GIS-ServerServer für r kleine und mittelgroße e Kommunen

Transkript

1 Web-GIS GIS-ServerServer für r kleine und mittelgroße e Kommunen Integration kommunaler Daten ins Web-GIS Erfahrungen mit freier Software in einem kommunalen Rechenzentrum Dipl.-Ing. Frank Jäger Oktober 2007

2 Inhalt Vorstellung Ausgangssituation und Ziele für das Projekt Mapserver GIS-Basiswissen Formate (Raster, Vektor) Was ist ein WMS? Komponenten unserer GDI Software Abläufe Web-Map-Service Daten Woher? Aufbereitung für Web-GIS, Konvertierung in Datenbanken Ansichten von Kartendiensten, Legenden, Auskunft krz Minden-Ravensberg/Lippe 2

3 Vorstellung Vorstellung Referent Frank Jäger, Dipl.-Ing (FH) Vermessung Seit 1985 im KRZ Zunächst Zentralrechner (COBOL, FORTRAN, IMS-DB) Vermessungstechnische Verfahren (KIV, KATRIN, Vermessungsregister) Liegenschaftskataster (BEDV, ALB, ALK/ATKIS-Datenbankteil) Entwicklung PC (Windows), hauptsächlich Konverter ALB-Format WLDGE, Programm ALB-Info ALK-Format EDBS, Programm EDBS-Tool ALK-Format EDBS, Konverter EDBS2WKT Facility Management Administrator KRZ-Mapserver für mehrere Städte und Gemeinden krz Minden-Ravensberg/Lippe 3

4 Vorstellung Ausgangssituation Projekt Mapserver Desktop-GIS SICAD SD in vielen Kommunen vorhanden Anbindung von Fachverfahren an SICAD SD (ARLIS, KomSIS) In kleinen Kommunen nur 1 oder 2 Arbeitsplätze mit Desktop-GIS Kreisverwaltungen und einige große Städte haben bereits eigene Web-GIS-Systeme Abhängig von ausgebildetem Fachpersonal Detmold, Minden, Bad Salzuflen, Bad Oeynhausen Benötigt wurde eine zentrale Web-GIS-Lösung für solche Städte und Gemeinden, die kein eigenes Fachpersonal für diese Aufgabe haben krz Minden-Ravensberg/Lippe 4

5 Vorstellung Stadt Löhne Kunden KRZ-Mapserver EW Gem. Kirchlengern EW Stadt Bünde EW Gem. Rödinghausen EW Stadt Pr. Oldendorf EW Gem. Hiddenhausen EW Stadt Vlotho EW krz Minden-Ravensberg/Lippe 5

6 Vorstellung Zielgruppe für Mapserver GIS-Pyramide: Sehr wenig Datenproduzenten Wenige, die Daten aktiv analysieren Verschneidungen Aufbereitung thematischer Karten Datenproduzenten Analyse Nutzer Nutzer 90% 90% Viele potentielle Nutzer Karten aufrufen und betrachten Verschiedene Karten miteinander kombinieren Zusammen führen von Informationen Für diese Nutzergruppe stand nur in den großen Kommunen ein Mapserver zur Verfügung krz Minden-Ravensberg/Lippe 6

7 Vorstellung Internet? primäres Ziel: vorhandene Daten an allen Arbeitsplätzen zur Verfügung stellen Mapserver bisher nur im Extranet In Arbeit: Internet Geschlossene Benutzergruppen Anwendungen für den Bürger krz Minden-Ravensberg/Lippe 7

8 Teil 2 GIS-Basiswissen Formate Rasterdaten Vektordaten Was ist ein WMS? 1. Vorstellung 2. GIS-Basiswissen 3. GDI / Software 4. Daten krz Minden-Ravensberg/Lippe 8

