Anbindung der Umweltprobenbank des Bundes an ein Web GIS Martin Stöcker, Institut für Geoinformatik, Münster Stephan Merten, Institut für Geoinformatik, Münster Liane Reiche, Institut für Geoinformatik, Münster Andrea Körner, Umweltbundesamt, Dessau Nina Brüders, Umweltbundesamt, Dessau

Inhalt Einleitung Umweltbundesamt und Umweltprobenbank Rahmenbedingungen Konzeption des Web GIS Realisierung des Web GIS Migration der Entwicklungen ins UBA Fazit Martin Stöcker Institut für Geoinformatik, Universität Münster

Einleitung Fakten zum ifgi: Gegründet 1994 als selbständiges Institut im Fachbereich Geowissenschaften der Uni Münster ( Mathematisch-naturwissenschaftliche Fakultät ) Mitarbeiter heute (> 70): 3 Professoren: Prof. Dr. Streit, Prof. Dr. Kuhn, Prof. Dr. Krüger > 35 Wiss. Mitarbeiter (auf Drittmittelbasis) > 30 studentische Hilfskräfte Forschung, Entwicklung und Consulting im Bereich der Geoinformatik Martin Stöcker Institut für Geoinformatik, Universität Münster

Einleitung Im Rahmen der Begleitforschung zur Umweltprobenbank des Bundes erhielt das ifgi für 2003/2004 u. a. den Auftrag die Umweltprobenbank des Bundes an ein Web GIS anzubinden. Fakten zum Projekt: Laufzeit 6 Monate einschl. Tests und Abnahme Martin Stöcker Institut für Geoinformatik, Universität Münster

Umweltbundesamt und Umweltprobenbank Fakten zum Umweltbundesamt (UBA) wissenschaftliche Umweltbehörde im Geschäftsbereich des BMU Kernaufgabe: Ermittlung, Beschreibung und Bewertung des Umweltzustands um Beeinträchtigungen frühzeitig zu erkennen und zu dokumentieren Erarbeitung von Entscheidungsgrundlagen und Information der Öffentlichkeit Zentraler Standort ist Dessau, weitere Standorte, Außenstellen und Messstationen über Deutschland verteilt. http://www.umweltbundesamt.de Martin Stöcker Institut für Geoinformatik, Universität Münster

Umweltbundesamt und Umweltprobenbank Fakten zur Umweltprobenbank (UPB) Aufnahme von Belastungen bzgl. ausgewählter Stoffe (z.B. Methylquecksilber) und Proben (z.B. Kiefernnadeln) in 13 Probenahmegebieten Aufnahme von Belastungen bzgl. ausgewählter Stoffe (z.B. Methylquecksilber) in Humanproben (z.B. Blutplasma) an vier Standorten RDBMS Oracle mit Access Frontends zur Datenpflege Masterdatenbank am UBA, Teildatenbanken an den Standorte Münster, Trier, Schmallenberg, Datenaktualisierung erfolgt filebasiert. http://www.umweltprobenbank.de Martin Stöcker Institut für Geoinformatik, Universität Münster

Umweltbundesamt und Umweltprobenbank Fakten zur Umweltprobenbank (UPB) Geoobjekt-Hierarchie: Probenahmegebiete (PNG) Gebietsausschnitte (GA) Probenahmeflächen (PNF) Martin Stöcker Institut für Geoinformatik, Universität Münster

Rahmenbedingungen Nutzung von ESRI Technologie am UBA RDBMS Oracle 9i Nutzung deutschlandweiter Geobasisdaten möglich weitere Geofachdaten zu den Probenahmegebieten vorhanden Stylesheet Vorgaben für die Web Seiten und Orientierung an den Vorgaben aus der Initiative „BundOnline2005“. (Seiten in deutsch und englisch,..) SAGA Standards und Architekturen für E-Gouvernment Anwendungen Barrierefreie Informationstechnik Verordnung Enterprise Viewepoint  Zielsetzung, Anwendungsbereiche, Verfahren und Regeln Information Viewpoint  Datenmodell Computational Viewpoint  funktionale Module und Interaktionsschnittstellen Engineering Viewpoint  Verteilung der Systemelemante auf die physikalischen Rssourcen Technology Viewpoint  zur Realisierung verwendete Technologien Martin Stöcker Institut für Geoinformatik, Universität Münster

