22 fachartikel AQUA & GAS N o 7/8 2012 Schweizweite GEODIENSTE BeitrAG der KANTONE und Gemeinden zur NATIONALEN CO 2 -KOMPENSATION GEODATENINfrASTruktur IM INLAND? (NGDI) Für ein modernes Land ist Geoinformation ein zentrales Element der nationalen Infrastruktur. Sie ist in der Bedeutung vergleichbar mit Transport- und Kommunikationsnetzen oder Versorgungsnetzen für Energie und Wasser. Geoinformation ist ein bedeutender wirtschaftlicher Faktor und vom politischen und sozialwirtschaftlichen Gesichtspunkt aus gesehen ein Gut ersten Ranges. Unter Berücksichtigung der politischen Prinzipien der Schweiz (Föderalismus, Legalitätsprinzip, Subsidiarität) wird eine Nationale Geodateninfrastruktur (NGDI) aufgebaut, um einen leichten und preiswerten Zugang zu einem optimalen Angebot an Geoinformationen sicherzustellen. Dominic Kottmann, Interkantonale Koordination in der Geoinformation (IKGEO) Einleitung LES GEOSERVICES COUVRANT TOUT LE TERRITOIRE SUISSE La CIGEO est chargée de la coordination de la conception de l infrastructure de données géographiques (INGD) au niveau des cantons et communes. Dans ce contexte, le recueil de géoservices harmonisés est organisé. Ce recueil regroupe les géodonnées de base harmonisées couvrant toute la Suisse dont les cantons et communes sont responsables selon le droit fédéral. Les géoservices sont basés sur les normes ouvertes du Open Geospatial Consortium (OGC) qui ont été stipulées aux fins de l interopérabilité. Cette technologie nouvelle optimisée en fonction du coût permet le recours à ces services sur un géoportail ou directement au poste de travail. Les géoservices agrégés de haute qualité génèrent un avantage économique et contribuent considérablement à la croissance de l économie, l amélioration de l environnement, au développement durable et au progrès social. Du point de vue conception et méthodique, le recueil de géoservices harmonisés tient compte des principes politiques de la Suisse (fédéralisme, principes de la légalité et de la subsidiarité). Vous pouvez consulter les premiers géoservices des cantons couvrant toute la Suisse et leurs caractéristiques sur www.geodienste.ch sur le «Portail des géoservices harmonisés des cantons couvrant toute la Suisse». Les géoinformations pourront bientôt être consultées sur le Géoportail national qui est en cours de développement. Viele politische, wirtschaftliche und auch soziale Entscheidungen wären heute ohne Geoinformationen undenkbar. Sie sind für die Modellierung und die Analyse der gegenseitigen territorialen und temporären Abhängigkeiten von natürlichen Prozessen unverzichtbar und werden gleichzeitig von menschlichen Handlungen im begrenzten Kulturraum geprägt. So bestätigte der Bundesrat 2001 die eidgenössische Strategie in der Geoinformation: die Gewährleistung eines vereinfachten und preisgünstigen Zugriffs auf geografische Information für alle Interessierten. Die Verfügbarkeit von Geoinformationen von hoher Qualität sollte verstärkt werden und damit zu Wirtschaftswachstum, zur Verbesserung der Umwelt, zur nachhaltigen Entwicklung und zum sozialen Fortschritt beitragen. Mit der darauf erfolgten Erarbeitung von Gesetzesgrundlagen wurde die Strategie konkretisiert [1]. NATIONALE GEODATENINFRASTruKTUR (NGDI) GesetzesgruNDLAGE in der GeoinforMATION Die Geoinformationsgesetze des Bundes, der Kantone und der Gemeinden fordern heute, dass räumliche Informationen über ihr Gebiet rasch, nachhaltig, aktuell und in der erforderlichen Qualität zur Verfügung stehen. Räumliche Informationen sollen
