Seminar Interoperabilität für Geoinformationen

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1 Seminar Interoperabilität für Geoinformationen
Spezifikationen und Standards für interoperable Geoinformationsdienste Lars Bernard Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

2 Spezifikationen und Standards für interoperable Geoinformationsdienste
Struktur Geschichte der GI-Interoperabilität Spezifikationen und Standards Organisationen OpenGIS, ISO und CEN Überblick über aktuelle OGC/ISO Spezifikationen und Standards (als Grundlage für die Austria-Mini-GDI) Fazit Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

3 1. Geschichte der GI-Interoperabilität
GIS wurden erstmals auch auf PCs eingesetzt GIS sind proprietäre Monolithen (stand-alone Systeme) Datenaustausch erfolgt einzig via Dateischnittestellen Kein Austausch von Funktionalität, offene Programmierschnittstellen existieren nicht Application Monolithic GIS File System and/or R-DBMS Mehrschicht-Architekturen GIS werden offen und verteilt Die Komponentenkommunizieren über proprietäre Programmierschnittstellen GeoMiddleware unterstützt verteilte Datenhaltung Bspe: ArcSDE, ArcIMS Oracle-Spatial .... GIS werden offen und verteilt Die Komponenten kommunizieren über proprietäre Programmierschnittstellen Bspe: ArcSDE, ArcIMS, Oracle-Spatial .... 1992 ArcView® 1.0 released. ~1985 ~1995 ~2005 Data-exchange- format era ArcView Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

4 1. Geschichte der GI-Interoperabilität
GIS werden offen und verteilt (Mehrschichtarchitekturen und Kompontentechnologien) GeoMiddleware unterstützt verteilte Datenhaltung (z.B: ArcSDE, Oracle-Spatial ...) Kommunikation über proprietäre Programmierschnittstellen Metadaten sind das Thema… Application Geo- Middleware R-DBMS Mehrschicht-Architekturen GIS werden offen und verteilt Die Komponenten kommunizieren über proprietäre Programmierschnittstellen GeoMiddleware unterstützt verteilte Datenhaltung Bspe: ArcSDE, ArcIMS, Oracle-Spatial .... ~1985 ~1995 ~2005 Data-exchange- format era GI-Interoperability- via-API era Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

5 1. Geschichte der GI-Interoperabilität
Application Das OpenGIS Consortium wird gegründet: “...complete integration of geospatial data and geo-processing resources into mainstream computing...” Simple Feature Spezifikationen (COM, CORBA, SQL) verhelfen nicht zum Durchbruch… …erst die Web Map Service Spezifikation startet endgültig die GI-Web-Service Ära Geo- Middleware R-DBMS Mehrschicht-Architekturen GIS werden offen und verteilt Die Komponenten kommunizieren über proprietäre Programmierschnittstellen GeoMiddleware unterstützt verteilte Datenhaltung Bspe: ArcSDE, ArcIMS, Oracle-Spatial .... ~1985 ~1995 ~2005 Data-exchange- format era GI-Interoperability- via-API era Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

6 1. Geschichte der GI-Interoperabilität
GI-Services in a GDI Client WFS Registry WCS WMS ... GI-Dienste basieren auf Distributed Computing Platforms (DCP) und deren Protokollen (z.B. CORBA/IDL, WEB/HTTP  Spatial Web) GI-Dienste kapseln klar abgrenzbare GI-Funktionalitäten GI-Dienste folgen Standards und sind interoperabel GI-Dienste sind status-behaftet oder statusfrei GI-Dienste kooperieren in Infrastrukturen und können verkettet werden If we loke into specifciations and defintions of GI-Services we see, that there is no specific defintion of a GI-Service but just an overlall service definition following the Open Service Environment Specification of ISO and a taxanomy of GI-services – here I list the common features of GI-Services Hier betonen, dass GDI meist web basierte statusfreie GI-Siennste enthalten.... ~1985 ~1995 today Data-exchange- format era GI-Interoperability- via-API era OGC&ISO Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

