Aktuelle Entwicklungen bei OpenGIS und ISO und deren Berücksichtigung in GIS-

Projekten

Hardy Pundt, Jörn Möltgen, Oliver WölbingUniversität Münster

Institut für Geoinformatik

email: {pundt, moltgej, wolbing}@ifgi.uni-muenster.de

Übersicht

• Zu Beginn: ein (kurzer) Exkurs • Einführung• Aktuelle Entwicklungen bei OpenGIS und ISO• Berücksichtigung der Standards in GIS-Projekten

(insbes. WAGIS)• Schlußfolgerungen

Ein (kurzer) Exkurs• Neue Disziplin: „Geoinformatik“• Erstes Institut: ...für Geoinformatik der Universität Münster

(http://ifgi.uni-muenster.de)• Bisher: Dienstleistungen für Studiengänge Geographie,

Landschaftsökologie, Geologie, Geophysik, u.a.• Jetzt: Studiengang Diplom-Geoinformatik (ab WS 99/00)

– Paritätisch: Mathematik/Informatik (FB 15) und Geowissenschaften/Geoinformatik (FB 19)

• Breites Spektrum: Datenmodellierung, GIS, UIS, Kopplung von GIS und numer. Modellen, wissensbasierte Systeme, Fernerkundung, Semantik, Nutzbarkeit

• Schriftenreihen: IFGI-prints, GIO ONLINE

Einführung - “Interoperabilität von GIS”

Interoperable GIS: Motivation und Vision

• (Fast) alle Aktivitäten sind raumbezogen– wachsender Markt für Informationstechnologie mit

Raumbezug

– schwindender Markt für geschlossene GIS mit inkompatiblen Datenformaten

• GIS als stand alone Systeme sterben aus!• “Geoprocessing” wird Teil der Informations-

verarbeitung auch in traditionell nicht “räumlichen” Disziplinen

• Komponententechnologie: GIS als “Baukasten”

“Interoperabilität...”

• …ist die Fähigkeit eines Systems oder von Systemkomponenten, Daten und Funktionen über Systemgrenzen hinweg austauschen und nutzen zu können

• … verfolgt das Ziel, aufwendige Datenkonvertierungen, Import/Export-Hindernisse zu überwinden und den Zugang zu verteilt vorliegenden, auf verschiedenen Plattformen basierenden, Systemen zu ermöglichen

Stichworte...

• Daten und Funktionen austauschen!• über Systemgrenzen hinweg!• ohne Datenkonvertierungen!• zwischen unterschiedlichen Plattformen!• auf der Basis von Schnittstellen!• Zum Nutzen des GIS-Anwenders!

Interoperabilität - weitere Sichten

• Datentransfer zwischen einem GIS und einem Modell (oder mehreren Modellen und einem GIS)

• Datenaustausch zwischen verschiedenen Datenbanksystemen und einem GIS bzw. zwischen verschiedenen GIS

• Komponententechnologie (Daten und Dienste)• semantische Interoperabilität (Informations-

austausch zwischen verschiedenen Nutzern)

Aktuelle Entwicklungen bei OpenGIS und ISO

Interoperabilität i.S. von OpenGIS bedeutet...

• … aufbauen auf vorhandenen Technologien (z. B. CORBA; OLE/COM, SQL,…)

• … Schnittstellen zu spezifizieren, die Interoperabilität ermöglichen

• … Zusammenspiel zwischen verschiedenen GIS zwecks Verwaltung, Analyse und Visualisierung von Geodaten, ermöglichen

• ... Geodaten und GIS-Dienste ohne Rücksicht auf Hersteller-spezifische Einschränkungen nutzbar zu machen

OGC Konsens-Organisation

TechnicalCommittee

OGC BOARD OF DIRECTORSOGC BOARD OF DIRECTORS

OGC EXECUTIVE & STAFFOGC EXECUTIVE & STAFF

OGIS MANAGEMENT COMMITTEEOGIS MANAGEMENT COMMITTEE

Applic. Integr. WGsApplic. Integr. WGs

Develop Business Plan Approve OGIS Release Process

Formulate Technical Specifications

IC DefinitionRFP Implementation

Horizontaler Konsens

Corporate Management

Maintain By Laws & Strategic PlanApprove Business Plan

Ver

tika

ler

Kon

sens

Specification WGs

Specification WGs

EISC - Earth ImageryINTNSC - CoordinationRFP Bus SC- ProcessAISC - User involvement and Partnerships

EARTH IMAGING SC

EARTH IMAGING SC

INTN. COORD. SC

INTN. COORD. SC

RFP BUS. SC

RFP BUS. SC

Appl. Integr.SC

Appl. Integr.SC

OGC - Basismodelle

• Open Geodata Model– Spezifikation von Basisdatentypen (z. B. simple features)

• OpenGIS Services Model– Spezifikation von Diensten für den Zugang zu und die

Verarbeitung dieser Basisdatentypen

– Spezifikation von Diensten zum Datenaustausch zwischen Nutzern

• Information Communities Model– Anwendung des OGM und des OSM

– Unterstützung des Informationsaustausches innerhalb von (z. B. BAW) und zwischen verschiedenen “Information Communities” (z. B. BAW und ….)

