Einführung Geodatenbanken. Carsten Busch Lehrstuhl Geoinformatik FSU Jena

Transkript

1 Einführung Geodatenbanken Carsten Busch Lehrstuhl Geoinformatik FSU Jena

2 Inhalt Projektanforderungen Geoinformatik Softwarekategorien Open Source Software und GIS Beispielprojekt TRIS Zusammenfassung

3 Lehrstuhl Geoinformatik Fernerkundung Geographische Informationssysteme Systemanalyse und Modellierung Informatik Datenbanksysteme Entscheidungs- Unterstützungs-Systeme

4 Projekte zur Thematik Geodatenhaltung/-visualisierung Theis Saale/Elster IWRMS TLUG

5 Projektanforderungen Desktop GIS GIS-Analysen Zentrale/lokale Verwaltung von Geodaten Verknüpfung mit Sachdaten Unterschiedliche Koordinatensysteme und GISe Visualisierung der Daten Anwendungsspezifische Karten mit Möglichkeiten der Interaktion Zugriff über Internet/Extranet/Intranet

6 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

7 Softwarekategorien

8 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

9 Open Source Software Neue Bezeichnung sollte Mehrdeutigkeiten von free beseitigen. eine einfachere Vermarktung von Open Source für die Wirtschaft ermöglichen nicht zwangsläufig eine Assoziation mit der GNU-GPL wecken

10 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.

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 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

13 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

14 Interoperabilität 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)

15 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, JanusSuite

16 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 5.0, aktuelle Version (5 November 2004)

17 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

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

19 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

20 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

21 Open Source Software 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 ( )

22 Open Source Software Räumliche Erweiterung 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 ( )

23 Open Source Software 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: ( )

24 Mapserver Architektur

25 Mapserver Schnittstellen

26 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

27 Open Source Software Desktop GIS GIS-Knoppix Vorinstalliertes Grass mit mysql, Thuban, GPSdrive,.. Sourcepole.ch GISIX Knoppix+Grass Entwicklung der Universität Würzburg

28 Tisza Projekt Tisza River Information System (TRIS) Von der EU im fünften Rahmenprogramm gefördertes Projekt 11 Partner (Ungarn, Rumänien, Slowakei, Österreich, England, Belgien, Deutschland) Projektende Dezember 2004 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 Einschränkung: teilweise beschränkter Internetzugang Lösung: Aufbau paralleler lokaler Intranet-Server mit den Endergebnissen

29 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 Konsequenz: Frameworksystem basierend auf janussuite.de

30 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

31

32 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

33

34

35

36

37 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 Einsatz in Forschungsprojekten des Lehrstuhls (z.b. TRIS) Positive Erfahrungen im Praxiseinsatz

38 Linklisten Untersuchung zum OSS Einsatz in der öffentlichen Verwaltung (Ö. Städtebund) en_source_software.pdf Open Source Jahrbuch w Open Source im GIS Umfeld MapTools.org FreeGIS.org OpenSourceGIS.org RemoteSensing.org

39 Viel Spaß beim Kurs Geodatenbanken! Wichtige Informationsquellen: