Datenaustausch und Interoperabililtät von Geodaten ISO DIS 19107: Spatial Schema

Datenaustausch zwischen GIS Zur Kommunikation zwischen Rechenersystemen sind Metasprachen (XML, GML, ...) vonnöten Metasprachen siehe Vorlesungen zu GISIII Durch Metasprachen können Daten zwar übertragen, aber nicht strukturiert werden

Metadaten - Standards Definition nach ISO DIS 19115: ... Schema, das erforderlich ist, um geographische Informationen und Dienste zu beschreiben. Information über die Identifikation, die Ausdehnung, die Qualität, das räumliche und zeitliche Schema, die räumliche Referenz und Verteilung der digitalen geographischen Daten.

Spatial Schema Spatial Schema: Ist ein internationaler Standard von Konzeptionellen Schemata um geographische Merkmale (features) zu beschreiben und zu verändern Feature: Abstraktion eines Realweltphänomens Geographic Features: Feature mit geographischem Ortsbezug (Vectordaten, Rasterdaten)

Spatial Schema Räumliche Charakteristiken werden hier durch ein oder mehrere räumliche Attribute dargestellt Spatial Schema unterstützt hauptsächlich Vektordaten in bis zu 3 Dimensionen Spatial Schema definiert weiterhin Methoden („spezielle Operatoren“) für geometrische Daten

Spatial Schema „Conceptual Schemas“ beschreiben die räumlichen Charakteristika von räumlichen Merkmalen „Spezielle Operatoren“ sind Funktionen die räumliche Merkmale modifizieren, kreieren, löschen und gebrauchen (Methoden)

Spezielle Operatoren In Spatial Schema gibt es einen klaren Rahmen für Spezielle Operatoren um einen Standard für ihre Implementierung und Definition zu schaffen: Operationen sollten nicht zu komplex gestaltet werden, um sicher zu stellen, um ihre Funktion in Hinsicht auf bekannte Probleme zu gewährleisten Diese Definitionen sollen einen Satz Standardoperationen bilden Zusätzlich sollten algebraische Zusammenhänge definiert werden, die eine Kombination der Basisoperationen ermöglichen

Symbole und Notationen In Spatial Schema werden Operatoren und Klassen in der Unified Modeling Language (UML) verfaßt. UML ist dem geneigten Hörer dieser Veranstaltung aus verschiedenen Vorlesungen und Vorträgen hinlänglich bekannt

Geometry Packages Geometrische Pakete sind hierarchisch in der Art von Bäumen gestaffelt. Hierbei gibt es sogenannte „root packages“, quasi die Vaterknoten der beiden Paketstrukturen: GM_Objekt (GeometryObjekt) und TP_Objekt (TopologicalObjekt)

Spatial Schema - Unterscheidungen Komplexität: 1 Geometric primitives 2 Geometric complexes 3 Topological complexes 4 Topological complexes with geometric relation Dimension: 1 0 - dimensionale Objekte 2 0 - und 1 - dimensionale Objekte 3 0 - , 1 - und 2 - dimesionale Objekte 4 0 - 3 - dimensionale Objekte

Geometry Packages Geometry (GM_Object): Quantitative Beschreibung von geometrischen Figuren, Koordinaten und mathematische Funktionen (wie Dimension, Position, Größe, Orientierung und Form) Ist Abhängig vom benutzten Koordinatensystem. Ändert sich ggf. bei Transformation

Geometry Packages Topology (TP_Object): Charakteristika von Geometrische Figuren die bei einer „Gummihauttransf.“ invariant bleiben Ändert sich nicht bei Koordinatentransformation in ein anderes System Bietet Informationen über Zusammenhänge von Geometrie

Geometry Packages Für uns besonders interessant: Geometry Packages Geometry Packeges (unter GM_Object) beinhalten eine Vielzahl von Klassen für Koordinatenbezogene Geometrie Geometry Packages gliedern sich in drei verschiedene Klassen: GM_Primitives, GM_Complexe und GM_Aggregates

Geometry Packages GM_Object: ist wie erwähnt die „root class“ für alle Objekte mit geographischer Referenz Ist eine Punktmenge von koordinatenmäßig bekannten Punkten

Geometry Packages GM_Primitives: geometrisches Objekt, welches sich nicht weiter in einzelne Teile zerlegen läßt Hierzu können auch Kurven und Flächen zählen Diese lassen sich dann jedoch nicht mehr in ihre einzelnen Segmente zerlegen

Primitives GM_Primitives: GM_Point: 0-Dimensional, Koordinatenpaar GM_CurveSegment: Basis für 1-Dimensionale Geometrie, Verknüpfung von zwei Stützpunkten (aber nicht zwingend GM_Points) GM_Curve: Verknüpfung von CurveSegments

Geometrie, geschl. Verknüpfung von CurveSegments Primitives Gm_SurfacePatch: Basis für 2-Dimensionale Geometrie, geschl. Verknüpfung von CurveSegments Gm_Surface: „Side to side“ Verknüpfung von SurfacePatches

Geometry Packages GM_Point GM_CurveSegment GM_Curve GM_SurfacePatch 2 0...* GM_CurveSegment 1...* 1 GM_Curve 1...* 1...2 GM_SurfacePatch 1...* 1 GM_Surface

Geometry Packages GM_Complexes: Bezeichnet einen Satz von primitiven geometrischen Objekten, deren Innere sich nicht schneiden (disjunkt sind) Ist ein Objekt höherer Dimension Teil eines Complexes, so sind auch alle Teilobjekte niedrigerer Dimension Teil des Complexes...