AQUA & GAS N o 7/8 2012 GIS 23 zudem harmonisiert und einfach genutzt werden können. Dies stellt Anforderungen an nationale, bundeseigene, kantonale und kommunale Geoinformationsinfrastrukturen. Geodienste spielen dabei eine wesentliche Rolle. Durch ihre Vernetzung werden thematische Geodienste über das ganze Gebiet der Schweiz angeboten. In diesem Sinne sollen zu den Geobasisdaten nach Bundesrecht mit den Zugangsberechtigungsstufen A (öffentlich zugänglich) und B (beschränkt öffentlich zugänglich), für welche die Kantone und Gemeinden zuständig sind, vereinte und harmonisierte Geodienste angeboten werden. Die Geobasisdaten umfassen sämtliche in der Geoinformationsverordnung (GeoIV) vom 21. Mai 2008 katalogisierten Geoinformationen. Kantone und Gemeinden sind zum Beispiel für die Geobasisdaten der amtlichen Vermessung, für den Kataster der belasteten Standorte, für die landwirtschaftlichen Kulturflächen und auch für die Gewässerschutzdaten zuständig, um einige zu nennen [2, 3]. AufBAu der NGDI Im Rahmen von e-geo.ch wurden Aktivitäten gestartet, die den Aufbau der Nationalen Geodateninfrastruktur (NGDI) zum Ziel haben [4]. IKGEO, die Interkantonale Koordination in der Geoinformation, koordiniert den Aufbau der NGDI auf den Ebenen Kantone und Gemeinden im Rahmen des Projekts «Vereinen harmonisierter Geodienste». Das Vereinen harmonisierter Geodienste ist eine wichtige Voraussetzung für den Aufbau und Betrieb des Nationalen Geoportals und beeinflusst die Realisierung der NGDI entscheidend. Konzeptionell und methodisch trägt das Vereinen harmonisierter Geodienste den politischen Prinzipien der Schweiz (Föderalismus, Legalitätsprinzip, Subsidiarität) Rechnung und ermöglicht die gezielte und kostengünstige Erweiterbarkeit des Nationalen Geoportals in der Zukunft (Fig. 1). NATIONALES GeoporTAL Das Nationale Geoportal wird in der Lage sein, pro Thema einen vereinten und harmonisierten Geodienst einbinden zu können. Dieser thematische Geodienst liefert in der Regel räumliche Informationen aller Kantone beziehungsweise Gemeinden über das ganze Gebiet der Schweiz. Das Nationale Geoportal befindet sich noch im Aufbau. Die ersten, schweizweiten Geodienste der Kantone und deren Eigenschaften können unter www.geodienste.ch im «Portal schweizweit harmonisierter Geodienste der Kantone» eingesehen werden. Fig. 1 NGDI: Ein vereinter und harmonisierter Geodienst liefert räumliche Informationen aller Kantone bzw. Gemeinden über das ganze Gebiet der Schweiz zu einem Thema INGD: Les géoservices recueillis et harmonisés fournissent des informations spatiales de tous les cantons ou bien communes sur un thème précis à l échelon du territoire national Vereinen harmonisierter GEODIENSTE Die Aggregation von Geodiensten ist der neue, kostenoptimierte Standard, wie Kantone und Gemeinden die Geobasisdaten in ihrer Zuständigkeit schweizweit zusammenführen. Mit der Umsetzung über eine nationale Geodateninfrastruktur (NGDI) können diese Dienste in einem Geoportal oder direkt am Arbeitsplatz genutzt werden. Mit diesen Geodiensten wird den Kunden aus Verwaltung und Privatwirtschaft ein optimales Angebot im Internet bereitgestellt. Aggregierte Geodienste generieren einen erhöhten volkswirtschaftlichen Nutzen und einen wesentlichen Beitrag zum Wirtschaftswachstum. ZENTRALER AGGREGATIONSSERVER AGGrEGATION der GEODIENSTE Die Kantone betreiben einen zentralen Aggregationsserver, der Geodienste sowohl als Web Map Services (WMS) als auch als Web Map Tile Services (WMTS), also Kacheldienste, anbietet. Dies, um schnelle Antwortzeiten zu garantieren und die Verfügbarkeit zu erhöhen. Bei dieser Art von Geodiensten handelt es sich um offene Standards des Open Geospatial Consortiums (OGC), die zum Zweck der Interoperabilität festgelegt wurden. Die Etablierung eines solchen Standards für das Vereinen harmonisierter Geodienste soll das dezentrale, föderale System mit verteilter Datenhaltung bestmöglich unterstützen und bildet einen wesentlichen Beitrag der Kantone und der Gemeinden an die Nationale Geodateninfrastruktur (NGDI) und damit an das Nationale Geoportal. Das System des Vereinens harmonisierter Geodienste über einen Aggregationsserver bringt wesentliche Vorteile für Informationslieferanten sowie -abnehmer mit sich. Die Harmonisierung der Daten in ihrer Darstellung verläuft automatisiert, wodurch Aktualisierungen bei den Datenherren für den Endnutzer im WMS direkt ersichtlich sind. Der Tile-Cache für die Generierung des WMTS wird über einen effizienten Aktualisierungsprozess im Aggregationsserver abgebildet. Damit erhalten einerseits die Endnutzer nahezu kantonsaktuelle WMTS, andererseits werden so die Infrastrukturen der Informationslieferanten auf intelligente und
