der Geodateninfrastruktur für Deutschland
Jürgen WALTHER
Einleitung
Infrastruktur bezeichnet alle langlebigen Grundeinrichtungen personeller, materieller und institutioneller Art, die das Funktionieren einer arbeitsteiligen Volkswirtschaft garantieren (WIKIPEDIA 2006). Ersetzt man „Volkswirtschaft“ durch „Geo-Gemeinschaft“ bekommt man bereits eine brauchbare Definition des Begriffs der Geodateninfrastruktur (GDI). Eine ausführliche Beschreibung bekommt man u.a. bei GROOT &MCLAUGHIN (2000).
Konkret auf die Geodateninfrastruktur für Deutschland bezogen lautet die Definition:
GDI-DE® = {NGDB, Netzwerk, Services, Standards} (IMAGI 2001), wobei die
• Nationale Geodatenbasis (NGDB) aus Geobasisdaten, Geofachdaten und Metadaten besteht,
• das Netzwerk sowohl technisch (Internet) als auch institutionell und personell (Inter- ministerieller Ausschuss für Geoinformationswesen (IMAGI), Organisation GDI-DE) zu verstehen ist,
• Services im Sinne von Geo Internet Diensten (Mensch – Maschine, Maschine – Ma- schine) und Unterstützung v.a. durch die Geschäfts- und Koordinierungsstellen des IMAGI und GDI-DE (Mensch – Mensch) bereitgestellt werden sowie
• Standards von SAGA (Standards und Architekturen für eGovernment Anwendungen), W3C (World Wide Web Consortium), OGC (Open Geospatial Consortium), ISO Inter- national Organisation for Standardization und BITV (Barrierefreie Informationstechnik Verordnung) bei der Einrichtung der GDI-DE® berücksichtigt werden.
Die Umsetzung der GDI-DE® folgt dem 3 Stufen Plan (IMAGI 2001; BOCK, GRÜNREICH &
LENK 2005):
• Herstellung von Transparenz durch Vernetzung der Metainformationssysteme für fachübergreifende Suchabfragen nach Geodaten,
• Harmonisierung der Geodaten (abgestimmte Fachbegriffe, einheitliche Standards und technische Schnittstellen)
• Herstellung des Zugangs zu Geodaten (Freischaltung im Internet über ein benutzer- freundliches Geoportal)
GeoPortal.Bund wurde auf der INTERGEO 2005 offiziell freigeschaltet und stellt die Um- setzung der 3. Stufe dar. Es dient als zentraler Knoten der GDI-DE®, wobei Stufe 1 in Form des Geodatenkatalogs (ehemals GeoMIS.Bund) integriert ist. Die Einbindung von Geodaten mittels Geodiensten in GeoPortal.Bund setzt Anforderungen der Stufe 2 voraus.
Ein grundlegender Aspekt bei der Umsetzung der GDI-DE und von GeoPortal.Bund ist die dezentrale Datenhaltung, also die Vermeidung redundanter Datenhaltung und damit die technische Umsetzung als dienstebasierter Broker.
J. Walther 710
Der verwaltungsstrukturelle Rahmen für die Geodateninfrastruktur Deutschlands und damit auch für das GeoPortal.Bund ist durch den Interministeriellen Ausschuss für Geoinformati- onswesen (IMAGI) und das Lenkungsgremium (LG) GDI-DE gegeben. Die Beschlüsse, Arbeitsaufträge und Empfehlungen dieser Gremien sind zentrale Instrumente zum Aufbau der gemeinsamen Infrastruktur von Bund, Ländern und Kommunen. Dem LG GDI-DE ist die Kommission der Geoinformationswirtschaft (GIW) zur Seite gestellt, die ebenfalls eine Geschäftsstelle betreibt. Die GIW Kommission wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft (BMWi) im LG vertreten.
Die Koordininierung des GeoPortal.Bund erfolgt in den Geschäfts- und Koordinine- rungsstellen (GKSt) des IMAGI und LG GDI-DE.
Zurzeit sind im GeoPortal.Bund bereits zahlreiche dezentrale Dienste unterschiedlicher Qualität eingebunden. Der Focus liegt dabei auf Diensten, die bestimmte Kriterien bzgl. der Datenqualität und des Bedarfs erfüllen.