Geometry Packages GM_Complexes:

Geometry Packages GM_Aggregates: stellt eine lockere Gruppierung von gleichartigen geometrischen Objekten dar Aggregates haben keinerlei interne Struktur Sie „verbinden“ lediglich spezielle Objekte miteinander.

Geometry Packages GM_Aggregates:

Geometry Packages GM_Object GM_Primitive GM_Aggregate GM_Complex GM_Point GM_OrientPrimitiv GM_CompPoint GM_MultiPoint GM_CompCurve GM_OrientCurve GM_CompSurface GM_OrientSurface GM_MultiSurface GM_MultiCurve GM_Curve GM_CompSolid GM_MultiSolid GM_Surface GM_Solid

Geometry Packages Anmerkung: Primitive sind IMMER offen, Grenzen gehören nicht zum Objekt) Komplexe sind IMMER geschlossen (Grenzen gehören zum Objekt)

„Wie sieht`s aus?“ Konstruktion von Punkten: P1 = GM_Point <position = < 1.00, 5.00 > > P2 = GM_Point <position = < 3.00, 5.00 > > P3 = GM_Point <position = < 3.00, 2.00 > > P4 = GM_Point <position = < 1.75, 2.75 > > P5 = GM_Point <position = < 1.50, 4.50 > > P6 = GM_Point <position = < 2.00, 3.25 > > P7 = GM_Point <position = < 5.00, 4.00 > > Insert P1, P2, P3, P4 ,P5 P6, P7 into Datastore

„Wie sieht`s aus?“ P2 (3.00, 5.00) P1 (1.00, 5.00) P5 (1.50, 4.50)

„Wie sieht`s aus?“ Konstruktion von Kurvensegmenten: CS1 = GM_CurveSegment < controlPoint = <P1,P2>, interpolation = "linear" > CS2 = GM_CurveSegment < controlPoint = <P2,P3>, CS3 = GM_CurveSegment < controlPoint = <P2, (6,5), (6,2),P3>, interpolation = "linear" > CS4 = GM_CurveSegment < controlPoint = <P2,P3>,

„Wie sieht`s aus?“ CS5 = GM_CurveSegment < controlPoint = <P5,(1.9,4.25),(2,4)>, interpolation = "arc" > CS6 = GM_CurveSegment < controlPoint = <(2,4),P6>, interpolation = "linear" > CS7 = GM_CurveSegment < controlPoint = <P7,(4.25,4),(4.25,3.25),(5,3.25),P7>, interpolation = "linear" >

„Wie sieht`s aus?“ P2 (3.00, 5.00) P1 (1.00, 5.00) CS1 P5 (1.50, 4.50)

„Wie sieht`s aus?“ Konstruktion von Kurven: C1 = GM_Curve segments = <CS1> C2 = GM_Curve segments = <CS2> C3 = GM_Curve segments = <CS3> C4 = GM_Curve segments = <CS4> C5 = GM_Curve segments = <CS5, CS6> C6 = GM_Curve segments = <CS7> Insert C1, C2, C3, C4, C5, C6 into Datastore

„Wie sieht`s aus?“ Konstruktion von Flächen: S0 = GM_Surface patch = <GM_Polygon interior = << C1, C3, - C4 >> > S1 = GM_Surface patch = <GM_Polygon exterior = < C4, - C2, - C1 > , interior << C5, - C5>> > S2 = GM_Surface patch = <GM_Polygon exterior = < - C2, C3, > , interior << - C6>> > S3 = GM_Surface patch = <GM_Polygon exterior = < - C6, > > Insert S0, S1, S2, S3 into Datastore

„Wie sieht`s aus?“ P1 (1.00, 5.00) C1 P5 (1.50, 4.50) P7 (5.00, 4.00)

„Wie sieht`s aus?“ Konstruktion eines Komplexes: GComplex = GM_Complex < surfaces = {S0, S1, S2, S3}, curves = {C1, C2, C3, C4, C5, C6}, points = {P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7} > Insert GComplex into Datastore

„Wie sieht`s aus?“ Bedeutung der Geometrie: Lake = AreaFearur featureType="Hydrography::Waterbody", extend = S3 Trail = LineFeature fearureType="CulturalFacilities::Hikingtrail", centerline = C5 School = PointFeature featureType="CulturalFacilities::School", location = P4

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