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Institut für Kartographie und Geoinformation Prof. Dr. Lutz Plümer Dr. Thomas H. Kolbe Geoinformation III Geography Markup Language GML Vorlesung 15.

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Präsentation zum Thema: "Institut für Kartographie und Geoinformation Prof. Dr. Lutz Plümer Dr. Thomas H. Kolbe Geoinformation III Geography Markup Language GML Vorlesung 15."—  Präsentation transkript:

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2 Institut für Kartographie und Geoinformation Prof. Dr. Lutz Plümer Dr. Thomas H. Kolbe Geoinformation III Geography Markup Language GML Vorlesung 15

3 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung 15 2 Übersicht über den dritten Vorlesungsblock 1. Offene Systeme, Rechnernetze und das Internet Die eXtensible Markup Language XML 2.Grundlagen, Document Type Definitions (DTDs) 3.Fortsetzung DTDs, UML  DTD, Namensräume 4.XML Schema 5.Geographic Markup Language GML: –der vom OpenGIS-Consortium als XML-Anwendung definierte Standard für Geo-Objekte

4 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung 15 3 Geography Markup Language GML GML ist eine XML-Anwendung zum Transport und zur Speicherung einfacher Geodaten. Version wurde vom OpenGIS Consortium im April 2002 verabschiedet –Spezifikationen abrufbar unter: –brandneu: Verabschiedung von GML 3 am 29. Januar 2003 –seit Version 2.0 erfolgt die Spezifikation nicht mehr durch Dokumenttyp-Definitionen (DTD), sondern mittels XML Schema Geodaten besitzen einfache Geometrien und (optional) weitere beschreibende Eigenschaften. –Geometrie wird durch SimpleFeatures repräsentiert (ebenfalls von OGC spezifiziert, siehe Vorlesung 10)

5 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung 15 4 Philosophie von GML GML dient zur Repräsentation räumlicher Objekte, sog. Merkmale (engl.: Features) –Modellierung der Geometrie und weiterer Eigenschaften von „Realweltobjekten“ wie z.B. Straße, Fluss, Flurstück, Stadt, Point- of-Interest etc. –aber: keine Aussage über die Darstellung z.B. auf dem Bildschirm oder in einer Karte Kernelemente von GML: –Geometry (Geometrie-Objekte wie z.B. Linien, Polygone etc.) –Feature (Merkmal), steht für ein Realweltobjekt Eigenschaften (Attribute) werden als Properties bezeichnet –Differenzierung in geometrische und nicht-geometrische E. –Geometrische E. werden durch Geometrie-Objekte modelliert –Feature Collection (Menge von Features)

6 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung 15 5 Zusammenspiel der GML-Komponenten Feature ist die zentrale (abstrakte) Klasse Modellierung nichtgeometrischer Eigenschaften von Features: –durch Attribute mit Standarddatentypen wie z.B. String, Integer,... –durch Assoziationen von Feature zu anderen Klassen Geometry ist die (abstr.) Oberklasse aller Geometrie-Objekte Geometrische Eigenschaften von Features werden durch die Assoziation geometryProperty mit Geometrie-Objekten modelliert Die Bestandteile einer Feature Collection sind über die Assoziation featureMember erreichbar FeatureCollection Feature Geometry feature Member * geometry Property * nicht- geometrische E.

7 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung 15 6 Beispiel für eine GML-Modellierung name:string StrasseStadt konkret GeometrieFeature abstrakt geometry Property * LineString lineString Property nichtgeometrische Eigenschaft Spezifische geome- trische Eigenschaft: linienhafte Geometrie Realweltobjekte werden als Unterklasse der Klasse Feature modelliert Es sind für alle Geometrie- Klassen eigene geometrische Eigenschaften definiert (nächste Folie)

8 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung 15 7 vordefinierte geometrische Eigenschaften Geometrietypformaler Bezeichnerbeschreibender Bezeichner BoxboundedBy- PointpointPropertylocation, position, centerOf LineStringlineStringPropertycenterLineOf, edgeOf PolygonpolygonPropertyextentOf, coverage anygeometryProperty- MultiPointmultiPointPropertymultiLocation, multiPosition, multiCenterOf MultiLineStringmultiLineStringPropertymultiCenterLineOf, multiEdgeOf MultiPolygonmultiPolygonPropertymultiExtentOf, multiCoverage MultiGeometrymultiGeometryProperty-

