Nutzung von 2D-Geodaten in Oracle Locator

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1 Prof. Dipl.-Ing. Rainer Kettemann Labor für Geoinformatik Nutzung von 2D-Geodaten in Oracle Locator Hochschule für Technik Stuttgart Fakultät Vermessung, Mathematik und Informatik Schellingstraße 24, Stuttgart 0711 / , rainer.kettemann@hft-stuttgart.de Geodaten in Oracle Locator Prof. Rainer Kettemann 1

2 Inhalt Motivation Interoperable Nutzung von Geodaten 2D-Geodaten in Oracle Locator Ergebnisse aus Untersuchungen an der HFT Stuttgart Übergreifende Nutzung von 2D-Geodaten in BW Schlussbetrachtung und Ausblick Geodaten in Oracle Locator Prof. Rainer Kettemann 2

3 Motivation Interoperable Nutzung von Geodaten spart Zeit und verbessert die Qualität von Entscheidungen durch aktuelle Daten. Oracle ist der Marktführer bei Datenbanken und Oracle Locator bietet mit SDO_Geometry einen offenen Industriestandard der keine Zusatzkosten verursacht. Geodaten in Oracle Locator Prof. Rainer Kettemann 3

4 Interoperable Nutzung von Geodaten In lokalen Netzwerken (LAN) Gemeinsame Datenhaltung in einer gemeinsamen, herstellerspezifischen Systemumgebung, oder in offenen Formaten (z.b. Oracle SDO_Geometry). Rechte werden über die Benutzerverwaltung des RDBMS geregelt Netzwerkübergreifend (Internet) Zugriff über Web Services Web Map Service Web Feature Service etc. Server müssen aufgesetzt und administriert werden Geodaten in Oracle Locator Prof. Rainer Kettemann 4

5 Eine Klassifizierung von Geodaten Eigene Geofachdaten Geodaten, die nur für eigene Zwecke von Bedeutung sind und Geodaten, die auch andere zur Erledigung ihrer Fachaufgaben benötigen. Geofachdaten anderer Institutionen, die für die Bearbeitung der eigenen Aufgabenstellung erforderlich sind. Geobasisdaten (Geodaten der Vermessungsverwaltungen). Geodaten in Oracle Locator Prof. Rainer Kettemann 5

6 Eine Klassifizierung von Geodaten Geodaten der Organisationseinheit A Geodaten der Organisationseinheit B Eigene Geofachdaten Eigene Geofachdaten externe Geofachdaten externe Geofachdaten Geobasisdaten von Extern Geobasisdaten Geodaten in Oracle Locator Prof. Rainer Kettemann 6

7 LRA / RP Hochschule für Technik Stuttgart Prinzip der Geodatenhaltung in BW mit Updatezyklen Stand 2008 Umwelt / Naturschutz eigene GeoFachdaten übergr. GeoFachdaten speziell aufbereitete GeoBasisdaten monatlich jährlich jährl. + bei Bedarf LUBW eigene GeoFachdaten übergreifende GeoFachdaten speziell aufbereitete GeoBasisdaten Auskunft jährlich Anwendungen Terminalserver MLR Geodaten-server Übergreifende GeoFachdaten speziell aufbereitete GeoBasisdaten jährlich LV GeoBasisdaten Geodaten in Oracle Locator Prof. Rainer Kettemann Quelle: Konzeption RIPS

8 GIS- Infrastruktur - Idealzustand: Nutzung der GDI-BW Baurecht Aufgaben eigene Daten LRA/RP oder Umwelt und Naturschutz UIS-DB eig. Daten Seit 2008: SDO_Geometry Replikation LUBW UIS- RefDB LAN Desktop GIS LV Nutzergruppen Web Web OGC W M E A B P Server GDI-BW OGC- Dienste GeoBD LST LST Daten MLR-Geodatenserver Forst Landw FNO LVN direkte Verbindung im LAN Verbindung basierend auf Internettechnologie Verbindung basierend auf Internettechnologie und OGC-Diensten LVN Geodaten in Oracle Locator Prof. Rainer Kettemann Quelle: Konzeption RIPS

