Geoinformatik & GIS-Frameworks. Christoph Spörri & Andry Joos Geocom Informatik AG

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1 Geoinformatik & GIS-Frameworks Christoph Spörri & Andry Joos Geocom Informatik AG

2 Agenda (I) Geoinformatik Definition Kurze Geschichtsübersicht What s so special about GIS? Geodaten..und was man damit machen kann GIS in der Enterprise-Welt Integration Desktop Web/Mobile/Cloud 2

3 Agenda (II) Frameworks Kommerziell, Google & Co., Open Source Entwickler Herausforderungen & Spezialitäten Projekte mit GIS British Petroleum upc Cablecom GEONIS MISTRA Trassee 3

4 Vorstellung Die Vortragenden Christoph Spörri Bereichsleiter Entwicklung Seit 4 Jahren bei Geocom Server C#/Java Andry Joos Stv. Bereichsleiter Entwicklung Seit 9 Jahren bei Geocom Desktop/Expertensysteme C#/.NET & Delphi 42 Jahre Burgdorf Sailing, Jogging, Hiking 31 Jahre Bern/Liebefeld Events, Demoszene, Mountain Bike christoph.spoerri at geocom.ch andry.joos at geocom.ch 4

5 Vorstellung Geocom Informatik AG Unternehmen Geocom gehört zu den führenden Anbietern von Geoinformationssystemen und ist Teil der Esri Gruppe. Dank hoher Innovationskraft, ausgewiesener Fachkompetenz und langjähriger Projekterfahrung geniesst das Unternehmen weit über den deutschsprachigen Raum hinaus einen hervorragenden Ruf. Ver- und Entsorgungsunternehmen, öffentliche Hand, Industrie, Telekommunikation. Development 15 Entwickler, vom Praktikanten, Junior bis hin zum erfahrenen Senior ein gut durchmischtes Team. Wir arbeiten wo immer möglich agil nach Scrum. Die Entwicklung findet komplett in Burgdorf statt. 5

6 Definition Geoinformatik 1 Die Geoinformatik ist die Lehre von Wesen und Funktion geografischraumbezogener Information (Geoinformation) und ihrer Bereitstellung in Form von Geodaten. Sie bildet die wissenschaftliche und datentechnische Grundlage für Geoinformationssysteme (GIS). Allen Anwendungen der Geoinformatik gemeinsam ist der eindeutige Raumbezug. Geodaten speichern zum Zweck der Informationsgewinnung strukturierte codierte Angaben zur quantitativen und qualitativen Beschreibung von natürlichen oder definierten Objekten der realen Welt. Die Geoinformatik beschäftigt sich mit der rechnergestützten Auswertung der gespeicherten (Geo)-Information über bestimmte (mathematische) Regeln und Anweisungen, die die codierten Angaben über die Erde deuten. 1 nach Wikipedia.org 6

7 Definition Geoinformatik Kurzversion Rechnergestütze Bearbeitung und Verarbeitung von raumbezogenen Daten. Zwei wichtige Begriffe GIS = Geoinformationssystem Geodaten = Daten mit Raumbezug 7

8 Definition Geoinformatik Kurzversion Rechnergestütze Informationssysteme Bearbeitung (RIS) sind Informationssysteme und Verarbeitung von zur Erfassung, Bearbeitung, Organisation, Analyse und raumbezogenen Daten. Zwei wichtige Begriffe Geoinformationssysteme (GIS), Geographische Informationssysteme oder Räumliche Präsentation geografischer Daten. Geoinformationssysteme umfassen die dazu benötigte Hardware, Software, Daten und Anwendungen. GIS = Geoinformationssystem Geodaten = Daten mit Raumbezug 8

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10 Geschichte der Geoinformatik Karten mit Geodaten Vor Jahren: Höhlenmalereien mit Wanderrouten von Beutetieren 1854: Karte mit Cholerafällen in London Beginn des 20. Jahrhundert: Erste Karten mit mehreren Layers, d.h. Themen Geoinformationssysteme In den 60ern: Erste Kartenerstellungs-applikationen, inkl. einem richtigen GIS (Kanada) für die Ermittlung der Kapazität des Landes In den 80ern: Entstehung von kommerziellen Produzenten von GIS-Software (Esri, Intergraph, CARIS) In den 90ern: Die GIS-Industrie wächst aufgrund der starken Nachfrage. Ende des 20. Jahrhunderts: GIS-Technologie und Internet wachsen zusammen, Normierungen und Standards entstehen. 10

