Einführung in die Software-Umgebung

Transkript

1 Ortsbezogene Anwendungen und Dienste WS2011/2012 Einführung in die Software-Umgebung

2 Die Software-Umgebung Zentrale Postgres-Datenbank mit Geodaten von OpenStreetMap: Deutschland: 13 mio. Datensätze Topologie-Informationen zum Straßennetz Software-Umgebung: Java Development Kit 1.6, Eclipse Java Topology Suite (JTS) zur Darstellung von Geometrien Geospatial Add-on (GAO) für die Verwaltung von Geometrien in Standard-SQL-Datenbanken Einige Tool-Klassen Software-Umgebung, Folie 2

3 OpenStreetMap Ähnlich Wikipedia nur für Geodaten Daten werden von einer Community gesammelt, bearbeitet und bereitgestellt Quelle ist in der Regel GPS-Log Nutzer können den Datenbestand ohne Lizenzkosten nutzen auch für kommerzielle Projekte OSM-Dienste: Rohdaten Tile-Rendering Software-Umgebung, Folie 3

4 Java Topology Suite Ziel: Modellierung der geometrischen so genannten Simple Features (Open GIS Consortium) 2D-Vektor-Darstellung von Geometrien Geschlossene Polygone, Linien, Punkte Operationen auf Geometrien: Schneiden, Vereinigen, Puffer, liegt Punkt im Polygon? Software-Umgebung, Folie 4

5 Java Topology Suite Die Struktur der Simple Features: Software-Umgebung, Folie 5

6 Datenbank-Zugriff Werkzeug für große Datenmengen ist typischerweise die Relationale Datenbank Aber: Geometrien lassen sich nicht einfach auf klassische Tabellenstrukturen abbilden: Polygon ist je nach Sichtweise oder Abfrage Spaltenattribut oder Relation Typische Operationen lassen sich nicht durch traditionelle Indexspalten beschleunigen z.b. "Welche Objekte umschließen einen Punkt?" Software-Umgebung, Folie 6

7 Datenbank-Zugriff Beispiele: Oracle Spatial PostgreSQL/PostGIS MySQL Spatial Extensions Erweiterungen unterscheiden sich sehr in Syntax und Möglichkeiten. Beispiel Wertezuweisung: Oracle: SDO_GEOMETRY( SDO_ORDINATE_ARRAY()) PostGIS: GeometryFromText() MySQL: GeomFromText() => notwendig: DB-Abstaktion Software-Umgebung, Folie 7

8 Alternative Ansätze: Datenbank-Zugriff Unser Ansatz! Software-Umgebung, Folie 8

9 Datenbank-Zugriff Vorteile des Add-ons: Einfache Migration von existierenden Anwendungen, die nur Standard-SQL verwenden viele aktuelle Anwendungen behandeln nur Punkte Einfacher Austausch des unterliegenden Datenbanksystems möglich (da Standard-SQL) Objektrelationales Mapping wird mitgeliefert Ausführung geometrischer Abfragen auf Clients möglich, die nur Standard-Datenbanken erlauben Beispiel Android/SQLite Software-Umgebung, Folie 9

10 Datenbank-Zugriff Generelle Idee: Jedes Geo-Objekt belegt eine Datenzeile. Eine Spalte beinhaltet die Geometrie als BLOP. Zusätzliche Spalten helfen bei der geometrischen Suche (räumlicher Index). Eine geometrische Abfrage wird auf eine Reihe von Index-Werten abgebildet, die die Suche signifikant einschränken. Ob eine Resultat aus der Datenbank wirklich ein exakter Treffer ist, muss später noch einmal überprüft werden. Software-Umgebung, Folie 10

11 Datenbank-Zugriff Zwei Möglichkeiten der GAO-Benutzung: 1. "Alles automatisch" Formulierung der Anfrage (insb. der Bedingung) über eine Bibliothek. Die Anfrage wird automatisch in SQL umgewandelt und ausgeführt. Der exakte geometrische Test wird automatisch gemacht. Das Resultat liegt danach in Form von Java-Objekten vor. => Nur möglich für einfache SELECT-Anfragen ohne Join oder Subselect Software-Umgebung, Folie 11

