Einsatzmöglichkeiten von Open Source Software in Web GIS

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1 Einsatzmöglichkeiten von Open Source Software in Web GIS Steffen Köhler 3Kon GmbH Informationstechnologien 27. Januar 2005

2 Inhalt Softwarekategorien Open Source Software und GIS Beispielprojekt Zusammenfassung

3 Softwarekategorien

4 Freie Software Freie Software ist Software, die mit der Erlaubnis für jeden verbunden ist, sie zu benutzen, zu kopieren und zu verbreiten, entweder unverändert oder verändert, entweder gratis oder gegen ein Entgelt. Im Besonderen bedeutet das, daß der Quellcode verfügbar sein muß. "Wenn es kein Quelltext ist, ist es keine Software." [gnu.org]»freie Software«hat etwas mit Freiheit zu tun, nicht mit dem Preis. free speech, not free beer

5 Free Software Foundation geprägt durch Richard Stallmann 1985 Gründung der FSF Recht auf uneingeschränkte Verteilung und Verwendung wurde als copyleft bezeichnet GNU-Projekt wurde 1986 gegründet

6 Open Source Software 1998 Gründung der Open Source Initiative (OSI) durch Eric Raymond und Tim O Reilly Schaffung von wirtschaftsnahen Open Source Lizenzen Offenlegung des Quellcodes durch den Urheber und kostenlose Weitergabe Urheberrechte liegen weiter beim Autor im Prinzip hat jedes OS-Projekt seine eigenen Regeln einige etablierte sind GPL,LGPL oder BSD

7 Open Source Lizenzen Lizenz Kann mit kommerzieller Software verwendet werden Eigene Veränderungen müssen wieder frei sein Kann unter anderen Bedingungen veröffentlicht werden GPL Nein Ja Nein Nein LGPL Ja Ja Nein Nein BSD Ja Nein Nein Nein NPL Ja Nein Nein Ja Public Domain Ja Nein Ja Nein Enthält besondere Rechte für den Lizenzinhaber

8 Nicht unter Copyleft stehende freie Software Autor gibt Erlaubnis Software weiterzuverbreiten und zu verändern und zusätzliche Einschränkungen hinzuzufügen. Eine Softwarefirma kann das Programm mit oder ohne Veränderungen kompilieren und die ausführbare Datei als proprietäres Softwareprodukt vertreiben

9 Halbfreie Software Halbfreie Software ist nicht freie Software, die den Usern aber die Möglichkeit bietet, das Programm für nichtkommerzielle Zwecke kostenlos zu verwenden, zu kopieren, weiterzugeben und zu verändern.

10 Public Domain Software Ein Werk (auch Software) gilt als gemeinfrei (engl. public domain), wenn es keinem Urheberrecht unterliegt. Public Domain-Software darf kopiert und verändert werden (falls der Quelltext zur Verfügung steht).

11 Freeware, Shareware Freeware Copyright, vom Entwickler oftmals ohne lizenzrechtliche Bestimmungen freigegeben Weitergabe erlaubt, kein Quelltext Shareware Weitergabe von Kopien erlaubt, kein Quelltext Bei regelmäßiger Anwendung Aufforderung zur Entrichtung einer Gebühr

12 Proprietäre Software Proprietäre Software ist weder freie noch halbfreie Software. Verwendung unterliegt klaren Richtlinien, und Veränderungen sind verboten oder zumindest stark eingeschränkt Quellcode wird nicht offen gelegt und unterliegt strengen Lizenzbestimmungen und Copyrights.

13 Projektrealisierung mit proprietärer Software Vorteile: Umfangreicher Support (Hotline) Sehr gut dokumentiert, Mehrsprachigkeit Existenz von Wizards Nachteile: Begrenztes Projektbudget Restriktive Lizenzmodelle Lokale Installationen bedingen lokale Lizenzen Weiterbetrieb nach Projektende

14 Kommerzielle Software Kommerziell bedeutet nicht gleich proprietär Es existieren kommerzielle freie bzw. nichtkommerzielle unfreie Programme.

