Komponenten einer GDI

Herr Meier und BEPL sind ganz aufgeregt: Sie haben schon so viel theoretisches Wissen über eine GDI gesammelt - doch jetzt soll das Warten ein Ende haben. Sie wollen endlich sehen, wie eine Geodateninfrastruktur in der Praxis funktioniert.

Also setzen sich die beiden an einen PC und öffnen in einem Internetbrowser ein Geoportal. Das Geoportal ist der zentrale Zugangspunkt zu einer GDI.

Herr Meier und BEPL kommen aus dem Staunen nicht mehr heraus: Ganz schnell, einfach auf Knopfdruck, finden sie hier die Geodaten zu einer von ihnen eingegebenen Adresse.

Doch die beiden wollen es noch genauer wissen: Was spielt sich bei der Nutzung eines Geoportals eigentlich ab?

Die Nutzung einer GDI spielt sich in drei Bereichen ab. Der erste Bereich ist der des Nutzers. Dieser möchte Geodaten abrufen und verwenden.

Hierfür besucht er über das Internet ein Geoportal, also eine Online-Anwendung, die dem Nutzer unterschiedliche Werkzeuge zur Recherche, zur Visualisierung und zum Erwerb von Geodaten zur Verfügung stellt.

Das Geoportal wiederum braucht seinerseits den Zugriff auf die überall verteilt vorliegenden Dienste und Daten. Dieser Zugriff des Geoportals auf die Geofachdaten, Geobasisdaten und Metadaten erfolgt ebenfalls via Internet unter Nutzung von Diensten.

In allen drei Bereichen kommen unterschiedliche Komponenten zum Einsatz - diese stellen wir Ihnen in diesem Info-Modul genauer vor.

Bevor wir jedoch im Detail auf die einzelnen Komponenten einer GDI eingehen, verschaffen wir uns zunächst einen Überblick:

Welche Komponenten kommen zum Beispiel in einem Geoportal zum Einsatz?

Zum Abrufen und Nutzen von Geodaten benötigt man Anwendungen, etwa ein Metadateninformationssystem (MIS) oder einen Kartenviewer. Diese Anwendungen sind Bestandteile eines Geoportals. Die Anwendungen bedienen sich wiederum verschiedener verteilt vorliegender Dienste zur Abfrage von Daten. Die hier hauptsächlich eingesetzten Dienste heißen Web Map Service (WMS), Web Feature Service (WFS) und Catalogue Service for the Web (CSW).

Die Dienste greifen dann ihrerseits auf die vorliegenden Geodaten zu und melden diese zurück an den Nutzer oder an die Anwendungen im Geoportal.

Möchte der Nutzer die Daten nun beispielsweise in grafischer Form betrachten, kommt der Kartenviewer zum Einsatz.

Möchte der Nutzer die Geodaten bei sich weiterverarbeiten, besitzt er die Möglichkeit, das entsprechende Datenmaterial herunterzuladen. Hierfür wird eine Shop-Lösung mit Download-Funktion benötigt.

Kartenviewer und Shop sind also ebenfalls Anwendungen innerhalb eines Geoportals.

Der Nutzer, das Internet und die Daten

Die Datenbasis, also die grundlegende Komponente einer GDI, bilden die Geodaten und die sie beschreibenden Metadaten.

Geodaten bestehen aus Geobasisdaten und Geofachdaten. Während Geobasisdaten anwendungsneutral sind, haben Geofachdaten einen fachlichen Hintergrund mit Raumbezug.

Beide Geodatentypen besitzen Metadaten, also beschreibende Informationen über die vorliegenden Geodaten. In den Metadaten sind beispielsweise der Zeitpunkt der Datenerhebung, die Aktualität und die Gültigkeit der Daten vermerkt.