12 Datenbank-Zugriff 2. "Alles manuell" Formulierung der Anfrage in SQL Der Teil für den räumlichen Index wird über eine Methode berechnet und über " AND " angehängt. Die Anwendung führt die Anfrage aus und liest die Resultate über Cursor aus. Die Anwendung ist für einen exakten geometrischen Test verantwortlich. Die Anwendung ist dafür verantwortlich, die Resultate in Java-Objekte umzuwandeln. => Etwas komplizierter, aber für alle denkbaren Anfragen geeignet Software-Umgebung, Folie 12

13 Datenbank-Zugriff Variante 1 myselect = dbman.getselectstatement("domain"); boolcon = myselect.getwhere().createbetween(); boolcon.addpart(myselect.getselecttablereference(). newcolumnreference(domaingeoobject.attribut_lsikey)); boolcon.addpart(35000); // "Fließender Verkehr" boolcon.addpart(35999); search=dbman.search(searchtype.within, // "innerhalb" rect, // Rechteck-Geometrie myselect); // Rest des Selects while(search.hasnext()) { Vector<DomainGeoObject> domainchunk= search.nextchunk(250);... Software-Umgebung, Folie 13

14 Datenbank-Zugriff Variante 2 resultset = statement.executequery ("SELECT realname, geodata_line "+ "FROM domain WHERE geometry='l' AND "+ SQL.createIndexQuery( , , , , SQL.COMPLETELY_INSIDE)); while (resultset.next()){ String realname=resultset.getstring(1); byte[] geodata_line=resultset.getbytes(2); Geometry geom=sql.wkb2geometry(geodata_line); } // Ggfs. Geometry noch einmal exakt prüfen Software-Umgebung, Folie 14

15 Geo-Objekte geodata, geodata_line, geodata_point: geometrische Ausprägungen des Objektes gemäß Simple Features fullname: ein eindeutiger, hierarchischer Strukturname (ohne Umlaute und Sonderzeichen) woehrder_see.part00000.water.geo realname: der von Menschen verwendeter Name Wöhrder See lsiclass: eine hierarchische Klassifikationsnummer (Binnensee) tags, tags_...: Zeichenketten der Klassifikation laut OSM, z,b. natural=water Software-Umgebung, Folie 15

16 Geo-Objekte Klassifikationen Hierarchien und Klassifikationen Der Strukturname (fullname) ist eindeutig die obersten Ebenen geben eine grobe Klassifikation vor: geo: alle "natürlichen" Objekte traffic: Verkehr (insb. Straßen) org: durch Menschen definierte Flächen others: nicht klassifizierbare Objekte Software-Umgebung, Folie 16

17 Geo-Objekte Klassifikationen Über LSI-Klassen kann man einfach einen Überblick über die Art des Objektes erhalten hierzu gibt es vordefinierte Schemata Software-Umgebung, Folie 17

18 Koordinaten Darstellung von Koordinaten: Punkte werden als Längengrad/Breitengrad dargestellt. (kontinuierliche Darstellung als double, ohne Minuten, Sekunden) Östlich vom 0-Meridian: negativ (bitte keine Kritik) Beispiel Nürnberg: , Für die Berechnung von Entfernungen sind Winkelgrade ungeeignet. Es gibt zwei Möglichkeiten: Umweg über so genannte Ebene Koordinatensysteme (z.b. Gauß-Krüger) Großkreisberechnungen für beide Möglichkeiten stehen Hilfsbibliotheken zur Verfügung Software-Umgebung, Folie 18

19 Debugging mit dorenda dorenda liefert eine einfache Oberfläche auf das Kartenmaterial ähnlich GoogleMaps Software-Umgebung, Folie 19

20 Debugging mit dorenda Über Aufruf-Parameter kann man Positionen und Routen darstellen Zum Debugging häufig weiß man nicht, wie eine Route aussieht Software-Umgebung, Folie 20