11 What s so special about GIS? Geodaten sind Daten wie alle anderen auch: Die Informatik verarbeitet sie in der gewünschten Weise was ist denn nun speziell daran? Geodaten haben einen Raumbezug Die Visualisierung auf Karten ist optisch ansprechend Beliebige Daten können geografisch aufbereitet werden und somit mit GIS verarbeitet, analysiert, in Bezug gebracht und angereichtet werden Geodaten sind überall 11

12 Geodaten sind überall Marketing Archäologie Logistik Kartografie Städteplanung Ressourcenmanagement Kriminologie Vermessung Katasterpläne Luftbilder Grundstücksverwaltung Umwelt Geologie Gefahrenbeurteilung Verkehrsplanung Touristik Freizeitplanung Routenplanung Bauwesen Lawinenschutz Versorgungsnetze Entsorgungsnetze Stromnetz Gasversorgung Versicherungen Topografie 12

13 Geodaten: Womit arbeitet man als Entwickler Vektordaten Geometrien (Shape) 0D: Punkte 1D: Linien 2D: Flächen 2+1D: Flächen + Attrib. Höhe 2,5D: Surfaces 3D: Körper 4D: Temporale Information Rasterdaten Rasterdaten beschreiben die Objektgeometrie durch digitale Bilder, wie etwa Luft- sowie Satellitenaufnahmen aber auch eingescannte Karten etc. Attribute mit Sachinformationen 13

14 Geodaten: Womit arbeitet man als Entwickler Vektordaten Geometrien (Shape) 0D: Punkte 1D: Linien 2D: Flächen 2+1D: Flächen + Attrib. Höhe 2,5D: Surfaces 3D: Körper 4D: Temporale Information Rasterdaten Rasterdaten beschreiben die Objektgeometrie durch digitale Bilder, wie etwa Luft- sowie Satellitenaufnahmen aber auch eingescannte Karten etc. Attribute mit Sachinformationen 14

15 Geodaten: Womit arbeitet man als Entwickler Vektordaten Geometrien (Shape) 0D: Punkte 1D: Linien 2D: Flächen 2+1D: Flächen + Attrib. Höhe 2,5D: Surfaces 3D: Körper 4D: Temporale Information Attribute mit Sachinformationen Rasterdaten Rasterdaten beschreiben die Objektgeometrie durch digitale Bilder, wie etwa Luft- sowie Satellitenaufnahmen aber auch eingescannte Karten etc. Spezialitäten Topologien (Nachbarschaftsbeziehungen) Netzwerke (Routing, Tracing, ) Vermassung 15

16 TBD Daten: Was sind Geodaten, woher Regierungstellen (download) Datendienste (Google, WMS) Daten mit Geobezug 1 Platz für Fusszeilen 16

17 Wo bekommt man Geodaten? Kostenlose Daten Open Street Map (Crowd Sourcing) Regierungsstellen Geodienste $$$$ Verwaltung Kommerzielle 17

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19 Eigene Daten Die meisten Datenbestände haben einen räumlichen Bezug Adressen Bezug auf ein Lineares System Geocodierung Einbindung von GPS Digitalisierung Scannen 19

20 3D in GIS (Eine neue Welt) Formate: - TIN D - LIDAR Verwendung - Darstellung - Analyse - VR 20

21 Analyse und Auswertung: Was kann man mit GIS tun? Zeigen wo was ist Daten auf Karten visualisieren um Orte zu finden, welche die gesuchten Eigenschaften haben und um Muster zu erkennen. Zeigen wo wie viel ist Die Visualisierung von Daten ergibt schnell ein Bild über die Dichte von bestimmten Elementen. Beispiel Stadtplanung: In welchen Quartieren leben tendenziell mehr Rentner, welche Quartiere haben eine grössere Dichte an Einzelhaushalten 21

22 Analyse und Auswertung: Was kann man mit GIS tun? Abbilden von Mengen Mengen werden in Karten abgebildet um Orte zu finden, welche gewissen Kriterien entsprechen um damit weiterarbeiten zu können. Beispiel Marketing: Ein Hersteller von Kinderkleider will Postleitzahlen von Orten finden wo viele junge Familien mit hohem Einkommen leben. 22

23 Analyse und Auswertung: Was kann man mit GIS tun? Herausfinden was in der Nähe ist Ausgehend von Punkten auf einer Karte kann man mit GIS herausfinden welche «Points of Interest» in der Nähe oder über bestimmte Kriterien verbunden sind. Beispiel Versorgung: Nach einem Rohrbruch muss die Frischwasserversorgung unterbrochen werden. Aufgrund der definierten Netzwerke der Wasserversorgung kann mit einer Netzverfolgung festgestellt werden, welche Haushalte vom Unterbruch betroffen sind. 23

