Web-GIS-Server für kleine und mittelgroße Kommunen
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Web-GIS-Server für kleine und mittelgroße Kommunen Integration kommunaler Daten ins Web-GIS Erfahrungen mit freier Software in einem kommunalen Rechenzentrum Dipl.-Ing. Frank Jäger Oktober 2007 Inhalt Vorstellung – Ausgangssituation und Ziele für das Projekt Mapserver GIS-Basiswissen – Formate (Raster, Vektor) Was ist ein WMS? – Komponenten unserer GDI – Software – Abläufe Web-Map-Service Daten – Woher? – Aufbereitung für Web-GIS, Konvertierung in Datenbanken – Ansichten von Kartendiensten, Legenden, Auskunft 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 2 Vorstellung Vorstellung Referent Frank Jäger, Dipl.-Ing (FH) Vermessung Seit 1985 im KRZ Zunächst Zentralrechner (COBOL, FORTRAN, IMS-DB) – Vermessungstechnische Verfahren (KIV, KATRIN, Vermessungsregister) – Liegenschaftskataster (BEDV, ALB, ALK/ATKIS-Datenbankteil) Entwicklung PC (Windows), hauptsächlich Konverter – ALB-Format WLDGE, Programm ALB-Info – ALK-Format EDBS, Programm EDBS-Tool – ALK-Format EDBS, Konverter EDBS2WKT Facility Management Administrator KRZ-Mapserver für mehrere Städte und Gemeinden 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 3 Vorstellung Ausgangssituation Projekt Mapserver Desktop-GIS – SICAD SD in vielen Kommunen vorhanden – Anbindung von Fachverfahren an SICAD SD (ARLIS, KomSIS) – In kleinen Kommunen nur 1 oder 2 Arbeitsplätze mit Desktop-GIS Kreisverwaltungen und einige große Städte haben bereits eigene Web-GIS-Systeme – Abhängig von ausgebildetem Fachpersonal – Detmold, Minden, Bad Salzuflen, Bad Oeynhausen Benötigt wurde eine zentrale Web-GIS-Lösung für solche Städte und Gemeinden, die kein eigenes Fachpersonal für diese Aufgabe haben. 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 4 Vorstellung Stadt Löhne Kunden KRZ-Mapserver – 43.000 EW Gem. Kirchlengern – 17.000 EW Stadt Bünde – 48.000 EW Gem. Rödinghausen – 11.000 EW Stadt Pr. Oldendorf – 14.000 EW Gem. Hiddenhausen – 21.000 EW Stadt Vlotho – 21.000 EW 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 5 Vorstellung Zielgruppe für Mapserver Datenproduzenten GIS-Pyramide: Analyse Sehr wenig Datenproduzenten Wenige, die Daten aktiv analysieren – Verschneidungen – Aufbereitung thematischer Karten Nutzer Nutzer 90% 90% Viele potentielle Nutzer – Karten aufrufen und betrachten – Verschiedene Karten miteinander kombinieren – Zusammen führen von Informationen Für diese Nutzergruppe stand nur in den ‚großen‘ Kommunen ein Mapserver zur Verfügung 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 6 Vorstellung Internet? primäres Ziel: – vorhandene Daten an allen Arbeitsplätzen zur Verfügung stellen – Mapserver bisher nur im Extranet In Arbeit: Internet – Geschlossene Benutzergruppen – Anwendungen für den Bürger 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 7 Teil 2 GIS-Basiswissen Formate – Rasterdaten – Vektordaten Was ist ein WMS? 1. Vorstellung 2. GIS-Basiswissen 3. GDI / Software 4. Daten 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 8 GIS - Basiswissen Datenformate Rasterdaten – – Aus Pixeln zusammengesetzte ‚dumme‘ Bilder Kein Objektbezug Vektordaten – – strukturierte Zeichenelemente (Linien, Flächen, Symbole, Texte) Objektbezug Fachdaten – – 31.10.2007 In der Karte nicht dargestellte weitere Informationen durch Objektverknüpfung abrufbar krz Minden-Ravensberg/Lippe 9 GIS - Basiswissen Vektorformat Geometrie aus Datenbank oder Shape-Datei Auswahl der darzustellenden Objekte möglich (Filter) Sortierung nach Layern möglich (fachli. Ebenen) Rendering notwendig (‚Zeichnen‘ des Bildes) Variationen der Darstellung möglich (Æ MAP) Transparenz möglich (Æ WMS) Identifizierung von Objekten möglich (Æ WFS) Verschneidungen