Aktuelle Entwicklungen bei OpenGIS und ISO und deren Berücksichtigung in GIS-Projekten Hardy Pundt, Jörn Möltgen, Oliver Wölbing Universität Münster Institut für Geoinformatik email: {pundt, moltgej, wolbing}@ifgi.uni-muenster.de

Übersicht Zu Beginn: ein (kurzer) Exkurs Einführung Aktuelle Entwicklungen bei OpenGIS und ISO Berücksichtigung der Standards in GIS-Projekten (insbes. WAGIS) Schlußfolgerungen

Ein (kurzer) Exkurs Neue Disziplin: „Geoinformatik“ Erstes Institut: ...für Geoinformatik der Universität Münster (http://ifgi.uni-muenster.de) Bisher: Dienstleistungen für Studiengänge Geographie, Landschaftsökologie, Geologie, Geophysik, u.a. Jetzt: Studiengang Diplom-Geoinformatik (ab WS 99/00) Paritätisch: Mathematik/Informatik (FB 15) und Geowissenschaften/Geoinformatik (FB 19) Breites Spektrum: Datenmodellierung, GIS, UIS, Kopplung von GIS und numer. Modellen, wissensbasierte Systeme, Fernerkundung, Semantik, Nutzbarkeit Schriftenreihen: IFGI-prints, GIO ONLINE

Einführung - “Interoperabilität von GIS”

Interoperable GIS: Motivation und Vision (Fast) alle Aktivitäten sind raumbezogen wachsender Markt für Informationstechnologie mit Raumbezug schwindender Markt für geschlossene GIS mit inkompatiblen Datenformaten GIS als stand alone Systeme sterben aus! “Geoprocessing” wird Teil der Informations-verarbeitung auch in traditionell nicht “räumlichen” Disziplinen Komponententechnologie: GIS als “Baukasten”

“Interoperabilität...” …ist die Fähigkeit eines Systems oder von Systemkomponenten, Daten und Funktionen über Systemgrenzen hinweg austauschen und nutzen zu können … verfolgt das Ziel, aufwendige Datenkonvertierungen, Import/Export-Hindernisse zu überwinden und den Zugang zu verteilt vorliegenden, auf verschiedenen Plattformen basierenden, Systemen zu ermöglichen

Stichworte... Daten und Funktionen austauschen! über Systemgrenzen hinweg! ohne Datenkonvertierungen! zwischen unterschiedlichen Plattformen! auf der Basis von Schnittstellen! Zum Nutzen des GIS-Anwenders!

Interoperabilität - weitere Sichten Datentransfer zwischen einem GIS und einem Modell (oder mehreren Modellen und einem GIS) Datenaustausch zwischen verschiedenen Datenbanksystemen und einem GIS bzw. zwischen verschiedenen GIS Komponententechnologie (Daten und Dienste) semantische Interoperabilität (Informations-austausch zwischen verschiedenen Nutzern)

Aktuelle Entwicklungen bei OpenGIS und ISO

Interoperabilität i.S. von OpenGIS bedeutet... … aufbauen auf vorhandenen Technologien (z. B. CORBA; OLE/COM, SQL,…) … Schnittstellen zu spezifizieren, die Interoperabilität ermöglichen … Zusammenspiel zwischen verschiedenen GIS zwecks Verwaltung, Analyse und Visualisierung von Geodaten, ermöglichen ... Geodaten und GIS-Dienste ohne Rücksicht auf Hersteller-spezifische Einschränkungen nutzbar zu machen

OGC Konsens-Organisation OGC BOARD OF DIRECTORS Maintain By Laws & Strategic Plan Approve Business Plan OGC EXECUTIVE & STAFF Corporate Management OGIS MANAGEMENT COMMITTEE Develop Business Plan Approve OGIS Release Process Vertikaler Konsens EARTH IMAGING SC INTN. COORD. SC RFP BUS. SC Appl. Integr. SC EISC - Earth Imagery INTNSC - Coordination RFP Bus SC- Process AISC - User involvement and Partnerships Specification WGs Formulate Technical Specifications Technical Committee Applic. Integr. WGs IC Definition RFP Implementation Horizontaler Konsens 27

OGC - Basismodelle Open Geodata Model OpenGIS Services Model Spezifikation von Basisdatentypen (z. B. simple features) OpenGIS Services Model Spezifikation von Diensten für den Zugang zu und die Verarbeitung dieser Basisdatentypen Spezifikation von Diensten zum Datenaustausch zwischen Nutzern Information Communities Model Anwendung des OGM und des OSM Unterstützung des Informationsaustausches innerhalb von (z. B. BAW) und zwischen verschiedenen “Information Communities” (z. B. BAW und ….)

Mehrfachnutzung von Geoinformation durch “Information Communities” Verwaltung Natürliche Ressourcen Landwirtschaft Industrie OpenGIS Schnittstellen Staedte & Gemeinden Ingenieurbereich Transport & Navigation, Wasserstrassen Sicherheit, Gesundheit, Überwachung

OGC - Methoden Essential Model Abstract Model Implementation Model Abstract Specification Implementation Specifications Implementation of software Conformance & Interoperability Test Branding

Transparenter Zugriff auf heterogene Geodaten über OGIS-Schnittstellen NETZWERKE UND CLIENT/SERVER TECHNOLOGIE at at at at at at at Traditionelle DBMS Erweiterte DBMS Datei-formate Mobile Datenerfassung

OGC spezifiziert! Basistechnologien Abstrakte Spez. Domain Spez. OpenGIS Produkte Standards, sonst. De jure Standards Industrie (de facto) Basistechnologien Abstrakte Spez. Technical Committee Unterstützung technischer Standards Sonstige Grundl. Domain Spez. 25