7 1. Geschichte der GI-Interoperabilität
GI-Services in a GDI Client WFS Registry WCS WMS ... Geodaten-Infrastrukturen (GDI oder SDI) basieren technisch auf Diensten  eigentlich: GI-Dienste-Infrastrukturen! Zahlreiche internationale, regionale und kommerzielle GDI-Initiativen entstehen: ~1985 ~1995 today ~2005 Data-exchange- format era GI-Interoperability- via-API era GI-Service-Chain -on-demand era OGC&ISO Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

8 2. Spezifikationen und Standards
Zur Erinnerung: Allgemein akzeptierte Spezifikationen bzw. Standards sind Grundlage der Ineroperabilität Unterscheide Spezifikationen de jure Standards (= Normen) de facto Standards i.d.R. schaffen spezielle Organisationen Spezifikationen bzw. Standards… Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

9 3. Organisationen OpenGIS, ISO und CEN
International Standardization Organization Comité Européen de Normalisation OpenGIS Consortium Nationale Normungsgremien (ÖNORM, DIN, …) Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

10 3. ISO - Organisation Die International Organization for Standardization benannt nach isos (griech.: gleich) ist 1946 gründet worden ISO ist ein Netzwerk der nationalen Standardisierungsgremien aus 147 Ländern Jedes Land stimmt gleichberechtigt ab (equal footing) Mehr als Standards entwickelt Finanzierung durch Mitgliederbeiträge und Verkauf der Standards ISO gliedert sich in Technical Committees, diese in Working Groups... Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

11 3. ISO - Vorgehen (stark vereinfacht!)
In Sitzungen der Working Groups der einzelnen Technical Committees entwickeln die Vertreter der nationalen Normungsgremien Draft International Standard (DIS) Diese DIS werden in Gesamt-ISO zirkuliert und kommentiert Dann zu einem finale DIS (FDIS) überarbeitet und bei abschließender Annahme (Stimmmehrheit) zu einem ISO Standard Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

12 3. ISO - Geoinformation ISO Technical Committee Geographic Information  seit 1994  191xx-Normen ISO Technical Committee Intelligent Transport Systems Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

13 3. ISO - Übersicht über 191xx-Normen
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14 3. CEN - Organisation Comité Européen de Normalisation wurde 1961 durch die EWG gegründet Ähnliche Prinzipien und ähnlicher Aufbau wie ISO mit Fokus Europa Jedoch: CEN-Normen sind für die EU-Mitgliedstaaten bindend CEN arbeitet seit dem Vienna Agreement synergetisch mit ISO Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

15 3. CEN - Geoinfomation CEN TC 287 wurde 1993 gegründet und ruht seit der Gründung von ISO TC 211 CEN TC 287 wird nun wiederbelebt, um für die künftige Europäische Geodateninfrastruktur ISO Spezifikationen als Europäisch verpflichtend einzuführen; Fehlende Spezifikationen für die Europäische Geodateninfrastruktur zu schaffen (Multilingualität, Profile, …). Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

16 3. OpenGIS Consortium - Organisation
Das OpenGIS Konsortium wurde 1994 als non-profit Organisation gegründet: The Open GIS Consortium (OGC) is an industry consortium whose members work in a collaborative, consensus process to enhance and enable interoperability for technologies involving spatial information and location. The OGC Vision is a world in which everyone benefits from geographic information and services made available across any network, application, or platform. The OGC Mission is to deliver spatial interface and encoding specifications that are openly and publicly available for global use. Es umfasst heute mehr als 250 Mitglieder aus Wirtschaft, Verwaltung und Wissenschaft. Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

17 3. OpenGIS Consortium - Organisation
OGC entwickelt Abstract Specifications und Implementation Specifications Seit 1998 gibt es ein Cooperation Agreement mit ISO TC 211, dass durch eine Joint Advisory Group (JAG) realisiert wird - Die Idee: ISO 191xx Standards und OGC Abstract Specifications sollen zusammengeführt und homogenisiert werden OGC Implementation Specifications sollen in den ISO Standardisierungsprozess eingebracht werden Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

18 3. OpenGIS Consortium - Organisation
(from Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