möglich Grundelemente (Æ OGC): Flächen, Linien, Punkte (Symbole), Texte 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 10 GIS - Basiswissen Rasterformat Beispiel: Luftbild, gescannte Karten muss georeferenziert sein (Koordinaten der Eckpunkte) fertiges Bild, nur eine Ebene (Layer) verschiedene Darstellungen nicht möglich Aufbereitung für einen Zielmaßstab Vergrößern nicht sinnvoll (Pixel) Aufbereitung: Zusammenfügen, Verkleinern Probleme: keine Transparenz, Datenmenge Datenorganisation in ‚Kacheln‘ 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 11 GIS - Basiswissen Basiswissen Dienste WMS – – – – Web Map Service Liefert Bilder (Karten) – GetMap Liefert Informationen (Metadaten) - GetCapabilities Liefert Legende WFS – Web Feature Service – Liefert strukturierte Daten, Geometrien (XML, GML) – Kann auch Daten Speichern (WFS-T) 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 12 GIS - Basiswissen WMS: GetMap Beispiel Raster http://www.geoserver.nrw.de/GeoOgcWms1.3/servlet/NRW500?REQUEST =GetMap&VERSION=1.1.0&LAYERS=Raster:UEK500:UEK500&SRS=EP SG:31466&BBOX=2560000,5660000,2574200,5674200&FORMAT=image/ png&WIDTH=200&HEIGHT=200&TRANSPARENT=TRUE&STYLES= Request mit Parametern – Basis-URL – GetMap, Version – LAYER (Ebenen) – SRS (Koodinatensystem EPSG) – BBOX (Koordinatenbereich) – FORMAT (Bildformat PNG, GIF, JPEG) – WIDTH / HEIGHT (Größe in Pixeln) Aufbereitung der Parameter ist Aufgabe des WMS-Client 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 13 GIS - Basiswissen WMS: GetMap-Beispiel ‚ALK‘ (Vektor) http://mapserver.krz.de/cgibin/mapserv?map=/data/umn/alk250/alk04a.map&VERSION=1.1.1&REQUEST=GetMap&SERVICE =WMS&LAYERS=ALK&STYLES=&SRS=EPSG:31467&BBOX=3475485.9082892416,5785115.4082 89242,3475680.0917107584,5785246.591710758&WIDTH=550&HEIGHT=373&FORMAT=image/png &BGCOLOR=0xffffff&TRANSPARENT=TRUE&EXCEPTIONS=application/vnd.ogc.se_inimage PNG-Datei. 550 x 373 Pixel mit Transparenz ALK-Daten aus Kirchlengern 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 14 Teil 3 Komponenten unserer GDI Software Mapbender Abläufe: Mapbender - WMS – Einrichtung – Benutzung – Drucken 1. Vorstellung 2. GIS-Basiswissen 3. GDI / Software 4. Daten 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 15 GDI / Software Software Freie Software (Open Source Software) Server-Betriebssystem: Linux (Debian Stable) Web-Server: Apache WMS: (UMN-) MapServer 4.6 WMS-Client: Mapbender 2.4.2 Spatial-Datenbank: PostgreSQL 8.1 / PostGIS Konverter: EDBS2WKT, ALB-Info ... und viele Helfer im Hintergrund: GDAL, OGR, PHP, jpeg, png, tiff, ... 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 16 GIS - Basiswissen Verarbeitungsschritte WMS GetMap Vektor Client / Browser / Mapbender GetMap-Request Webserver HTTP:// (Apache) CGI: Mapserver Bilddatei Web Map Service (UMN-Mapserver) Pixel SQL: Select Rendering Objekte, Geometrien (Koordinaten) Geometrie-Service (PostGIS-Datenbank) 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 17 GDI / Software Was macht der Mapbender? WMS-Client ? ? ? Der Mapbender macht Web Map Services (WMS) verfügbar Er ermöglicht die Gestaltung von Anwenderschnittstellen Æ GUI Er hat eine Benutzerverwaltung Er hat Administrations-Werkzeuge Er stellt Funktionen für die Arbeit mit WMS zur Verfügung Beispiel: Mehrere WMS stellen je ein Kartenbild zur Verfügung. Um diese WMS zu kombinieren je WMS ein Bild angefordert werden. Die erhaltenen Bilder müssen miteinander kombiniert werden. – Transparenz vorausgesetzt 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 18 Teil 4 Daten Woher? Aufbereitung für Web-GIS, z.B. Konvertierung in Datenbanken Ansichten von Kartendiensten, Legenden, Auskunft 1. Vorstellung 2. GIS-Basiswissen 3. GDI / Software 4. Daten 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 