TEODOOR: Geodateninfrastruktur zur Verwaltung und Veröffentlichung von terrestrischen Beobachtungsdaten der HGF Infrastrukturmaßnahme TERENO
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- Clara Tiedeman
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1 Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft TEODOOR: Geodateninfrastruktur zur Verwaltung und Veröffentlichung von terrestrischen Beobachtungsdaten der HGF Infrastrukturmaßnahme TERENO Ralf Kunkel und Jürgen Sorg Forschungszentrum Jülich GmbH Jülich {r.kunkel Webinar zu Forschungsdaten,
2 Das TERENO Netzwerk Regional unterschiedliche Effekte des globalen Wandels auf terrestrische Systeme Globaler Wandel beeinflusst alle terrestrischen Kompartimente (Wasser, Boden, Vegetation, Atmosphäre) Die bestehenden Beobachtungsnetzwerke fokussieren meist auf spezifische Kompartimente und/oder wissenschaftliche Fragestellungen TERENO: Langzeitbeobachtung (> 15 Jahre) hydrologischer und ökologischer Parameter auf verschiedenen Skalen Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen unterschiedlichen Kompartimenten Überbrückung der Lücken zwischen Messung, Modellierung und Management Aktuell 4 Observatorien, jeweils von einem bzw. zwei Helmholtz-Zentrum betrieben Projektdauer: 2008 bis >2023
3 TERENO: verteilte Dateninfrastruktur
4 OGC-Webdienste Standardisierte Schnittstellen zur Suche und zum Austausch von Geodaten WMS Web Map Service WCS Web Coverage Service WFS Web Feature Service WPS Web Processing Service SOS Sensor Observation Service CSW Metadata Web Catalogue Service Schnittstelle für georefenzierte Karten (png, jpg...) Schnittstelle für georefrenzierte Rasterdaten Schnittstelle für georeferenzierte Vektordaten Schnittstelle für Geoverarbeitungsdienste Schnittstelle für Zeitreihendaten Schnittstelle zur Veröffentlichung von Metadaten
5 Dateninfrastruktur Eifel/Rur Abfluss-, Klima-, Gewässerqualitätsund Bodendaten. 53 Stationen, ca Datenwerte pro Tag SoilNet: Bodentemperaturen, Bodenfeuchten und Klimaparameter 404 Messstellen, ca Datenwerte pro Tag Eddy-Kovarianz: Klimaparameter und Gaskonzentrationen 7 Stationen, Datenwerte pro Tag Wetterradar: Reflektivitäten, Niederschlagshöhen 2 Geräte, 1728 Rasterdaten pro Tag, ca. 90 GB pro Tag Externe Quellen (LANUV, WVER, Universitäten): Wasserstände, Abflüsse und Klimaparameter
6 Datenmodell für Zeitreihendaten
7 Datenmodell für Zeitreihendaten Umfassendes und flexibles Modell für Zeitreihendaten basierend auf dem CUAHSI Observation Data Model ( his.cuahsi.org) Erweitert und angepasst auf die Erfordernisse von TERENO : Automatisierter Datenimport Datenveröffentlichung Probenmanagement (Nummerierung, Labormethoden,...) Implementiert in JAVA und Hibernate3 Unabhängig vom Datenbanksystem Automatisierte Tabellenerstellung Versionierung Kann für alle Arten von Daten verwendet werden, die einen Zeitbezug haben (z.b. auch Rasterzeitreihen)
8 Zeitreihenmanagementsystem FZJ (TSM 2.0) Automatisiertes Datenimport und präprozessierungstool Gekoppelt an ODM Über Datenbanksystem konfigurierbar Verarbeitung unterschiedlicher Importquellen ( , ASCII-Dateien, Rasterdaten, ) Min/Max-Filter zur Datenvorkontrolle Anwendung sensor- und parameterspezifischer Transformationsvorschriften, Mittelwerte, zeitliche Aggregate Führen von Stationstagebüchern Benachrichtigung von Nutzern über Probleme und Importschritte über und SES Automatische Probennummerierung Datenarchivierung OGC-konforme Web-Dienste zur Kopplung u.a. an TEODOOR
9 Komponenten von TEODOOR Lokale Dateninfrastrukturen Gemeinsames Datenportal Gemeinsame Datenpolitik Qualitätskennzeichnung Fristen für die Datenlieferung Freier Datenzugriff (abhängig vom Prozessierungslevel) Syntaktische Interoperabilität durch konsequente Verwendung OGC-konformer Webdienste Semantische Interoperabilität durch: Einheitliches TERENO Metadatenprofil Gemeinsame Thesauri Einheitliche Parameternamen