Staedte &Gemeinden

Transport & Navigation,Wasserstrassen

Verwaltung

Sicherheit, Gesundheit,Überwachung

Industrie

OpenGIS Schnittstellen

Natürliche Ressourcen Landwirtschaft

Ingenieurbereich

Mehrfachnutzung von Geoinformation durch “Information Communities”

OGC - Methoden

• Essential Model

• Abstract Model

• Implementation Model

• Abstract Specification

• Implementation Specifications

• Implementation of software

• Conformance & Interoperability Test

• Branding

at

Transparenter Zugriff auf heterogene Geodaten über OGIS-Schnittstellen

atat

at

Mobile Datenerfassung

at

TraditionelleDBMS

at

atErweiterte

DBMS

at

NETZWERKE UND CLIENT/SERVER TECHNOLOGIE

atDatei-

formate

at

OGIS Schnittstellen

25

OGC spezifiziert!OpenGIS Produkte Standards, sonst.

SonstigeGrundl.

BasistechnologienAbstrakte Spez.

Domain Spez.

De jureStandards

Industrie(de facto)

UnterstützungtechnischerStandards

Technical Committee

Institut für Geoinformatik

der Universität Münster

ISO/TC 211: Die Organisation

Framework Framework and reference and reference

modelmodel

Geospatial Geospatial models and models and operatorsoperators

Geospatial Geospatial data data

administrationadministration

Geospatial Geospatial servicesservices

Profiles and Profiles and functional functional standardsstandards

WG 1WG 1Christopher Christopher DabrowskiDabrowski

USAUSA

WG 2WG 2Ken BullockKen Bullock

AustraliaAustralia

WG 3WG 3Les RackhamLes Rackham

UKUK

WG 4WG 4Morten Morten

BorrebækBorrebækNorwayNorway

WG 5WG 5

David McKellarDavid McKellarCanadaCanada

ISO/TC 211ISO/TC 211Olaf ØstensenOlaf Østensen

ChairmanChairman

ISO/TC 211: Aufgaben

•Reference ModelReference Model•OverviewOverview•Conceptual Schema LanguageConceptual Schema Language•TerminologyTerminology•Conformance and TestingConformance and Testing•ProfilesProfiles•Spatial SubschemaSpatial Subschema•Temporal SubschemaTemporal Subschema•Rules for Application SchemaRules for Application Schema•CataloguingCataloguing•Geodetic Reference SystemsGeodetic Reference Systems•Indirect Reference SystemsIndirect Reference Systems•QualityQuality•Quality Evaluation ProceduresQuality Evaluation Procedures•MetadataMetadata•Positioning ServicesPositioning Services•Portrayal of Geographic InformationPortrayal of Geographic Information•EncodingEncoding•ServicesServices•Spatial OperatorsSpatial Operators

designates first WD, first CD and FDIS respectivelydesignates first WD, first CD and FDIS respectively

19961996 19971997 19981998 19991999

• CEN und ISO sind durch das Wiener Abkommen koordiniert

• OGC hat eine 'A'-liaison bei ISO/TC211• TC211 Vorsitzender sitzt im OGC Management

Committee• Resolutionen in ISO und OGC haben erreicht:

– enge personelle Verflechtung (“buddy system”)

– z.T. gemeinsame Arbeitsgruppen

– Übernahme von ISO Normentwürfen durch OGC

– Prozeß zur Übernahme von OGC Spezifikationen in ISO.

Der Koordinationsprozeß OGC/ISO

Unified ModellingLanguage

Unified Modelling Language (UML)

• OpenGIS Document 99-010• Title: Change proposal to Add UML as a

Mandated Standard for use in OGC specifications

• „UML provides interoperability between component software developers at the design level and higher levels of abstraction“

• „All major vendors of Computer-Aided Software Engineering (CASE) tools support UML“

Entwicklung und Test OpenGIS-konformer Software

• OpenGIS Project Document 98-002R3, Release Date: September 22, 1998

• Fest vorgeschriebenes Verfahren!

• There are currently no officially conforming products (OGC-homepage).  

• Ab März 1999 mehrere Produkte von GIS-Herstellern angekündigt, die simple features specification implementiert haben (u. a. Oracle, ESRI)

… Berücksichtigung der Standards in GIS-Projekten (insbes. WAGIS)

15

The Open GIS Consortium, Inc.