9 Ist-Zustand in Kommunalverwaltungen Abteilung Abteilung Abteilung Abteilung A B C D ArcGIS Anwender GeoMedia Anwender AutoCAD Anwender MapInfo Anwender Ist-Zustand: Jede Abteilung speichert eigene Formate in einer eigenen DB oder in einem Bereich der Unternehmens-DB Fach-DB Fach-DB Fach-DB Fach-DB Datenbank für das gesamte Unternehmen Geodaten in Oracle Locator Prof. Rainer Kettemann 9

10 Mögliche in house Lösung basierend auf Oracle SDO_Geometry Abteilung A ArcGIS Anwender Abteilung B GeoMedia Anwender Abteilung C AutoCAD Anwender Abteilung D MapInfo Anwender Für andere wichtige Daten werden reduziert auf Oracle- Standardgeometrien bereitgestellt. Es können Kopien sein, die in regelmäßigen Abständen aktualisiert werden. Oracle-Datenbank für das gesamte Unternehmen Geodaten in Oracle Locator Prof. Rainer Kettemann 10

11 Datentypen Geodaten im offenen Format SDO_Geometry von Oracle Locator Punkte und Mehrfachpunkte werden Kreisbögen unterstützt Linien und Mehrfach-Linien Flächen, zusammengesetzte Flächen und Flächen mit Löchern Zusammengesetzte Objekte aus Punkten, Linien und Flächen - Es gibt (noch) keine Oracle-Definitionen für Texte, Splines, etc. + -? Oracle ermöglicht es, benutzerdefinierte Objekte in der Spatial-Datenstruktur abzulegen Geodaten in Oracle Locator Prof. Rainer Kettemann 11

12 Geodaten im offenen Format SDO_Geometry von Oracle Locator Lösungsvorschlag für Texte analog zu ArcView Shape Label Label Punkte mit Text, Winkel und sonstigen Darstellungsregeln als Attributwerte Label Label Referenz-Geometrien ausblenden Linien mit Text und sonstigen Darstellungsregeln als Attributwerte Geodaten in Oracle Locator Prof. Rainer Kettemann 12

13 Geodaten im offenen Format SDO_Geometry von Oracle Locator Lösungsvorschlag für Bögen Originalgeometrie A E Z E A Bogenauflösung (analog zu ArcView Shape?) E A A E Beschreibung über 3 Punkte in SDO_Geometry analog zu GML 3.x Sehnenpolygon muss in beiden Richtungen identisch sein Die Bogenauflösung ist erforderlich, wenn Systeme (oder Austauschformate) eingesetzt werden, die keine Kreisbögen unterstützen, oder wenn die von Oracle unterstützen OGC-Schnittstellen für Simple Features WKT bzw. WKB verwendet werden. Geodaten in Oracle Locator Prof. Rainer Kettemann 13

14 Geodaten im offenen Format SDO_Geometry von Oracle Locator + -? Oracle ermöglicht es, benutzerdefinierte Objekte in der Spatial-Datenstruktur abzulegen? Genügt es, wenn anderen Dienststellen diese Informationen in einer einfacheren Struktur sehen?? Reicht es, wenn die verantwortliche Stelle einfach strukturierte Kopien bereitstellt und regelmäßig aktualisiert. Geodaten in Oracle Locator Prof. Rainer Kettemann 14

15 Existierendes Beispiel basierend auf dem ArcView Shape Format Attributanzeige ALK und Fachobjekt (archäologische Fundstelle) Geodaten in Oracle Locator Prof. Rainer Kettemann 15

16 Ergebnisse aus Abschlussarbeiten an der HFT R / W - Nutzung GeoMedia AutoCAD Map ArcGIS MapInfo Wird das wirklich benötigt? Read only Nutzung TOAD (Monitoring) GISterm ORACLE SDO_Geometry GDV Spatial Commander GeoMedia AutoCAD Map ArcGIS Geodaten in Oracle Locator Prof. Rainer Kettemann 16

17 Gemeinsamen Führung (lesen und schreiben) von Geodaten in Oracle Locator Oracle SQL, GeoMedia, AutoCAD, ArcGIS, MapInfo Erzeugung der Geometrie mit System A Betrachtung der modifizierten Daten mit allen Werkzeugen Modifikation der Geometrie mit System B Geodaten in Oracle Locator Prof. Rainer Kettemann Diplomarbeit Manuel Kyas, HfT Stuttgart 17

