Seminar Interoperabilität für Geoinformationen Spezifikationen und Standards für interoperable Geoinformationsdienste 12.12.2003 Lars Bernard Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

Spezifikationen für web-based GI-Services Struktur Übersicht über Spezifikationen: Web Catalog Services Web Coverage Service Web Gazetteer Services Web Coordinate Transformation Services Zwei Anwendungsbeispiele Fazit Frameworks für Web-GI-Dienste Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

1. Web Catalog Services Es gibt derzeit keine vollständige, konsistente Version einer Spezifikation für Web (Geo) Catalog Services Die folgenden Aussagen stützen sich primär auf: OGC (2002): OpenGIS® Catalog Services Specification. Version: 1.1.1. OGC Document 02-087r3. OGC (2001b): OGC Web Services Stateless Catalog Profile. Version: 0.0.6. OGC Document 01-062. GDI NRW (2002): Testbed II - Catalog Services für GeoDaten und GeoServices. http://www.gdi-nrw.org. ISO19115 (2003): International Standard ISO 19115. Geographic information — Metadata. ISO19119 (2001): ISO/CD 19119. Geographic information - Services. (Draft) Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

1. Web Catalog Services Reference Architecture for OGC Catalogs… distributed search independent of metadata model Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

1. Web Catalog Services Reference Architecture for OGC Catalogs… Ctlg1 query Client Catalog (Ctlg) Ctlg2 Ctlg3a query query query Figure 3 shows a decomposition of the OGC Catalog Services. Discovery Services are those services which allow a client to locate metadata that describes data. Access Services provide the client with methods to request services on the data. Access Services are divided into two types. Direct Access provides the client with a handle which when used by the client will provide the data to the client. The specific definition of such a handle is outside of the scope of the OGC Catalog Interface. Brokered Access provides the client with methods to order data that will be delivered in some means outside of the Catalog Interface. The Management Service defines methods for a client to change the metadata held by a catalog. The Discovery Service is to be provided by all Application Servers claiming compliance with the OGC Catalog Interface. The Access and Management Services are optionally required for an OGC compliant catalog. But, if an application server claims Access or Management compliance this OGC Catalog Interface specification defines how the services are to be implemented. query Ctlg3 Ctlg3b query query Ctlg3c Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

1. Web Catalog Services (GDI NRW) Die GDI NRW Spezifikation versucht die existierenden (tw. inkonsistenten) OGC Spezifikationen zusammenzuführen. Es werden 2 Sichten unterschieden: Catalog für Geo-Metadaten (ISO 19115 folgend) Catalog für Service-Metadaten (ISO 19119 folgend) Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

1. Web Catalog Services (GDI NRW) OGC Web Services Stateless Catalog Profile unterscheidet drei Interfaces 2 Interfaces sind verpflichtend: GetCapabilities zur Abfrage der Metadaten des Dienstes GetRecord für die Suche. Es muss mindestens eine der folgenden Anfrageformen und eines der folgenden Metadatenmodelle unterstützen: CQL, OGC Filter, SFSQL als Query Language FGDC, ISO 19115, ISO 19119 als Metadata Format Die Antwort enthält die gefundenen Einträge (brief, summary or full description). DescribeRecordType zur Beschreibung eines Katalogeintrages Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

1. Web Catalog Services (GDI NRW) Die service catalog Sicht: Beschreibung von Diensten mittels ISO19119; Erweiterung um: GeographicBox (=LatLonBoundingBox); DataCoupling 3 Arten von service-data Kopplung tight loose mixed (coupled but open for additional data) Metadaten der gekoppelten Daten werden von ISO19119 auf ISO19115 referenziert (1:n)  Diese Referenz ist unidirektional ! (kein tag in 19115 für Referenz auf 19119) Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

1. Web Catalog Services (GDI NRW) Die Daten Katalog Sicht mittels ISO 19115: Unterscheidung zwischen DataSet und Data Set Series Data set z.B. Topographische Karte 1:25.000 von Münster Ein Produkt gehört zu einer Data Set Series (referenziert durch ISO19115: MD_Metadata::parentIdentifier) Data Set Series in ISO 19915 z.B. Topographische Karten 1:25.000 Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

1. Web Catalog Services (GDI NRW) Die Interfaces im Überblick: GetCapabilities GetRecord query languages: OGC Common, OGC Filter, SFSQL query scope für verteilte Suche Response (full, brief, or summary) DescribeRecordType RegisterService (optional) via einer URL die ISO 19915/19 Metadaten zurückgibt Describe record  uwe Beispiel unter http://www.geocatalog.de Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

1. Web Coordinate Transformation Service Use Case I Use Case II source: Andreas Poth, lat lon Bonn Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

1. Web Coordinate Transformation Service Use Case III / IV source: Andreas Poth, lat lon Bonn Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