ISO/TC 211: Die Organisation Olaf Østensen Chairman WG 1 WG 4 WG 2 WG 3 WG 5 Christopher Morten Ken Bullock Les Rackham Dabrowski Borrebæk David McKellar Australia UK Canada USA Norway Framework and reference model Geospatial Geospatial Geospatial Profiles and models and data services functional operators administration standards

ISO/TC 211: Aufgaben 1996 1997 1998 1999 Reference Model Overview Conceptual Schema Language Terminology Conformance and Testing Profiles Spatial Subschema Temporal Subschema Rules for Application Schema Cataloguing Geodetic Reference Systems Indirect Reference Systems Quality Quality Evaluation Procedures Metadata Positioning Services Portrayal of Geographic Information Encoding Services Spatial Operators designates first WD, first CD and FDIS respectively

Der Koordinationsprozeß OGC/ISO CEN und ISO sind durch das Wiener Abkommen koordiniert OGC hat eine 'A'-liaison bei ISO/TC211 TC211 Vorsitzender sitzt im OGC Management Committee Resolutionen in ISO und OGC haben erreicht: enge personelle Verflechtung (“buddy system”) z.T. gemeinsame Arbeitsgruppen Übernahme von ISO Normentwürfen durch OGC Prozeß zur Übernahme von OGC Spezifikationen in ISO.

Unified Modelling Language

Unified Modelling Language (UML) OpenGIS Document 99-010 Title: Change proposal to Add UML as a Mandated Standard for use in OGC specifications „UML provides interoperability between component software developers at the design level and higher levels of abstraction“ „All major vendors of Computer-Aided Software Engineering (CASE) tools support UML“

Entwicklung und Test OpenGIS-konformer Software OpenGIS Project Document 98-002R3, Release Date: September 22, 1998 Fest vorgeschriebenes Verfahren! There are currently no officially conforming products (OGC-homepage).   Ab März 1999 mehrere Produkte von GIS-Herstellern angekündigt, die simple features specification implementiert haben (u. a. Oracle, ESRI)

… Berücksichtigung der Standards in GIS-Projekten (insbes. WAGIS)

wasserwirtschaftliches Ó1997 The Open GIS Consortium, Inc. 6/14/97 Geodaten für ein wasserwirtschaftliches Projekt Grundstücke Landnzg. Verkehr Landw. Forstw. Wasserstr. Querbauten Uferbefest. Betonnung 15 15

Konkrete Anwendungsfälle (“use cases”) beschreiben IT-Entwicklungsstandard: V-Modell Arbeitsabläufe beschreiben Use cases modellieren UML - Use case Diagramm entwerfen Textliche Beschreibung des use cases Bearbeitung der textlichen Beschreibung (Objekte, Attribute, Operationen) Umsetzung in UML - Klassendiagramm Zusammenhang V-Modell / UML (Versteegen 1998)

Use Case Modellierung

Bearbeitung der Beschreibung (zwecks Umsetzung in Klassendiagramm)

UML - Klassendiagramm

Klassendiagramm .. resultiert aus der Beschreibung von Arbeitsabläufen .. modelliert Objekte, deren Beziehungen und zugehörige Operationen .. ist Basis für GIS Datenmodell .. bildet Grundlage für GIS software (unter Berücksichtigung von ISO- bzw. OGC-Standards) .. trägt zu offenem GIS Design bei

Schlußfolgerungen

Standards übernehmen ! OpenGIS Spezifikationen ISO Standards vorhandene Datenmodelle (Geometriedaten) ggf. modifizieren (z. B. auf Basis der simple features specification) ISO Standards sind maßgebend, Datenmodelle und -beschreibungen ggf. darauf abstimmen “wenn ISO-konform, dann auch OGC-konform (und umgekehrt)” andere Standards können außer Acht gelassen werden (z. B. CEN) UML bildet gemeinsame Basis !

GIS der Zukunft Keine GIS-Monolithen mehr Komponenten-GIS basierend auf Nutzeranforderungen (Work-flowanalyse und use case-Beschreibungen) OpenGIS Spezifikationen als Grundlage dieser GIS-Komponenten im Konsens (... auf der Basis standardisierter Methoden) entwickelt

Komponentenbildung Isolierte Funktion (z.B. Simple Features) Componentization starts with the isolation of a functionality that begs for interoperability. Access to simple features, for example. Once the functionality is selected, an abstraction of the requirements that provide interoperability is needed: that is, we need an abstract specification of the interfaces used by the isolated functionality. Isolierte Funktion (z.B. Simple Features)

Fortsetzung Coverages, Catalogues = Simple Features The legacy systems gradually dissolve under the erosion by COTS components. One by one, functionalities are isolated, their interfaces abstracted, and replaced with COTS. The first functionality for OGC was “simple feature access” (really more like “feature handling.” The second might be “Grided coverage handling” Coverages, Catalogues = Simple Features

Vollständige Komponentenarchitektur One way to conceptualize the goal is fully componentized systems, where all of the software consists of COTS components, and where all the pieces are held together with the “red” attention to consensus interface specifications. What is important is that each squeaky wheel in the legacy system is fixed in a permanent way: with software that is upward compatible, and in the mainstream of the marketplace.

Zusätzliche Funktionalität Of course, a living system never stops growing. New functionalities are always conceptualized and turning into requirements. Old solutions are replaced by new ones with higher payback.

Diese Spezifikationen in GIS einbringen (z. B. WAGIS) Früh berücksichtigen! Chance für WAGIS ! Offene Gestaltung des GIS für den internen Betrieb für die Weitergabe von Informationen (und Funktionen) an andere Dienstellen für die Weitergabe von Informationen (und Diensten) an die Öffentlichkeit als Komponenten-GIS ! zum Nutzen des Anwenders!

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!