19 Daten Daten Woher? Kommunale Daten Importierte Daten (Land) Daten aus KRZ-Eigenentwicklungen des KRZ – ARLIS (Kanal) – KomSIS (Straßen) Liegenschaftskataster – ALK – Automatisierte Liegenschafts-Karte – ALB – Automatisiertes Liegenschafts-Buchwerk GISMA2GIS (NKF, kommunales Grundvermögen) 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 20 Daten Kommunale Daten Bebauungspläne – Rasterdaten – Scannen und geo-referenzieren – Problem: Ränder, Transparenzen – textliche Festsetzungen – Zukunft: XPlanung Shape – – – – Vektordaten z.B. Schulbezirke Umweltdaten Infrastrukturdaten 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 21 Daten Bebauungsplan Übersicht 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 22 Bebauungsplan 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe Daten 23 Daten Umweltdaten 1 vorgefundene Datenbestände Für den Mapserver aufbereitet Legende Legende 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe Auswahl AuswahlDienste Dienste 24 Daten Umweltdaten 2 Abfragbare Daten Legende Legende Auskunft Auskunft 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe Karte Karte 25 Daten Schulbezirke Shape 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 26 Daten Infrastruktur 1 Symbole erfasst bzw. importiert Georeferenzierung Abfragbare Symbole 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 27 Daten Infrastruktur 2 Linien aus Shape Symbole abfragbar 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 28 Daten Importierte Daten Topografische Karten TK 50 / 25 DTK 10 DGK 5 - Grundkarte Luftbilder (Orthofotos) Z.B. vom Land NRW Befliegungen der Kreise 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 29 Daten Topografische Karten TK50 TK25 Zur Übersicht und Orientierung Beim Start Kleiner Zoombereich 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 30 Daten DTK10 Ähnlich Stadtplan Maßstab 1:1000 – 1:10.000 Dienst des Landes 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 31 Daten DGK5 Deutsche Grundkarte 1 : 5.000 Ersatz für ALK Maßstab 1:2.000 – 1: 5.000 DGK5 DGK5und undStraßendaten Straßendaten 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 32 Daten Orthofotos (Luftbilder) Sehr beliebt Verschiedene Qualitäten – Auflösung Großer Maßstabsbereich – ca. 1 : 200 – 1 : 10.000 Problem: – Datenmenge – Bei großem Maßstabsbereich Museum MuseumMARTa MARTaininHerford Herford 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 33 Orthofotos Maßstäbe 1: 10.000 31.10.2007 1: 4.000 krz Minden-Ravensberg/Lippe 1: 1.000 1: 300 34 Orthofotos als Basis 1:500 mit Kanal 31.10.2007 1:1000 mit ALK 1:2500 mit Straße krz Minden-Ravensberg/Lippe 1:7500 mit Straße 35 Aufbereitung Luftbilder 1 Beispiel: ‚Tiefbefliegung Kreis Herford‘ Lieferung – – – – – Je 1 x 1 KM sehr große TIFF-Bilder Ca. 180 MByte je Bild Georeferenzierung: TFW-Datei zu jedem einzelnen TIFF Farbtiefe: 16 Mio. Farben 1. Schritt: Reduzierung der Farbtiefe – z.B. Programm IrfanView (Windows) – Batch-Funktion, 256 Farben – Ergebnis: ca. 60 MByte je Bild 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 36 Aufbereitung Luftbilder 2 2. Schritt: Innere Pyramide der Auflösung Programm ‚gdal‘ 8 Kommando ‚gdaladdo‘ Verkleinerte Versionen des Bildes werden an den Datei-Anfang gestellt 4 2 Mehrere Stufen: 2 – 4 – 8 – 16 Das erspart es, mehrere Versionen der Bilder für verschiedene Zielmaßstäbe vorzuhalten 1 Während der Benutzung braucht für kleine Maßstäbe nur der Datei-Anfang gelesen werden. Dateigröße erhöht sich (von 60) auf ca. 80 MByte 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 37 Aufbereitung Luftbilder 3 Kachelbildung Einbindung in ein Gitter – Programm ‚gdal‘ – Kommando: gdaltindex – Ergebnis: Shape-Datei Diese Shape-Datei kann in die Map-Datei eingetragen werden. Das erspart es, jedes TIFFBild einzeln dort zu definieren. 