1. Web Coordinate Transformation Service OGC Discussion Paper (OGC 02-061r1) Die Interfaces im Überblick: GetCapabilities (mandatory) IsTransformable (mandatory) DescribeTransformation (optional) Transform (mandatory) Implementation: lat/lon  http://www.lat-lon.de source: Andreas Poth, lat lon Bonn Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

1. Web Gazetteer Service A directory of instances of a class or classes of features containing some information regarding position (ISO 19112: Spatial referencing by geographic identifiers.) Einsatzmöglichkeiten: Navigation (z.B. by in an extended WMS-Client to zoom on City Center) Geocoding Service Invocation (z.B. im Catalog zur Unterstützung der räumlichen Suche) Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

1. Web Gazetteer Service Web Gazetteer Service ist ein spezialisierter WFS  WFS-G OGC Discussion Paper Vs. 0.0.9 (OGC 02-078r2) Erweiter WFS::getFeature Zum Ungang mit Ortsbezeichnern um rekursiv durch eine Hierarchie von features (thesaurus) zu navigieren Beispiel unter http://geodiscover.cgdi.ca/gdp/search?action=entrySummary&entryType=webService&entryId=2196&entryLang=en Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

2. GI-Diensteketten: Zwei Anwendungsbeispiele Aggregation und Integration von GI-Diensten für ein Auskunftssystem Die Dienste werden systemseitig im Sinne einer black box zusammengefügt (Aggregate Service) Ergebnisse des GDI NRW Testbed II (2002) Anwendungsbeispiel 2 … Links zu den Anwendungsbeispielen: http://xtra.interactive-instruments.de/demo/demo-wfs.html http://www.gdi-nl-nrw.info/webservices.htm Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

2. Anwendungsbeispiel 1 Szenario Lothar: Bei der Sturmkatastrophe 1999 wurden in Baden-Württemberg ca. 2 Mio. Festmeter Holz vom Sturm geschmissen. Es waren meist alte/überalterte Bestände betroffen. Für das Katastrophenmanagement sind die Strecken des überörtlichen Verkehrs zu identifizieren, die ggf. gesperrt bzw. freigeräumt werden müssen. Zeige mir alle überörtlichen Straßenabschnitte, die in Forstabteilungen liegen, deren Altersklasse größer als 80 Jahre ist. Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

Application Service Bonn 2. Anwendungsbeispiel 1 GDI NRW Start mit Client des integrierenden Application Service: Application Service Bonn Client Bonn Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

Application Service Bonn 2. Anwendungsbeispiel 1 Application Service formuliert drei Abfragen: GDI NRW WFS Münster 1. An WFS der Höheren Forstverwaltung (IfGI): Gib alle Forstabteilungen (einer bestimmten Baumart) mit einem Baumbestand mit einer Altersklasse von >80 Jahren! Client Bonn Application Service Bonn Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

Application Service Bonn 2. Anwendungsbeispiel 1 Application Service formuliert drei Abfragen: GDI NRW WFS Münster 2. Mit dem Ergebnis aus der vorherigen Anfrage an den WFS des Landesbetrieb Strassen (Interactive Instruments): Gib alle Straßenabschnitte, die durch die betroffenen Forstabteilungen verlaufen! (Die Ergebnisse sind in der Geographic Markup Language in XML kodiert.) WFS Bonn Client Bonn Application Service Bonn Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

Application Service Bonn 2. Anwendungsbeispiel 1 Application Service formuliert drei Abfragen: GDI NRW WFS Münster 3. Mit dem Ergebnis vorheriger Anfrage an den WMS* des Landesbetrieb Strassen (Interactive Instruments): Zeichne Karte: - mit TK-50 des LVermA (WMS des LDS) als Hintergrund - mit alle Strassen - und allen betroffenen Strassen in gelb * Dieser WMS unterstützt Styled Layer Descroption (SLD) WMS Bonn WMS Ddorf WFS Bonn Client Bonn Application Service Bonn Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

2. Anwendungsbeispiel 1 - Ergebnis: Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

2. GI-Diensteketten: Zwei Anwendungsbeispiele Auskunftssystem als black box (Aggregate Service) Ergebnisse des GDI NRW Testbed II (2002) Anwendungsbeispiel 2 Grenzüberschreitendes Auskunftssystem Suche nach geeigneten GI-Diensten und freies Zusammenstecken dieser Dienste (publish-find-bind) User Defined Chaining Ergebnis einer Interreg-Vorstudie zur Schaffung einer Cross-Border-GDI Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

Anwendungsbeispiel 2 Szenario Maul- und Klauen-Seuche: In einem grenznahen Mastbetrieb in den Niederlanden kommt es zu einem Maul- und Klauen-Seuchen Befall. Der zuständige niederländische Veterinär stellt die Koordinaten des Falls mittels eines WMS zur Verfügung. Er kontaktiert seinen deutschen Kollegen, um entsprechende Maßnahmen (Straßensperren, etc.) einzuleiten und zu koordinieren. Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