19 3. OpenGIS Consortium - Verfahren (stark vereinfacht!)
Spezifikations-Ideen können im Prinzip von jedem Mitglied eingebracht werden. OGC-intern zirkulieren diese als sogenannte Discussion Papers bzw. Candidate Specifications als zu kommentierende Vorläufer eventueller Spezifikationen. Der Abstimmungsprozess über Annahme einer Spezifikation erfolgt unter den Mitgliedern unter Leitung des OGC Planning Committee. Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

20 3. OpenGIS Consortium - Testbeds & Pilots
Testbeds - Dauer rd. 6-8 Monate In Testbeds werden in Kooperation mehrer Entwicklergruppen Entwürfe für Implementation Specifications entwickelt und gleichzeitig Referenzimplementierungen als proof-of-concept realisiert  Beschleunigung der Spezifikationsarbeiten Pilots - Dauer rd Monate Hier werden existierende Implementation Specifications genutzt, um in einer Domäne eine Anwendung zu realisieren.  Nachhaltigkeit Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

21 3. (Künftiges) Zusammenspiel ISO/OGC/CEN in Europa
Working Groups Zur Entwicklung von ISO 191xx Standards ISO (TC 211) 19 1xx Impl. Spec OpenGIS Consortium CEN (TC 287) Akzeptiert ISO-Normen als Europäisch verpflichtend ESDI Working Group(s) Zur Validierung und Egänzung von ISO und OGC Spec's für ESDI Testbeds & Pilots Zur Entwicklung von Implementation Specifications und Validierung von ISO 191xx Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

22 4. ISO&OGC für die Austria-Mini-GDI
OGC & ISO nutzen verschiedene Viewpoints für Beschreibung von Standards (aus ISO Reference Model for Open Distributed Processing; RM-ODP) Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

23 4. ISO&OGC für die Austria-Mini-GDI
Der Versuch eines Überblicks mit Aspekten aus: Information Viewpoint (Geo-) Feature Model Geometrymodel Computational Viewpoint Open Service Architecture Engineering Viewpoint/Technology Viewpoint OGC Web Services Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

24 4. Information Viewpoint (Geo-) Feature Model (Prinzip!)
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25 4. Information Viewpoint (Geo-) Feature Model  Geometrymodel
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26 Comp. Viewpoint - GI Service Architecture (ISO 19119)
Webapplikation Routing Anbieter I Visualisierungsdienst Anbieter D  GDI Geokatalogdienst Anbieter A  Geodaten- dienst Anbieter B  Routingdienst Anbieter C  Geoinformationsdienste konkret: Bereitstellung der vom Nutzer angefragten Information in einer GDI Keine Datenkonvertierungen durch den Nutzer Kooperation verschiedener GI-Dienste unterschiedlicher Anbieter, z.B. Routing + Mapping Freiheit zu wählen nach Eignung, Preis, etc. (keine Bindung an Formate, Datenlieferanten...)  Vorbild: Roaming für Handies Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

27 Comp. Viewpoint - GI Service Architecture (ISO 19119)
Geographic Model/Information Management Services Geographic Human Interaction Services Geographic Processing Services Geographic Workflow/Task Management Services Geographic Communication Services Geokatalogdienst Anbieter A Geodaten- dienst Anbieter B Visualisierungsdienst Anbieter D Routingdienst Anbieter C Im OGC/ISO Architekturmodell werden generell unterschieden: Geographic Human Interaction Services sind Dienste zur Realisierung von Nutzerschnittstellen, Editoren und Präsentationen. Beispiele sind Client-Dienste zur Kartenansicht, zur Anfrage an einen Katalogdienst oder zur Zusammenstellung von Diensteketten. Geographic Model/Information Management Services dienen der Erfassung, Verwaltung und Fortführung von Geodaten, Metadaten und deren konzeptionellen Schemata. Beispiele sind Dienste, die den Zugriff auf gerasterte oder vektorielle Geodaten erlauben, Karten-Server oder Katalogdienste zur Recherche nach Geodaten und GI-Diensten. Geographic Workflow/Task Services unterstützen den Anwender bei der Durchführung fachspezifischer Aufgaben, zu deren Lösung die Durchführung mehrerer aufeinander folgende Arbeitsschritte unter Einbindung unterschiedlicher Ressourcen erforderlich ist. Beispiele sind Chain Definition Services die es ermöglichen, ad hoc unterschiedliche GI-Dienste zu einer Dienstekette für die Aufgabenlösung zu kombinieren sowie Workflow Enactment Services, die die Durchführung der definierten Diensteketten kontrollieren. Hierzu gehört auch ein Subscription Service  Bsp. Fortführung ALKIS Geographic Processing Services realisieren Algorithmen zur Bearbeitung von Geodaten. Beispiele reichen von Koordinatentransformationen zwischen unterschiedlichen Referenzsystemen über Routingdienste bis zu Diensten für die automatisierte Bereitstellung von Messreihen. Geographic Communication Services bilden die Basis für den Austausch von Geodaten zwischen GI-Diensten, Beispiele sind Dienste zur Kodierung und Dekodierung von Geodaten oder zur Komprimierung von Geodaten für den Transfer. Webapplikation Routing Anbieter I Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