9 GIS - Basiswissen Datenformate Rasterdaten Aus Pixeln zusammengesetzte dumme Bilder Kein Objektbezug Vektordaten strukturierte Zeichenelemente (Linien, Flächen, Symbole, Texte) Objektbezug Fachdaten In der Karte nicht dargestellte weitere Informationen durch Objektverknüpfung abrufbar krz Minden-Ravensberg/Lippe 9

10 GIS - Basiswissen Vektorformat Geometrie aus Datenbank oder Shape-Datei Auswahl der darzustellenden Objekte möglich (Filter) Sortierung nach Layern möglich (fachli. Ebenen) Rendering notwendig ( Zeichnen des Bildes) Variationen der Darstellung möglich ( MAP) Transparenz möglich ( WMS) Identifizierung von Objekten möglich ( WFS) Verschneidungen möglich Grundelemente ( OGC): Flächen, Linien, Punkte (Symbole), Texte krz Minden-Ravensberg/Lippe 10

11 GIS - Basiswissen Rasterformat Beispiel: Luftbild, gescannte Karten muss georeferenziert sein (Koordinaten der Eckpunkte) fertiges Bild, nur eine Ebene (Layer) verschiedene Darstellungen nicht möglich Aufbereitung für einen Zielmaßstab Vergrößern nicht sinnvoll (Pixel) Aufbereitung: Zusammenfügen, Verkleinern Probleme: keine Transparenz, Datenmenge Datenorganisation in Kacheln krz Minden-Ravensberg/Lippe 11

12 GIS - Basiswissen Basiswissen Dienste WMS Web Map Service Liefert Bilder (Karten) GetMap Liefert Informationen (Metadaten) - GetCapabilities Liefert Legende WFS Web Feature Service Liefert strukturierte Daten, Geometrien (XML, GML) Kann auch Daten Speichern (WFS-T) krz Minden-Ravensberg/Lippe 12

13 GIS - Basiswissen WMS: GetMap Beispiel Raster =GetMap&VERSION=1.1.0&LAYERS=Raster:UEK500:UEK500&SRS=EP SG:31466&BBOX= , , , &FORMAT=image/ png&width=200&height=200&transparent=true&styles= Request mit Parametern Basis-URL GetMap, Version LAYER (Ebenen) SRS (Koodinatensystem EPSG) BBOX (Koordinatenbereich) FORMAT (Bildformat PNG, GIF, JPEG) WIDTH / HEIGHT (Größe in Pixeln) Aufbereitung der Parameter ist Aufgabe des WMS-Client krz Minden-Ravensberg/Lippe 13

14 WMS: GetMap-Beispiel ALK (Vektor) GIS - Basiswissen =WMS&LAYERS=ALK&STYLES=&SRS=EPSG:31467&BBOX= , , , &WIDTH=550&HEIGHT=373&FORMAT=image/png &BGCOLOR=0xffffff&TRANSPARENT=TRUE&EXCEPTIONS=application/vnd.ogc.se_inimage PNG-Datei. 550 x 373 Pixel mit Transparenz ALK-Daten aus Kirchlengern krz Minden-Ravensberg/Lippe 14

15 Teil 3 Komponenten unserer GDI Software Mapbender Abläufe: Mapbender - WMS Einrichtung Benutzung Drucken 1. Vorstellung 2. GIS-Basiswissen 3. GDI / Software 4. Daten krz Minden-Ravensberg/Lippe 15

16 GDI / Software Software Freie Software (Open Source Software) Server-Betriebssystem: Linux (Debian Stable) Web-Server: Apache WMS: (UMN-) MapServer 4.6 WMS-Client: Mapbender Spatial-Datenbank: PostgreSQL 8.1 / PostGIS Konverter: EDBS2WKT, ALB-Info... und viele Helfer im Hintergrund: GDAL, OGR, PHP, jpeg, png, tiff, krz Minden-Ravensberg/Lippe 16