9 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung 15 8 XML-Kodierung von GML-Features (I) XML-Kodierung von Features sind in der Schema-Datei feature.xsd zusammengefasst Features werden durch Elemente repräsentiert –Es gibt ein vordefiniertes abstraktes Element _Feature vom Typ AbstractFeatureType darf selber nicht in Instanzdokumenten vorkommen  für Features müssen eigene Elementnamen vergeben werden –Elementtyp muss vom (abstrakten) Typ AbstractFeatureType direkt oder indirekt abgeleitet werden –Für das Element muss explizit spezifiziert werden, dass es stellvertretend für das Element _Feature verwendet wird mittels Substitution Group (siehe folgendes Beispiel)

10 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung 15 9 XML-Kodierung von GML-Features (II) Definition von _Feature in der Schema-Datei feature.xsd: Jedes Feature besitzt ein ID-Attribut fid

11 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung XML-Kodierung von GML-Features (III) Features dürfen beliebig viele geometrische Eigenschaften besitzen Jede geometrische Eigenschaft wird in einem eigenen Element eingeschlossen –Das Element bezeichnet den Datentyp des Geometrie- Objekts (z.B. polygonProperty) –vordefinierte Elemente: siehe Folie 7 Kindelement des „Geometrie-Eigenschaftselements“ ist ein Geometrie-Objekt (z.B. Point, Line, Polygon usw.)

12 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung Beispiel zur XML-Kodierung 134 Jupp Zupp Meckenheimer Allee... polygonProperty, die als Kindelement ein Polygon besitzt

13 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung Anwendungsmodellierung Anwendungsspezifische Modellierung Schema1Schema2Schema3 “Bsp1“ Namensraum“Bsp2“ Namensraum “gml“ Namensraum Temporal Topologie Geodäsie Geometrie Feature Metadaten GML-Rahmenkonzept

14 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung ... Einbindung der GML-Schemata SchemaB SchemaA “Bsp“ Namensraum Feature Geometrie “gml“ Namensraum

15 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung Bedingungen für Anwendungsmodelle ein Anwendungsschema –muss sich auf die abstrakten Konzepte Feature, FeatureCollection und Geometry stützen –darf den Namen, die Definition oder Datentypen von vorschreibenden GML-Elementen nicht ändern –abstrakte Typdefinitionen können frei erweitert oder eingeschränkt werden –das Anwendungsschema muss jedem zugänglich gemacht werden, der Zugriff auf Daten hat, die nach diesem Schema strukturiert sind –das relevante Schema muss einen target Namespace spezifizieren, der nicht “http://www.opengis.net/gml“ sein darf

16 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung FeatureCollection Eine FeatureCollection –Sammlung von Features –kann mehrere FeatureMembers besitzen

17 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung FeatureCollection Ableitung vom Typ gml:AbstractFeatureCollectionType Ersatz für das abstrakte Element einzelne Mitglieder werden durch in die FeatureCollection eingebunden: Mitglieder müssen nicht die selbe Klasse haben

18 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung Beispiel für eine FeatureCollection

19 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung Weitere Merkmale von GML Features können referenziert werden innerhalb/ in anderen Dateien –Mitglieder einer FeatureCollection können zum Teil in anderen Dateien stehen –Realisierung mittels Xlink Relationen werden dadurch möglich, dass in einem Feature die zu diesem in Relation stehenden Features enthalten oder referenziert sein können

20 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung Modellierung der Geometrie diese Definitionen sind in einer eigenen Schema-Datei zusammengestellt: geometry.xsd

21 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung Wdh.: Simple Features Standard des Open GIS Consortium (OGC) –OGC: privater, nichtkommerzieller Verein –Mitglieder: GIS-Hersteller, Behörden, Universitäten Modellierung der Geometrie raumbezogener Objekte "Simple": –nur dimensional (weder 2,5-D noch 3-D) –nur gerade Linien –keine Topologie –keine Aggregation "... reicht in 80% aller Fälle aus... (?)" Implementierung standardisiert für –SQL (Relationale Datenbanken), CORBA, OLE/COM –GML/XML

22 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung Wdh.: UML-Diagramm Simple Features GeometrySpatialReferenceSystem PointCurveSurfaceGeometryCollection LineStringPolygonMultiSurfaceMultiCurveMultiPoint LineLinearRing MultiPolygon MultiLineString

23 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung Wdh.: Simple Features und Topologie drei LineStrings mit einem gemeinsamen Punkt p Punkt p existiert dreimal (je einmal für LineString1, LineString2 und LineString3) drei Punkte mit identischen Koordinaten es gibt keine Knoten im Sinn von Landkarten/Graphen - keine expliziten topologischen Beziehungen LineString1 LineString3 Punkt p LineString2

