Tillmann Lübker (Bundesamt für Naturschutz)

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1 Tillmann Lübker (Bundesamt für Naturschutz)
Partizipieren an der MDI-DE – Anbindung an das Netzwerk aus Datenknoten Tillmann Lübker (Bundesamt für Naturschutz) Franziska Helbing (Landesbetrieb für Küstenschutz, Nationalpark und Meeresschutz Schleswig-Holstein) 1

2 Das Netzwerk der MDI und seine Knoten
Gliederung Das Netzwerk der MDI und seine Knoten Rahmenbedingungen, Zielsysteme und Aufgaben eines Knotens Harmonisierung von Daten und Diensten Komponenten eines Knotens und deren Realisierung Hard- und Software Vorstellung existierender Lösungen (LKN/LLUR und BfN) Harmonisierung: Koordinatensysteme Grafikformate Metadaten Datenstrukturen

3 1. Das Netzwerk der MDI und seine Knoten (I)
Ziel der MDI-DE Bereitstellung von Daten und Informationen über gemeinsames Internetportal Zusammenführung von Informationen aus thematisch und sektoral ausgerichteten Aufgabenbereichen (Küsteningenieurwesen, Küstengewässerschutz, Meeresumweltschutz, Meeresnaturschutz und verwandte Themen) Ansatz: Serviceorientierte Architektur (SOA) dienstorientierte Architektur mit verteilten Systemen, über das Internet Vernetzung räumlich verteilter Infrastrukturknoten (ISK) Vorteil: Anwendungen können unabhängig voneinander entwickelt und gepflegt werden, neue Anwendungen und Dienste können eingebaut/geändert/ausgetauscht werden Somit Optimierung der Arbeitsprozesse mit Daten aus heterogenen Datenquellen zur Herstellung von Produkten für andere Zielsysteme OpenGis Web Services (OWS) sind laut OGC „OpenGIS Web Service Architecture“ (OGC 2003) individuelle Komponenten einer dynamischen räumlichen Computeranwendung. OGC 2003 – Open Geospatial Consortium: OpenGIS Web Service Architecture, Dokument OGC , Version 0.3 vom

4 1. Das Netzwerk der MDI und seine Knoten (I)
Definition ISK: „Hard- und Software einer lokalen Serverarchitektur, mit welcher (Geo-)Daten und Metadaten verwaltet und über standardisierte Dienste bereitgestellt werden.“

5  1. Das Netzwerk der MDI und seine Knoten (II)
Prinzip: „Publish-Find-Bind“ MDI-Portal als zentraler Knotenpunkt für Informationen über die Dienste Zentraler Metadatenkatalog zur Recherche Metadaten der ISK werden über CS-W Schnittstelle per Harvesting gebündelt und aktuell gehalten Verwendung von Standards Dienste sind konform nach Open Geospatial Consortium (OGC Web Services) ISO 191xx definiert Normen zur Geoinformation (z.B : Metadaten, 19119: Dienste)  „Metadaten und Recherche“ (Michael Räder, NLPV und Sebastian Duden, BAW)

6 2. Rahmenbedingungen, Zielsysteme und Aufgaben eines Knotens (I)
Hohe Diversität an Arbeitsbereichen und Aufgaben Monitoring Genehmigungsverfahren Berichts- und Informationspflichten Forschung Steigende Anforderungen in den Aufgabenbereichen der Partner Komplexität der Fragestellungen gesetzliche Anforderungen Anforderungen an den Küstenschutz, Meeresumwelt- und Naturschutz Zu Anforderungen: Verwaltungseinrichtungen und wissenschaftliche Institutionen benötigen vielfältige Informationen, um ihrer Aufgaben und Pflichten wahrzunehmen. Daraus ergibt sich ein Bedarf an einheitlichen Schnittstellen zum gegenseitigen Austausch.