18 Ergebnisse beim Lesen und Schreiben Oracle SQL, GeoMedia, AutoCAD, ArcGIS, MapInfo Keine Probleme bei der gemeinsamen Nutzung von Linien und Flächen (bei Beschränkung auf Geraden und Kreisbögen) Probleme bei Punktobjekten: Oracle Spatial bietet 2 Varianten zur Speicherung Wie bei jeder Wahlmöglichkeit entscheiden sich nicht alle Programmierer für dieselbe Variante! Probleme bei Objekten mit variablem Geometrietyp: z.b.: ArcGIS erlaubt nur sortenreine Objektklassen (Punkte, Linien oder Flächen) In Oracle gespeicherte Darstellungsinformation ist nur vom erzeugenden System verwertbar: Reine GI-Systeme trennen die Inhalte von der Präsentation (ArcGIS, GeoMedia). Die Präsentation kann/muss immer anwendungsbezogen aus Attributen abgeleitet werden. Geodaten in Oracle Locator Prof. Rainer Kettemann Diplomarbeit Manuel Kyas, HfT Stuttgart 18

19 Metadaten in Oracle Locator Den meisten Systemen reichen die technischen Metadaten von Oracle (MDSYS) beim Lesen von Geodaten. Die Systemen erzeugen eigene (zusätzliche) technischen Metadaten, wenn sie nach Oracle schreiben (z.b. GDOSYS von GeoMedia) Sobald eigene Metadaten vorhanden sind, werden Änderungen im Oracle MDSYS Schema nicht mehr automatisch erkannt. Geodaten in Oracle Locator Prof. Rainer Kettemann 19

20 Lesen vorhandener Geodaten mit versch. Systemen Verwendete Geodaten Geodaten der LUBW für einen Landkreis Datenstruktur der LUBW ehemals proprietäres Format (analog Shape-Files) abgebildet in SDO_Geometry Geometrie und Sachdaten in getrennten Tabellen verknüpft über IDs Untersuchte Zugriffe Auf reine Geometrie-Objekte Auf Geometrie und Sachdaten, Verknüpfung im Client-System Auf Datenbank-Views, in denen Geometrien mit Sachdaten verknüpft sind Geodaten in Oracle Locator Prof. Rainer Kettemann Thesis, Michael Mutale, HfT

21 Zugriff auf Geometrietabellen Geometry without attributes Spatial Index available spatial filter used on client side Connection is fast Time taken approx. 10 seconds Number of Features 1,676 / 1,520,981 points 779 / 343,374 buildings 620 / 533,869 parcels 2 / 44 Districts 2 / 12 Regions Computer specs 2.00 GHz processor 1.5 GB Ram Thesis, Michael Mutale, HfT 2008 Geodaten INTRO in OBJECTIVES Oracle Locator DATA METHODOLOGY GEOMEDIA Prof. Rainer AUTOCAD Kettemann GDV METADATA CONCLUSION REFERENCES END 21

22 Zugriff auf Geometrietabellen Joins between Geometry and attributes on client side Spatial index available spatial filter used on client side Connection is slow Time taken approx. 3 minutes Number of Features 1,674 / 1,520,981 points 779 / 343,374 buildings 620 / 533,869 parcels 2 / 44 Districts 2 / 12 Regions Computer specs 2.00 GHz processor 1.5 GB Ram Thesis, Michael Mutale, HfT 2008 Geodaten INTRO in OBJECTIVES Oracle Locator DATA METHODOLOGY GEOMEDIA Prof. Rainer AUTOCAD Kettemann GDV METADATA CONCLUSION REFERENCES END 22

23 Zugriff auf Views in Oracle Joins between geometry and attributes on database No spatial index filter on client side not used Connection is very slow approx. 15 minutes Not advisable for features in excess of 100,000 E.g. Parcels, buildings Works for features less than 5000 in number E.g. Water protected areas Thesis, Michael Mutale, HfT 2008 Geodaten INTRO in OBJECTIVES Oracle Locator DATA METHODOLOGY GEOMEDIA Prof. Rainer AUTOCAD Kettemann GDV METADATA CONCLUSION REFERENCES END 23

24 Zugriff auf Views in Oracle Works for features less than 5000 in number E.g. Water protected areas Thesis, Michael Mutale, HfT 2008 Geodaten INTRO in OBJECTIVES Oracle Locator DATA METHODOLOGY GEOMEDIA Prof. Rainer AUTOCAD Kettemann GDV METADATA CONCLUSION REFERENCES END 24