24 Analyse und Auswertung: Was kann man mit GIS tun? Visualisieren von Veränderung Mit Einbezug einer zeitlichen Komponente kann ein eine Veränderung in einem Gebiet über einen definierten Zeitraum beobachtet werden. Beispiel Meteorologie: Die Wege eines Hurrikans können eingezeichnet und verfolgt werden um eine Voraussage zu ermöglichen wo in Zukunft weitere Hurrikane auftreten könnten. 24

25 Analyse und Auswertung: Was kann man mit GIS tun? Routing Was ist der schnellste oder kürzeste Weg von A nach B, unter Berücksichtigung von beliebigen Restriktionen und Einflüssen. Beispiel Logistik: Ein Disponent kann mit Hilfe von GIS schnell und direkt reagieren, wenn die A1 mal wieder dicht ist und seine LKW- Fahrer um das Hindernis herumlenken oder die Aufträge anders zuordnen, damit kein Zeitverlust durch Stau entsteht. 25

26 Analyse und Auswertung: Praxis simples Routing mit Google <script type="text/javascript«src="http://maps.googleapis.com/maps/api/js?sensor=true"></script> <script type="text/javascript"> var user; var directionsdisplay = new google.maps.directionsrenderer(); var directionsservice = new google.maps.directionsservice(); function calcroute(endlat, endlng) { var start = user; var end = new google.maps.latlng(endlat, endlng); var request = { origin: start.tostring(), destination: end.tostring(), travelmode: google.maps.directionstravelmode.driving }; } directionsservice.route(request, function(response, status) { if (status == google.maps.directionsstatus.ok) { directionsdisplay.setdirections(response); } else { alert("route calc was not successful for the following reason: " + status); } }); 26

27 GIS in der Enterprise-Welt Integration in ein Enterprise-System ist immer wichtiger 27 Nutzung für - Kundensupport - Marketing - Auskunft System - Asset Management

28 Wie integriere ich GIS? GIS ETL Fach GIS Fach Option A Option B 28

29 Wie integriere ich GIS? GIS Fach GIS Fach Option C Option D 29

30 Wie integriere ich GIS? Wie verlinke ich die Daten: - Mit einer ID - Mit einer Adresse Geocodierung - Lineares Referenz System (z.b. Km entlang Strasse) - Koordinaten mit GPS erfassen 31

31 Desktop Expertensysteme mit umfangreichen Analyse-, Editier- und Präsentationsfunktion Datenproduktion Spezialisierte GIS-Anwendungen Produktion der Daten für Web-Anwendungen Desktopsysteme haben eine lange Tradition Desktop-GIS immer wie weniger wichtig (ausser eben für Expertensysteme & Produktion) 32

32 Web / Mobile Im Web vor allem für Routing und Auskunft Immer mehr auch ins Web 2.0 integriert (Hiking Routes, etc.) Integration mit Mobilen Devices 33

33 Cloud Desktop Could ist das Framework für viele der Web-Anwendungen GIS Bereich das Sharing der Daten im Vordergrund Publishing Feature Service Tiled Map Service Web Map 34

34 Frameworks für Entwickler Kommerzielle Frameworks vs. Open Source Frameworks Komplette Frameworks für alle Bereiche vs. spezialisierte Frameworks Einsatzbereiche Desktop, Fat-Client Web, Mobile Services, Cloud Java, C#/.Net Datenbanken für Geodaten 35

35 Kommerziell Autodesk hat eine ganze Serie von Applikationen entwickelt, welche die Anforderungen von GIS in der AutoCAD-Software integrieren. Esri entwickelt seit 30 Jahren GIS-Software und ist der führende Anbieter. Komplette Suite mit allem was es für GIS braucht, inkl.freie Daten und Online. Intergraph und Smallworld sind weitere bekannte Namen im kommerziellen GIS-Markt. Die Lösungen von Intergraph wurden als offenes System umgesetzt. Smallworld ist hauptsächlich im Industrieund Kommunikationsmarkt bekannt. 36

36 Esri 1 ESRI Inc. (Environmental Systems Research Institute) ist ein USamerikanischer Softwarehersteller von Geoinformationssystemen (GIS). Das in Redlands in Kalifornien ansässige und vollständig im Privatbesitz befindliche Unternehmen wurde 1969 von Jack Dangermond gegründet. 1 Ja, wir sind etwas voreingenommen (Geocom ist Teil von Esri Deutschland) 37