7 2. Rahmenbedingungen, Zielsysteme und Aufgaben eines Knotens (II)
Rechtlicher Rahmen Geoinformationen und Umweltinformationen in den betroffenen Stellen des Bundes und der Länder unterliegen gesetzlichen Vorgaben INSPIRE: Richtlinie 2007/2EG […] zur Schaffung einer Geodateninfrastruktur in der Europäischen Gemeinschaft (2007) GeoZG: Geodatenzugangsgesetz (2009) in den Ländern (z.B. GDIG, NGDIG, GeoVermG M-V, ) UIG: Umweltinformationsgesetz (1994) in den Ländern (z.B. UIG-SH, NUIG, LUIG M-V, ) Berichtspflichten ergeben sich aus inter-/nationalen Abkommen WRRL: Wasserrahmenrichtlinie (2000) MSRL: Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (2008) FFH: Flora-Fauna-Habitat Richtlinie (1992) … Eine Vielzahl der marinen Daten hat direkten oder indirekten Raumbezug und fallen somit unter die Gesetze zu Geoinformationen. INSPIRE Richtlinie ist in nationales wie auch Länderrecht überführt worden. Dazu kommt das Umweltinformationsgesetz, welches unmittelbar für die informationspflichtigen Stellen des Bundes gilt sowie die entsprechende Umsetzung in den Ländern zur Schaffung eines freien Zugangs zu Umweltinformationen und deren Verbreitung. Richtlinien wie WRRL, MSRL oder FFH verpflichten weiterhin zur Berichtserstattung definierter Inhalte in festgelegten Abständen. -> Mit der Schaffung einer Marinen Dateninfrastruktur und der Einführung technischer Standards für die Berichtserstattung kann der Vorgang vereinfacht werden. GDIG: Geodateninfrastrukturgesetz für das Land Schleswig-Holstein NGDIG: Niedersächsisches Geodateninfrastrukturgesetz GeoVermG M-V: Geoinformations- und Vermessungsgesetz McPomm UIG-SH: Umweltinformationsgesetz Schleswig-Holstein NUIG: Niedersächsisches Umweltinformationsgesetz LUIG M-V: Landes-Umweltinformationsgesetz Mecklenburg Vorpommern

8 2. Rahmenbedingungen, Zielsysteme und Aufgaben eines Knotens (III)
Möglicher Datenfluss für Metadaten zu Daten und Diensten Räumlich verteilte Infrastrukturknoten sind wie bereits erwähnt nach Publish-Find-Bind Prinzip miteinander vernetzt und liefern via standardisierter Schnittstellen Daten an den zentralen Punkt am MDI Portal. Somit wird zum einen der Datenaustausch unter den marinen Akteuren aus Verwaltung, Wissenschaft gefördert wie auch die Zusammenführung von Informationen und gebündelte Abgabe an übergeordnete Systeme ermöglicht. Eine zentrale Recherche in den Metadaten der Daten und Dienste ist möglich. Weitere Abkommen (TMAP,..): Jeder Knoten kann speziell auch andere Systeme bedienen

9 3. Harmonisierung von Daten und Diensten (I)
Ist-Zustand Verteilt vorliegende Daten Speicherung und Visualisierung i.d.R. unabgestimmt Datenbestände selten harmonisiert & interoperabel Problem-Analyse Für eine Zusammenschau sind einheitliche Datenstrukturen und Styles nötig Lösung MDI-DE Wichtiges MDI-Prinzip: Eingriffe in originäre Datenbestände sind zu vermeiden! Stattdessen relationales Mapping unter Verwendung von: Datenbank-Sichten (Views) bzw. SQL-Abfragen und einheitlichen SLDs, die auf dem Portal hinterlegt werden ► D.h. Harmonisierung auf Ebene der Dienste, nicht der Daten! ◄ Seehunddaten NDS+SH Ist Zustand: Datenbestände zu einem Thema liegen oft an unterschiedlichen Stellen vor (z.B. Umweltbehörden der Länder, bei Bundesbehörden oder Instituten) Während Erfassungsmethoden oft genau abgestimmt werden und festgelegt sind, gilt dies i.d.R. nicht für die Speicherung der Daten und deren Visualisierung Datenbestände sind nur selten interoperabel / Karten oft nicht vergleichbar Grafik: Darstellung unterschiedlicher Darstellungsmethoden und Klassengrenzen bei den Seehunddaten in Niedersachsen und Schleswig-Holstein (falls jemand fragt ist die Harmonisierung hier noch nicht komplett abgeschlossen)