17 GIS - Basiswissen Verarbeitungsschritte WMS GetMap Vektor GetMap-Request Client / Browser / Mapbender Webserver (Apache) CGI: Mapserver Bilddatei Web Map Service (UMN-Mapserver) SQL: Select Pixel Rendering Objekte, Geometrien (Koordinaten) Geometrie-Service (PostGIS-Datenbank) krz Minden-Ravensberg/Lippe 17

18 Was macht der Mapbender? WMS-Client??? Der Mapbender macht Web Map Services (WMS) verfügbar Er ermöglicht die Gestaltung von Anwenderschnittstellen GUI Er hat eine Benutzerverwaltung Er hat Administrations-Werkzeuge Er stellt Funktionen für die Arbeit mit WMS zur Verfügung Beispiel: Mehrere WMS stellen je ein Kartenbild zur Verfügung. Um diese WMS zu kombinieren je WMS ein Bild angefordert werden. Die erhaltenen Bilder müssen miteinander kombiniert werden. Transparenz vorausgesetzt GDI / Software krz Minden-Ravensberg/Lippe 18

19 Teil 4 Daten Woher? Aufbereitung für Web-GIS, z.b. Konvertierung in Datenbanken Ansichten von Kartendiensten, Legenden, Auskunft 1. Vorstellung 2. GIS-Basiswissen 3. GDI / Software 4. Daten krz Minden-Ravensberg/Lippe 19

20 Daten Daten Woher? Kommunale Daten Importierte Daten (Land) Daten aus KRZ-Eigenentwicklungen des KRZ ARLIS (Kanal) KomSIS (Straßen) Liegenschaftskataster ALK Automatisierte Liegenschafts-Karte ALB Automatisiertes Liegenschafts-Buchwerk GISMA2GIS (NKF, kommunales Grundvermögen) krz Minden-Ravensberg/Lippe 20

21 Daten Kommunale Daten Bebauungspläne Rasterdaten Scannen und geo-referenzieren Problem: Ränder, Transparenzen textliche Festsetzungen Zukunft: XPlanung Shape Vektordaten z.b. Schulbezirke Umweltdaten Infrastrukturdaten krz Minden-Ravensberg/Lippe 21

22 Bebauungsplan Übersicht Daten krz Minden-Ravensberg/Lippe 22

23 Bebauungsplan Daten krz Minden-Ravensberg/Lippe 23

24 Daten Umweltdaten 1 vorgefundene Datenbestände Für den Mapserver aufbereitet Legende Auswahl Dienste krz Minden-Ravensberg/Lippe 24

25 Daten Umweltdaten 2 Abfragbare Daten Legende Auskunft Karte Karte krz Minden-Ravensberg/Lippe 25

26 Daten Schulbezirke Shape krz Minden-Ravensberg/Lippe 26

27 Daten Infrastruktur 1 Symbole erfasst bzw. importiert Georeferenzierung Abfragbare Symbole krz Minden-Ravensberg/Lippe 27

28 Daten Infrastruktur 2 Linien aus Shape Symbole abfragbar krz Minden-Ravensberg/Lippe 28

29 Daten Importierte Daten Topografische Karten TK 50 / 25 DTK 10 DGK 5 - Grundkarte Luftbilder (Orthofotos) Z.B. vom Land NRW Befliegungen der Kreise krz Minden-Ravensberg/Lippe 29

30 Daten Topografische Karten TK50 TK25 Zur Übersicht und Orientierung Beim Start Kleiner Zoombereich krz Minden-Ravensberg/Lippe 30

31 Daten DTK10 Ähnlich Stadtplan Maßstab 1:1000 1: Dienst des Landes krz Minden-Ravensberg/Lippe 31

32 Daten DGK5 Deutsche Grundkarte 1 : Ersatz für ALK Maßstab 1: : DGK5 DGK5 und und Straßendaten krz Minden-Ravensberg/Lippe 32

