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!
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