15 Projektrealisierung mit Open Source Software - Vorteile Analysierbarkeit des Quellcodes Bedarfsorientierte Funktionalität Erweiterbarkeit der Software Beständigkeit und Investitionssicherheit Unabhängigkeit vom Hersteller Offene Standards Kompatibilität Einsatz in heterogenen Systemlandschaften Sicherheit, Qualität und Stabilität der Software Weiterbetrieb nach Projektende

16 Projektrealisierung mit Open Source Software - Nachteile Mangel an geeigneten/ausgereiften Produkten Mangelnde Hardwareunterstützung bei neuer Hardware Keine Herstellergarantie keine Produkthaftung Keine Entwicklungsgarantie Problem bei Dokumentation und Leitfäden Höhere Anforderungen an Systemadministration und Anwender Schulungsaufwand Höhere Anforderungen an Systemadministration und Anwender Oftmals Benutzerschnittstellen auf Kommandozeilenebene

17 Standards im GIS Bereich Visualisierung: OpenGIS Web Map Service (WMS) Datenzugriff: OpenGIS Web Feature Service (WFS) Datenaustausch: OpenGIS Geography Markup Language (GML) Datenpräsentation: OpenGIS Styled Layer Descriptor (SLD) Metadaten: ISO Metadata Standard (TC211 DIS 19115) Katalog: GeoData Discovery, Catalog Service (OpenGIS spec based on z39.50 profile)

18 OSS im GIS Umfeld, typische Anwendungen Desktop GIS (Erfassung, Analyse, Bearbeitung von Daten) Grass, Jump, Terra View, OpenEV (Geo-)Datenhaltung PostgreSQL/PostGIS, MySQL Visualisierung GIS Viewer (Visualisierung, Karten-Suchfunktionen, Sachdateneditierung, Projektionsverwaltung) QGIS (Quantum GIS), Thuban WebGIS-Applikationen (Visualisierung, Karten- Suchfunktionen, Sachdatenabfrage) Chameleon, Mapbender (Kartenviewer auf WMS Basis)

19 Desktop GIS Grass Geographic Resource Analysis Support System Entwickelt 1982 für militärische Planungszwecke (CERL) und öffentliche Verwaltung, Aufwand mehrere Millionen Dollar 1989 Freigabe des Quellcodes 1995 Rückzug des CERL 1997 Koordinierung durch Baylor University (Texas) / Universität Hannover 2002 Grass Version Version Version 6.0.0beta1

20 Grass Funktionalitäten Vollwertiges GIS Hybrides Raster - Vektor GIS (2D und 3D) Verarbeitung von Rasterdaten (bes. Satellitendaten) GUI und Kommandozeileninterface Modular erweiterbar, ca. 350 Module Integration zahlreicher Modelle (Bereich Umwelt) Einsatz in der Forschung (Modellentwicklung) Datenbankschnittstellen, zahlreiche Datenformate Lauffähig unter Windows, Unix, Mac, PDA Linux

21 Desktop GIS Viewer Thuban Python Applikation Schnittstellen zu PostGIS, Shape Dateien, WMS Layern Legenden- und Sachdateneditor Automatische Klassifizierung Projektionsverwaltung

22 Chameleon (cwc²) CGDI WMS Client Component Erweiterung der HTML Struktur für Kartenanwendungen (XML Template) Tags repräsentieren parametrisierbare Widgets (Window Gadgets) Tags werden durch Programmcode ersetzt Java Script API Verbergen des Codes in XML

23 Geodatenhaltung RDBMS und GIS Geometrie- und Sachdaten werden konsistent verwaltet und unternehmensweit zur Verfügung gestellt, kontrollierter, gemeinsamer Datenzugriff Abfrage der Daten nach Attributwerten und der Lage im Raum Große Datenmengen verwaltbar und speicherbar, alphanumerische/räumliche Indizierung, Trennung von Daten und Anwendung Backup und Recovery, Versionierung von Datensätzen, Transaktionskonzept

24 OSS Geodatenhaltung RDBMS PostgreSQL Quellcode ist frei und öffentlich verfügbar entstand aus Forschungsprojekt (Universität von Kalifornien, Berkeley) ursprüngliche Name der Software war Postgres 1995: Umstellung PostQUEL SQL Postgres : GPL 1996 Namensänderung auf PostgreSQL. Aktuelle Version ( )

25 OSS Räumliche Erweiterung eines RDBMS PostGIS Erweiterung von PostgreSQL um GIS Datentypen und Funktionen, entsprechend der OpenGIS "Simple Features Specification for SQL" Geometry, GeometryCollection, Point, MultiLine, Polygon,... Contains, ConvexHull, Cross,... Funktionen zur Analyse, Abfrage, Verwaltung von Geodaten auf Datenbank Ebene Aktuelle Version ( )