24 GIS AQUA & GAS N o 7/8 2012 effiziente Weise nur während des Aktualisierungsverfahrens beansprucht. Die Aggregation von Geodiensten ist damit der neue, kostenoptimierte Standard, wie Kantone und Gemeinden die Geobasisdaten in ihrer Zuständigkeit schweizweit zusammenführen und womit den Kunden aus Verwaltung und Privatwirtschaft ein optimales Angebot im Internet bereitgestellt werden kann. SySTEMKOMPONENTEN Der Aggregator auf wms.geodienste.ch führt auf der Grundlage einer räumlichen Maske und der Konfiguration über eine yaml-datei die WMS der Datenherren zusammen. Die räumliche Maske enthält die Kantonsgrenzen sowie auch weitere zur Priorisierung bei der Erstellung des Tile-Caches verwendeten Rauminformationen. In der Konfiguration des Aggregators können Einstellungen für die Zusammenführung des Inputs, also jedes einzelnen WMS der Datenherren, definiert werden. Dies ermöglicht im Bedarfsfall auch die Aggregation von Geodiensten, die (noch) nicht auf der Grundlage eines harmonisierten Geodatenmodells generiert wurden. Über die Definition des Outputs in der Konfigurationsdatei kann so ein harmonisierter und vereinter WMS erstellt werden, welcher direkt von lokalen GIS-Clients eingebunden werden kann. Einzelne Input-Layers können zudem in ihrer Darstellungsreihenfolge angeordnet und zu einem Output-Layer zusammengefasst werden. MapCache auf tiles.geodienste.ch ist eine Server-Schnittstelle zur Erstellung eines Tile-Caches für sämtliche im Aggregator definierten Output-Layers. Die Schnittstelle generiert somit einen performanten WMTS für Web-Clients wie zum Beispiel das Portal schweizweit harmonisierter Geodienste der Kantone. Aktualisierungen in den Geodaten seitens der Datenherren erfordern eine Aktualisierung der angelegten Kacheln. Hierzu bietet der Aggregationsserver den Datenherren ein Backend zur Verwaltung, Planung und Auslösung von Aktualisierungen an. Dank des zentralen, vorproduzierten Tile- Caches kann der Aggregationsserver Kartenabfragen mit einer hohen Performance gewährleisten. Zudem können Kartenabfragen auch bei vorübergehenden Ausfällen von Servern der Datenherren beantwortet werden. Der Aggregationsserver ist auf eine hohe Verfügbarkeit in der Grössenordnung von 99% ausgelegt. Bei Fig. 2 Systemkomponenten: Das System Vereinen harmonisierter Geodienste umfasst die Hauptkomponenten Clients, den Aggregationsserver und die WMS der Datenherren (Kantone und Gemeinden sowie auch das Fürstentum Liechtenstein) Composants système: le système Recueil des géoservices harmonisés englobe les grands composants clients, le serveur d agrégation et les WMS des propriétaires de données (cantons et communes ainsi que la Principauté de Liechtenstein) hoher Auslastung kann im Bedarfsfall auf Cloud-Dienste zurückgegriffen werden, was die Skalierbarkeit gewährleistet. Die Performance der vereinten WMS-Dienste wird hauptsächlich durch die Leistung der betroffenen Server der Datenherren bestimmt (Fig. 2). HEUTIGES ANGEBOT Das «Portal schweizweit harmonisierter Geodienste der Kantone» zeigt heute die vereinten, harmonisierten Geodienste der amtlichen Vermessung (AV-WMTS) und der Gewässerschutzbereiche (GWS- WMTS). Die Geodienste der Mehrheit der Kantone und des Fürstentums Liechtenstein sind vorhanden und können bereits heute teils öffentlich und kostenfrei eingesehen werden. AV-WMTS Mit dem Geodienst AV-WMTS soll ein direkter und performanter Zugriff auf aktuelle Geoinformationen der amtlichen Vermessung, die von den Kantonen und Gemeinden nachgeführt und verwaltet werden, angeboten werden. Dabei werden die Geoinformationen in einem einheitlichen Daten- und Darstellungsmodell flächendeckend über die Schweiz als Kacheldienst zur Verfügung gestellt. Das Datenmodell basiert dabei auf dem Kundendatenmodell, dem sogenannten MO-public. Dabei handelt es sich um eine zweckmässige Reduktion