33 Daten Orthofotos (Luftbilder) Sehr beliebt Verschiedene Qualitäten Auflösung Großer Maßstabsbereich ca. 1 : : Problem: Datenmenge Bei großem Maßstabsbereich Museum MARTa in in Herford krz Minden-Ravensberg/Lippe 33

34 Orthofotos Maßstäbe 1: : : : krz Minden-Ravensberg/Lippe 34

35 Orthofotos als Basis 1:500 mit Kanal 1:1000 mit ALK 1:2500 mit Straße 1:7500 mit Straße krz Minden-Ravensberg/Lippe 35

36 Aufbereitung Luftbilder 1 Beispiel: Tiefbefliegung Kreis Herford Lieferung Je 1 x 1 KM sehr große TIFF-Bilder Ca. 180 MByte je Bild Georeferenzierung: TFW-Datei zu jedem einzelnen TIFF Farbtiefe: 16 Mio. Farben 1. Schritt: Reduzierung der Farbtiefe z.b. Programm IrfanView (Windows) Batch-Funktion, 256 Farben Ergebnis: ca. 60 MByte je Bild krz Minden-Ravensberg/Lippe 36

37 Aufbereitung Luftbilder 2 2. Schritt: Innere Pyramide der Auflösung Programm gdal Kommando gdaladdo Verkleinerte Versionen des Bildes werden an den Datei-Anfang gestellt Mehrere Stufen: Das erspart es, mehrere Versionen der Bilder für verschiedene Zielmaßstäbe vorzuhalten 1 Während der Benutzung braucht für kleine Maßstäbe nur der Datei-Anfang gelesen werden. Dateigröße erhöht sich (von 60) auf ca. 80 MByte krz Minden-Ravensberg/Lippe 37

38 Aufbereitung Luftbilder 3 Kachelbildung Einbindung in ein Gitter Programm gdal Kommando: gdaltindex Ergebnis: Shape-Datei Diese Shape-Datei kann in die Map-Datei eingetragen werden. Das erspart es, jedes TIFF- Bild einzeln dort zu definieren krz Minden-Ravensberg/Lippe 38

39 Daten vorhandene Eigenentwicklungen Verfahren im technischen Bereich und bei NKF: Grafik-Anbindung war größtenteils auf Basis von SICAD SD bereits vorhanden Geometriedaten (Koordinaten) in den Fachdaten enthalten... ins Web-GIS integrieren Konverter ALB-Info EDBS2WKT krz Minden-Ravensberg/Lippe 39

40 Kanal ARLIS Abwasser und RohrLeitungs Informations System Kanalkataster Schadensverwaltung Vermögensbewertung Desktop: Datenbank MS ACCESS Grafik: SICAD SD Mapserver: SQL-Export aus ARLIS in die PostGIS-DB krz Minden-Ravensberg/Lippe 40

41 Kanal mit ALK ALK.... Luftbild Luftbild krz Minden-Ravensberg/Lippe 41

42 Straße KomSIS Kommunales Straßen-Information-System Löst die NKF-Problematik: Wie viel Straßen, Radwege, Parkplätze? In welchem Zustand? Desktop: Datenbank MS ACCESS Grafik: SICAD SD Einfache Erfassung über Stationierung mit Hilfe von Luftbildern u.a. Mapserver: SQL-Export aus KomSIS in die PostGIS-DB krz Minden-Ravensberg/Lippe 42

43 Software Projekt ALK mit freier Software Ziel: Darstellung der Liegenschaftskarte nach ZV-AUT Konverter EDBS2WKT KRZ (Lemgo) ALK-Struktur OGC-konforme Spatial-DB Mapdateien (für UMN-Mapserver) CCGIS (Bonn) Codierung der Zeichenvorschrift als Mapdatei, Druckversion Pilotanwender: Oberbergischer Kreis Fachliches Know-How, ZV-Aut Genehmigung des RP für amtliche Auskunft Einsatz in vielen Kreisen in Mecklenburg Vorpommern Client kvwmap (Uni Rostock) krz Minden-Ravensberg/Lippe 43