Der Nutzer, das Internet und die Daten

Der Wegbereiter zu diesen Daten ist das Internet. Genauer gesagt: Über einen Internetbrowser ruft der Nutzer das Geoportal auf. In einigen Geoportalen kann sich ein Geodaten-Nachfrager nun für eine Nutzerrolle entscheiden: Ist er beispielsweise Mitarbeiter einer Fachverwaltung, erhält er einen anderen Zugang als etwa ein Bürger. Jeder Nutzergruppe kann also eine eigene Zugangsberechtigung zu Geodaten gewährt werden.

Das Internet ist auch der Kanal, der die Verbindung zwischen dem Geoportal und der Datenbasis herstellt und für die Datenübertragung sorgt.

Das Geoportal

Ein Geoportal ist also ein Web-Portal, das in einer GDI den mittleren Bereich darstellt. Es bildet den zentralen Zugang zu dezentral vorliegenden Geodaten - kurzum: Es ist ein Vermittler zwischen Nutzer und Daten.

In einem Geoportal werden unterschiedliche Funktionalitäten bereitgestellt. Die wohl wichtigste Funktion ist die Geodatensuche, die bei der Recherche zum Einsatz kommt. Zum Betrachten der Geodaten ist darüber hinaus ein Kartenviewer vorgesehen.

In einem Kartenviewer können Dienste je nach Anforderung beliebig miteinander kombiniert werden.

Ergänzt wird das Angebot des Geoportals häufig durch Informationsdienste, die den Nutzer über verschiedene Themen im Zusammenhang mit Geodaten informieren.

Die Dienste (Web Services)

  • Brücke zwischen Geoportal und Geodaten
  • durch standardisierte Schnittstellen auch in anderen Anwendungen nutzbar
  • Web Map Service (WMS) zum Abruf von Kartenbildern auf Grundlage von Geodaten
  • Der Web Map Service wird über eine URL angesprochen.
  • Beispiel für eine solche URL:
    http://www.gdi-suedhessen.de/dienste/gdi/wms?SERVICE=WMS&VERSION=1.3.0&REQUEST=GetCapabilities

Ein Geoportal greift auf verschiedene Dienste - sogenannte Web Services - zu. Diese machen die Suche nach, den Zugriff auf und die Darstellung von Geodaten möglich.

Die Web Services sind als Brücke zu verstehen: Ein Geoportal sendet als Client eine Anfrage an einen Web Service, dieser greift daraufhin auf seinen Datenbestand zu und stellt die Daten dem Geoportal wieder zur Verfügung.

Ein Vorteil dieser Dienste ist, dass sie standardisierte Schnittstellen besitzen, über die weitere Geodatenanwendungen problemlos auf sie zugreifen können.

Ein Dienst, der beispielsweise zum Einsatz kommt, ist der Web Map Service, kurz: WMS. Er wird immer dann verwendet, wenn Kartenbilder auf der Basis verteilt vorliegender Vektor- oder Rasterdaten über das Internet abgerufen werden sollen.

Was genau der WMS-Dienst zurückgeben soll, wird ihm über eine Anfrage in Form einer URL mitgeteilt. Diese ist vergleichbar mit einer normalen Internetadresse. 

Mithilfe der URL wird der Web Map Service zunächst auf einem bestimmten Server ausfindig gemacht: In unserem Beispiel also adressiert die URL einen Web Map Service auf dem Server der GDI-Südhessen.

Damit ein Dienst jedoch weiß, welche Daten er zurückliefern muss, müssen der URL bestimmte Parameter angehängt und dem Dienst beim Aufrufen übergeben werden. Diese Parameter werden beginnend mit einem Fragezeichen an die URL angehängt.

Erst jetzt kann der Web Map Service mit seiner Arbeit beginnen.

Mithilfe solch einer URL kann ein WMS-Dienst aber beispielsweise auch in ein Geografisches Informationssystem oder in einen Kartenviewer eingebunden werden, sodass zur Betrachtung des gelieferten Kartenbildes die volle GIS-Funktionalität bereitsteht.

