Analyse und Reporting von (Big) Geodata in Bundesund Landesbehörden

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1 Analyse und Reporting von (Big) Geodata in Bundesund Landesbehörden Praxisbeispiele aus der Verwaltung und Einblick in die Industrie Claus Hofmann disy Informationssysteme GmbH

2 Kurzprofil disy Informationssysteme GmbH Führendes Softwarehaus für Lösungen zum raumbezogenen Berichtswesen Standort Karlsruhe Spezialisiert auf anspruchsvolle Aufgaben der Datenanalyse und des Datenmanagements raumbezogener Daten in großen Organisationen Lösungen auf unserem Kernprodukt Cadenza: Mehr als ein GIS! Die beste Software um Sach- und Geodaten integriert auszuwerten und bereitzustellen

3 Agenda Beispiel 1: Geo Data Warehouse der Niedersächsischen Wasserwirtschaft Aufbau, Fachnutzen, Öffentliche Datenbereitstellung Beispiel 2: Raumbezogene Datenintegration und Analyse für die Berechnung von Lärmkarten und Betroffenenstatistiken an Schienenwegen des Bundes Ein Big Geodata Projekt des Eisenbahnbundesamtes zur Umsetzung der EU- Umgebungslärmrichtlinie Beispiel 3: Aktuelle Big Data Entwicklungen in der Agrarwirtschaft unter gewünschter Einbeziehung von Open Governmental Geodata Einblick in aktuelle Entwicklungen Zusammenfassung und Beobachtungen

4 Landesweite Datenbank der Wasserwirtschaft Niedersachsen (LDB) Behördenintern das zentrale Informationssystem zum Thema Wasser Beinhaltet sehr heterogene (Geofach-)Daten aus verschiedenen Quellen, die fachübergreifend abgefragt und analysiert werden können. So ist es beispielsweise möglich, die Gewässergüte von Grundwasser und Oberflächengewässern in Bezug zueinander zu bringen. Grundlage für die zahlreichen Berichtspflichten des Landes Die LDB ist aber auch die Quelle für das Landeswasserdatenportal Durch das Umweltinformationsgesetz müssen Wasserdaten wie Pegelstände und Gewässerqualität der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt werden Das Datenportal erleichtert auch die Arbeit des NLWKN: Denn externe Anfragen von Ingenieurbüros, Forschungseinrichtungen oder interessierten Bürgern müssen nicht mehr aufwendig bearbeitet werden, sondern stehen im Internet für alle zur Verfügung.

5 Landesweite Datenbank der Wasserwirtschaft Niedersachsen (LDB) Dateninhalte (Geofachdaten und Messdaten): Deposition Fliessgewässergüte-Biologie Fliessgewässergüte-Chemie Küstengewässergüte Grundwasser Pegelwesen Altlasten Einleiterüberwachung Querbauwerke Wasserbuch Trinkwasser- und Heilquellenschutzgebiete Wasserentnahmen Flussgebietseinheiten (EU) Bearbeitungsgebiete (EU) Grundwasserkörper (EU) Einzugsgebiete Fliessgewässer Unterhaltungsverbände Verwaltungseinheiten Topografische Blattschnitte weitere Geodaten Ansatz: Ein Data Warehouse integriert Fach- und Geodaten Auswertungswerkzeug: Cadenza

6 Datenintegration Datenhaltung Datenauswertung Externe Fachnutzer Landeswasserdatenportal Öffentlichkeit Interne Powernutzer Open Data LDB-Datenbank (Data Warehouse) Fachdaten der Wasserwirtschaft (Sach- und Geodaten) Geobasis- u. Geofachdaten Automatisierter, regelmäßiger Datenimport (ETL-Prozesse ETL = Extraktion-Transformation-Laden) Datenbanken Fachsysteme weitere Dateien u. Datenbanken Geofachdaten -Server Geobasisdaten -Server Fachverfahren:

7 Webportal: Ein Gesamtdatensatz, ein Zugriffssystem, vielfältige Nutzung Offener Einstieg für alle Einstieg für Behörden aus NI Nutzer muss sich anmelden und sieht mehr Daten

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10 Fachliche Recherche: Einleiter und Messstellen in Uetze Offener Datendatensatz als Download

11 Ausblick: Permalink-URL, bei der Anfrage wird automatisch ein Excel od. CSV auf aktuellen Daten generiert Offener Datendatensatz als Download Fachliche Recherche: Messwerte für Gesamtphosphat-Phosphor, Wassertemperatur, ph-wert

12 Diagrammgrafik wird bei Aufruf auf aktuellen Daten generiert und z.b. per PNG in anderen Applikationen eingebettet werden Fachliche Recherche: Datenvisualisierung

13 Bundesweite Lärmberechnung des Eisenbahn-Bundesamts Die Europäische Union (EU) fordert seit 2002 die Bewertung und Bekämpfung von Umgebungslärm (Umgebungslärmrichtlinie) Regelmäßige Berichterstattung zur Belastung der Bevölkerung durch Umgebungslärm aus Straßen-, Schienen- und Luftverkehr an die EU und Öffentlichkeit. Für die Ausarbeitung von Lärmkarten an Schienenwegen von Eisenbahnen des Bundes ist das Eisenbahn-Bundesamt (EBA) gesetzlich zuständig.