25 Zusammenstellung der untersuchten Zugriffe Client Connection to Geometry Connection to Joins Connection to Views Connection type Use of Spatial filter GeoMedia 10 seconds 3 minutes 15 minutes Direct Available AutoCAD Map 3D 1 minute 5 minutes Not possible Works on a copy Not Available GDV Spatial Commander 15 seconds Not possible Not possible Direct Available Geodaten in Oracle Locator Prof. Rainer Kettemann Thesis, Michael Mutale, HfT

26 Folgerungen für problemloses gegenseitiges Lesen Geometrie- und erforderliche Sachdaten möglichst in einer Tabelle Views über mehrere Tabellen vermeiden. Vereinbarungen über die zulässigen Geometrietypen treffen - Punkte absprechen - Texte als Labels - keine Bögen verwenden Beschränkung auf Simple Features - sortenreine Geometrien Geodaten in Oracle Locator Prof. Rainer Kettemann 26

27 Folgerungen für Applikationen, die auf Oracle Locator zugreifen Schema der Gebäudetabelle in Anwendung A ID Long FLSKZ Text, 20 HausNr Text, 8 Nutzung Text, 8 Geometrie /001 20/3 Whs BLOB / Objekt Eine Abstimmung der Datenmodelle ist Voraussetzung für die interoperable Datennutzung ohne zwischengeschaltete Schematransformation. Schema der Gebäudetabelle in Anwendung B ID Long Gemark Integer Flur Int. Zähler Long Nenner Integer HNr Int. Zus Text,3 Nutz Integer Shape BLOB / Objekt Geometrie ist in Oracle Spatial und in GML eindeutig. Sachattribute sind variantenreich möglich. Anwendungen erwarten eindeutig definierte Attributnamen- und typen. Geodaten in Oracle Locator Prof. Rainer Kettemann Quelle: Konzeption RIPS

28 Lösungsansätze für die GDI-BW Abgestimmte Materialized Views beim LV als Geobasisdatenstandard für Fachanwender. Reduktion von derzeit über 2000 Tabellen der AAA-Modellierung auf eine überschaubare Anzahl von Objektarten für Fachanwender. Caching der Views bei den Fachanwendern, insbesondere für Massendaten. Alternativer Zugriff auf die Views über WMS und WFS wenn aktuelle Informationen entscheidend sind. Geodaten in Oracle Locator Prof. Rainer Kettemann 28

29 Felderfassung GPS Hochschule für Technik Stuttgart UIS-DB lokal UIS-DB GeoFach- Daten WMS Mögliche Basisdatenhaltung/Austausch im Rahmen von AAA LRA LV LUBW APK Views Basisdatenbereitstellung für lokale Anwendungen DAVIDkaRIBik lokal WFS täglich kreisweise DAVID-kaRIBik täglich ALK- Update UIS-Datenaustauschdienst für Fachdaten Zugriff über GIS-Komponenten im UIS (GISterm, ArcGIS u.a.) Präsentationskomponente ALB-Dienst APK Views UIS-DB zentral Geodaten in Oracle Locator Prof. Rainer Kettemann 29 täglich Nutzerbezogene Bestandsdatenaktualisierung Import APK materialized Views Künftig: OGC-konforme WebServices Quelle: Manfred Müller, LUBW, modifiziert täglich täglich APK zentrale Basisdatenbereitstellung im UIS WMS UIS-DB GeoFach- Daten WFS AAA-Datenstruktur im Format ORACLE-Locator

30 Schlussbemerkungen - Ausblick Wenn alle Beteiligten kooperieren, ist vieles möglich! Der Industriestandard Oracle SDO_Geometry bietet eine sehr gute Basis für die interoperable Datennutzung in einem LAN. Ohne Absprachen (und Einschränkungen) geht es nicht. Daten in Oracle Locator müssen wie GML-Daten einem in der Community vereinbarten Schema (Profil) entsprechen. In BW besteht derzeit große Hoffnung, ein derartiges Profil auf der Basis von Oracle Locator für die landesweiten Nutzer von Geodaten einzuführen. Geodaten in Oracle Locator Prof. Rainer Kettemann 30