des Bundesdatenmodells DM01AVCH24 auf die für Anwendende nutzbringende Lose. Zurzeit befindet sich das Kundendatenmodell MO-public bei einigen Datenherren noch in Erarbeitung (Fig. 3). Verwaltungen und Private sind somit in der Lage, den Katasterplan (auch ohne Datenaustausch) über die Grenzen hinaus rasch und einfach einzusehen. Dabei werden für die Einsicht von Daten der Amtlichen Vermessung auch hohe Massstabsebenen von über 1:200 angeboten, um so den Bedürfnissen der Endnutzer gerecht zu werden. Attributabfragen zu den Objekten sind dabei ebenfalls möglich. Diese werden über eine automatisch weitergeleitete Abfrage an die WMS der Datenherren anhand einer kompletten Zusammenstellung der Vorhandenen Informationen aus den Input-Layers im Web- bzw. GIS-Client ausgegeben (Fig. 4). Aufgrund noch anstehender Abklärungen bei den Datenherren hinsichtlich
AQUA & GAS N o 7/8 2012 GIS 25 Fig. 3 AV-WMTS: Der AV-WMTS steht farbig und in Graustufen zur Verfügung AV-WMTS: Le service AV-WMTS est disponible en couleurs et en échelle des gris Fig. 4 Attributabfrage: Die Attributabfrage erfolgt über eine direkte Weiterleitung an die Server der Datenherren und wird im Client auf Knopfdruck für einen Geodienst zusammengestellt Requête d attributs: la requête d attributs est assurée par une transmission directe au serveur des propriétaires de données. Dans le client, elle sera compilée sur clic pour un géoservice der Nutzungsbedingungen des AV-WMS kann der Geodienst für die Verwendung in lokalen GIS-Clients vorläufig noch nicht angeboten werden. GWS-WM(T)S Mit dem Geodienst GWS-WM(T)S wird ein direkter Zugriff auf aktuelle Gewässerschutzdaten der Schweiz gewährleistet. Dieser Geodienst zeigt die mit dem Grundwasservorkommen in Verbindung stehenden Geoinformationen und hilft ferner, die Zulässigkeit von Bauvorhaben in Grundwassergebieten zu prüfen, damit ein planerischer Schutz der Gewässer realisiert werden kann. Diese Geoinformationen werden wiederum in einem einheitlichen Daten- und Darstellungsmodell zusammengeführt und flächendeckend über die Schweiz angeboten. Die Darstellung ist dabei eng an die in den Kantonen etablierte Darstellungsform gemäss Wegleitung Grundwasserschutz des Bundesamtes für Umwelt angelehnt. Auch dieser Geodienst befindet sich noch in der Aufbauphase, kann aber schon jetzt weitgehend flächendeckend im Portal schweizweit harmonisierter Geodienste der Kantone eingesehen und auch lokal in ein GIS eingebunden werden. Ausblick PuBLIKATION im NATIONALEN GeoporTAL In Zukunft werden die im Portal schweizweit harmonisierter Geodienste der Kantone im Nationalen Geoportal einsehbar sein. Es wird moderne Funktionalitäten heutiger Karten-Viewer erfüllen. So sollen die Geodienste visualisiert und kombiniert werden können. Ein Benutzerdaten-Management für Endbenutzer mit allfälliger Verrechnung an Endkunden gehen dabei einher mit den kommunizierten Nutzungsbedingungen. Zudem sollen übliche Such- und Lokalisierungsfunkionen zusammen mit der Möglichkeit eines Ausdrucks angeboten werden. WFS und DowNLOAD-DIENST Über das Nationale Geoportal soll in Zukunft eine direkte Schnittstelle zu einem im Aggregationsserver angelegten Download-Dienst für den Datenaustausch zur Verfügung gestellt werden. Dieser Download-Dienst basiert auf einer Aggregation von Web Feature Services (WFS) der Datenherren, die nicht nur die layer- und ausschnittsspezifische Auslieferung von komprimierten Geodaten ermöglicht, sondern auch eine effiziente und automatisierte Aggregation der Geodaten erlaubt. Eine solche Aggregation über die WFS- Schnittstelle kann die für das Anlegen eines Tile-Caches benötigten WMS-Abfragen bei den Servern der Datenherren ersetzen; das heisst, die Kacheln können direkt aus den Daten berechnet werden. Somit können die vereinten, harmonisierten WM(T)S direkt ab dem Aggregationsserver generiert werden, was mehrere Vorteile mit sich bringt: Für die Anlegung des Tile-Caches werden die Server der Datenherren massiv entlastet. Verbesserung der kartographischen Qualität der