44 Das Besondere an der ALK Verzicht auf farbige Darstellung Lichtpausen Viele Ebenen (Layer), sehr viele Objektarten Angepasste Version des UMN-Mapserver Begleitsignaturen wegen Überlagerung von Linien Flur, Gemarkungs- und Gemeindegrenze auf Flurstücksgrenze Mauer- und Zaunsymbole an Flurstücksgrenzen Schraffur von Gebäuden Ausgerichtet an Gebäude nicht am Kartenrand Viele Symbole Nutzungsarten krz Minden-Ravensberg/Lippe 44

45 ALB Automatisiertes Liegenschafts-Buchwerk Alphanumerischen Daten zur ALK Eigentümer, Nutzungsarten, Klassifizierungen, Bauslasten, Adressen,... Konverter: ALB-Info Eingabe Format WLDGE Bezieher-Funktion (Sekundärbestand periodisch aktualisieren) Ausgabe in PostgreSQL-Datenbank (oder ACCESS, MySQL) Navigation Adresse Eigentümer Katasterschlüssel ALB-Auskunft über PHP-Scripte im Mapserver Auswahl über Karte (ALK-Flurstückskennzeichen) krz Minden-Ravensberg/Lippe 45

46 ALB-Navigation Nach Adresse Nach Katasterschlüssel Nach Eigentümer Positionieren der Karte Setzen einer Markierung Autor: ITEBO (Osnabrück) krz Minden-Ravensberg/Lippe 46

47 ALB-Auskunft 1 Auswahl Flurstücks-Nr. in der ALK krz Minden-Ravensberg/Lippe 47

48 ALB-Auskunft 2 Formate Übersicht Strukturierte Namen Flurstücksnachweis Bestandsnachweis (Grundbuchdaten) Historie Aufteilung wie die gewohnten ALB-Auszüge (Landeslösung) Aber mit modernen Mitteln Hyperlinks Farben, Rahmen PHP, HTML, Javascript krz Minden-Ravensberg/Lippe 48

49 GISMA2GIS - Ansicht krz Minden-Ravensberg/Lippe 49

50 GISMA2GIS - Auskunft Auswahl der Fläche in der Karte Daten in mehreren Registern krz Minden-Ravensberg/Lippe 50

51 Die Zukunft... OK.EWO-Anbindung an Mapbender (ITEBO) Geometrisch definierte statistische Auswertungen des Einwohnerwesens Digitalisierung einfacher Geometrien im Mapbender Anwendung: z.b. Baustellen Technologie: WFS-T, Software: Geoserver Metadaten? z. Zt. Dokumentation im CMS je Gemeinde noch überschaubarer Datenbestand jedoch rasant wachsend krz Minden-Ravensberg/Lippe 51

52 Erfahrungen Wichtig: Normung durch OGC (WMS, WFS, WKT) Verschiedene Komponenten der GDI passen zusammen Komponenten sind austauschbar Verteilte Architektur Freie Software Keine Gewährleistung, aber... Hilfe über Mailing-Listen verschiedene Level von Anfängerfragen bis Spezialwissen Dokumentation über gemeinschaftliche WIKI Service-Leistungen von Fachfirmen, z.b. Schulungen Offen für Mitarbeit und eigene Erweiterungen Daten: Mehrwert durch Kombination verschiedener Datenbestände Beispiel: (nächste Seite) krz Minden-Ravensberg/Lippe 52

53 Beispiel: Wahlbezirke krz Minden-Ravensberg/Lippe 53

54 Beispiel: Hurricanes krz Minden-Ravensberg/Lippe 54

55 Beispiel: Kombination vom Daten krz Minden-Ravensberg/Lippe 55

56 krz Minden-Ravensberg/Lippe 56