28 Comp. Viewpoint - GI Service Architecture (ISO 19119)
3 Arten von GI-Diensteketten: Aggregate Service Systemseitige Integration der benötigten GI-Dienste (black box) User Defined Chaining Anwender recherchiert GI-Dienste und stellt Kette zusammen Workflow-Managed Chaining Nutzung eines Workflow Enactment Service zur Organisation und Ausführung der Kette User Defined Chaining, wenn ad hoc durch den Anwender die benötigten GI-Dienste recherchiert und zusammengestellt werden. Dieses Vorgehen setzt eine entsprechende Expertise des Anwenders voraus. Workflow-Managed Chaining, hier wird ein entsprechender Workflow Enactment Service genutzt, der den Anwender bei der Organisation und Ausführung der Dienstekette unterstützt. Aggregate Service, dieser integriert systemseitig die benötigten GI-Dienste im Sinne einer black box. Der Anwender ist über die involvierten Dienste nicht informiert. Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

29 Technology Viewpoint - OGC Web Services
Geographic Markup Language Codierung von Geoinformationen Web Catalog Services Recherche nach GI-Diensten & Daten Web Feature Services Zugriff/Fortführung vektorieller Geodaten Web Gazetteer Services Verstandortung geographischer Bezeichner in geodätischen Koordinatensystemen Web Coverage Service Zugriff auf gerasterte Geodaten Web Mapping Services Web Coordinate Transformation Services Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

30 Technology Viewpoint - OGC Web Services
WellKnownService GetCap‘s des OpenGIS Basic Service Model WRS WMS WPOS WFS Pricing&Ordering Service Preisanfrage und Bestellung Feature Service Data Access via GML Map Service Visualisierung Registry Service Katalog für Geodienste Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

31 Fazit ISO, OGC und CEN sind derzeit die relevanten Organisationen für GI-Interoperabilitätsspezifikationen und -standards Diese Organisationen arbeiten (inzwischen) ergänzend und in enger Kooperation Ein unfassender Überblick ist noch recht schwierig… Existierende OGC Web Services können Basis einer GDI sein… Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

32 Literaturstartpunkte…
Buehler, K. (2003, Ed.): OpenGIS Reference Model. OGC: ISO: CEN: Barelme, N. (2000): Geoinformatik. Springer Bernard, L.; Streit, U. (2002): Geodateninfrastrukturen und Geoinformationsdienste: Aktueller Stand und Forschungsprobleme. In: Seyfert, E. (Ed.): Zu neuen Märkten - auf neuen Wegen - mit neuer Technik. Publikationen der Deutschen Gesellschaft für Photogrammetrie und Fernerkundung (Band 11) muenster.de/~bernard/publications/DGPF200_BernardStreit.pdf Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

33 Referate OGC Web Services & Encoding
Vortrag 1: OGC Geographic Markup Language (Grottenegg Heinz, Rauter Marina) Vortrag 2: OGC Web Feature Service (Andrae Stefanie, Staber Anna) Vortrag 3: OGC Web Mapping Service (Christiane Ottacher, Melanie Tomintz, Petra Guggenberger) Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

34 Vorbereitung Austria-Mini-GDI
Alle bis zum : Einlesen in das WMS Cookbook ! Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen