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Block 3 Interoperabilität für Geoinformationen

SeminarInteroperabilität für Geoinformationen

Spezifikationen und Standards für interoperable Geoinformationsdienste

21.11.2003

Lars Bernard


Spezifikationen und Standards für interoperable GeoinformationsdiensteStruktur

1. Geschichte der GI-Interoperabilität

2. Spezifikationen und Standards

3. Organisationen OpenGIS, ISO und CEN

4. Überblick über aktuelle OGC/ISO Spezifikationen und Standards (als Grundlage für die Austria-Mini-GDI)

Fazit


~1985 ~2005


~1995

Application

MonolithicGIS

File Systemand/or

R-DBMS

Data-exchange-format era

ArcView ArcView

GIS wurden erstmals auch auf PCs eingesetzt

GIS sind proprietäre Monolithen (stand-alone Systeme)

Datenaustausch erfolgt einzig via Dateischnittestellen

Kein Austausch von Funktionalität, offene Programmierschnittstellen existieren nicht


~1985 ~2005


GIS werden offen und verteilt (Mehrschichtarchitekturen und Kompontentechnologien)

GeoMiddleware unterstützt verteilte Datenhaltung (z.B: ArcSDE, Oracle-Spatial ...)

Kommunikation über proprietäre Programmierschnittstellen

Metadaten sind das Thema…

~1995


Application

Geo-Middleware

R-DBMS

GI-Interoperability-via-API era


~1985


Das OpenGIS Consortium wird gegründet: “...complete integration of geospatial data and geo-processing resources into mainstream computing...”

Simple Feature Spezifikationen (COM, CORBA, SQL) verhelfen nicht zum Durchbruch…

…erst die Web Map Service Spezifikation startet endgültig die GI-Web-Service Ära

~1995


Application

Geo-Middleware

R-DBMS


~2005


~1985

1. Geschichte der GI-Interoperabilität GI-Dienste basieren auf

Distributed Computing Platforms (DCP) und deren Protokollen(z.B. CORBA/IDL, WEB/HTTP Spatial Web)

GI-Dienste kapseln klar abgrenzbare GI-Funktionalitäten

GI-Dienste folgen Standards und sind interoperabel

GI-Dienste sind status-behaftet oder statusfrei

GI-Dienste kooperieren in Infrastrukturen und können verkettet werden

~1995



GI-Services in a GDI

Client

WFS

Registry

WCS

WMS

.........

OGC&ISO OGC&ISO

today


~1985 ~2005

1. Geschichte der GI-Interoperabilität Geodaten-Infrastrukturen (GDI oder SDI)

basieren technisch auf Diensten

eigentlich: GI-Dienste-Infrastrukturen!

Zahlreiche internationale, regionale und kommerzielle GDI-Initiativen entstehen:

– http://inspire.jrc.it– http://www.gdi-nrw.org– http://www.geographynetwork.com

~1995



GI-Service-Chain -on-demand eraOGC&ISO OGC&ISO

GI-Services in a GDI

Client

WFS

Registry

WCS

WMS

.........

today


2. Spezifikationen und Standards

Zur Erinnerung:

– Allgemein akzeptierte Spezifikationen bzw. Standards sind Grundlage der Ineroperabilität

Unterscheide

– Spezifikationen– de jure Standards (= Normen)– de facto Standards

i.d.R. schaffen spezielle Organisationen Spezifikationen bzw. Standards…


3. Organisationen OpenGIS, ISO und CEN

International Standardization Organization

Comité Européen de Normalisation

OpenGIS Consortium

Nationale Normungsgremien (ÖNORM, DIN, …)


3. ISO - Organisation

Die International Organization for Standardization benannt nach isos (griech.: gleich) ist 1946 gründet worden

ISO ist ein Netzwerk der nationalen Standardisierungsgremien aus 147 Ländern

Jedes Land stimmt gleichberechtigt ab (equal footing)

Mehr als 13 700 Standards entwickelt

Finanzierung durch Mitgliederbeiträge und Verkauf der Standards

ISO gliedert sich in Technical Committees, diese in Working Groups...


