Seminar Interoperabilität für Geoinformationen

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1 Seminar Interoperabilität für Geoinformationen
Geodateninfrastrukturen - Überblick Lars Bernard Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

2 Geodateninfrastrukturen
Definitionen und Zielsetzungen zu GDI Markterschließung durch GDI ?! Globale, Europäische, Nationale und regionale GDI Das Beispiel einer regionalen GDI: GDI NRW Fazit und Diskussion Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

3 Einschub zu den Akronymen
Weitgehend synonym verwendet werden: Geodateninfrastrukturen (GDI) Spatial Data Infrastructures (SDI) Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

4 1. GDI/SDI Definitionen und Zielsetzungen
Aus den NSDI Definition des FGDC (USA): NSDI (National Spatial Data Infrastructure) means technology, policies and human resources ... to share geospatial data throughout all levels of government, the private and non-profit sectors, and academia. Includes a National Geospatial Data Clearinghouse as a distributed network of geospatial data producers, managers, and users Goals: - reduce effort among agencies, - improve quality and - reduce costs of geographic information Die Clinton-Order von 1994 war der politisch-administrative Startschuss: Völlig neu waren damals weder die Begriffe noch die Ziele, aber die Clinton-Order hat alles auf einen Punkt gebracht und damit einen weltweiten Innovationsschub ausgelöst ... Geoinformatik, OpenGIS-Initiative ... Wichtig ist: Es geht nicht nur um Technik sondern auch um politische-gesellschaftliche und ökonomische Perspektiven Kernidee jeder SDI ist die räumliche Vernetzung verteilter Geodaten und Geodienste auf der Basis der Internet-Technologie (unternehmensweit im Intranet) Für diese Netzwerke von Geodaten sollte ein weltweiter Standard im Konsensverfahren erarbeitet werden (heute OGC & ISO <= bewegen sich aufeinander zu) Datenproduzenten, Datenveredler und Informationsnutzer sollen von der verbesserten Qualität bei reduzierten Kosten profitieren Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

5 1. GDI/SDI Definitionen und Zielsetzungen
Aus den GDI-DE des IMAGI (Deutschland): Nationale Geodatenbasis (NGDB=GBD+GFD+MD) + GI-Netzwerk + GI-Dienste + Standards GDI-DE für Nutzer und Anbieter in öffentlichen Verwaltungen, im kommerziellen und nicht-kommerziellen Sektor, in der Wissenschaft und für die Bürger Organisations- und Managementstruktur nötig zur Koordinierung und Verwaltung auf lokaler, regionaler,nationaler und transnationaler Ebene Sehen wir uns die Weiterentwicklung dieser Idee aus deutscher Sicht an: IMAGI und BKG haben zum diesjährigen Jahr der Geowissenschaften in der Informationsschrift "Geoinformation und der moderne Staat" den Aufbau einer Nationalen Geodatenbasis konzipiert: Im Unterschied zur damaligen Definition wird heute neben den Geodaten die Notwendigkeit von Geoinformationsdiensten betont: GI-Dienste sind Funktionen (im techn. Sinne Programm-Module), die aus Geodaten nutzerspezifische (kontextabhängig) Geoinformationen produzieren – denn der Anwender will nicht Daten sondern ihn interessieren Informationen (z.B. Strassendaten – anwendungsfallbezogen optimierte Route) Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

6 1. GDI/SDI Definitionen und Zielsetzungen
INfrastructure for SPatial InfoRmation in Europe INSPIRE Principles: a) spatial data should be collected once and maintained at the level where this can be done most effectively b) it must be possible to combine seamlessly spatial data from different sources across the EU and share it between many users and applications c) it must be possible for spatial data collected at one level of government to be shared between all the different levels of government d) spatial data needed for good governance should be available on conditions that are not restricting its extensive use e) it should be easy to discover which spatial data is available, to evaluate its fitness for purpose and to know which conditions apply for its use. Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

