Fusion von Geodaten unterschiedlicher Quellen in Geodateninfrastrukturen am Beispiel von ATKIS und OpenStreetMap

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1 Fakultät Forst-, Geo- und Hydrowissenschaften Professur für Geoinformationssysteme Fusion von Geodaten unterschiedlicher Quellen in Geodateninfrastrukturen am Beispiel von ATKIS und OpenStreetMap Stefan Wiemann Dresden, 10. Mai 2011

2 01 Grundlagen Geodateninfrastrukturen Folie 2 von 26

3 01 Grundlagen Geodateninfrastruktur Gründe für die Entwicklung Ausbau des Internet als Kommunikationsmedium Nr. 1 Verbreitung von Geodaten gehemmt durch fehlende Standards und Schnittstellen Fehlende Interoperabilität zwischen klassischen Datenformaten sowie monolithischen Softwarestrukturen Hohe Kosten durch redundante Datenakquise/Datenhaltung Geodateninfrastrukturen Folie 3 von 26

4 01 Grundlagen Geodateninfrastruktur Technische Umsetzung Prinzip einer Serviceorientierten Architektur (SOA) Kommuniktion: 2. Find Registry 1. Publish Service Consumer 3. Bind and Execute Service Provider Verwendung von Web Services Standardisierung durch Open Geospatial Consortium (OGC) und weitere Organisationen Geodateninfrastrukturen Folie 4 von 26

5 01 Grundlagen Geodateninfrastruktur Web Services Data-Services (WMS, WFS, WCS, SOS) Processing Services (WPS) Library-Services (CSW) Human Interface Services Geodateninfrastrukturen Folie 5 von 26

6 01 Grundlagen Geodatenfusion Nutzen einer dienstebasierten Geodatenfusion Datensatzüberschreitende Analysen innerhalb einer GDI Reduktion redundanter Datenhaltung Hohe Flexibilität durch SOA Ad-hoc Fusion kleinerer Datenbestände in zeitkritischen Anwendungen Nutzung hochaktueller Geodaten über Data-Services Nutzung beliebiger Endgeräte Geodateninfrastrukturen Folie 6 von 26

7 01 Grundlagen Geodatenfusion Geodatenfusion im INSPIRE Kontext Zusammenführung mehrerer Ausgangsdatensätze zur Erstellung INSPIRE-konformer Datensätze Fortführung und Anreicherung bestehender Datensätze durch Integration themenverwandter Informationen Aktualisierung von Daten unter Verwendung alternativer Ressourcen (z.b. VGI) Geodateninfrastrukturen Folie 7 von 26

8 01 Grundlagen Geodatenfusion Klassifikation Geodatenfusion Horizontal Vertikal Image-Image Vektor-Image Vektor-Vektor Aktualisierung Detektion von Unterschieden Informationsanreicherung Datenintegratio n Geodateninfrastrukturen Folie 8 von 26

9 01 Grundlagen Geodatenfusion Ablauf Geodateninfrastrukturen Folie 9 von 26

10 01 Grundlagen Geodatenfusion Matching Geodateninfrastrukturen Folie 10 von 26

11 02 Konzeption Geodateninfrastrukturen Folie 11 von 26

12 02 Konzeption Vorbetrachtung Kriterien für Eingangsdaten Erfüllung definierter Qualitätsnormen (ISO 19113) Räumliche Überlappung der Datensätze Thematische Vergleichbarkeit Existenz notwendiger Metainformationen Bereitstellung über beliebige Netzwerkressource Geodateninfrastrukturen Folie 12 von 26

13 02 Konzeption Vorbetrachtung Granularität von Services feingranular grobgranular Geodateninfrastrukturen Folie 13 von 26

14 02 Konzeption Workflow Ausgangsdaten Analyse und Vergleich Abbruch Metainformationen Preprocessing Map Alignment Generalisierung Netzwerk Transformation Subsetbildung Matching Linkfile Fusion Postprocessing Ergebnis Geodateninfrastrukturen Folie 14 von 26

15 02 Konzeption Teilaspekte Automatisierung und Performanz Minimierung notwendiger Nutzerinteraktionen (Stateless Services) Syntaktische und semantische Informationen notwendig (Daten + Dienste) Reduktion notwendiger Transferleistungen (Nutzung von Datenreferenzen, Moving Code) Optimierung von Algorithmen oder Prozessstrukturen (GRID/Cloud) Geodateninfrastrukturen Folie 15 von 26

16 02 Konzeption Teilaspekte Evaluierung Aussage zur Quality of Service Qualität verwendeter Daten, Dienste und Diensteketten Festhalten von Statistiken und Prozessinformationen: Analyse des Matchingprozesses Zwischenergebnisse Unterstützung einer manuellen oder automatisierten Nachbearbeitung Geodateninfrastrukturen Folie 16 von 26

17 03 Implementierung Geodateninfrastrukturen Folie 17 von 26

18 03 Implementierung Ausgangsdaten ATKIS Basis DLM OpenStreetMap Amtlich erhoben Bestandteil des AAA- Modells der AdV Standardisierte Datenstruktur Beinhalten Maßnahmen zur Qualitätssicherung Community-gestützt Abrufbar unter Datenstruktur nicht standardkonform Keine konsistente Qualitätssicherung Geodateninfrastrukturen Folie 18 von 26

19 03 Implementierung Ausgangsdaten ATKIS Basis DLM OpenStreetMap Kostenpflichtig Homogener Datenbestand Aktualisierungszyklus bis zu 5 Jahren Attributierung beschränkt durch OK Kostenfrei nutzbar Patchwork i.d.r. hohe bis sehr hohe Aktualität Objekte frei attributierbar Geodateninfrastrukturen Folie 19 von 26

20 03 Implementierung Prozessstruktur Architektur Fusionsergebnis WMS Visualisierung Client kennt WFS ruft auf Fusionsergebnis WPS Geodaten Geodateninfrastrukturen Folie 20 von 26

21 03 Implementierung Prozessstruktur Prozessierung ATKIS Feature- Collection Features Metadatenvergleich Fusion (Feature- und Attributtransfer) Bounding Box Referenzsystem Geometrietyp Matchfile Anzahl Features Vergleichbarkeit der Datensätze Gesamtlänge Sinuosität Hausdorff-Distanz Richtung Straßenname Featurevergleich OSM Feature- Collection Features Geodateninfrastrukturen Folie 21 von 26

22 Client 03 Implementierung Ergebnis Geodateninfrastrukturen Folie 22 von 26

23 03 Implementierung Ergebnis Attributtabelle Geodateninfrastrukturen Folie 23 von 26

24 Fazit Forschungsfragen Welche Rolle spielt die Geodatenfusion bei der Umsetzung aktueller INSPIRE Richtlinien? Welche Synergieeffekte bietet die Kombination aktueller SDI-Initiativen und VGI? Inwieweit können administrativ erhobene Daten durch VGI aktualisiert oder ergänzt werden? Welche Möglichkeiten ergeben sich aus der Fusion nichtthemenverwandter Geodatensätze? Geodateninfrastrukturen Folie 24 von 26

25 Fazit Forschungsbedarf Entwicklung generischer Ansätze zur Geodatenfusion Performanz von Prozessierungsdiensten Abbildung interaktiver Prozessierung in einer GDI Darstellung von Unsicherheiten Dynamische Orchestrierung von Diensten Integration nicht-standardisierter Geoinformation in eine GDI Semantische Anreicherung von Geoinformationen Geodateninfrastrukturen Folie 25 von 26

26 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Geodateninfrastrukturen Folie 26 von 26