2. Anwendungsbeispiel 2 Der deutsche Veterinär startet Client für Katalog von GI-Diensten und Daten: GDI NRW Registry Client Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

2. Anwendungsbeispiel 2 Anfrage an den Web Registry Service Der deutsche Veterinär startet Client für Katalog von GI-Diensten und Daten: GDI NRW Anfrage an den Web Registry Service der GDI NRW (CeGi, GDI NRW): Suche Mapping-Dienste zu den Stichworten 'Gelderland', 'Maul- und Klauen-Seuche' Diese Anfrage wird auch an den niederländischen WRS weitergeleitet (NCGI)  distributed search (hier noch mittels redundanter, dreisprachiger Metadaten-Bestände) WRS Amsterdam Registry Client WRS Dortmund Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

2. Anwendungsbeispiel 2 Die URL des mittels des Katalogs gefunden Der deutsche Veterinär startet Client zur Integration mehrerer WMS: GDI NRW WMS Amsterdam Die URL des mittels des Katalogs gefunden WMS wird in diesem Client hinzugefügt Map Client WRS Amsterdam Registry Client WRS Dortmund Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

2. Anwendungsbeispiel 2 In gleicher Form werden weitere WMS gesucht und hinzugefügt bis die Karte steht, die als Grundlage zur Maßnahmenplanung dient: GDI NRW WMS Amsterdam WMS Ddorf Map Client WMS Bonn WRS Amsterdam Registry Client WRS Dortmund Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

2. Anwendungsbeispiel 3 mobiler Client IfGI WMS WMS IfGI WCS WCS LDS WMS WMS IfGI (T)WFS WFS Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

Vodafone/IfGI Mapping Client Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

2. Anwendungsbeispiel 3 Strassendaten Interactive instruments mapping client IfGI WMS WMS WMS IfGI WCS WCS Interactive Instruments WMS WMS IfGI WFS WFS ... WMS Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

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3. Fazit - GI-Dienste + Vorteile webbasierter GI-Dienste: leicht nutzbar und leicht implementierbar; geringer Komplexitätsgrad und dennoch die Möglichkeit der Vernetzung über Systemgrenzen hinweg Dienste sind unabhängig von spezifischen Anwendungen also sehr leicht wiederverwertbar Steigern insbesondere den Effizienzgrad von GI-Anwendungen Eine vollständige Datenharmonisierung ist meist nicht notwendig (siehe X-Border) + Das gilt nicht nur für Internet Lösungen sondern auch für unternehmensinterne Intranetlösungen! Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

3. Fazit - GI-Dienste, also kein GIS mehr? Beispiel: Analyse von Klimasimulationen in einer UVP Performance (Bandbreiten,...) Interaktivität (3+1D Visualisierung,…) Komplexität (Analysewerkzeuge für Experten,...)  GIS sind wichtiges Werkzeug für den Experten!  GIS sind notwendig zur Bereitstellung von GI-Diensten! Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

3. Fazit - Was geht ? Die OGC/ISO-Spezifikationen für GI-Dienste sind bereits einsetzbar und leistungsstark und es ist mehr als interaktives Web Mapping GI-Dienste Infrastrukturen erlauben einfachen Zugriff auf Geoinformation auch für Laien Müssen nicht GIS ersetzen!  Ein Kompromiss zwischen Interoperabilität & Offenheit versus Komplexität & Funktionalität fehlt noch Es gibt Ansätze zur Verkettung von GI-Diensten über System-, Institutions- und Ländergrenzen Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

3. Fazit - Was fehlt ? Operationelle GI-Dienste und GDI operationell Mangelndes Bewusstsein  GDI Mangelnde Stabilität aktueller Spezifikationen  mangelnde Akzeptanz Unterschiedliche Auffassung über Geschäftsmodelle in einer GDI… GDI Verbesserte Unterstützung von GI-Dienste Ketten Für die Definition und ad-hoc Komposition fehlen tragfähige Ansätze Semantische Interoperabilität.... Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

3. Fazit - Was fehlt ? Einbindung von raum-zeitvarianten Messungen und Simulationen in GI-Dienste Verfeinerung der Ansätze für Sensor/Simulation Planning & Control Services Interdisziplinär interoperable (Geo-)Simulationen Bewertungs- und Entscheidungsunterstützung mittels GI-Diensten Einbindung von elementaren Analysefunktionen Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen 

Vorbereitung Austria-Mini-GDI Webseite Block 3 und 5 Auswahl und Aufbereitung geeigneter Daten Dokumentation zur kurzen Beschreibung des eingesetzten MapServers, zu Umsetzung und zu Erfahrungen Der Mediator schickt ein wöchentliches update an alle(!) Seminarteilnehmer Vorbereitung eines studentischen (Poster-)Beitrages für die AGIT 2004 auf Grundlage der Präsentationen und der Dokumentationen Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen