WEB-Dienste in GIS Umgebung

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1 WEB-Dienste in GIS Umgebung Gerhard Smiatek Atmosphärische Umweltforschung(IMK-IFU) Institut für Meteorologie und Klimaforschung Forschungszentrum Karlsruhe GmbH

2 Gliederung Einführung GIS Toolbox SOAP Webdienst Sicherheitsaspekte Zusammenfassung

3 Numerische Simulation am IMK-IFU Entwicklung und Betrieb: Chemistry Transport Model (MCCM) Regional Climate Model Biogenic VOC Emissions Model (BVOC) Umgebung: Fortran, C, Shell-Skripte Unix und Linux Software Tools (VIS5D, GMT etc.)

4 GIS am IMK-IFU Umgebung ArcGIS (SDE) Oracle 9.2 (RDBMS) UNIX (Irix),Win2000

5 Grundlage: Abbildung der Modellgeometrie Domain Nest1 Nest2 Rasterzellen Domain/ Nest System Zwei-Wege-Nestung n-schichten (3D) t-zeitpunkte Lambertsche Kegelprojektion (in mittleren Breiten), der Mittelmeridian geht durch xlong) xlong

6 Wie wird ArcGIS eingesetzt? Modell-Input (Emissionen, Landbedeckung,DEM) Änderung der Projektion Verschneidung mit der Modell-Geometrie Diverse Berechnungen Modell-Evaluierung Vergleich Modell-Messwert, Zeitserien Modell-Output Kartographische Bearbeitung

7 Probleme im GIS-Einsatz GIS ist nicht verfügbar an jedem Host Unterschiedliche Betriebssysteme(Irix, Linux, Win2000) Unterschiedliche Programmiersprachen (Fortran, C, AML, VB) GIS ist komplex

8 Was brauchen wir? Toolbox mit Modell-spezifischen: Daten (GIS/RDBMS) GIS Funktionen Mechanismus zur Bereitstellung der Toolbox im Netzwerk

9 Lösung: (1) Toolbox GIS RDBMS (braucht ArcGIS) Modell- Geometrie Modell- Eingabe- Daten BVOC Modell Kartographie OO -Perl Module ( auch Java ) Einfach zu nutzen mit einem Perl-Skript Unabhängig von der GIS-Software Die eingesetzte Implementierung benutzt ArcInfo Macro Language (AML) aber... nur auf einem HOST mit Zugang zu ArcGIS einsetzbar

10 Lösung: (2) Web-Dienste MS-NT/2000 (GIS) GIS-Dienst RDBMS-Dienst UNIX(Irix) GIS SOAP RDBMS-Dienst UNIX(Linux) RDBMS Das Perl-Programm kann auf jedem Rechner ausgeführt werden, da benötigte Objekte und Methoden über SOAP auf entfernten Rechnern laufen.

11 SOAP Simple Object Access Protocol (SOAP) Kommunikationsprotokoll für XML Basic messaging Protokoll für Web-Dienste RPC Mechanismus für XML kodierte Nachrichten über HTTP Publiziert im Jahr 2000 SOAP::Lite Implementierung für Perl ( Lite = einfach!!!)

12 Warum SOAP? Einfach, da viele Hilfsmittel Weniger komplex als vergleichbare Verfahren (z.b. CORBA) Über 60 Implementierungen für Datenbanken, Programmiersprachen (Java, C, Phyton, Perl...) SOAP::Lite Aktive Entwicklung (Open Source) SOAP:Lite mailing list

13 Server in Perl 1 #!/usr/bin/perl 2 use SOAP::Transport::HTTP; 3 use gismodule; # unsere GIS Klasse 4 $daemon = SOAP::Transport:: 5 -> new (LocalPort => 8081) 6 -> dispatch_to('gismodule') 7 ; 8 $daemon->handle;

14 Client in Perl 1 #!/usr/bin/perl -w 2 3 use SOAP::Lite; 4 use Bemission; # biogene VOC 5 my $bvoc = Bemission->new(); # Objekt 7 my $client = SOAP::Lite 8 $client->uri('gis'); 9 $client->proxy(' 10 $client->transport->timeout(500); 11 my $gis = $client ->call(new =>)# gis Objekt auf # dem gishost 12 ->result; 13 my $resp = $client-> runbvoc($gis,$bvoc); # Methodenaufruf

15 Besonderheiten im Zusammenhang mit GIS Programmkontrolle innerhalb des Perl-Skripts Host1 Host2 Außerhalb braucht eine GIS Funktion SOAP schreibt eine AML ArcGIS führt die AML aus SOAP verfügt über eine Fehlerbehandlung AML wird aber außerhalb des Programms ausgeführt! AML Fehler werden nicht von SOAP behandelt. AML muss über Standardoutput berichten Dauer der Ausführung der AML muss berücksichtigt werden (timeout)

16 Sicherheitsaspekte SOAP betrachten die Sicherheit nicht! HTTP Pakete passieren die Firewall (XML)! HTTPS, mit SSL (secure socket layer und HTTP) ermöglichen einen sicheren Betrieb Eine Sicherheit-Erweiterung von SOAP ist verfügbar, sie basiert auf digitalen Signaturen

17 Beispiel 1: Biogene VOC Emissionen DIENSTE: Berechnung der Landnutzung Import von Emissionsfaktoren, Biomasse- Daten Kartographie

18 Beispiel 2: Anthropogene Emissionen DIENSTE: Zeitliche Disaggregierung Räumliche Disaggregierung in Rasterzellen vom MCCM Modell NOx Emissionen aus dem Verkehr (Mexiko-Stadt, Quelle: CAM)

19 Beispiel 3: Kartographie DIENSTE: Datenimport vom MM5/MCCM Modell Erstellung einer Karte mit diversen Inhalten

20 Zusammenfassung GIS -Daten und Methoden können effektiv in der Unterstützung von numerischen Simulationsmodellen eingesetzt werden Mit Hilfe von SOAP können plattformunabhängige Anwendungen erstellt werden Einfache Benutzung Schneller Zugriff auf GIS-Daten

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