7 1. GDI - Kernbestandteile
Geodaten + nutzungsorientierte GI-Dienste  eigentlich GeoDiensteInfrastruktur Dezentralisierung von Geodaten und GI-Diensten Techn.-organ. Infrastruktur (Internet-Technologie) Internationale Standards für Diensteschnittstellen  Interoperabilität Konsensgetriebene Organisationsstruktur in public-private-partnerships (PPP) Nach dem heutigen Stand der Konzepte und Erfahrungen sollte eine GDI fünf wesentliche Merkmale aufweisen: Geodaten und GI-Dienste sind wie zwei Seiten einer Medaille: GDI muss also stets auch eine Geodienste-Infrastruktur sein Dezentralisierung hat den Vorteil, dass die Daten und Dienste dort weiterentwickelt und gepflegt werden, wo die dafür notwendige fachliche Kompetenz vorhanden ist Die organisatorischen Nachteile der Dezentralisierung können durch Vernetzung und catalog-services weitgehend ausgeglichen werden Damit GI-Dienste miteinander kooperieren können, müssen internationale Standards definiert und eingehalten werden Die Forderung nach Interoperabilität der Dienste ist aus Anwendersicht von grundlegender Bedeutung  darauf und auf OGC/ISO-Standard geht LB ein Es wird nur im Konsens der Hauptakteure funktionieren: PPP sind ein wichtiger Weg zum Erfolg Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

8 2. Kann GDI neue Märkte erschließen ?
Das bekannte 80%-Argument ... Problem: Es gibt z.Zt. mehr Konzepte und Piloten als wirklich operationelle GDI Hierzu gibt z.B. 2 MICUS-Marktstudien: 1. Aktivierung des Geodatenmarktes in NRW (2001) 2. Produktkonzept zur Öffnung des (Deutschen) Geodatenmarktes (Oktober 2002)  Wie hoch ist das Marktpotenzial von GDI ?  Wo liegen Probleme der Erschließung ?  Was ist zu tun ? Ist die Schlüsselfrage: Dabei sollten wir weniger nach einer Killer-Applikation suchen als vielmehr die Wertschöpfungsketten in die Breite entwickeln. Das 80%-Argument ist dabei politisch hilfreich, schafft allein aber keine Arbeitsplätze: Was wir brauchen sind operationell einsetzbare GDI Die beiden MICUS-Marktstudien können als Wegweiser dienen  liefern Antworten auf einige wichtige Fragen: Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

9 2. Beispiel: GDI-Marktpotenzial in NRW
Potenzielles Marktvolumen Mio € Aktuelles Marktvolumen Mio € (≈ 15%) geschätzt neue Arbeitsplätze, davon bei GI-KMUs Quelle: MICUS 2002 Potenzielles Mrktvolumen in NRW ist zur Zeit nur zu 15% realisiert; besteht heute noch überwiegend aus internen Leistungen der öffentlichen Verwaltungen; Allerding steigt der Umsatz privater Geoinformatik-Unternehmen und Dienstleister deutlich an Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

10 2. Das Wertschöpfungs-Paradoxon
Geodaten verursachen hohe Kosten, haben aber niedrigen direkten Marktwert  Veredlung nötig Nachfrageorientierte GI-Dienste bringen hohen Mehrwert, brauchen aber "teure" Geodaten Wo liegen die Probleme? MICUS: Grösstes Hindernis bei der Erschliessung/Stimulierung des Marktes ist das "Wertschöpfungs-Paradoxon": Quelle: MICUS 2002 Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

11 2. Erschließung des Geodatenmarktes
Empfehlungen der MICUS-Studie 2002 1. Öffentlichen Content für externe Nutzer zu moderaten Kosten  Stimulation der Nachfrage 2. Content online anbieten  erhöht Umsatz, senkt Kosten 3. PPP-Vertriebspartnerschaften  marktgerechtes Angebot Quelle:MICUS 2002 Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

12 3. Globale GDI GSDI Initiative Aufbaus von GDI in allen UN-Staaten
GSDI Cookbook 1.1 als Referenz zum Aufbau Weltweite Vernetzung nationaler GDI Politisch-administrativ dominiert Geography Network Technische Plattform für Geodaten und GI-Dienste ESRI: kommerziell dominiert Beispiele für existierende und im Aufbau befindliche GDI: GSDI: ... Politisch dominiert Geography Network: ... Kommerziell dominierte ESRI – Initiative; nicht streng OGC/ISO-konform Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

13 3. Europäische GDI: INSPIRE
Infrastructure for Spatial Information in Europe Ziel = Kopplung der nationalen GDI in Europa zu einer Gesamt-EU-GDI Ausgerichtet auf administrative Geodaten Zunächst nur für Umweltinformationen Entwicklung einer Eu-Rahmenrichtlinie Zeitplan für die ESDI Katalog-Dienste (2005) Mapping-Dienste (2006) Dienste für raumbezogene Anfragen (2007) Geodatenzugriffs-Dienste (2007) e-Business-Dienste (2007) INSPIRE: ... Zeitplan ist sehr ambitioniert ... Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