Hierbei übernimmt allerdings die Anwendung die Angabe der Parameter im Dienstaufruf, sodass sich der Nutzer nicht um die Parameter kümmern muss.

Die Dienste (Web Services)

  • Web Feature Service (WFS) zum Abruf reiner Geodaten
  • Geokodierungsdienst zur Ermittlung von Koordinaten auf Basis von Adressen
  • Catalogue Service for the Web (CSW) zur Suche von Metadaten

Sollen nicht die Kartenbilder, sondern die zugrunde liegenden Geodaten selbst im Vektorformat zur Verfügung gestellt werden, kommt der Web Feature Service, kurz: WFS, zum Einsatz. Werden Geodaten auf der Basis von Adressen gesucht, wird der Geokodierungsdienst verwendet. Er ordnet jeder Adresse eine Koordinatenangabe zu. Auch für die Suche nach Metadaten gibt es einen eigenen Dienst: den CSW, den Catalogue Service for the Web. Dieser Dienst wird im Metadateninformationssystem (MIS) genutzt. Auf die genaue Funktionsweise von Diensten gehen wir im Info-Modul "Voraussetzungen einer GDI" ein.

Das Metadateninformationssystem (MIS)

  • Es greift auf eine Datenbank voller Metadaten zu.
  • Es ist quasi die Suchmaschine in einer GDI.
  • Metadaten beinhalten standardisierte Informationen über Geodaten.
  • Beispiel für ein MIS: Metadatensuche im Geoportal Hessen

Ein Metadateninformationssystem (MIS) greift auf eine Datenbank voller Metadaten zu - und ist somit die erste Anlaufstelle bei der Suche nach Geodaten. Man könnte auch sagen: Das MIS ist die Suchmaschine in einer Geodateninfrastruktur.

Metadaten sind die beschreibenden Daten über Geodaten. Sie enthalten beispielsweise die Angaben zur datenhaltenden Stelle, zur Qualität und zur Aktualität der Daten sowie die Kontaktdaten des zuständigen Ansprechpartners. Wichtig ist, dass Metadaten stets in einheitlicher Form vorliegen, damit sie durchsuchbar und vergleichbar bleiben.

Ohne den Eintrag in ein Metadateninformationssystem wie beispielsweise das MIS im Geoportal Hessen sind Geodaten oder Geodatendienste nicht auffindbar.

Der Kartenviewer

"Bilder sagen mehr als Worte" - gerade beim Thema Geodaten. So gehört ein Kartenviewer also zu den wesentlichen Werkzeugen bei der Arbeit mit raumbezogenen Daten.

Ein Kartenviewer ist eine Anwendung, die Geodatendienste visualisiert. Er stellt die Grundfunktionalitäten eines Geoinformationssystems zur Verfügung. Das heißt: Die Karte ist zoombar, zudem kann man Strecken- und Längenmessungen vornehmen und die dargestellten Inhalte ausdrucken. Außerdem kann man Informationen zu den dargestellten Geodaten, also die sogenannten Sachdaten abrufen.

Auch die Auswahl des Kartenausschnitts ist bequem gelöst: Mittels Zoom-Funktion sowie einer Koordinaten-, Flurstücks- und Adresssuche lässt sich jeder beliebige Ausschnitt finden.

Der Shop

  • ... ist optionaler Bestandteil eines Geoportals,
  • ... enthält eine Bestellfunktion,
  • ... ermöglicht den Download von Geodaten,
  • ... kann thematisch sortierte Produkte anbieten,
  • ... besitzt eine integrierte Bezahlfunktion.