3. ISO - Vorgehen (stark vereinfacht!)

In Sitzungen der Working Groups der einzelnen Technical Committees entwickeln die Vertreter der nationalen Normungsgremien Draft International Standard (DIS)

Diese DIS werden in Gesamt-ISO zirkuliert und kommentiert

Dann zu einem finale DIS (FDIS) überarbeitet und bei abschließender Annahme (Stimmmehrheit) zu einem ISO Standard


3. ISO - Geoinformation

ISO Technical Committee 211 Geographic Information

seit 1994

191xx-Normen

ISO Technical Committee 204 Intelligent Transport Systems


3. ISO - Übersicht über 191xx-Normen


3. CEN - Organisation

Comité Européen de Normalisation wurde 1961 durch die EWG gegründet

Ähnliche Prinzipien und ähnlicher Aufbau wie ISO mit Fokus Europa

Jedoch: CEN-Normen sind für die EU-Mitgliedstaaten bindend

CEN arbeitet seit dem Vienna Agreement 1993 synergetisch mit ISO


3. CEN - Geoinfomation

CEN TC 287 wurde 1993 gegründet und ruht seit der Gründung von ISO TC 211

CEN TC 287 wird nun wiederbelebt, um für die künftige Europäische Geodateninfrastruktur

– ISO Spezifikationen als Europäisch verpflichtend einzuführen;

– Fehlende Spezifikationen für die Europäische Geodateninfrastruktur zu schaffen (Multilingualität, Profile, …).


3. OpenGIS Consortium - Organisation

Das OpenGIS Konsortium wurde 1994 als non-profit Organisation gegründet:– The Open GIS Consortium (OGC) is an industry consortium whose

members work in a collaborative, consensus process to enhance and enable interoperability for technologies involving spatial information and location.

– The OGC Vision is a world in which everyone benefits from geographic information and services made available across any network, application, or platform.

– The OGC Mission is to deliver spatial interface and encoding specifications that are openly and publicly available for global use.

Es umfasst heute mehr als 250 Mitglieder aus Wirtschaft, Verwaltung und Wissenschaft.



OGC entwickelt Abstract Specifications und Implementation Specifications

Seit 1998 gibt es ein Cooperation Agreement mit ISO TC 211, dass durch eine Joint Advisory Group (JAG) realisiert wird - Die Idee:

– ISO 191xx Standards und OGC Abstract Specifications sollen zusammengeführt und homogenisiert werden

– OGC Implementation Specifications sollen in den ISO Standardisierungsprozess eingebracht werden

Abstract Spec

CORBAImplementation

Spec

OLE/COMImplementation

Spec

JAVAImplementation

Spec

C++Implementation

Spec...



(from http://www.opengis.org/about/?page=programs)


3. OpenGIS Consortium - Verfahren (stark vereinfacht!)

Spezifikations-Ideen können im Prinzip von jedem Mitglied eingebracht werden.

OGC-intern zirkulieren diese als sogenannte Discussion Papers bzw. Candidate Specifications als zu kommentierende Vorläufer eventueller Spezifikationen.

Der Abstimmungsprozess über Annahme einer Spezifikation erfolgt unter den Mitgliedern unter Leitung des OGC Planning Committee.


3. OpenGIS Consortium - Testbeds & Pilots

Testbeds - Dauer rd. 6-8 MonateIn Testbeds werden in Kooperation mehrer Entwicklergruppen Entwürfe für Implementation Specifications entwickelt und gleichzeitig Referenzimplementierungen als proof-of-concept realisiert

Beschleunigung der Spezifikationsarbeiten

Pilots - Dauer rd. 6-12 MonateHier werden existierende Implementation Specifications genutzt, um in einer Domäne eine Anwendung zu realisieren.

Nachhaltigkeit


3. (Künftiges) Zusammenspiel ISO/OGC/CEN in Europa

ISO (TC 211)

OpenGISConsortium

CEN(TC 287)

Impl. Spec

19 1xx

Testbeds & Pilots Zur Entwicklung von Implementation Specificationsund Validierung von ISO 191xx

Working GroupsZur Entwicklung von ISO 191xx Standards

Akzeptiert ISO-Normen als Europäisch verpflichtend

ESDI Working Group(s) Zur Validierung und Egänzung von ISO und OGC Spec's für ESDI


4. ISO&OGC für die Austria-Mini-GDI

OGC & ISO nutzen verschiedene Viewpoints für Beschreibung von Standards (aus ISO Reference Model for Open Distributed Processing; RM-ODP)

Enterpriseviewpoint

Informationviewpoint

Computationalviewpoint

Engineeringviewpoint

Technologyviewpoint

(Business Process Models -Context/Scope)

(Domain Model)

(ArchitectureModel - IT)

(Distribution structure& patterns)

CORBAJava APIs ActiveX

DCOM

Domain use-cases +process / activity

models

typemodels

collaborationmodels

(Infrastructure mappings)

SQL/ODBC, ODMG, ...