Produkte: Die Umsetzung der Darstellungsmodelle kann einheitlicher, konsistenter und auch für die spezifischen Geodaten angemessener realisiert werden. Durch die zentrale Bereitstellung der WMS aus den aggregierten WFS kann eine hohe Performance im Rahmen der Skalierbarkeit des Aggregationsservers erreicht werden. Die Geschwindigkeit von Kartenabfragen ist somit nicht mehr massgebend durch die Server der Datenherren beschränkt. Solche WFS-Schnittstellen können jedoch nur bei der Aggregation von Geodiensten, die auf einem vollständig harmonisierten Datenmodell aufbauen, zur Anwendung kommen. Für jene Geodienste wird damit auch ein kantonsübergreifender Download-Dienst möglich sein. Geodaten, die nicht auf einem harmonisierten Datenmodell basieren, können nicht kantonsübergreifend zum Download angeboten werden, sondern müssen im Bedarfsfall separat ausgeliefert werden. Die eingesetzte Technologie des Aggregationsservers erlaubt den Export von Vektordaten in verschiedene GIS-Formate wie zum Beispiel DXF, Shape-File oder auch KML. Welche Datenformate in Zukunft zum Download angeboten werden sollen, wird in einer späteren Phase geprüft. KOSTENPflichtige DIENSTE und Tarifierung Die Benutzung der vereinten harmonisierten Geodienste wird bei Bedarf seitens der Datenherren kostenpflichtig gestaltet werden können. Hierzu werden Zugriffe auf zugangsbeschränkte Dienste in einer Benutzerdatenbank geloggt, worauf aufbauend eine Verrechnung erfolgen kann. Diese Verrechnung kann zum Beispiel
26 GIS AQUA & GAS N o 7/8 2012 nach Anzahl Zugriffen, nach Anzahl Pixel oder auch über die Zeit gestaltet sein. Eine im Aggregationsserver angelegte Benutzerverwaltung wird die Pflege der Benutzerdaten und Zugriffsrechte durch die Datenherren erlauben. Dies wird es den Datenherren ermöglichen, Rechte eines Endnutzers für die Einsicht in einen Geodienst zeitlich befristet und/oder räumlich zu beschränken. Weitere Funktionen Für den Betrieb des Aggregationsservers wird zur einfachen Integration und zum Monitoring ein umfangreiches und benutzerfreundliches Backend mit einer Vielzahl an Funktionen angelegt werden. Darüber soll die Administration bestehender Dienste sowie die Erstellung neuer Service-Layer erfolgen. Die Einbindung von Geodiensten zusätzlicher kommunalen und kantonalen Geodienste soll zudem einfach realisierbar sein. Neben Statistiken und Übersichten zum Betrieb kommen Werkzeuge zur Überprüfung und Qualitätssicherung der Dienste hinsichtlich Funktion, Verfügbarkeit, Service-Standards, Format und auch Plausibilität/Dateninhalt hinzu. Harmonisierung der GEOBASISDATEN Neben der technischen Weiterentwicklung des Aggregationsservers schreiten auch die Arbeiten an der Harmonisierung der Geobasisdaten (und damit an deren Daten- und Darstellungsmodellen) voran. So werden in den kommenden Jahren die weiteren Geodienste zu den Geobasisdaten mit Zugangsberchtigungsstufen A und B von den Kantonen und Gemeinden erarbeitet, im Aggregationsserver eingebunden und letztlich im Nationalen Geoportal publiziert. LiterATurverzeichnis [1] Moreni, C.; Riedo, M.; Golay, F.; Najar, C.; Giger C. (2003): Vorstudie zum Projekt e-geo.ch Organisatorische und technische Aspekte. Herausgegeben von KOGIS, Labor für Geographische Geoinformationssysteme EPLF, Geoinformation Technologies Group ETHZ. Schweiz. www.swisstopo.admin.ch/internet/swisstopo/ de/home/docu/pub/kogis.parsys.34853.downloadlist.74975.downloadfile.tmp/egeopreconceptde.pdf [2] Der schweizerische Bundesrat (2008): Verordnung über Geoinformation. 510.620. www.admin.ch/ch/d/sr/510_620/index.html [3] Die Bundesversammlung der Schweizerischen Eidgenossenschaft (2007): Bundesgesetz über Geoinformation. 510.62. www.admin.ch/ch/d/sr/510_62/index.html [4] Baumann, R.; Kalberer, P.; Rischatsch, D.; Spälti, K. (2011): Vereinen harmonisierter Geodienste Ein Beitrag der Kantone und Gemeinden für den Aufbau der nationalen Geodateninfrastruktur und für das nationale Geoportal. Ausgabe 1.1. Schweiz. www.ikgeo.ch/dokumentation/harmonisierunggeodienste.html