Handbuch der mobilen Geoinformation
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Jörg Blankenbach Handbuch der mobilen Geoinformation Architektur und Umsetzung mobiler standortbezogener Anwendungen und Dienste unter Berücksichtigung von Interoperabilität Herbert Wichmann Verlag • Heidelberg 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 Anwendungsbereiche 20 21 2.6 Marktprognose mobiler standortbezogener Anwendungen und Dienste '. 22 2.7 2.7.1 2.7.2 Mehrwert mobiler standortbezogener Anwendungen und Dienste Informationsübermittelnde LBS Mobile standortbezogene Anwendungen und Dienste im Unternehmensumfeld 24 25 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 OSl-Refefenzmodell Vereinfachtes Referenzmodell IEEE-802-Standard 37 37 39 41 .?. 26 XIV Inhaltsverzeichnis 3.3.4 3.3.5 TCP/l P-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£ 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 Eigenschaften Implementierung 121 122 124 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 '. Mobile Anwendungsprotokolle und -formate 152 152 4.5 4.5.1 4.5.2 Sicherheit von (mobilen) Web-Anwendungen Sicherheit bei Web-Anwendungen Mobile Ende-zu-Ende-Sicherheit 163 163 166 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 172 172 173 174 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 179 180 181 181 183 184 185 186 187 190 191 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 Geodäten 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 Serviceorientierte Architekturen 205 206 XVI 5.10.2 5.10.3 5.10.4 5.10.5 5.10.6 Inhaltsverzeichnis 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 -Geo Web Services 5.11.1 WFS - Web Feature Service 5.11.2 WMS - Web Map Service 5.11.3 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 JavaBeans 229 232 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 Mobiles GIS für Energieversorgungsuntemehmen 7.2.1 Niederspannungsnetz in Deutschland 7.2.2 Zielsetzung 7.2.3 Software- und Hardwaretechnologie 7.2.4 Schematischer Programmablauf 7.2.5 Datenverwaltung 7.2.6 •"" Positionsbestimmung und Navigation 7.2.7 Netzdokumentation 7.2.8 Visualisierung in SVG 7.2.9 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 358 358 358 359 8.4 8.4.1 8.4.2 ARS - Augmented Reality Systeme Aufbau und Funktionsweise von AR-Systemen Anwendungsbeispiele mobiler AR-Systeme 361 361 362 8.5 Fazit 365 : XVIII Inhaltsverzeichnis Quellenverzeichnis 367 Anhang A 385 Anhang B 387 AnhangC , 389 Anhang D 391 Sachwörterverzeichnis 392