10 TERENO Datenpolitik ( Data policy.pdf) Einstufung der Daten in vier Kategorien mit unterschiedlichen Zugriffsrechten, entsprechend ihres Prozessierungsniveaus Level 1: unvalidierte Rohdaten Level 2: validierte Daten mit zugeordneten Datenqualitätsbezeichnern Level 3: abgeleitete, räumlich und/oder zeitlich gemittelte, ggf. fehlstellenkorrigierte Daten Definition von Zeiträumen für Datenlieferung und -bearbeitung Erlaubnis für die Datennutzung durch Datenersteller erforderlich innerhalb der Rückhaltezeiten, danach Benachrichtigung Basismessnetz Projektbezogene Daten Externe Daten Level 1 eingeschränkt eingeschränkt eingeschränkt Level 2 frei frei nach spez. Rückhaltezeit eingeschränkt Level 3 frei frei nach spez. Rückhaltezeit eingeschränkt
11 TEODOOR: das TERENO Datenportal http.// Zentrales Portal für den Austausch von, die Suche nach und den Zugriff auf Daten Implementiert in GWT, eingebettet in PLONE (CMS) Enthält praktisch keine eigenen Daten Kommunikation zwischen lokalen Observatorien und TEODOOR über OGCkonforme Webdienste Aktuell sind drei lokale Observatorien angekoppelt (FZJ, GFZ, KIT, UFZ)
12 Datenvisualisierung und -zugriff
13 Datenvisualisierung und -zugriff
14 Datenvisualisierung und -zugriff
15 Datenvisualisierung und -zugriff
16 Datenvisualisierung und -zugriff
17 Datenvisualisierung und Datenzugriff Datenzugriff über OGCkonforme Webdienste Grafische Auswahl der Stationen Anzeige von Verfügbarem Zeitbereich Datengruppen Verfügbaren Parametern Stations-Metadaten in (sensorml)
18 Datenvisualisierung und Datenzugriff Datenzugriff über OGCkonforme Webdienste Grafische Auswahl der Stationen Anzeige von Verfügbarem Zeitbereich Datengruppen Verfügbaren Parametern Stations-Metadaten in (sensorml)
19 Datenvisualisierung und Datenzugriff Datenzugriff über OGCkonforme Webdienste Grafische Auswahl der Stationen Anzeige von Verfügbarem Zeitbereich Datengruppen Verfügbaren Parametern Stations-Metadaten in (sensorml) Visualisierung von Zeitreihendaten Datenzugriff ( , Benachrichtigung der verantwortlichen Personen) Mulitstationszugriff
20 Datenvisualisierung und Datenzugriff Datenzugriff über OGCkonforme Webdienste Grafische Auswahl der Stationen Anzeige von Verfügbarem Zeitbereich Datengruppen Verfügbaren Parametern Stations-Metadaten in (sensorml) Visualisierung von Zeitreihendaten Datenzugriff ( , Benachrichtigung der verantwortlichen Personen) Mulitstationszugriff
21 Metadaten Beschreibende Angaben (Metadaten) zu den Daten sind für die Suche nach und den Zugriff auf die Daten erforderlich keine Daten ohne Metadaten keine Metadaten ohne Daten (wenn möglich) Gemeinsames TERENO-Metadatenprofil (INSPIRE) für Geo- und dateibezogene Daten OGC-konforme Katalogdienste in jeder lokalen Infrastruktur (z.b. Geonetwork) für alle Dienste und nicht zeitreihenbezogenen Daten Nutzung des Buddata ebxml Registry/Repository (Buddata-ebRR) OGC-CSW als zentralen Katalogdienst für Sensordaten Datensuche und zugriff über TEODOOR, z.b. nach Schlüsselworten, Verwendungszweck, Typ, geographischer Lage, gemessenen Parametern der jeweiligen Station
22 Suchen und Finden von Daten
23 Freie Text- oder Schlüsselwortsuche auch in Suchen und Finden von Daten entfernten Katalogen Suche nach Stationsnamen Suche nach Themen und Sachgebieten Suche nach Sensortypen Parametersuche Räumliche Suche Hierarchische Suche auch in verteilten OGC- Katalogdiensten
24 Freie Text- oder Schlüsselwortsuche auch in Suchen und Finden von Daten entfernten Katalogen Suche nach Stationsnamen Suche nach Themen und Sachgebieten Suche nach Sensortypen Parametersuche Räumliche Suche Hierarchische Suche auch in verteilten OGC- Katalogdiensten
25 Freie Text- oder Schlüsselwortsuche auch in Suchen und Finden von Daten entfernten Katalogen Suche nach Stationsnamen Suche nach Themen und Sachgebieten Suche nach Sensortypen Parametersuche Räumliche Suche Hierarchische Suche auch in verteilten OGC- Katalogdiensten
