Handbuch der mobilen Geoinformation
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Inhaltsverzeichnis Teil A Einführung und Grundlagen ....................................................... 1 1 Einführung ........................................................................................... 3 1.1 Einleitung............................................................................................... 3 1.2 Zielsetzung und Aufbau des Buches..................................................... 5 2 Mobile standortbezogene Anwendungen und Dienste.................... 7 2.1 Einleitung............................................................................................... 7 2.2 Begriffe des Mobile Computings ........................................................... 7 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 Anwendungen des Mobile Computings................................................. Mobile Ökonomie .................................................................................. Mobile öffentliche Verwaltung ............................................................... Merkmale mobiler Anwendungen und Dienste...................................... 8 8 9 9 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 LBS – Location Based Services ............................................................ Begriffsdefinition.................................................................................... Klassifizierung ....................................................................................... Akteure .................................................................................................. 11 11 15 19 2.5 2.5.1 Mobile Geoinformationssysteme ........................................................... 20 Anwendungsbereiche............................................................................ 21 2.6 Marktprognose mobiler standortbezogener Anwendungen und Dienste .................................................................................................. 22 2.7 2.7.1 2.7.2 Mehrwert mobiler standortbezogener Anwendungen und Dienste ....... 24 Informationsübermittelnde LBS ............................................................. 25 Mobile standortbezogene Anwendungen und Dienste im Unternehmensumfeld ............................................................................ 26 3 Technologie mobiler standortbezogener Anwendungen ................ 29 3.1 Einleitung............................................................................................... 29 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 Drahtlose Kommunikationstechnologie ................................................. Grundlagen............................................................................................ Kategorien der drahtlosen Nachrichtenübertragung ............................. Zellbasierte Funksysteme ..................................................................... 30 30 34 36 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 Grundlagen von Netzwerken................................................................. OSI-Referenzmodell.............................................................................. Vereinfachtes Referenzmodell .............................................................. IEEE-802-Standard ............................................................................... 37 37 39 41 XIV Inhaltsverzeichnis 3.3.4 3.3.5 TCP/IP-Referenzmodell ...................................................................... Protokolle zur mobilen und spontanen Vernetzung............................. 41 44 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.4.5 3.4.6 3.4.7 3.4.8 Drahtlose Kommunikationsnetze......................................................... Betriebsarten ....................................................................................... Infrastruktur- und Ad-hoc-Netzwerke .................................................. WPAN – Wireless Personal Area Network.......................................... WLAN – Wireless Local Area Network................................................ WMAN – Wireless Metropolitan Area Network.................................... WWAN – Wireless Wide Area Network............................................... Sonstige Kommunikationstechnologie ................................................ Zusammenfassung der drahtlosen Kommunikationstechnologie........ 48 49 49 50 55 60 61 75 78 3.5 3.5.1 3.5.2 3.5.3 3.5.4 Mobile Informationstechnologie........................................................... Mobile Endgeräte ................................................................................ Mobile Betriebssysteme ...................................................................... Datenhaltung auf mobilen Endgeräten................................................ Mobile Clients...................................................................................... 78 78 83 85 93 3.6 3.6.1 3.6.2 3.6.3 3.6.4 3.6.5 3.6.6 3.6.7 3.6.8 3.6.9 3.6.10 Positionsbestimmungsverfahren für LBS und mobile GIS .................. Alternative Verfahren der Positionsbestimmung ................................. Grundlagen der automatisierten Positionsbestimmung....................... Anwendung der netzwerkgestützten Positionsbestimmung ................ Fazit der netzwerkgestützten Positionsbestimmung ........................... Indoor-Positionsbestimmung............................................................... Satellitengestützte Positionierung ....................................................... A-GPS – Assisted GPS ....................................................................... Logische Positionsbestimmung........................................................... Automatische Ortung über digitales Fernsehen .................................. Fazit der automatischen Positionsbestimmung................................... 98 100 101 103 110 111 112 116 118 119 119 4 Architektur von Anwendungen für das Internet............................. 121 4.1 Einleitung............................................................................................. 121 4.2 4.2.1 4.2.2 Verteilte Anwendungen ....................................................................... 121 Eigenschaften...................................................................................... 122 Implementierung.................................................................................. 124 4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 4.3.5 4.3.6 4.3.7 4.3.8 4.3.9 Internet ................................................................................................ Entstehung .......................................................................................... Dienste des Internets .......................................................................... WWW – World Wide Web ................................................................... Web-Anwendungen............................................................................. Internet GIS ......................................................................................... HTTP – Hypertext Transfer Protocol ................................................... HTTPS – Secure HTTP....................................................................... Alternative Kommunikationsmechanismen ......................................... Auszeichnungssprachen für das World Wide Web ............................. 126 127 127 128 130 138 139 144 145 147 Inhaltsverzeichnis XV 4.4 4.4.1 Mobile Web-Anwendungen ................................................................. 152 Mobile Anwendungsprotokolle und -formate ....................................... 152 4.5 4.5.1 4.5.2 Sicherheit von (mobilen) Web-Anwendungen ..................................... 163 Sicherheit bei Web-Anwendungen ...................................................... 163 Mobile Ende-zu-Ende-Sicherheit......................................................... 166 Teil B Entwicklung, Anwendungen und Interoperabilität ............ 169 5 Interoperabilität mobiler standortbezogener Web-Anwendungen 171 5.1 Einleitung............................................................................................. 171 5.2 Definition ............................................................................................. 171 5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3 Standardisierungsorganisationen........................................................ W3C – World Wide Web Consortium .................................................. OGC – Open Geospatial Consortium.................................................. OMA – Open Mobile Alliance .............................................................. 5.4 Weitere Standardisierungsorganisationen .......................................... 177 5.5 Interoperabilität auf Basis von XML..................................................... 179 5.6 5.6.1 5.6.2 5.6.3 5.6.4 5.6.5 5.6.6 5.6.7 5.6.8 5.6.9 5.6.10 XML – eXtensible Markup Language .................................................. XML-Dokumente ................................................................................. XML-Parser ......................................................................................... XML-Dokumentenregeln ..................................................................... DOM und SAX..................................................................................... Namensräume..................................................................................... XML-Editoren und XML-Dialekte......................................................... Automatisierte XML-Erzeugung und -Verarbeitung............................. XSL – eXtensible Stylesheet Language .............................................. XML-basierte Web-Anwendungen ...................................................... XHTML – eXtensible Hypertext Markup Language ............................. 5.7 GML – Geography Markup Language................................................. 193 5.8 5.8.1 5.8.2 5.8.3 SVG – Scalable Vector Graphics ........................................................ SVG-Viewer......................................................................................... SVG für die Visualisierung von Geodaten........................................... SVG für mobile Szenarien................................................................... 196 198 198 199 5.9 5.9.1 5.9.2 5.9.3 5.9.4 OpenLS – OpenGIS Location Services............................................... GMS – GeoMobility Server.................................................................. OpenLS-Informationsmodell................................................................ XLS – XML for Location Services........................................................ ISO 19133 ........................................................................................... 200 201 203 204 205 5.10 5.10.1 Web Services ...................................................................................... 205 Serviceorientierte Architekturen .......................................................... 206 172 172 173 174 179 180 181 181 183 184 185 186 187 190 191 XVI Inhaltsverzeichnis 5.10.2 5.10.3 5.10.4 5.10.5 5.10.6 Eigenschaften von Web Services........................................................ Web-Service-Technologie ................................................................... Sicherheit von Web Services .............................................................. Dienstorientierte Architektur mit Web-Service-Technologie................ Web-Service-Szenarien ...................................................................... 208 210 216 218 218 5.11 5.11.1 5.11.2 5.11.3 Geo Web Services .............................................................................. WFS – Web Feature Service............................................................... WMS – Web Map Service ................................................................... Beurteilung von OGC Web Services für mobile Szenarien ................. 219 222 223 225 6 Java als Hochsprache für mobile Anwendungen und Dienste..... 227 6.1 Einleitung............................................................................................. 227 6.2 Begriffsdefinitionen.............................................................................. 227 6.3 6.3.1 Grundlagen.......................................................................................... 229 JavaBeans........................................................................................... 232 6.4 6.4.1 6.4.2 6.4.3 6.4.4 6.4.5 6.4.6 6.4.7 6.4.8 Java EE – Java Platform Enterprise Edition........................................ Java EE Platform................................................................................. Servlets ............................................................................................... JSP – JavaServer Pages .................................................................... EJB – Enterprise JavaBeans............................................................... Java-Applikationsserver ...................................................................... Architekturmodelle für Servlets, JSP und EJB .................................... Java-Web-Frameworks ....................................................................... Entwicklungswerkzeuge ...................................................................... 