Geoinformation : Konzepte & Werkzeuge · 1. Geoinformationstechnologien: reale Welt & Geodaten 2....
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Institut für Angewandte Geowissenschaften
1. Geoinformationstechnologien: reale Welt & Geodaten
2. Informationssysteme (IS)
3. Geoinformationssysteme (GIS)
4. Geodateninfrastrukturen
5. Der Freie Markt – die Softwareprodukte
Geoinformation : Konzepte & Werkzeuge
Ralf Löwner
Explorationsgeologie, TU [email protected]
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Explorationsgeologie
Lehre
“Geoinformatik“/ Geoinformations-
technologienSedimentologieTektonik
RemoteSensing
1. Geoinformationstechnologien: reale Welt & Geodaten
Forschung
z.B. geologische Kartierungen, Reservoircharakterisierung, …
“Geoinformatik“/ Geoinformationstechnologien
Institut für Angewandte Geowissenschaften
“Geoinformatik“/ Geoinformationstechnologien
beschreibenanalysierenvergleichen
berechnenkonstruieren
validieren
symbolisierengeneralisierenvisualisieren
strukturierentransportieren
codieren
bewertenbeziffern
beurkunden
abstrahierenerkennen
interpretieren
Naturwissenschaften
TechnischeWissenschaften,
Ingenieure
Kognitions-Wissenschaften
Ökonomie, Verwaltung, Recht
MathematikInformatik
KartographieVisualsierung
1. Geoinformationstechnologien: reale Welt & Geodaten
Institut für Angewandte Geowissenschaften
StrukturierungSpeicherungVerwaltung
Verarbeitung/Prozessierung Verteilung/Präsentation
von Geo-Daten
+ Entwicklung entsprechender Methoden
(einschließlich der dafür benötigten Informations- und Kommunikationstechniken)
geographic information sciencespatial information sciencegeomatics / géomatique / géoinformatique
Geoinformatik/Geotechnologien
international
1. Geoinformationstechnologien: reale Welt & Geodaten
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Das System Erde und seine Komponenten
- Geosphäre
- Atmosphäre
- Hydrosphäre
- Kryosphäre
- Biosphäre
- Anthroposphäre
1. Geoinformationstechnologien: reale Welt & Geodaten
Institut für Angewandte Geowissenschaften
SystemDaten
Beschreibung der Realen Welt – Modell der Realen Welt
Abstraktion
1. Geoinformationstechnologien: reale Welt & Geodaten
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Relational
• Physikalische Organisation der Daten• Speicherstruktur der Daten• Suchstrukturen (index)
• Abhängig vomDatenmodell
• Abhängig vomDBMS
PhysikalischesModell
XMLObjet• Abhängig vomDatenmodell
• Unabhängig vomDBMS
LogischesModell
• Unabhängig vomDatenmodell
• Unabhängig vomDBMS
KonzeptionellesModell
Reale Welt
Fluß Meerfließtin
Beschreibung der Realen Welt – Modell der Realen Welt
1. Geoinformationstechnologien: reale Welt & Geodaten
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Wissensmanagement
Informationsmanagement
Datenmanagement
DatenbankDaten
Information
Wissen
prozessieren
bereitstellen
modellieren
verteilen
extrahieren
beschreiben
verstehen
assoziieren
publizieren
erfassen
generieren
pflegen
Mehrwert / Gewinn
Schaffung von MehrwertenDaten → Information → Wissen
1. Geoinformationstechnologien: reale Welt & Geodaten
Institut für Angewandte Geowissenschaften
InformationAntwort auf eine spezifische zielorientierte Frage
Information wird nachfolgenden 3 Aspekten
differenziert:
• strukturelle & syntaktische Aspekte
• semantische Aspekte
• pragmatische Aspekte
kodierte Elemente zu bestimmten Sachverhalten und Gegebenheiten
numerisch, alphanumerisch, …
Daten
1. Geoinformationstechnologien: reale Welt & Geodaten
Institut für Angewandte Geowissenschaften
• strukturelle & syntaktische Aspekte
• semantische Aspekte
• pragmatische Aspekte
1. Geoinformationstechnologien: reale Welt & Geodaten
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Person A Person BBereitsteller-System
Nutzer-System
Information Information
Daten DatenÜbertragung
Abstraktion Rekonstruktion
1. Geoinformationstechnologien: reale Welt & Geodaten
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Roh-Datenbearbeitete
Daten Information
Informatik – Geoinformatik - Geowissenschaft
Speicherung Prozessierung Interpretation
PublikationenWissen
1. Geoinformationstechnologien: reale Welt & Geodaten
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Wissensmanagement
Informationsmanagement
Datenmanagement
DatenbankDaten
Information
Wissen
prozessieren
bereitstellen
modellieren
verteilen
extrahieren
beschreiben
verstehen
assoziieren
publizieren
erfassen
generieren
pflegen
Mehrwert / Gewinn
1. Geoinformationstechnologien: reale Welt & Geodaten
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Information, ist…..Macht
GeldInformation, ist…..