37 Web (Google, Bing, etc.) Was sind die Möglichkeiten - Viele API frei nutzbar (non-commercial) - Kommerzielle Optionen erhältlich Funktionen - Vor allem Darstellung und Routing - Analytische Funktionen nehmen zu 38

38 Open Source Libraries: Gdal: c++ Library zum Lesen/Schreiben von GIS-Formaten JUMP: Java Library für GIS-Funktionen Gispython: Python mit einigen GIS-Libraries Desktop GRASS: Voll ausgebautes GIS, vorallem für Forschungszwecke Qgis: Einfach zu Bedienendes Desktop GIS Server: Mapserver geoserver 39

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40 Herausforderungen für Entwickler Erfassung, Bearbeitung, Organisation, Analyse und Präsentation Als Entwickler kommt man täglich mit dem gesamten Ablauf und allen Teilbereichen in Berührung: Datenbanken Visualisierung/Grafik Geometrie/Math Usability Workflows Analysen Enorme Datenmengen: Anzeige einer Karte kann hunderttausende Datenbankzugriffe bedeuten. Inhomogene Daten müssen zusammengebracht werden (Koordinatensysteme, Codierungen, ) Interaktion mit anderen Systemen (SAP, Business- Systeme oder spezialiserte Fachanwendungen) 41

41 Spezialitäten für Entwickler Geometrien, 2D, 3D, Datenmengen- und arten Spatial-Features von Datenbanken Visualisierungen, Farben «Maps are beautiful» Alle modernen, «fancy» Technologien und Methodiken können im GIS-Umfeld angewendet werden; Desktop bis hin zu Cloud und Mobile mit allem was dazu gehört. 42

42 Projekte Wir stellen kurz ein paar Projekte vor, welche interessante Entwicklungen beinhalten und beispielhaft für GIS stehen. 43

43 GEONIS GEONIS Applikationsframework Produkt der Geocom Konfiguration durch Fachspezialisten via XML/SQL Vielseitig einsetzbar Die Herausforderung für Entwickler liegt darin, basierend auf der Esri- Technologie ein Allround-Framework zu erstellen und vor allem auch unterhalten, das für Nicht-Entwickler an- und verwendbar. 44

44 GEONIS Elektro GEONIS Fernwärme GEONIS Siedlungsentwässerung GEONIS Gas GEONIS Wasser GEONIS Amtliche Vermessung GEONIS Asset Manager Kundenspezifisch: GDN Geocom Developer Network GEONIS Core & Solutions GEONIS Solutions GEONIS Desktop GEONIS Server GEONIS Mobile GEONIS Core ArcGIS Desktop ArcGIS Server ArcGIS Mobile ArcGIS Geo Data Base 45

45 GEONIS Mischumgebung (historisch) mit Delphi, C#/.Net 3.5, Java Ca Units resp. Klassen (LOC-Counting ist ausstehend) 80% Legacy Code 5% Unit-Tested Build-System auf Basis Jenkins/SVN, inkl. InstallShield Code ist 0 ca. 10 Jahre alt Basiert auf ArcObjects von Esri (.Net, COM) 46

46 British Petroleum GIS für Raffinerie in Deutschland Dokumentation von Rohrleitungen Asset Management für Tanks und Gebäude Desktop- und Web-GIS-Arbeitsplätze 47

47 upc cablecom Grösster Kabelkommunikationsprovider der Schweiz Mehrsprachige Lösung: Deutsch, Französisch, Italienisch und Englisch in der gleichen Umgebung Seit 2003: Netzinformationssystem (Trasse /Kabel) kombiniert mit AND, Cablescout und SAP Seit 2006: Web-GIS-Applikation für externe Dienstleister Seit 2009: Mobile, Online-Lösung für Service-Techniker 48

48 MISTRA Trassee Individualentwicklung für die gesamtschweizerische Strasseninstandhaltung inkl. Pavement Management System Zentral betriebene Serverlösung zur Nutzung für astra und Kantone via Web-Browser Umfassende für Datenedition, Validierung, Stapelverarbeitung und Reporting 49

49 Links & Ressourcen Weiterführende Links und Lesestoff Einführung und Übersicht (von Esri) de.wikipedia.org/wiki/geoinformationssystem GIS Lounge Essentials GIS Applikationen und Frameworks / / Freie Tools & Daten GIS Wiki 50

50 Links & Ressourcen Bezugsquellen Geodaten Maps und Daten Bundesgeoportal Geographic Catalogue FreeGIS GeoDaten GeoCommunity Freie SwissTopo-Daten ArcGIS.com 51

51 Danke für euer Interesse Danke für s Apéro 52