Hat man die passenden Geodaten gefunden, kann es notwendig sein, diese zur weiteren Verwendung zu lizenzieren oder herunterzuladen. Hierfür bietet sich ein Online-Shop an, der optionaler Bestandteil eines Geoportals ist. Der Shop enthält eine Bestellfunktion für den Erwerb von Daten oder ermöglicht den direkten Download - beispielsweise von Karten im PDF-Format oder von Geodaten in einem gängigen Geodatenformat wie etwa Shapefile. Einem Anbieter von Geodaten ermöglicht es der Shop, den Nutzern thematisch sortierte Produktpaletten zur Verfügung zu stellen. Auch eine Bezahlfunktion kann integriert werden. Auf diese Weise können Geodatenprodukte den verschiedenen Kundengruppen wie privaten oder gewerblichen Nutzern sowie der öffentlichen Verwaltung und den Vermessungsstellen angeboten werden.

Praxisbeispiel

Schauen wir uns nun einmal das Geoportal Hessen in der Praxis an.

Hierfür rufen wir zunächst das Geoportal Hessen auf. Die Adresse lautet: geoportal.hessen.de. Hier findet man rechts oben ein Eingabefeld für die Suche nach Geodaten.

Dort hat der Nutzer die Auswahl zwischen der "Einfachen Suche" über das Eingabefeld und der "Erweiterten Suche" über die danebenstehende Schaltfläche.

Bleiben wir zunächst bei der "Einfachen Suche". Diese führt eine Volltextrecherche in den Metadaten durch. Wir geben zum Beispiel den Suchbegriff "Naturschutzgebiete" ein. Mit einem Klick auf die Lupe (Suche starten) beginnt nun die Recherche im Geoportal Hessen.

Das Suchergebnis wird in einer kategorisierten Liste ausgegeben.

Im Reiter "Interaktive Daten" werden mit Metadaten beschriebene Geowebdienste und Kartenzusammenstellungen aufgeführt, die sich in der Kartenansicht des Geoportals Hessen visualisieren lassen.

Mit einem Klick auf eines der Suchergebnisse innerhalb des Reiters "Interaktive Daten" kann sich der Nutzer die gefundenen Metadaten anzeigen lassen und erfährt auf diesem Weg, bei welcher Stelle die gesuchten Geodaten vorliegen.

Außerdem wird dem Nutzer die URL zu dem dazugehörigen WMS-Dienst angezeigt, über die er den Dienst beispielsweise in seine eigene Geodatenanwendung einbinden kann. Hierbei nehmen die Kartenansicht des Geoportals oder das Geografische Informationssystem dem Nutzer das Anhängen weiterer Parameter an die URL ab. Der Nutzer muss also nur die angezeigte URL in die Geodatenanwendung einfügen. Ein Aufrufen dieser URL in einem Internetbrowser wird ohne die manuelle Angabe weiterer Parameter jedoch keine Karte liefern.

Um den gefundenen Dienst nun direkt verwenden zu können, wollen wir diesen in einen Kartenviewer einbinden. Über das Icon "In Karte aufnehmen " in der Suchergebnisanzeige gelangt man zur Kartenansicht.

In dem sich nun öffnenden Fenster wird der ausgewählte Dienst zum Thema Naturschutzgebiete bereits angezeigt. 

Betrachtet man nun die Naturschutzgebiete von Hessen, so kann es - insbesondere in den Grenzgebieten zu anderen Bundesländern - sinnvoll sein, die Schutzgebiete auch jenseits der Landesgrenzen betrachten zu können. Auch dies ist durch die Einbindung weiterer Web Map Services im Geoportal Hessen möglich.

Wie in Hessen so kann auch im angrenzenden Bundesland Rheinland-Pfalz der WMS-Dienst für die Naturschutzgebiete über das dortige Geoportal recherchiert werden. Die dort gefundene URL kann genutzt werden, um die rheinland-pfälzischen Naturschutzgebiete in der Kartenansicht anzuzeigen.

Die Naturschutzgebiete angrenzender Bundesländer lassen sich somit problemlos in die Kartenansicht des Geoportals Hessen integrieren. Sie sind jedoch anders dargestellt als die Naturschutzgebiete in Hessen. Die Daten sind über den WMS-Dienst verfügbar, allerdings ist die Darstellung über die Ländergrenzen hinweg nicht harmonisiert.