Um die Einbindung weiterer, umfangreicher Dienste in das GeoPortal.Bund zu fördern und somit das Portal zum Einstieg in eine umfassende Geodateninfrastruktur zu machen, wer- den Datenanbieter (auch potentielle) aktiv unterstützt.
Wichtige Aufgaben für die Zukunft bestehen vor allem im Abgleich von Metadaten mit Geodaten-Diensten, Ausbau des Dienstepools, Abgleich der Inhalte und der Weiterentwick- lung von Dateneinbindungs-, Visualisierungs- und Auswertungsmöglichkeiten.
Geo-Inhalte
Grundsätzlich stellt das GeoPortal.Bund eine Plattform zur Präsentation von Geo- und Geofachdaten sowie deren Metadaten der Verwaltungen von Bund, Ländern und Kommu- nen bereit. Zentraler Bestandteil sollte dabei ein Kern an Daten sein (NGDB), der insbe- sondere quantitative und qualitative Bedarfskriterien wie die Häufigkeit der Nachfrage/
Mehrfachnutzung und Wichtigkeit/Bedeutung der Nachfrage aufweist sowie bestimmte Qualitätsanforderungen wie eine einheitliche Georeferenzierung, nationale Flächende- ckung, Vollständigkeit und Recherchierbarkeit durch Metadaten erfüllt.
Zunächst ist die Einbindung von Web Map Services (WMS), Web Feature Services (WFS) und Catalog Services (CSW) möglich. Zukünftig könnte bei Bedarf die Einbindung von Web Coverage Services ermöglicht werden. Alle genannten Dienste können sowohl frei als auch in geschützten Bereichen für definierte Anwendergruppen zur Verfügung gestellt werden.
Um eine klare Struktur in das Diensteangebot zu bringen, wurden so genannte Themenc- luster eingerichtet, denen die vorhandenen Dienste zugeordnet werden können (Deutsch- land von Oben/Geobasisdaten, Natur und Umwelt, Land- und Forstwirtschaft, Wetter und Klima, Statistik & Politik, Infrastruktur, Freizeit und Tourismus, Innere Sicherheit).
Abb. 1: GeoPortal.Bund – Basisviewer mit eingebundenen Diensten
Aktuell sind 18 Dienste von 9 Institutionen fest im GeoPortal.Bund eingebunden (regelmä- ßigen Qualitätskontrolle), 29 Dienste von 15 Institutionen in das GeoPortal.Bund eingetra- gen (keine regelmäßige Qualitätskontrolle) und ca. 20.000 Metadatensätze.
Standards und Dienste
GeoPortal.Bund und dessen Umfeld kann in 3 Bereiche aufgeteilt werden: dezentrale Dienste, Server-Anwendung und Web-Oberfläche. Diesen 3 Bereichen werden in der Folge die entsprechenden Dienste und Standards zugeordnet.
Bei den aktuell in GeoPortal.Bund eingebundenen dezentralen Diensten handelt es sich um die OGC-Standards Web Mapping Services (WMS), Web Feature Services (WFS) und Catalogue Services (CSW). Allerdings lassen sich diese Standards immer noch interpretie- ren, so dass die entsprechend installierten Dienste möglicherweise nicht korrekt kommuni- zieren, d.h. nicht interoperabel sind.
Aus diesem Grund wurde für die Metadaten-Dienste (CSW) bis September 2005 ein Appli- kationsprofil entwickelt, das eine einheitliche Interpretation der Standards darstellt. Als Datenstruktur wird Extensible Markup Language (XML) gemäß ISO 19139 und als Proto- koll das Simple Object Access Protocol (SOAP) verwendet. Die Abfrage der Meta- Datenbank erfolgt über eine ODBC oder JDBC Schnittstelle in Structured Query Language (SQL). Das genannte Profil wurde vom Arbeitskreis Metadaten ausgearbeitet, deren Mit- glieder Vertreter von GIS-Firmen und Betreibern wichtiger, großer Metadaten-Infor- mations-Systeme (MIS) in Deutschland sind.
J. Walther 712
GeoPortal.Bund unterstützt diesen Standard und stellt seinen Metadatenanbietern einen entsprechenden Katalogdienst kostenfrei zur Verfügung.
