zhong Ren Peng, Ming Hsiang Tsou, Michael F. Goodchild: GIS, InternetGIS, and distributed GIS Services, S.1-33, S [2] Christian Fürpaß, Mapserver als Hilfsmittel zur Datenvisualisierung im Internet, Besucht am [3] AA.Alesheik, H.Helali, HA.Behroz, WebGIS Technologies and Its Applications, Besucht am [4] Michael Nolde, Rainer Duttmann, Michael Blaschek, Ulrike Klein, Geodateninfrastrukturen und Ihre Anwendung in der Praxis, 2010.