Konzeption des Web GIS Konzeption und Realisierung mittels eXtreme Programming (XP) aufgrund des kurzen Projektzeitraumes Simplicity Durch die Fokussierung auf das Wesentliche mit Blick auf die Funktionalität bei der Entwicklung der Anwendung wird die Möglichkeit geschaffen innerhalb kurzer Zeiträume funktionsfähige Lösungen zu generieren. Communication Intensive Kommunikation unter Verwendung aktueller Kommunikationsmittel ermöglicht bei zielgerichteter Verwendung eine erhebliche Reduktion des Dokumentationsaufwandes. Feedback Um den Anforderungen der Nutzer gerecht zu werden, ist intensives Feedback zwischen Entwicklern und Testern im Rahmen eines iterativen Entwicklungsprozesses mit entsprechenden Prototypen notwendig. Courage Schlussendlich erfordert die Umsetzung von eXtrem Programming innerhalb von Entwicklungsprojekten eine entsprechende Weitsicht und Courrage auf Seiten der Entscheider. Mit Bezug auf die Abb. 5.4 steht am Anfang des Projektes das Sammeln der User Stories. Bei den User Stories handelt es sich um Anforderungen des Anwenders an das zu entwickelnde Programm. Sie ersetzen ausführliche Pflichtenhefte in herkömmlichen Software Projekten. Die User Stories beschreiben die zu lösenden Probleme in wenigen Sätzen. Dabei ist die Beschreibung bewusst in der Sprache des Anwenders gehalten. Es werden keine technischen Details erörtert, sondern nur die Anforderungen aus Anwendersicht erläutert. User Stories bilden auch die Grundlage für spätere Test Szenarien, in denen die vollständige Umsetzung der Anforderungen geprüft wird. In einem Release Planning treffen sich Anwender und Entwickler um zu entscheiden, welche User Stories im nächsten Release umgesetzt werden sollen. Ein Release ist eine funktionsfähige Programmversion, die vom Anwender bereits getestet und genutzt werden kann. Teil des Release Planning ist das Planning Game, in welchem die User Stories durch den Anwender in eine Rangfolge gebracht werden. Mit der Rangfolge legt der Anwender fest, welche User Story die höchste Priorität hat und vom Entwickler als Erstes umgesetzt werden soll. Anhand der Rangfolge erstellen die Entwickler einen Release Plan. In diesem Plan werden geschätzte Umsetzungszeiträume für die einzelnen User Stories festgehalten. Der Release Plan stellt die Ausgangssituation für die Planung der einzelnen Iterationen, in denen die eigentliche Entwicklung stattfindet, dar. Vor jeder Iteration wird während eines Treffens der Projektteilnehmer ein Iteration Plan erstellt. In einem Iteration Plan werden die nächsten umzusetzenden Anforderungen und die in vorangegangenen Iterationen entdeckten Fehler für die Entwickler festgehalten und in Tasks umgewandelt. Ein Task beschreibt die zu lösende Aufgabe in der technischen Sprache der Entwickler. Während der Iteration werden die einzelnen Tasks in Code umgesetzt und in die letzte lauffähige Release Version eingebunden. Wichtig ist hierbei, dass nur die aktuellen Problemstellungen implementiert werden und nicht versucht wird möglicherweise später auftretende Schwierigkeiten bereits zu lösen. Sollte sich schließlich herausstellen, dass durch einen Implementierungsschritt die Weiterentwicklung behindert wird, wird dieses Hemmnis in einem Refactoring aufgehoben. Am Ende jeder Iteration stehen ein oder mehrere Acceptance Tests. Diese Acceptance Tests sollen nicht nur etwaige Fehler der Anwendung aufzeigen, sondern auch die Nutzerfreundlichkeit der Anwendung sicherstellen. Sie stellen Instrumente der Qualitätssicherung und gleichzeitig eine Nutzerevaluierung dar. Aus diesem Grund kann bei einem XP-Projekt auf eine gesonderte Nutzerevaluierung verzichtet werden. Erst nach Bestehen sämtlicher Acceptance Tests gilt eine User Story als umgesetzt. Nach Abschluss des letzten Release liegt dem Anwender das voll funktionsfähige Softwareprodukt vor. Martin Stöcker Institut für Geoinformatik, Universität Münster