14 3. INSPIRE Generic architecture model
EC User application Clients Access to transformed data, pictures, maps, reports, multi-media content Service chaining: search, display, access, e-commerce, …. Metadata search and retrieval for data and services Middleware EEA Catalog French Catalog Belgian Geo-processing and catalog Services Direct data access Italian Catalog INSPIRE: ... Zeitplan ist sehr ambitioniert ... Metadata update Other data EEA env. reporting Other data EUROSTAT Statistical data French and Italian regional Geospatial data Content Repositories After the Digital Earth Reference Model Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

15 3. Europäische GDI: INSPIRE
Stand der Entwicklung von Catalog-Diensten Quelle: Paul Smits, JRC, 2002 Catalog services als eine zentraler Service soll 2005 fertig sein, jedoch ist die Hälfte der EU-Staaten noch nicht einmal im Planungstadium Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

16 3. The INSPIRE driving forces
DG ENV COGI Main Commission DG’s (AGRI, TREN, REGIO, FISH, INFSO, …) European Spatial Planning Observatory Network (ESPON) is one of the twelve measures for implementing the European Spatial Development Perspective (ESDP). The aim of the Observatory is to provide the necessary database to encourage the harmonious development of the entire Community, as laid down in Article 158 of the EC Treaty, and to clarify the concept of territorial cohesion referred to in Article 16 of the Treaty. ESPON activities rely on networking between the Member States (research institutes, public authorities). The European Topic Centre on Terrestrial Environment (ETC-TE) is one of five Topic Centres designated by the European Environment Agency (EEA) for the period to assist in its work of collecting, analysing, evaluating and summarising information relevant to national and international policies for the environment and sustainable development. The ETC-TE is currently co-founded by the Environment Department of Catalonian Government and the Spanish Ministry of Environment. The ETC-TE will concentrate on providing relevant information on past trends, current status and prospective developments relating to land and soil in Europe, in order to support legislative frameworks on sustainable land use, soil protection and integrated coastal zone management. These are priority issues, included in the 6th Environmental Action Programme and the Sustainable Development Strategy. They will be developed further through specific thematic strategies (on soil, land use and urban environment). INSPIRE Expert Group Member States Environmental and geographic information ministries, Accession countries, Regions, EFTA Countries, Umbrella organisations, ETC/TE, ESPON, UNEP Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

17 3. INSPIRE Pre-implementation phase, 2004-2005
“Technical Specifications” Standards ISO, CEN, OGC, ... Architecture EU Portal, Catalog Services, WMS, .. Application schema and data models Semantic Interoperability, .. INSPIRE Technical Guidelines harmonised documentation of existing datasets (metadata) Implementation guidance Cookbook for Spatial Interest Groups Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

18 EU-Portal Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

19 3. Einige Beispiel für Nationale GDI
NSDI - USA Canadian Geospatial Data Infrastructure (CGDI) Erste Dienste unter: GDI.DE Österreich ?!?  Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

20 3. Beispiel GDI-DE in der Umsetzung
3-stufiger Prozess, koordiniert vom IMAGI: Metainformationssystem GeoMIS.Bund zum Nachweis der Geodaten (Prototyp fertig) Harmonisierung der Objektartenkataloge, Schnittstellen, Standards (ISO-konformes ALKIS/ATKIS-Datenmodell) Schrittweise Implementierung der NGDB, u.a. - bundesweites offenes Geodatennetzwerk für Geodaten, Metadaten und GI-Dienste - Optimierung der Abgabebedingungen - Qualifizierungsinitiativen ... GDI-Deutschland ist trotz der Probleme mit der föderalen Struktur in allen drei Stufen in Arbeit; GeoMIS.Bund ist mit dem Prototypen relativ weit fortgeschritten Bundesweite Qualifizierungs initiative auch eine Herausforderung für die Unis & FHs Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