10 3. Harmonisierung von Daten und Diensten (II)
Mindestanfoderungen, darüberhinaus Empfehlungen Konformität zu OGC-Standards Koordinatensysteme Portal: eine Vielzahl an Koordinatenreferenzsystemen (CRS) wird unterstützt EPSG-Codes: 2398, 2399, 4230, 4258, 4326, 4647, 7408, 25832, 25833, 31466, 31467, 31468, 31469, 32632, 35832, 35833, , , Mindestanforderung: WGS84 (EPSG: 4326) Bestimmt Konventionen bzw. Mindestanforderungen müssen vom einem ISK in der MDI-DE erfüllt werden, darüber hinaus gibt es Empfehlungen Daten, die für Weitergabe im Rahmen von Richtlinien bestimmt müssen natürlich auch diese Anforderungen unterstützten

11 3. Harmonisierung von Daten und Diensten (III)
Web Map Service (WMS) – Darstellungsdienst Portal: unterstützt OGC-Standard in den Versionen und 1.3 erwünscht ist eine Konformität zu 1.3 Zu unterstützende Anfragen (Requests): GetCapabilities, GetMap, GetFeatureInfo, GetLegendGraphic, GetFeatureInfo und GetLegendGraphic (letztere nach OGC optional, hier aber verpflichtend) Titel für Dienste und Layer möglichst kurz halten (ca. 20 Zeichen) Daten-Dienste-Kopplung für die Verknüpfung von Daten mit Metadaten (vgl. Vorgaben der GDI-DE) Weiterführende Festlegungen sind im MDI-Referenzmodell festgehalten Anfrage BfG bezüglich GetLegendGraphic  noch klären!

12 3. Harmonisierung von Daten und Diensten (IV)
Grafikausgabeformate Portal: GIF, PNG, JP(E)G, TIFF Mindestanforderung: ein Ausgabeformat, das Transparenz unterstützt Darstellung der Dienste durch Styles Wird in SLD-Dateien definiert, basieren auf XML Beim GetMap-Request wird ein Verweis auf ein XML-Dokument mitgesandt Zentrale Bereitstellung von SLDs Zum Zwecke der Datenharmonisierung werden zentrale SLDs vorgehalten, die WMS aus den verschiedenen ISK einheitlich klassifizieren und darstellen

13 3. Harmonisierung von Daten und Diensten (V)
Web Feature Service – Downloaddienst Ermöglicht den benutzerspezifischen Zugriff auf Geodaten Die zugrunde liegenden Geodaten müssen im Vektorformat vorliegen Der WFS liefert mindestens Geography Markup Language (GML) zurück Zu unterstützende Anfragen (Requests): GetCapabilities, DescribeFeatureType und GetFeature Möglichst gleicher URL-Aufbau für WMS und WFS, falls parallel bereitgestellt: WMS: WFS: Begründung warum möglichst gleicher Aufbau -> Funktion autom. Download im Portal

14 3. Harmonisierung von Daten und Diensten (V)
Web Feature Service – Downloaddienst Beispiel-Aufruf: SERVICE=WFS& VERSION=1.0.0& REQUEST=GetFeature& TYPENAME=MSRL-D5-Eutrophierung:COV_ZS_MAX05& MAXFEATURES=50& OUTPUTFORMAT=GML2

15 3. Harmonisierung von Daten und Diensten (VI)
Abgabe von Metadaten für Daten und Dienste … Alle Geodaten und -dienste müssen mit Metadaten beschrieben werden Wichtige Voraussetzung: Konformität zu ISO19115, ISO19119 und INSPIRE Empfehlung: NOKIS-Profil für spezielle Anforderungen im Küstenbereich Format für Metadaten: XML … per CS-W-Schnittstelle Portal harvested die Metadaten der einzelnen ISK (vgl. „Prinzip“) – lokales Kopieren der Metadaten, Pflege liegt weiterhin bei den Datenhaltern Harvesting-Intervall kann individuell festgelegt werden (z.B. 1x pro Nacht) Über OGC-konforme CS-W Schnittstelle in der Version 2.0.2