Konzeption des Web GIS Ergebnisse der Konzeptionsphase: Es wurden zwei Nutzergruppen definiert (Fachanwender und öffentliche Nutzer). Den Nutzergruppen stehen ausgewählte Funktionalitäten und die nachfolgend aufgeführten Geodaten im jeweiligen Web Client zur Verfügung. Martin Stöcker Institut für Geoinformatik, Universität Münster

Konzeption des Web GIS Ergebnisse der Konzeptionsphase: Martin Stöcker Institut für Geoinformatik, Universität Münster

Konzeption des Web GIS Ergebnisse der Konzeptionsphase: gewähltes Referenzsystem: UTM Zone 32 ETRS89 Martin Stöcker Institut für Geoinformatik, Universität Münster

Konzeption des Web GIS Ergebnisse der Konzeptionsphase: gewählte Architektur Hierbei erfolgt der Datenzugriff auf die eigentliche Geodateninstanz über die ArcSDE und über den ArcIMS Spatial Server, der die Geodatendienste zur Verfügung stellt und das Rückrad des ArcIMS bildet. Während einer Anfrage führt der ArcIMS Spatial Server eine oder mehrer der nachfolgend aufgeführten Funktionalitäten aus und sendet die aufbereiteten Daten als Bild-Dateien via Web Server zum Client: Image: übermittelt georeferenzierte Bild-Dateien Feature: übermittelt Karten-Objekte Query: erlaubt Datenbankabfragen Geocode: erlaubt die Georeferenzierung von Adressen Extract: generiert Shapefiles aus eine Geodatenbank Einzelne Anfragen werden über den ArcIMS Application Server verarbeitet. Der Web Server wird hierbei über einen so genannten Connector mit dem Application Server verbunden. Im Projekt wurde der ArcIMS Servlet Connector verwendet, der zur Kommunikation zwischen Web Server und Application Server das XML Derivat ArcXML verwendet. Der Application Server leitet die entsprechenden Anfragen an die jeweiligen Geodatendienste des Spatial Servers weiter, überwacht diese und entfernt nicht mehr benötigte Ausgabe-Dateien. Martin Stöcker Institut für Geoinformatik, Universität Münster

Realisierung des Web GIS Aufbau einer dem UBA vergleichbaren Test- und Entwicklungsumgebung Integration der Geo- und Sachdaten kartographische Konzeption und Realisierung der Web GIS Dienste einschl. Anbindung UPB Design und Entwicklung des Web GIS Clients Erstellung der Web Seiten zur Einbindung des Web GIS Clients in Web Seiten der Umweltprobenbank Martin Stöcker Institut für Geoinformatik, Universität Münster

Realisierung des Web GIS Einstiegsseite Martin Stöcker Institut für Geoinformatik, Universität Münster

Realisierung des Web GIS Applikationsauswahl Martin Stöcker Institut für Geoinformatik, Universität Münster

Realisierung des Web GIS Client für die Öffentlichkeit Martin Stöcker Institut für Geoinformatik, Universität Münster

Realisierung des Web GIS Client für die Fachnutzer Martin Stöcker Institut für Geoinformatik, Universität Münster

Migration der Entwicklungen ins UBA Anpassung und Optimierung der Geodateninstanz und der ArcSDE mit SQL Skripten und angepasstem dbtune File Integration der aufbereiteten Geodaten mit Shell Skripten Erstellung der Geodienste Integration des Clients in den Web Auftritt der Umweltprobenbank Martin Stöcker Institut für Geoinformatik, Universität Münster

Fazit Die XP Strategie hat sich im Zuge des Projektes sehr gut bewährt. Die geschaffene Web GIS Lösung legt einen wichtigen Grundstein für weitere GIS Anwendungen und ist entsprechend skalierbar. Die Bedeutung von Geoinformationen für das UBA konnte erneut verdeutlicht werden. Martin Stöcker Institut für Geoinformatik, Universität Münster

Danke für Ihre Aufmerksamkeit Fragen? Martin Stöcker Institut für Geoinformatik, Universität Münster

Kontakt: Martin Stöcker Tel.: +49 (0) 251-83-30104 Fax: +49 (0) 251-83-30116 E-Mail: mstoeck@uni-muenster.de Martin Stöcker Institut für Geoinformatik, Universität Münster