24 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung Geometrieklassen in GML Point LineString LinearRing Polygon MultiPoint MultiLineString MultiPolygon MultiGeometry Auf diese Klassen wird im Folgenden näher einge- gangen

25 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung Spatial Reference System (SRS) zu den Geometriedaten muss das räuml. Bezugssystem (Spatial Reference System) benannt werden, in dem die Koordinaten vorliegen bei zusammengesetzten Geometrien reicht es, wenn das Bezugssystem bei der Angabe des umschließenden Rechtecks (Bounding Box) benannt ist Benennung erfolgt auf Basis der Klassifikation geodätischer Bezugssysteme der European Petrol Survey Group EPSG (www.epsg.org), –Beispiel: EPSG:4326 entspricht WGS84 Verwendung in GML durch Angabe einer URI, diese kann in beliebigen Geometrie-Elementen als Attribut angegeben werden:

26 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung Repräsentation von Koordinaten (I) 1. Coordinates Element: Liste von Koordinaten Die syntaktische Vorschrift zur Trennung der Dezimalstellen, der x und y Werte und der Koordinatenpaare wird durch die Attribute festgelegt ,24.12 Trennung Vor-/ Nachkommastelle (.) coordinate separator (,) tuple separator ( )

27 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung Repräsentation von Koordinaten (II) 2. Coord Element: Koordinatenwerte in eigenen Unterelementen

28 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung Point Element Point Element: Ein Point Element besteht aus einem Koordinatentupel Beispiel:

29 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung Box Element (I) Box Element: Ein Box Element dient zur Modellierung räuml. Ausdehnung. Ein Box Element besteht aus zwei Koordinatentupeln. Das kleinere der Koordinatentupel kommt zuerst.

30 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung Box Element (II) Box Element: Ein Box Element dient zur Modellierung räuml. Ausdehnung. Ein Box Element besteht aus zwei Koordinatentupeln. Das kleinere der Koordinatentupel kommt zuerst. Beispiel: 0.0, , , ,100.0

31 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung LineString Element LineString: Folge von Punkten, durch gerade Liniensegmente verbunden 100.0, , ,130.0 Beispiel

32 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung MultiLineString Element MultiLineString: Menge (Aggregation) von LineStrings LineString1 LineString2

33 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung MultiLineString Element (II) MultiLineString: Menge (Aggregation) von LineStrings

34 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung LinearRing Element (I) LinearRing: einfacher, geschlossener LineString

35 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung LinearRing Element (II) LinearRing: einfacher, geschlossener LineString 100.0, , , ,100.0 Beispiel: die letzte Koordinate muss gleich der ersten sein

36 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung Polygon Element (I) outerBoundaryIs innerBoundaryIs

37 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung Polygon Element (II)

38 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung , , , , , , , , , , , , , , ,60.0

39 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung MultiGeometry Element MultiGeometry: Durch ein MultiGeometry Element kann eine Sammlung unterschiedlicher Geometrien modelliert werden. Es kann alle primitiven Geometrie-Elemente beinhalten (Points, LineStrings, Polxgons, MultiPoints usw.) Ein MultiGeometry Element kann wiederum ein MultiGeometry Element enthalten (Rekursion).

40 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung MultiGeometry Element , , , ,0.0

41 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung Ein einfaches aber langes Beispiel (1) Gemarkung Euskirchen Flur 14 Flurstück 5 Eigentümer Leo Land Gemarkung Euskirchen Flur 14 Flurstück 7 Eigentümer Stadt Euskirchen Meckenheimer Allee

42 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung UML-Diagramm für ein Stadtmodell Stadtmodell Flurstück strname: string Strasse ** feature Member GeometryProperty AbstractFeatureCollectionAbstractFeatureAbstractGeometry feature Member * geometry Property * Polygon LineString lineStringProperty polygonProperty 1 1

43 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung

44 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung Ein einfaches aber langes Beispiel (3) BoundedBy: Die in boundedBy definierte Box umschließt alle Geodaten dieser Datei , ,4353.6

45 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung

46 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung Flst. 5 Euskirchen 14 Leo Land. Ein einfaches aber langes Beispiel (5) nächste Folie

47 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung Ein einfaches aber langes Beispiel (6) , , , , , ,4300.0

48 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung

49 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung Ein einfaches aber langes Beispiel (8) Meckenheimer Allee , , ,4310.7

50 Thomas Kolbe - Geoinformationen III - 5. Semester - WS 02/03 - Vorlesung


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