Abb. 2: GeoPortal.Bund Schema
Des Weiteren werden in der Geschäfts- und Koordinierungsstelle (GKSt) GDI-DE weitere Applikationsprofile zu Web Map Service (WMS) und Web Feature Service (WFS) entwi- ckelt. Die GKSt GDI-DE fragt hierzu bestehende Profile in den Ländern an, bildet Arbeits- gruppen zur Erarbeitung einheitlicher Profile und stellt diese nach einem Review Prozess dem LG GDI-DE zur Verfügung. Dort wird abgestimmt, ob das Applikationsprofil im sei- nem gesamten Wirkungsbereich (Bund-Länder-Kommunen) empfohlen wird.
Die so erarbeiteten Standards wurden auch der Koordinierungs- und Beratungsstelle der Bundesregierung für Informationstechnik in der Verwaltung (KBSt) zur Aufnahme in die Standards und Architekturen für E-Government-Anwendungen (SAGA) vorgeschlagen (mit guten Erfolgsaussichten).
Da die Anwendungsprofile zu WMS und WFS noch nicht vollständig fertiggestellt sind, werden in GeoPortal.Bund WMS in der Version bis 1.1 und WFS in der Version bis 1.0 eingebunden. Bei den WMS besteht u.a. die Schwierigkeit, dass noch kein bundeseinheitli- ches Koordinaten-Referenzsystem für alle WMS verbindlich ist, so dass nicht alle Inhalte miteinander überlagert werden können (GeoPortal.Bund unterstützt 8 verschiedene Refe- renzsysteme). Desweiteren sind die Regelungen für Einträge zu Legenden und Copyright nicht eindeutig für die getCapabilities festgelegt. WMS-Dienste sollten außerdem die Mög- lichkeit bieten, Daten transparent abzugeben, so dass bei der Visualisierung mehrere Karten im overlay betrachtet werden können. Die Geodaten der eingebunden WFS werden mit Hilfe eines Portayal Service in Rasterbilder (.png) umgewandelt.
Ein weiterer dezentraler Dienst, der allerdings keine Geo-Inhalte, sondern eine Funktion bereitstellt ist der Web Coordinate Transformation Service (WCTS), der beliebige Koordi-
naten in andere Koordinatensysteme umrechnet. Dieser Dienst wird im Geodatenzentrum des BKG bereitgestellt.
Die Daten der soeben beschriebenen Dienste werden in der GeoPortal.Bund- Serveranwendung angefragt, organisiert und weiterverarbeitet. Auch hier kommen natürlich die oben beschriebenen Standards zum tragen, da die eingehenden Daten darauf beruhen und entsprechend weiterverarbeitet werden müssen. Des Weiteren bietet GeoPortal.Bund die Möglichkeit, Dienste oder Dienstezusammenstellungen (WMS, WFS, CSW) zu kaska- dieren und wiederum standardkonform zur Verfügung zu stellen.
Die technische Realisierung erfolgte auf Basis von java servlets. Als Plattform dienen die Komponenten des jakarta project Tomcat und Apache. Der Applikationsserver und die Administrationswerkzeuge für die Geo-Inhalte wurde auf Basis der g.busniess suite erstellt.
Als Content Management System (CMS) kommt der Government Site Builder zum Einsatz, mit dem auch das Layout gemäß style guide der Bundesregierung umgesetzt wird.
Die gesamte GeoPortal.Bund-Anwendung ist frei von aktiven Inhalten (z.B. javascript).
Darüber hinaus ist einer der beiden Geoviewer (Expertenviewer) mit einem java applet realisiert, um einen höheren Komfort und erweiterte Funktionalitäten zu realisieren.
Die Organisation und Verwaltung der Dienste erfolgt über einen weiteren Standard, den Web Map Context, dessen Daten in einer XML Struktur abgelegt werden (.cml).
Die Weiterverarbeitung der eingehenden Daten beinhaltet im Wesentlichen das Zusammen- führen der Karten, die als fertiges Produkt in Form einer .png Datei an die Web-Oberfläche gesendet werden.
Ein interner Dienst des GeoPortal.Bund ist der Web Terrain Service (WTS, Terrain Server/- Viewer der sdi.suite), der auf Basis des Digitalen Geländemodells 1:50.000 (DGM 50) beliebige Karten als 3D Darstellung ausgeben kann.