6/14/97

Grundstücke Landnzg. Verkehr

Landw. Forstw. Wasserstr.

Querbauten Uferbefest. Betonnung 15

Institut für Geoinformatik

der Universität Münster

Geodaten für ein wasserwirtschaftliches

Projekt

Konkrete Anwendungsfälle (“use cases”) beschreiben

• IT-Entwicklungsstandard: V-Modell• Arbeitsabläufe beschreiben • Use cases modellieren• UML - Use case Diagramm entwerfen• Textliche Beschreibung des use cases• Bearbeitung der textlichen Beschreibung (Objekte,

Attribute, Operationen)• Umsetzung in UML - Klassendiagramm• Zusammenhang V-Modell / UML (Versteegen 1998)

Use Case Modellierung

Bearbeitung der Beschreibung (zwecks Umsetzung in Klassendiagramm)

Anforderungen an ein Brückeninformationssystem von der WSD Süd (Auszug):

Sondertransporte:

Untersuchung der Möglichkeiten von Sondertransporten (z.B. Überführung von Chemiereaktoren von

Linz nach Rotterdam, Gesamthöhe: bis 9,2 m). Dabei müssen alle niedrigen Brücken unter Berücksichti-

gung der an der Brücke vorhandenen maximalen Abladetiefe und gewässerkundlichen Einflüsse (Über-

stau, Sohlbeschaffenheit ...) untersucht werden. Eine graphische Aufrissdarstellung von Querprofilen und

Lichtraumprofilen sowie eine Grundrissdarstellung von Tiefenlinien bzw. Flächenpeilungen (jeweils mit

Maßstabsangabe und zoomfähig) ist erforderlich.

Gesucht werden müssen alle Brücken an der gewählten Strecke, die eine gewisse Höhe unterschreiten.

Die Abladetiefe wird ermittelt, indem Tiefenlinien (wenn vorhanden), Querprofile oder Flächenpeilun-

gen in der Umgebung der Brücke ausgewertet werden. Weiter sind aktuelle Wasserstände der nächstge-

legenen Pegel anzuzeigen bzw. auszuwerten. Die Brücken sollten anschließend klassifiziert werden:

keine Gefahr, Untersuchung erforderlich, keine Durchfahrt möglich.

UML - Klassendiagramm

Sondertransporte

+Gesam thöhe angeben() : integer

-Gesam thöhe : integer-S tadtnam en : string

Pegel

-W asserstand : integer

Brücke

+Auflistung aller Brücken()

-Maßstab : integer-Sollbeschaffenheit : integer-Überstau : integer-Querprofil : integer-F lächenpeilung : integer-T iefenlinie : integer-Lichtraum profil : integer-Höhe : integer-Abladetiefe : integer

Strecke

+Laufenden K ilom eter angeben() : integer

-K ilom eter : integer

OpenGIS Geom etry

OpenGIS Spatial Reference System

Befahrbarkeit

Klassendiagramm

• .. resultiert aus der Beschreibung von Arbeitsabläufen

• .. modelliert Objekte, deren Beziehungen und zugehörige Operationen

• .. ist Basis für GIS Datenmodell

• .. bildet Grundlage für GIS software (unter Berücksichtigung von ISO- bzw. OGC-Standards)

• .. trägt zu offenem GIS Design bei

Schlußfolgerungen

Standards übernehmen !

• OpenGIS Spezifikationen– vorhandene Datenmodelle (Geometriedaten) ggf.

modifizieren (z. B. auf Basis der simple features specification)

• ISO Standards– sind maßgebend, Datenmodelle und -beschreibungen

ggf. darauf abstimmen

– “wenn ISO-konform, dann auch OGC-konform (und umgekehrt)”

• andere Standards können außer Acht gelassen werden (z. B. CEN)

• UML bildet gemeinsame Basis !

GIS der Zukunft

• Keine GIS-Monolithen mehr• Komponenten-GIS • basierend auf Nutzeranforderungen (Work-

flowanalyse und use case-Beschreibungen)• OpenGIS Spezifikationen als Grundlage dieser

GIS-Komponenten• im Konsens (... auf der Basis standardisierter

Methoden) entwickelt

Komponentenbildung

Isolierte Funktion(z.B. Simple Features)

Fortsetzung

Coverages, Catalogues= Simple Features

Vollständige Komponentenarchitektur

Zusätzliche Funktionalität

Diese Spezifikationen in GIS einbringen (z. B. WAGIS)

• Früh berücksichtigen! Chance für WAGIS !• Offene Gestaltung des GIS

– für den internen Betrieb

– für die Weitergabe von Informationen (und Funktionen) an andere Dienstellen

– für die Weitergabe von Informationen (und Diensten) an die Öffentlichkeit

– als Komponenten-GIS !

– zum Nutzen des Anwenders!

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!