21 3. Regionale GDI Zum Beispiel Aufbau von GDI in den Deutschen Bundesländern Geodaten Infrastruktur Berlin/Brandenburg (GIB/Geokomm) Geo-Online der Vermessungsverwaltung Bayern Ingeoforum Hessen Geodateninfrastruktur Nordrhein-Westfalen (GDI NRW) und andere ..... In allen Bundesländern gibt es GDI-Initiativen, allerdings unterschiedlich weit fortgeschritten: GIB: Noch in der Konzeptionspahse Bayern, Hessen, NRW seit mehreren Jahren im Aufbau Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

22 4. GDI Nordrhein-Westfalen
Start Ende 1999 Anstoß durch LVermA, Staatskanzlei, InnenMin. Zeitgleich mit GEOBASIS.NRW  Kommunen Initialisierung einer GDI durch PPP Initiale (OpenGIS-konforme) Knoten  Förderung eines Bündels von Projekten (F&E) Wissenschaftliche Begleitung  Referenzmodell Marktuntersuchung  Marktstudien (MICUS) Selbstorganisation mit Konsensprinzip durch Gründung von SIGs Testbeds Vertiefter Blick auf die GDI NRW: Hinweis auf GEOBASIS.NRW mit 5 kommunalen Projekten zur Weiterentwicklung von ALK zu ALKIS Festlegung auf den OGC-Standard im Konsensprozess mit Beteiligung der Geoinformatik-Unternehmen in NRW Referenzmodell von den Unis Münster und Bonn SIGs und testbeds als die beiden wichtigsten Instrumente ... S.u. Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

23 4. GDI NRW - Leitbild …Die Aufgabe der Initiative GDI NRW besteht in der Aktivierung des Geoinformationsmarktes. Dazu sind die verschiedenen technischen, legislativen, sozioökonomischen und logistischen Hindernisse zu identifizieren und zu beseitigen ... …Die Initiative orientiert sich am Diskussionsprozess von OGC, ISO/TC 211 …und erstellt auf der Basis offener Standards eigene Spezifikationen und Vorschläge zur Weiterentwicklung der OGC Spezifikationen…  Jedes GDI NRW Mitglied verpflichtet sich diesem Leitbild Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

24 4. GDI NRW - Organisationsstruktur
GDI NRW Steuerungsgremium (Vertreter GI-Komitee Land NRW, Sprecher SIGs und Testbeds, Vertreter CeGi) weitere Aktivitäten SIG Testbeds Task Forces Entscheidungsvorlagen für GDI NRW Dokumente Strategische Abstimmung operative Unterstützung Information Mitarbeit (Teilnehmer der GDI NRW die das MOU unterzeichnet haben) GDI NRW Plenum GI-Komitee Land NRW Beschlussvorlagen für GDI NRW Dokumente Beschlüsse für GDI NRW Dokumente Das Organisationsmodell basiert auf einem bottom-up-Ansatz: SIGs, Testbeds und spezielle Task Forces spezifizieren und entwickeln die GI-Services Treibende Kraft sind dabei die Geoinformatik-KMUs und Uni-Institute in NRW; die Mitarbeit ist unentgeldlich; angestrebt wird jedoch ein Sponsorenmodell wie in der OGC Die neu gegründete CeGI (Center for Geoinformation) hat als public-private-Partnerunternehmen eine koordinierende Funktion Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

25 4. GDI NRW Testbeds - Idee GDI Testbeds sind Verbundprojekte zur:
Iterativen Entwicklung von GDI-Spezifikationen und direkten Validierung durch Implementierung Anwendungsfallgetriebenen Übertagung der ISO & OpenGIS Spezifikationen auf die praktische GDI-Implementierungen Folgen dem Vorbild der OpenGIS Testbeds und sind in ISO & OpenGIS-Aktivitäten eingebunden Basieren auf konsensorientierten public-private-partnerships Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

26 4. GDI Testbeds - Teilnahmekriterien
Kriterien für die Teilnahme an GDI Testbed: Substantielle Beiträge: es werden Spezifikationen entwickelt es werden Services implementiert OGC Member Aktive Mitarbeit in den SIGs Beschluss durch ein Gutachtergremium eingesetzt durch GDI NRW Steuerungsgremium Eigenfinanzierung (mit Supportern) oder Förderung durch Testbed-Sponsor Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

27 4. GDI Testbeds - Ablauf Vorbereitungsphase
Annahme durch Steuerungsgremium, Call for Participation, Kick-Off Spezifikationsphase Verteilung der Arbeiten, Arbeitssitzungen in ca. 14-tägigem Rhythmus Aufbauend auf bereits vorhandenen Spezifikationen Implementierungsphase Umsetzung der Spezifikationen Evaluierungs- und Testphase Freischaltung für die Öffentlichkeit. Review der erarbeiteten Spezifikationen Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