14 Bundesweite Lärmberechnung des Eisenbahn-Bundesamts Lärm wird nicht gemessen, sondern berechnet Grundlage für die Berechnung ist ein 3D-Modell mit vielen Zusatzinformationen Modell muss aus einer Vielzahl von Geodaten und Fachdaten erstellt werden

15 Herausforderungen: Datenintegration aus einer Vielzahl von Quellen 50 Datenquellen von vielen Lieferanten/ Organisationen, etwa 150 GB Ausgangsdaten Dateien mit 90 Mio. Gebäude 30 Million Adressen Mehr als 75 GB DTM (Geländemodell, 10 m) (Halbautomatische) Korrektur von Geometriefehlern Datenreduktion durch geometrische Vereinfachung Überführung in ein einheitliches Koordinatensystem Überprüfung der Vollständigkeit, Redundanzfreiheit Geocodierung zur Ermittlung der Gebäudenutzung Ermittlung Gebäudehöhen und Bewohnerzahlen Ermitteln der Akustischen Schiene aus Fahrplaninformationen der Bahn...

16 Technische Architektur Implementierung eines Regelwerks in einer Geodatenbank (Oracle) Automatische Datenübernahme und Datenprüfungs- und Korrekturprozesse Auswertung/Statistik mit Cadenza Input data Output data PL/SQL Hudson CI Process- Area Tasks GIS-Library Test-Environment Eclipse / Java SVN

17 Herausforderungen Hardware für Integration und Berechnung Hauptspeicherdatenbank: Nur ausreichend performant, wenn die gesamte Datenbank im Hauptspeicher läuft! Ein großes Blech Spezielle Datensicherungsmethoden Dennoch dauerte ein Integrations- und Berechungslauf mehrere Wochen! Dedicated Database Server 4 x Intel(R) Xeon(R) CPU E5 (32 Kerne) 768GB RAM Solaris ZFS

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21 Innenministerium

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23 Offene Bereitstellung der Lärmdaten auch als Dienst

24 (Geo-)Datenintegation in der Agrarindustrie: From Precision to Decision Farming Einblicke in aktuelle Entwicklungen

25 Digitalisierung und Vernetzung der Agrarindustrie Welches Saatgut eignet sich am besten für das Klima und die Böden meiner Felder? Wann ist der beste Zeitpunkt für das Ausbringen von Pflanzenschutzmitteln? Wie viel Dünger braucht der Boden an welcher Stelle? Wie kann der Verbraucher detailliert Herkunft und Produktionsmethode einsehen? Fragen, die in der industrialisierten Landwirtschaft und im Spannungsfeld zwischen Nachhaltigkeit und Maximalertrag zunehmend mit IT unterstützt werden! Voraussetzung sind integrierte Daten (insb. Geodaten!) und Prozesse aller Beteiligten Landmaschinen erfassen hochgenau Bodendaten, wie Lehm- und Sandgehalt, ph- Wert, Nährstoffe, Gesundheitszustand und Düngebedarf der Pflanzen sowie den Ertrag. Landmaschinen sind in der Lage, die Dosierung von Dünge- und Pflanzenschutzmittel auf den Quadratdezimeter genau auf dem Feld zu steuern. Kombiniert mit allen verfügbaren Umgebungsdaten (um die Felder) lassen sich hochoptimierte Bewirtschaftungspläne berechnen und gezielte Angebote an den Landwirt erstellen. Ziel der aktuellen Entwicklung ist die Schaffung einer neutralen Datenplattform in der alle Daten der Akteure zusammenfließen und Beratung, Optimierung und Handel betrieben werden kann....quasi ein intelligentes Amazon der Agrarindustrie

26 Industrieweite Datendrehscheibe und Marktplatz Offene und kommerzielle Wetterdaten Betriebsdaten des Landwirt Trade Plan Landwirt Beratung und feldbezogene Angebote Analyse Agroindustrie egovernment-daten, staatliche Daten SAP HANA Process Saatgutüberwachung, Landwirtschaftsförderung (INVEKOS), Landschaftspflege (NATURA2000), Bodendaten, Geobasisdaten, Umweltdaten,...