2. Informationssysteme (IS)
„Wir ertrinken in Informationen, aber wir
haben Durst nach Wissen“
J. Naisbitt/P. Aburdene, 1991
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Gesamtheit der Daten & Verarbeitungsanweisungen
Aufnahme/Eingabe
Speicherung
Verarbeitung/Prozessierung
Wiedergabe
Nutzer erhält Information in verständlicher Form
2. Informationssysteme (IS)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
ww
w.c
odex
-sin
aitic
us.n
et
British Library, London & Universitäts-bibliothekLeipzig
2. Informationssysteme (IS)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
100 100 2000
Kilometers
S16°
S15°
S14°
S13°
S12°
S11°
S10°
S9°
S8°
E33
°
E34
°
E35
°
E36
°
Elevation asl (m)
>2000
1700
1400
1100
800
500
200
Karonga
Chilumba
Monkey Bay
Senga Bay
Shire River
Chipoka
Railway
100 km
Beckenentwicklung Klimaentwicklung
Ökologie & Biodiversität
Ursprung der Menschheit
2. Informationssysteme (IS)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Keine“Massendaten”
“multidisziplinäre Daten”
Teufe
+/- Koordinatenunabhängig
2. Informationssysteme (IS)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
0 50
km
Nor
thw
est
Te
rrito
ries
MackenzieBay
Tuktoyaktuk
InuvikAklavik
137°
137°
132°
132°
70°70°
Yuko
n Te
rrito
ry
Beaufort Sea
Inuvik ResearchCenter
PCSPBase
Mallik2L-38
CampFarewell
Goverment Ice road80 km Project ice road
Richards Island
2. Informationssysteme (IS)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Drilling Information System (DIS )GFZ
2. Informationssysteme (IS)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Dr. John Snow kartierte 1854 Cholera-Todesfälle in London.
Auf diese Weise konnte er nachweisen, dass die Ursache
der Epidemie verunreinigtes Trinkwasser war, weil eine Häufung von Todesfällen in
der Nähe von Wasserpumpen zu beobachten war.
Dies ist eines der frühen Beispiel für räumliche Analyse.
GIS analog: Cholera in London 1854
3. Geoinformationssysteme (GIS)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
1955 Die Zeit der Pioniere• individuelle, isolierte Lösungen
Die Zeit der Verwaltungen/Behörden• Entwicklung von Konzepten (z.B. BRD: ALK)• Re-Organisation : Digitalisierung von Datenbanken• GIS als Eingabewerkzeug
1970
Die Zeit der Unternehmen• Entstehung eines Marktes für GIS• fortschreitende Optimierung der Werkzeuge• Re-Organisation : vom Super-Computer zum Arbeitsplatzrechner
1982
Die Zeit der Benutzer• Entwicklung: von geschlossenen zu komponenten-gestützten Systemen
1988
Der freie Markt• Angebot & Nachfrage statt behördliche Vorgaben bestimmen den Markt
seit 1995
3. Geoinformationssysteme (GIS)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Rechnergestütztes System
raumbezogene Daten werden
digital erfasst, redigiert, gespeichert, reorganisiert, modelliert, analysiert & präsentiert
3. Geoinformationssysteme (GIS)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Graphische Darstellung Attribut Tabelle
3. Geoinformationssysteme (GIS)
das GIS - Prinzip
Institut für Angewandte Geowissenschaften
3. Geoinformationssysteme (GIS)
Geobasisdaten – Geofachdaten (thematische Daten) – Me tadaten
das GIS - Prinzip
Geodaten
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Merkmale von Geodaten
• Sie haben immer einen Raumbezug (Koordinaten x, y, z)
• Sie haben immer eine gewisse Datenqualität
• Sie haben niemals einen Maßstab
3. Geoinformationssysteme (GIS)
das GIS - Prinzip
Geodaten
2 Kriterien zur Datenqualität
• Genauigkeit der Position
• Genauigkeit der Koordinaten
Institut für Angewandte Geowissenschaften
das GIS –Produkte
http://grass.itc.it/
http://www.mapinfo.de
GRASS
http://www.esri.com/
3. Geoinformationssysteme (GIS)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Architekturmodularer Aufbau
ObjektrelationaleDatenbanken
Server Dienste
Datenbank Gateway - Midddleware
Internet Map Server
verbinden Clients: unternehmensweiteIT Infrastruktur
Client Dienste
Entwickler Tools
das GIS –Produkte
3. Geoinformationssysteme (GIS)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Erfassung
Verwaltung
Analyse / Verarbeitung
Präsentation / Verbreitung
Material Software
Nutzer Daten
3. Geoinformationssysteme (GIS)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Wichtig:
Die Verbreitung (Dissemination)
von
Daten & Information & Wissen
3. Geoinformationssysteme (GIS)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Internet Nutzer nach Großräumen
für alle
weltweit
in Echtzeit
Web GIS
Digital Divide