16 4. Komponenten eines Knotens und deren Realisierung (I)
Funktionalitäten eines ISK Funktion Beschreibung Bereitstellung von Metadaten Zu Geodaten und Geodiensten sollen entsprechende Metadaten erfasst und über eine CS-W Schnittstelle bereitgestellt werden. Visualisierung von Geodaten Geodaten sind mit Hilfe von Web Map Services (WMS) zu visualisieren. Abfrage von Attributen Attribute sind über den Web Map Services (WMS) abfragbar. Bereitstellung von Geodaten Die Bereitstellung von Geodaten erfolgt über Web Feature Services (WFS). Hardwareanforderungen Server mit Netzwerk- bzw. Internetzugriff möglichst aktuelle leistungsstarke Komponenten aus prof. Serverbereich (Z.B. Quard-Core, 8 GB Ram, RAID 1, 100 MBit)

17 4. Komponenten eines Knotens und deren Realisierung (II)
Softwareanforderungen 4 Hauptkomponenten: Betriebssystem Datenbank Map-/Featureserver Metadateninforma- tionssystem (MIS) viele Realisierungsvarianten möglich, nicht alle Komponenten sind kompatibel

18 4. Komponenten eines Knotens und deren Realisierung (III)
Datenbank: marktgängige relationale / objektrelelationale DB, ggf. mit räumlicher Erweiterung Map-/Featureserver: Mapserver: zentrale Komponente der Geodaten- Visualisierung und -Bereitstellung Featureserver: liefern Geodaten in Form von Vektordaten aus (-> WFS) Datenbank MS SQL Server PostgreSQL/PostGIS Oracle Spatial MySQL Map-/ Featureserver ArcGIS Server GeoServer MapServer (UMN) deegree

19 4. Komponenten eines Knotens und deren Realisierung (IV)
Metadateninformationssystem (MIS): OGC-konforme CS-W Schnittstelle zum Abrufen der Metadaten von Außen Profile für Daten und Dienste Integration vorhandener Komponenten: MIS NOKIS GeoNetwork InGridCatalog Terra Catalog Datenbank Metadaten-informationssystem Mapserver WMS, WFS CS-W (existierendes System) Aufgabe Metadateninformationssystem: Informationen zu den Geodaten und Geodiensten sammeln und pflegen Existieren bereits Komponenten wie z.B. ein Metadateninformationssystem und eine Datenbank zur Haltung der Geodaten, können diese in den meisten Fällen durch Erweiterung um einzelne Komponenten wie z.B. einem Map-/ Featureserver für die Anforderungen aus MDI-DE direkt genutzt werden

20 4. Komponenten eines Knotens und deren Realisierung (V)
Beispiel 1: gemeinsam betrieben von LKN und LLUR Datenbank: Oracle Map-/Featureserver: GeoServer Eigene Nutzung: Cadenza MIS: NOKIS

21 4. Komponenten eines Knotens und deren Realisierung (VI)
Beispiel 1: Links: Für die Information der Öffentlichkeit aufgearbeitete Informationen. Anhand von Kartenmaterial, pdf Dateien und Diagrammen kann sich im Weißt-de-Watt Teil jeder über Seehunde & Co. informieren. Rechts: Vorlandvegetationskartierung am östlichen Ende des Hindenburgdamms. Die Daten liegen aus unterschiedlichen Gründen als shp Datei (im Gegensatz zu in der DB) vor. Diese wird mit dem GeoServer als WMS veröffentlicht. Mit einer SLD wird auf die unveränderte shp Datei zugegriffen. Darstellung über Code -> trilateral abgestimmten, d.h. Darstellung könnte ohne großen Aufwand von anderen Partnern genutzt werden.

22 4. Komponenten eines Knotens und deren Realisierung (VII)
Beispiel 2: am Standort Bonn / DMZ Datenbank: Oracle Map-/Featureserver: ArcGIS Server Eigene Nutzung: Viewer / Desktop MIS: PortalU Hinweis: Was in einzelnen Knoten passiert, ist MDI relativ egal. Wichtig ist nur, dass 2 Pfeile da sind

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Tillmann Lübker (BfN) und Franziska Helbing (LKN) Portal Leitfaden Quelle: Heiko Jacobs / Wikipedia 23