Als Fachanwendung ist Pegel-Online in GeoPortal.Bund aufgenommen. Pegel-Online wird mit Daten von Pegelmessstellen der Wasser- und Schifffahrtsverwaltungen versorgt. Die Pegelmessstellen werden als Punkte in der Karte dargestellt, denen Attribute hinterlegt sind. Der durch Anklicken eines Punktes sich öffnende Reiter bietet einen Link zu einem Pegel-Graphen an, der den zeitlichen Verlauf der Wasserstände wiedergibt.
Die Ausgabeplattform der Serveranwendung ist die Web-Oberfläche, die auf einem Internet Browser dargestellt wird. Unter www.geoportal.bund.de ist eine Anwendung sichtbar, die den Vorgaben der BITV, des W3C, SAGA und des Style Guide der Bundesregierung ent- spricht.
GeoPortal.Bund bietet eine intuitive Benutzeroberfläche, die von der Recherche (Geoda- tenkatalog) zu Detailinformationen der Metadaten und direkt zur Visualisierung der Geoda- ten (Basisviewer) führt und umgekehrt. Die Einbindung zusätzlicher Kartendienste ist durch einen 3-stufigen Benutzerdialog besonders komfortabel gestaltet und fängt Fehler dezentraler Dienste ab. Beliebige Layerkonfigurationen können als .cml Dokument lokal abgespeichert werden.
J. Walther 714
Zusammenfassung und Ausblick
Das GeoPortal.Bund bietet eine ausgereifte, technisch aktuelle Plattform für die Bereitstel- lung bzw. Visualisierung von Metadaten-, Web Map und Web Feature Diensten. Es ist eine hoch eingestufte Bund Online Dienstleitung und seine Komponente GeoMIS.Bund wurde bereits als beste G2G-Anwendung prämiert. Die eingebundenen Dienste und Daten können entweder frei verfügbar gemacht werden oder in geschützten Bereichen bestimmten Benut- zergruppen angeboten werden. Die für eine interoperable Daten-Kommunikation erforderli- chen Standards und Applikationsprofile stehen bereits zur Verfügung bzw. befinden sich in Bearbeitung und werden zeitnah fertig gestellt.
Die technischen Lösungen für die Einrichtung einer Geodateninfrastruktur sind somit schon weit vorangeschritten und es geht nunmehr darum, sie weiter mit hochwertigen Inhalten anzureichern. Als zentrale Plattform ermöglicht GeoPortal.Bund die Einbindung von Diensten unterschiedlicher Qualitätsklassen. Die über dezentrale Geo-Web-Dienste einge- bundenen Daten werden auf einer benutzerfreundlichen, aktuellen Anforderungen gerecht werdenden, interaktiven Oberfläche präsentiert.
Bei der Einbindung weiterer und Pflege vorhandener Dienste werden die Geschäfts- und Koordinierungsstellen des IMAGI und des LG GDI-DE die Anbieter aktiv unterstützen und ein kontinuierliches Qualitätsmanagement einsetzen. Flankierend zu diesen Maßnahmen besteht eine enge Verknüfung der GeoPortal.Bund-Administratoren zu den „Arbeitsgrup- pen Applikationsprofile“, so dass aktuelle Informationen aus diesem Bereich bei der Wei- terentwicklung des Portals berücksichtigt werden können.
GeoPortal.Bund soll als zentraler Knoten für die Geodateninfrastruktur in Deutschland etabliert werden sowie zur Effizienzsteigerung der öffentlichen Verwaltung beitragen und wird perspektivisch als deutscher Knoten für eine zukünftige europäische Geodateninfra- struktur gesehen.
Literatur
BOCK, GRÜNREICH &LENK (2005): Geodateninfrastruktur, Grundlagen und Anwendungen.
In: BERNARD, FITZKE &WAGNER (Hrsg.), Wichmann Verlag, Heidelberg
GROOT & MCLAUGHIN (Eds.) (2000): Introduction. Geospatial data infrastructure – Con- cepts, cases and good practice, 1-12. Oxford, Oxford University Press
IMAGI (Hrsg.) (2000): Konzeption eines effizienten Geodatenmanagement des Bundes.
Geschäftsstelle des Interministeriellen Ausschusses für Geoinformationswesen (IMA- GI), Frankfurt am Main, 2000, http://www.imagi.de
IMAGI (Hrsg.) (2001): Konzept für die Entwicklung der Geodateninfrastruktur Deutschland (GDI-DE). Interministerieller Ausschuss für Geoinformationswesen. Berlin.
http://www.imagi.de