26 OSS UMN Kartenserver Entwickelt von der University of Minnesota (UMN) Datenformate (Vektor): Shape, ArcSDE, Oracle Spatial, MapInfo, Arc, Microstation DGN, WMS Layer Datenformate (Raster): (Geo)Tiff, ArcGrid, Erdas, JPEG, PNG, GIF automatische Legende, Maßstab, Übersichtskarte, Ausgabe auch z.b. in PDF oder Flash Auf verschiedenen Betriebssystemen lauffähig WMS/WFS Implementierung Aktuelle Version: 4.4.1

27 Mapserver Architektur

28 Mapserver Schnittstellen

29 Mapserver Mapfile LAYER NAME rivernetwork CONNECTIONTYPE postgis CONNECTION "user=postgres dbname=tris host=jena.geogr.uni-jena.de" DATA "the_geom from river" LABELITEM name" CLASS COLOR LABEL COLOR SIZE MEDIUM POSITION UL END # end of label END # of class END #LAYER

30 OSS Desktop GIS GIS-Knoppix Vorinstalliertes Grass mit mysql, Thuban, GPSdrive,.. Sourcepole.ch GISIX Knoppix+Grass Entwicklung der Universität Würzburg

31 Tisza Projekt Tisza River Information System (TRIS) Von der EU im fünften Rahmenprogramm gefördertes Projekt 11 Partner (Ungarn, Rumänien, Slowakei, Österreich, England, Belgien, Deutschland) Ziel: Handlungsanweisungen für Störfälle definieren, nachhaltige Wassernutzung sichern Gemeinsame Kommunikations- und Wissensplattform Vorgehen: Nutzung von Standards zur Ergebnisdokumentation und validierung, unterschiedliche Modellergebnisse ISO 191*, insbesondere Metadatenstandard für geographische Kartenwerke OGC SFD-SQL, WMS Datenbank-, Karten- und Ergebnisverwaltung über Web

32 Technologischer Ansatz Open Source Produkte UMN Mapserver, PostGIS, PostgreSQL, GEOS, Apache, gdal, ECW SDK, Linux Systeme (Redhat, Suse) Erste Erfahrungen Installation einer funktionierenden Umgebung, einschließlich erforderlicher Module sehr aufwendig, viele Kommandozeilenwerkzeuge, Shell-Skripte, Transparenz Für das Projekt nicht verwendbar, Skepsis der Partner! Aber: sehr leistungsfähig und erweiterbar Einfügen von Geometrien in PostGIS 20 Sekunden Unterstützung verschiedenster Vektor und Rasterdaten

33 Systemverwaltung der OSS Module Graphische / Kommandozeilenschnittstelle Automatische Installation der zusammengestellten/getesteten Module Verbergen von configure, make und install Server haben nachvollziehbaren Status, Speicherung aller log-informationen Fernwartung der Server

34 Backbone zur Systemverwaltung

35 Schnittstelle Geodaten-/ Kartenserver Graphische Schnittstelle für den Export/Import von ESRI-Daten nach PostGIS Graphische Schnittstelle für das Editieren der map files des UMN, Extent-, Datenebenenverwaltung Nutzerverwaltung auf Layer/Map/Workflow Ebene Sprachverwaltung Ergebnisverknüpfung (beliebiges Dokument an geometrische Objekte) über Web

36 Kartenverwaltung

37 Datenimport

38 Editieren der Kartenbeschreibung

39

40 Zusammenfassung OSS in ausgewählten GIS Bereichen ernstzunehmende Alternative zu proprietären Lösungen Geodatenhaltung auf der Basis von RDBMS mit Erweiterungen für den Raumbezug Koordinatentransformation Visualisierung von Vektor- und Rasterdaten im Intranet/Internet Höherer Einarbeitungsaufwand Positive Erfahrungen im Praxiseinsatz

41 Linklisten Open Source Software Jahrbuch: cejahrbuch2004/view Open Source im GIS Umfeld MapTools.org FreeGIS.org OpenSourceGIS.org RemoteSensing.org

42 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit! Im anschließenden Workshop können sie eine Reihe der vorgestellten Funktionen selbst ausprobieren.

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