3. Geoinformationssysteme (GIS)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
3. Geoinformationssysteme (GIS)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
3. Geoinformationssysteme (GIS)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Ecology
Hydro-Geology
Geology
Epi-demiology Geo-
Information
InstitutionalCooperation
Human Ressources
Infrastructure
Desertification
Ground water pollution
Salt water infiltration
Waste management“illegal waste dumps“
Health
LIFE -Third countries
EU Projects
3. Geoinformationssysteme (GIS)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
The extended ScientificInformation System
Institut für Angewandte Geowissenschaften
deegree
Hydris - Ressourcenmanagement3. Geoinformationssysteme (GIS)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Hydris - Ressourcenmanagement3. Geoinformationssysteme (GIS)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Spatial Data Infrastructure - SDI
Organisation/ Verwaltung
rechtlicherRahmen
Technologie Daten & Metadaten
Lokale Behörden - Nutzer - Bürger - Wissenschaft
DatenDB 1
DatenDB 2
DatenDB 3
DatenDB 4
DatenDB 5
DatenDB …
Datenquellen
standardisierte Schnittstellen
6. Geodateninfrastrukturen (GDI)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Spatial Data Infrastructure (SDI): servicebasiert - SOA
Nutzung der Standards – OGC – GML
Neue (?) Technologien: XML, Applikationserver,…
Integration heterogener Sensoren (SWE, SensorML)
Herausforderungen
Politics – Rechtliche Rahmenbedingungen
6. Geodateninfrastrukturen (GDI)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
http://www.isotc211.org/
http://www.codata.org/
http://www.codata.org/
6. Geodateninfrastrukturen (GDI)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Simple Feature 1 : Point
Simple Feature 2 : Polygon
GML (Geography Markup Language)
6. Geodateninfrastrukturen (GDI)
Institut für Angewandte Geowissenschaftenhttp://www.geo-brandenburg.de/geothermie/
6. Geodateninfrastrukturen (GDI)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
6. Geodateninfrastrukturen (GDI)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
ww
w.g
eo-b
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rg.d
e/ge
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rmie
/
6. Geodateninfrastrukturen (GDI)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
ww
w.g
eo-b
rand
enbu
rg.d
e/ge
othe
rmie
/
6. Geodateninfrastrukturen (GDI)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Objective : Collective use of spatial dataSolution :Common services (OGC)
6. Geodateninfrastrukturen (GDI)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
HydrisDB AtlasGIS DB DB
Spatial Data Infrastructure SDIWMS, WCS, WFS, WPS, SOS, SAS
Browser
Local authorities - Concerned users - Citizens - Scien ce
Browser
Portal – Communication Platform
Request
Response
Early warning system for environmental riskassessment including water pollution propagation
RealtimeEnvironment
Data
Sensors
…RemoteSensing
Data
6. Geodateninfrastrukturen (GDI)
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Programme/Software
System-Programme Anwenderprogramme
Betriebs-system
Programmier-sprachen
Utilities PC-Tools
Standard-Programme
Individuelle Programme
4. Der freie Markt – die Softwareprodukte
FreieSoftware
Open Source
Software
ProprietäreSoftware
lokal oder Server/Client
FOSS
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Textverarbeitung
Tabellenkalkulation
Präsentation
Bildverarbeitung
Zeichnen
FunktionsbezogeneSpezialsoftware
Datenbankmanagement
Standardsoftware
Wissenschaften
Systeme
Geoinformationssystem (GIS)
Content Mangagement System (CMS)
…
ENVI
Petrel
EarthVision
ERDASLandmark
Tectonicsfp
Wellcad
Spezialisierungsgrad
Geowissenschaften Explorationsgeologie
4. Der freie Markt – die Softwareprodukte
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Content Management System (CMS) & Wiki Bibliographic database
www.unesco.org/webworld/isis
FOSS : free & open source software
Database & MapServer
4. Der freie Markt – die Softwareprodukte
Institut für Angewandte Geowissenschaften
SIS - xSIS
PostgreS
UMN Mapserver
4. Der freie Markt – die Softwareprodukte
Bedürfnisse für die Geowissenschaften?
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Ouaouizarth
Aghbala
derived maps
AtlasGIS – Grundlagenforschung & Tourismus
Major fault corridor
Aghbala - Afourer
4. Der freie Markt – die Softwareprodukte
Bedürfnisse für die Geowissenschaften?