26 Sensor Observation Service (SOS) für Rasterzeitreihendaten Wichtigster OGC-Webdienst für den standardisierten Zugriff auf Zeitreihendaten Gebräuchlich für In-situ Sensoren (Punktdaten) Für die Veröffentlichung von Rasterzeitreihendaten (z.b. Wetterradardaten), existiert keine SOS Implementierung Entwicklung des ersten OGC-konformen SOS für Rasterzeitreihendaten: Datenspeicherung in einer PostgreSQL Datenbank Ausgabe von Zeitreihen von Rastern oder Subrastern als WMS oder WCS Referenzen O&M Einzelwerten (Geometrien und Attribute) Zugriff auf Zeitreihen an individuell gewählten Positionen innerhalb der Raster Räumliche Identifizierung von Sonderereignissen (z.b. Starkregenereignisse) Page 26 Kunkel et al.: Management and publishing of Institut TERENO für data Bio- und Geowissenschaften: Agrosphäre (IBG-3)
27 Visualisierung von Rasterzeitreihen Entwicklung eines Sensor-Observation Service für Rasterdaten Web-GIS Anwendung zur Visualisierung Variabler Zeitreihen
28 Visualisierung von Raster-Zeitreihendaten Entwicklung eines Sensor-Observation Service für Rasterdaten Web-GIS Anwendung zur Visualisierung Variabler Zeitreihen Variabler Regionen
29 Visualisierung von Raster-Zeitreihendaten Entwicklung eines Sensor-Observation Service für Rasterdaten Web-GIS Anwendung zur Visualisierung Variabler Zeitreihen Variabler Regionen Ortsbezogene Abfragen: Für einen Zeitpunkt
30 Visualisierung von Raster-Zeitreihendaten Entwicklung eines Sensor-Observation Service für Rasterdaten Web-GIS Anwendung zur Visualisierung Variabler Zeitreihen Variabler Regionen Ortsbezogene Abfragen: Für einen Zeitpunkt Für eine Zeitreihe Alarmdienste (z.b. für Starkregenereignisse)
31 Web-basierter Zugriff auf Referenztabellen (Beispiel Parameternamen CT_Data_Management/referenzen/reference-tables Referenztabellen verfügbar auf TEODOOR Download der Daten durch Anwählen einer Tabelle Standard- s zur Anfrage von Erweiterungen
32 Web-basierter Zugriff auf Referenztabellen (Beispiel Parameternamen CT_Data_Management/referenzen/reference-tables Referenztabellen verfügbar auf TEODOOR Download der Daten durch Anwählen einer Tabelle Standard- s zur Anfrage von Erweiterungen
33 Web-basierter Zugriff auf Referenztabellen (Beispiel Parameternamen CT_Data_Management/referenzen/reference-tables Referenztabellen verfügbar auf TEODOOR Download der Daten durch Anwählen einer Tabelle Standard- s zur Anfrage von Erweiterungen
34 Zusammenfassung Verteilte Dateninfrastruktur in TERENO Lokale Dateninfrastrukturen mit automatisiertem Datenimport und Datenprozessierung Datenaustausch durch konsequente Nutzung OGCkonformer Webdienste Aufbau semantischer Interoperabilität durch TERNEO- Standards (z.b. TERENO Metadatenprofil) TEODOOR Datenportal für den Austausch und die Visualisierung von, die Suche nach und den Zugriff auf Daten Zeitreihendaten von mehr als 550 Stationen online veröffentlicht und frei zugänglich
35 Ausblick Anbindung von TERENO an andere Geodateninitiativen, z.b. GEOSS Kopplung mit anderen Beobachtungsnetzwerken (z.b. TERENO-ICOSS, International Soil Moisture Network) Kopplung mit externen Partnern (z.b. WVER, Universitäten Trier und Bonn) bzw. Forschungsvorhaben (z.b. DFG TRANSREGIO 32) Nutzung der entwickelten Strukturen in anderen Vorhaben (z.b. TERENO-Med, WASCAL) Entwicklung von Methoden zur verbesserten Qualitätsprüfung der Primärdaten Verbesserte Einbindung flächenbezogener und ökologischer Daten Veröffentlichung von Primärdaten durch Digital Object Identifiers (DOI)
36 Mitwirkende Forschungszentrum Jülich (FZJ): Ralf Kunkel Jürgen Sorg Umweltforschungszentrum Leipzig/Halle (UFZ): Robert Eckardt Mark Frenzel Olaf Kolditz Karsten Rink Ute Wollschläger Karlsruher Institut für Technologie (KIT, IMK-IFU): Rainer Gasche Frank Neidl Geoforschungszentrum Potsdam (GFZ): Jens Klump Vivien Stender
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