27 Alle Daten kommen in einem feldbezogenen Dashboard zusammen Zentimetergenaue Analyse ermöglicht ebenso genaue Düngungs- und Pflanzenschutzplanung oder die zentimetergenaue Planung der Aussaat unterschiedlicher Saatguttypen

28 Alle Daten kommen in einem feldbezogenen Dashboard zusammen Darstellung der getätigten Maßnahmen auf dem Feld Darstellung/ Forecast Niederschläge Vorschlag eines guten Erntezeitpunkt

29 Nutzen von egovernment und Open Data in der Agrarindustrie Der Staat ist sehr eng in das Handeln in der Landwirtschaft eingebunden. Landwirte werden gefördert, die Agrarindustrie wird sehr eng überwacht. egovernment und Open Data spielen für die Effizienz der Prozesse und Informationsflüsse eine wichtige Rolle. Beispiele in denen Nutzen durch egovernment und Open Geodata entstehen kann: Überwachung/ Qualitätssicherung der Saatgutvermehrung Am Vermehrungsprozess sind Saatgutkonzerne, Vermehrungsbetriebe, Landwirte und stattlichen Kontrollstellen beteiligt. Genehmigung/Überwachung erfogt Feldbezogen. Es gibt bislang keinen medienbruchfreien Informationsfluss, obwohl die Herstellung und Kontrolle ein sehr zeitkritischer Prozess ist. Bereitstellung von Landschaftselementen aus dem Verwaltungssystem zur Landwirtschaftsförderung (InVeKoS): Lohnunternehmer / Landwirte erhalten hierüber z.b. Informationen über hinderliche Strukturen (z.b. Strommasten) auf den Feldern, die z.b. ein bestimmtes Fahrverhalten oder Befahrweise/-muster erforderlich machen. z.b. Hecken, zu denen Abstand eingehalten werden muss (Saumstrukturen, -streifen).

30 Nutzen von egovernment und Open Data in der Agrarindustrie Weitere Beispiele in denen Nutzen durch egovernment und Open Geodata entstehen kann: Bereitstellung von Geländemodellinformationen Hangneigungsinformationen als Basis für Entscheidungen bezüglich Maschineneinsatz in Steillagen z. B. im Weinbau; Informationen zur potentiellen Sonnenscheindauer für Sortenauswahl im Weinbau Pflanzenschutzmittel-Verzeichnis der zugelassenen Pflanzenschutzmittel des Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL) Bereitstellung der Informationen als Open Data Kombination von Daten: Welches Mittel kann ich z.b. Wasserschutzgebieten einsetzen? Fazit: Insbesondere in der Agrarwirtschaft sind Open Gov Data und Geodaten für Entscheidungen und Prozesse wichtige Bestandteile und können spürbaren wirtschaftlichen Nutzen schaffen. Derzeit gibt es aktive Gespräche zwischen der Industrie und den staatlichen Akteuren die Verfügbarkeit von Open Data zu verbessern und abgestimmte egov-prozesse zu definieren.

31 Zusammenfassung und Beobachtungen Die drei Praxisbeispiele zeigen: Integrierte offene Geodaten ermöglichen Mehrwerte für Gesellschaft und Industrie Wie (offene) Dateninfrastrukturen im Backoffice gestaltet werden müssen, damit eine Datenbereitstellung aktuell, nachhaltig und wirtschaftlich erfolgen kann, egovernment-prozesse und offene Datenbereitstellung müssen eng zusammenspielen, damit die Industrie einen Nutzen hat. Big Geodata Projekte stellen noch hohe Anforderungen die IT. Systeme müssen in Ihrer technischen Architektur von Beginn an Schnittstellen für in- und externe Datenbereitstellung vorsehen. In großen Organisationen ist es zweckmäßig zentrale Data Warehouses zu schaffen, in denen die Daten automatisiert zusammengeführt und aktuell gehalten werden. Neben einem Portal für die Suche nach offenen Daten (über entsprechende Metadaten) benötigt man Bereitstellungssysteme, die zentral gesammelten Daten an unterschiedliche Nutzergruppen, verschieden granular bereitstellen können, über eine interaktive Oberfläche exploriert werden können und das Daten per Dienst oder automatisch zur Anfragezeit generierten Dateien bereitstellen.

32 Vielen Dank für Ihr Interesse Haben Sie Fragen? Claus Hofmann Dipl.-Informatiker Geschäftsführer Disy Informationssysteme GmbH Ludwig-Erhard-Allee Karlsruhe, Germany Tel Fax

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