28 4. GDI NRW Testbed I Organisation & Zeitplan: Beteiligte:
Start im März 2001 als freiwillige Initiative einiger Firmen und Institutionen die für die GDI NRW projektierten Direkte Verbindung zum OpenGIS Consortium 6 Monate Entwicklung und 3 Monate Präsentation Beteiligte: AED Graphics AG con terra GmbH CPA Geo-Information ibR Ges. für Geoinformation mbH interactive instruments GmbH  public private partnership ! Fraunhofer-Institut für Software- und Systemtechnik Landesamt für Datenverarbeitung und Statistik NRW Institut für Geoinformatik, Universität Münster Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

29 4. GDI NRW Testbed I Anhand exemplarischer Anwendungsfälle
- die aus Projekten der Beteiligten stammen ! - befasst sich das Testbed mit der: Einrichtung von GI-Services Veröffentlichung von GI-Services Recherche von GI-Services Bestellung und Lieferung von GI-Produkten Nutzung von GI-Services Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

30 4. GDI NRW – Aktuelle Architektur:
GI-Service Abstrakte Service-Schnittstelle mit Mindestanforderung an Metadaten GDI-WellKnownService GetCap‘s des OpenGIS Basic Service Model GDI-UnknownService sind such- und ausführbar z.B. data download 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 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

31 4. GDI NRW Testbed I – Spezifikation
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32 4. GDI NRW Testbed II Ziele und Inhalte: Organisation:
Erweiterung des existierenden Angebotes Verfeinerung des Web Pricing und Ordering Services Transaktionale Web Feature Service Integration von ALKIS (Automatisiertes-Liegenschaftskataster-IS) Integration von Services zu Autorisierung und Zugriff Organisation: Start des GDI Testbed II war am Februar 2002 Gestiegene Teilnehmerzahl ist gestiegen... Weitere Abstimmung mit OGC Ergebnisse auf der INTERGEO im Oktober 2002 Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

33 4. GDI NRW Testbed II – Services:
(transaktionaler) Web Feature Service ALKIS & NAS auf Basis eines GML & Web Feature Service Web Pricing & Ordering Service Authentication, Authorization, and Accounting Service Web Registry Service Web Map Service mit Styled Layer Description Gazeetter Unterstützung mehrerer Spatial Reference Systems Coordinate Transformation Service Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

34 4. GDI NRW Testbed II – Spec‘s:
ALKIS & NAS auf Basis von GML & WFS in GDI NRW (AED) WMS SLD in GDI NRW (interactive instruments) (transaktionaler) WFS in GDI NRW (IfGI) Web Authent. & Author. Service (WAAS) in GDI NRW (ISST) WRS & Service Metadata in GDI NRW (con terra; OGC WG) WPOS (ISST; OGC Discussion Paper) GS (GIUB, OGC Discussion Paper) WCTS (latlon, OGC Discussion Paper) Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

35 4. Weitere GDI NRW Projekte
GDI NRW 3D Pilot Durchführung in 2003 Ziel 3D-Visualisierung auf Basis der GI-Dienste Präsentation der Ergbebnisse auf der INTERGEO 2003 Cross-Border GDI NL-NRW Machbarkeitsstudie GDI NRW Verbundprojekt Start in 2004 … Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen 

36 5. Fazit und Diskussion Erweiterte - nicht nur datenvertriebsorientierte - Geschäftsmodelle Fortführung der erfolgreichen bottom-up- und PPP-Ansätze Fixe Standards zur Sicherung nachhaltiger Investitionen Stärkere Koordination der unterschiedlichen GDI Initiativen ( keine Doppelinvestitionen oder erneuten Insellösungen) Bewusstsein über Potenziale von GDI erzeugen & ausweiten ( Qualifikation)… Probleme des uneinheitlichen Datenschutzes und der uneinheitlichen Zugriffskonzepte Nicht nur technische bzw. technisch/organisatorisches und ökonomisches Problem sondern auch ein kommunikativ-mentales Problem – der GDI Gedanke einer konsensgetriebenen Kooperation muss in den Köpfen reifen um GDI Wirklichkeit werden zu lassen... Block 4 Interoperabilität für Geoinformationen