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
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 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 2
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 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 3
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. 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 4
Vorstellung Stadt Löhne Kunden KRZ-Mapserver 43.000 EW Gem. Kirchlengern 17.000 EW Stadt Bünde 48.000 EW Gem. Rödinghausen 11.000 EW Stadt Pr. Oldendorf 14.000 EW Gem. Hiddenhausen 21.000 EW Stadt Vlotho 21.000 EW 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 5
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 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 6
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 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 7
Teil 2 GIS-Basiswissen Formate Rasterdaten Vektordaten Was ist ein WMS? 1. Vorstellung 2. GIS-Basiswissen 3. GDI / Software 4. Daten 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 8
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 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 9
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 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 10
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 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 11
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) 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 12
GIS - Basiswissen WMS: GetMap Beispiel Raster http://www.geoserver.nrw.de/geoogcwms1.3/servlet/nrw500?request =GetMap&VERSION=1.1.0&LAYERS=Raster:UEK500:UEK500&SRS=EP SG:31466&BBOX=2560000,5660000,2574200,5674200&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 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 13
WMS: GetMap-Beispiel ALK (Vektor) GIS - Basiswissen http://mapserver.krz.de/cgibin/mapserv?map=/data/umn/alk250/alk04a.map&version=1.1.1&request=getmap&service =WMS&LAYERS=ALK&STYLES=&SRS=EPSG:31467&BBOX=3475485.9082892416,5785115.4082 89242,3475680.0917107584,5785246.591710758&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 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 14
Teil 3 Komponenten unserer GDI Software Mapbender Abläufe: Mapbender - WMS Einrichtung Benutzung Drucken 1. Vorstellung 2. GIS-Basiswissen 3. GDI / Software 4. Daten 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 15
GDI / Software Software Freie Software (Open Source Software) Server-Betriebssystem: Linux (Debian Stable) Web-Server: Apache WMS: (UMN-) MapServer 4.6 WMS-Client: Mapbender 2.4.2 Spatial-Datenbank: PostgreSQL 8.1 / PostGIS Konverter: EDBS2WKT, ALB-Info... und viele Helfer im Hintergrund: GDAL, OGR, PHP, jpeg, png, tiff,... 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 16
GIS - Basiswissen Verarbeitungsschritte WMS GetMap Vektor GetMap-Request Client / Browser / Mapbender Webserver HTTP:// (Apache) CGI: Mapserver Bilddatei Web Map Service (UMN-Mapserver) SQL: Select Pixel Rendering Objekte, Geometrien (Koordinaten) Geometrie-Service (PostGIS-Datenbank) 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 17
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 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 18
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 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 19
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) 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 20
Daten Kommunale Daten Bebauungspläne Rasterdaten Scannen und geo-referenzieren Problem: Ränder, Transparenzen textliche Festsetzungen Zukunft: XPlanung Shape Vektordaten z.b. Schulbezirke Umweltdaten Infrastrukturdaten 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 21
Bebauungsplan Übersicht Daten 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 22
Bebauungsplan Daten 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 23
Daten Umweltdaten 1 vorgefundene Datenbestände Für den Mapserver aufbereitet Legende Auswahl Dienste 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 24
Daten Umweltdaten 2 Abfragbare Daten Legende Auskunft Karte Karte 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 25
Daten Schulbezirke Shape 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 26
Daten Infrastruktur 1 Symbole erfasst bzw. importiert Georeferenzierung Abfragbare Symbole 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 27
Daten Infrastruktur 2 Linien aus Shape Symbole abfragbar 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 28
Daten Importierte Daten Topografische Karten TK 50 / 25 DTK 10 DGK 5 - Grundkarte Luftbilder (Orthofotos) Z.B. vom Land NRW Befliegungen der Kreise 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 29
Daten Topografische Karten TK50 TK25 Zur Übersicht und Orientierung Beim Start Kleiner Zoombereich 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 30
Daten DTK10 Ähnlich Stadtplan Maßstab 1:1000 1:10.000 Dienst des Landes 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 31
Daten DGK5 Deutsche Grundkarte 1 : 5.000 Ersatz für ALK Maßstab 1:2.000 1: 5.000 DGK5 DGK5 und und Straßendaten 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 32
Daten Orthofotos (Luftbilder) Sehr beliebt Verschiedene Qualitäten Auflösung Großer Maßstabsbereich ca. 1 : 200 1 : 10.000 Problem: Datenmenge Bei großem Maßstabsbereich Museum MARTa in in Herford 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 33
Orthofotos Maßstäbe 1: 10.000 1: 4.000 1: 1.000 1: 300 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 34
Orthofotos als Basis 1:500 mit Kanal 1:1000 mit ALK 1:2500 mit Straße 1:7500 mit Straße 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 35
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 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 36
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: 2 4 8 16 8 4 2 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 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 37
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. 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 38
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 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 39
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 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 40
Kanal mit....... ALK ALK.... Luftbild Luftbild 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 41
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 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 42
Software Projekt ALK mit freier Software Ziel: Darstellung der Liegenschaftskarte nach ZV-AUT http://www.mapbender.org/index.php/alk_mit_freier_software Konverter EDBS2WKT KRZ (Lemgo) http://gis.krz.de/alk/edbs2wkt/ ALK-Struktur OGC-konforme Spatial-DB Mapdateien (für UMN-Mapserver) CCGIS (Bonn) http://www.wheregroup.com/ Codierung der Zeichenvorschrift als Mapdatei, Druckversion Pilotanwender: Oberbergischer Kreis http://rio.obk.de/ Fachliches Know-How, ZV-Aut Genehmigung des RP für amtliche Auskunft Einsatz in vielen Kreisen in Mecklenburg Vorpommern Client kvwmap (Uni Rostock) http://kvwmap.geoinformatik.uni-rostock.de/ 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 43
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 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 44
ALB Automatisiertes Liegenschafts-Buchwerk Alphanumerischen Daten zur ALK Eigentümer, Nutzungsarten, Klassifizierungen, Bauslasten, Adressen,... Konverter: ALB-Info 3.0 http://gis.krz.de/alb/ 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) 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 45
ALB-Navigation Nach Adresse Nach Katasterschlüssel Nach Eigentümer Positionieren der Karte Setzen einer Markierung Autor: ITEBO (Osnabrück) 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 46
ALB-Auskunft 1 Auswahl Flurstücks-Nr. in der ALK 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 47
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 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 48
GISMA2GIS - Ansicht 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 49
GISMA2GIS - Auskunft Auswahl der Fläche in der Karte Daten in mehreren Registern 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 50
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 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 51
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) 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 52
Beispiel: Wahlbezirke 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 53
Beispiel: Hurricanes 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 54
Beispiel: Kombination vom Daten 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 55
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