233 234 236 241 244 249 250 253 254 6.5 6.5.1 6.5.2 6.5.3 6.5.4 6.5.5 6.5.6 Java ME – Java Platform Micro Edition............................................... Konfigurationen, Profile und optionale Pakete .................................... Java Virtual Machines für Java ME ..................................................... Entwicklung von Java-ME-Anwendungen ........................................... MIDP – Mobile Information Device Profile........................................... Implementierungen und Werkzeuge ................................................... Optionale APIs der Java ME ............................................................... 254 255 258 260 262 266 268 7 Beispielanwendungen zur Interoperabilität.................................... 271 7.1 7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4 7.1.5 7.1.6 7.1.7 7.1.8 7.1.9 OpenLS-konforme Mobility Plattform .................................................. Kerntechnologie .................................................................................. Verwendete Softwareprodukte ............................................................ Endgeräteadaption .............................................................................. Frontend-Schnittstellen ....................................................................... Abfrage- und Integrationsschicht......................................................... Umsetzung der OpenLS-Kerndienste ................................................. Implementierung von LBS-Anwendungen........................................... Leistungstests ..................................................................................... Fazit und Ausblick ............................................................................... 271 272 275 279 281 284 286 298 300 303 Inhaltsverzeichnis XVII 7.2 7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.2.4 7.2.5 7.2.6 7.2.7 7.2.8 7.2.9 Mobiles GIS für Energieversorgungsunternehmen ............................. Niederspannungsnetz in Deutschland................................................. Zielsetzung .......................................................................................... Software- und Hardwaretechnologie ................................................... Schematischer Programmablauf ......................................................... Datenverwaltung ................................................................................. Positionsbestimmung und Navigation ................................................. Netzdokumentation ............................................................................. Visualisierung in SVG.......................................................................... Zusammenfassung und Fazit .............................................................. 305 305 306 306 310 311 315 316 319 321 7.3 7.3.1 7.3.2 7.3.3 7.3.4 7.3.5 7.3.6 7.3.7 7.3.8 7.3.9 7.3.10 7.3.11 7.3.12 Dispositionssystem für Feuerwehr und Rettungsdienst ...................... Zielsetzung .......................................................................................... Einführung ........................................................................................... Bestehendes Leitstellensystem in Darmstadt ..................................... Analyse des bestehenden Leitstellensystems..................................... Entwicklungsziele ................................................................................ Technologie......................................................................................... Datenintegration .................................................................................. Anwendungsarchitektur....................................................................... Mobile JDisp........................................................................................ Ergebnisse .......................................................................................... Fazit..................................................................................................... Ausblick ............................................................................................... 322 323 323 323 325 327 327 329 330 336 338 339 340 7.4 7.4.1 7.4.2 7.4.3 7.4.4 7.4.5 7.4.6 Prüfstrecke der TU Darmstadt............................................................. Begriffe ................................................................................................ Kalibrierungsverfahren ........................................................................ Grundlagen der Prüfstreckenkalibrierung von EDMs .......................... Mobile Prüfstrecke............................................................................... Prototypische Umsetzung ................................................................... Fazit und Ausblick ............................................................................... 341 341 342 343 345 348 350 7.5 Zusammenfassung.............................................................................. 351 8 Ausblick auf die mobile 3D-Geoinformation................................... 355 8.1 Einleitung............................................................................................. 355 8.2 Begriffsdefinition.................................................................................. 357 8.3 8.3.1 8.3.2 8.3.3 Grundlagen der 3D-Geodatenverarbeitung......................................... Datenerfassung ................................................................................... Datenmodellierung .............................................................................. Datenvisualisierung ............................................................................. 8.4 8.4.1 8.4.2 ARS – Augmented Reality Systeme.................................................... 361 Aufbau und Funktionsweise von AR-Systemen .................................. 361 Anwendungsbeispiele mobiler AR-Systeme ....................................... 362 8.5 Fazit..................................................................................................... 365 358 358 358 359 XVIII Inhaltsverzeichnis Quellenverzeichnis ........................................................................................... 367 Anhang A........................................................................................................... 385 Anhang B........................................................................................................... 387 Anhang C........................................................................................................... 389 Anhang D........................................................................................................... 391 Sachwörterverzeichnis .................................................................................... 392