OMT/UMLtools

Role-modellingtools (OOram)

Use Case toolsprocess-modelling

tools

Frameworks fordistribution concerns


4. ISO&OGC für die Austria-Mini-GDI

Der Versuch eines Überblicks mit Aspekten aus:

Information Viewpoint

• (Geo-) Feature Model• Geometrymodel

Computational Viewpoint

• Open Service Architecture

Engineering Viewpoint/Technology Viewpoint

• OGC Web Services


4. Information Viewpoint (Geo-) Feature Model (Prinzip!)

FeatureFeatureType FeatureProperty

GeometryFeatureCollection

C_Function SpatialReferenceSystem

Coverage

Geometry ist eineRealisierung einesFeatureProperty

definiertFeature


4. Information Viewpoint (Geo-) Feature Model Geometrymodel


WebapplikationRoutingAnbieter I

RoutingdienstAnbieter C

GeokatalogdienstAnbieter A

Geodaten-

dienstAnbieter B

GDI

Comp. Viewpoint - GI Service Architecture(ISO 19119)

VisualisierungsdienstAnbieter D


Comp. Viewpoint - GI Service Architecture (ISO 19119) Geographic Model/Information

Management Services

Geographic Human Interaction Services

Geographic Processing Services

Geographic Workflow/Task Management Services

Geographic Communication Services

GeokatalogdienstAnbieter A

VisualisierungsdienstAnbieter D

Geodaten-dienst

Anbieter B

RoutingdienstAnbieter C

WebapplikationRoutingAnbieter I


Comp. Viewpoint - GI Service Architecture (ISO 19119)

3 Arten von GI-Diensteketten:

Aggregate ServiceSystemseitige Integration der benötigten GI-Dienste (black box)

User Defined ChainingAnwender recherchiert GI-Dienste und stellt Kette zusammen

Workflow-Managed Chaining Nutzung eines Workflow Enactment Service zur Organisation und Ausführung der Kette


Technology Viewpoint - OGC Web Services

Geographic Markup Language

– Codierung von Geoinformationen

Web Catalog Services

– Recherche nach GI-Diensten & Daten

Web Feature Services

– Zugriff/Fortführung vektorieller Geodaten– Web Gazetteer Services

• Verstandortung geographischer Bezeichner in geodätischen Koordinatensystemen

Web Coverage Service

– Zugriff auf gerasterte Geodaten

Web Mapping Services

Web Coordinate Transformation Services


Technology Viewpoint - OGC Web Services

WellKnownServiceGetCap‘s des OpenGIS Basic Service Model

Map Service Visualisierung

Registry ServiceKatalog für Geodienste

Pricing&Ordering ServicePreisanfrage und Bestellung

Feature Service Data Access via GML

WRS WPOS WFS WMS


Fazit

ISO, OGC und CEN sind derzeit die relevanten Organisationen für GI-Interoperabilitätsspezifikationen und -standards

Diese Organisationen arbeiten (inzwischen) ergänzend und in enger Kooperation

Ein unfassender Überblick ist noch recht schwierig…

Existierende OGC Web Services können Basis einer GDI sein…


Literaturstartpunkte…

Buehler, K. (2003, Ed.): OpenGIS Reference Model. http://www.opengis.org/info/orm/03-040.pdf

OGC: www.opengis.org

ISO: www.iso.org

CEN: www.cenorm.be

Barelme, N. (2000): Geoinformatik. Springer

Bernard, L.; Streit, U. (2002): Geodateninfrastrukturen und Geoinformationsdienste: Aktueller Stand und Forschungsprobleme. In: Seyfert, E. (Ed.): Zu neuen Märkten - auf neuen Wegen - mit neuer Technik. Publikationen der Deutschen Gesellschaft für Photogrammetrie und Fernerkundung (Band 11). 11-20. http://ifgi.uni-muenster.de/~bernard/publications/DGPF200_BernardStreit.pdf


Referate OGC Web Services & Encoding

Vortrag 1: OGC Geographic Markup Language (Grottenegg Heinz, Rauter Marina)

Vortrag 2: OGC Web Feature Service (Andrae Stefanie, Staber Anna)

Vortrag 3: OGC Web Mapping Service (Christiane Ottacher, Melanie Tomintz, Petra Guggenberger)


Vorbereitung Austria-Mini-GDI

Alle bis zum 12.12.03: Einlesen in das WMS Cookbook !

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