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 38 Daten vorhandene Eigenentwicklungen Verfahren im technischen Bereich und bei NKF: Grafik-Anbindung war größtenteils auf Basis von SICAD SD bereits vorhanden Geometriedaten (Koordinaten) in den Fachdaten enthalten ... ins Web-GIS integrieren Konverter – ALB-Info – EDBS2WKT 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 39 Kanal ‚ARLIS‘ Abwasser und RohrLeitungs Informations System Kanalkataster Schadensverwaltung Vermögensbewertung Desktop: – Datenbank MS ACCESS – Grafik: SICAD SD Mapserver: – SQL-Export aus ARLIS in die PostGIS-DB 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 40 Kanal mit ... 31.10.2007 ....ALK ALK krz Minden-Ravensberg/Lippe ....Luftbild Luftbild 41 Straße ‚KomSIS‘ Kommunales Straßen-Information-System Löst die NKF-Problematik: – Wie viel Straßen, Radwege, Parkplätze? – In welchem Zustand? Desktop: – Datenbank MS ACCESS – Grafik: SICAD SD – Einfache Erfassung über Stationierung – mit Hilfe von Luftbildern u.a. Mapserver: – SQL-Export aus KomSIS in die PostGIS-DB 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 42 Software Projekt ‚ALK mit freier Software‘ Ziel: Darstellung der Liegenschaftskarte nach ZV-AUT http://www.mapbender.org/index.php/ALK_mit_Freier_Software Konverter EDBS2WKT – KRZ (Lemgo) http://gis.krz.de/alk/edbs2wkt/ – ALK-Struktur Æ OGC-konforme Spatial-DB Mapdateien (für UMN-Mapserver) – CCGIS (Bonn) http://www.wheregroup.com/ – Codierung der Zeichenvorschrift als Mapdatei, Druckversion Pilotanwender: Oberbergischer Kreis http://rio.obk.de/ – Fachliches Know-How, ZV-Aut – Genehmigung des RP für ‚amtliche Auskunft‘ Einsatz in vielen Kreisen in Mecklenburg Vorpommern – Client kvwmap (Uni Rostock) http://kvwmap.geoinformatik.uni-rostock.de/ 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 43 Das Besondere an der ALK Verzicht auf farbige Darstellung – Lichtpausen Viele Ebenen (Layer), sehr viele Objektarten – Angepasste Version des UMN-Mapserver Begleitsignaturen wegen Überlagerung von Linien – Flur, Gemarkungs- und Gemeindegrenze auf Flurstücksgrenze – Mauer- und Zaunsymbole an Flurstücksgrenzen Schraffur von Gebäuden – Ausgerichtet an Gebäude nicht am Kartenrand Viele Symbole – Nutzungsarten 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 44 ALB Automatisiertes Liegenschafts-Buchwerk – Alphanumerischen Daten zur ALK – Eigentümer, Nutzungsarten, Klassifizierungen, Bauslasten, Adressen, ... Konverter: ALB-Info 3.0 http://gis.krz.de/alb/ – Eingabe Format WLDGE – Bezieher-Funktion (Sekundärbestand periodisch aktualisieren) – Ausgabe in PostgreSQL-Datenbank (oder ACCESS, MySQL) Navigation – Adresse – Eigentümer – Katasterschlüssel ALB-Auskunft über PHP-Scripte im Mapserver – Auswahl über Karte (ALK-Flurstückskennzeichen) 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 45 ALB-Navigation Nach Adresse Nach Katasterschlüssel Nach Eigentümer Positionieren der Karte Setzen einer Markierung Autor: ITEBO (Osnabrück) 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 46 ALB-Auskunft 1 Auswahl Flurstücks-Nr. in der ALK 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 47 ALB-Auskunft 2 Formate Übersicht Strukturierte Namen Flurstücksnachweis Bestandsnachweis (Grundbuchdaten) Historie Aufteilung wie die gewohnten ALB-Auszüge (Landeslösung) Aber mit modernen Mitteln – Hyperlinks – Farben, Rahmen – PHP, HTML, Javascript 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 48 GISMA2GIS - Ansicht 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 49 GISMA2GIS - Auskunft Auswahl der Fläche in der Karte Daten in mehreren Registern 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 50 Die Zukunft ... OK.EWO-Anbindung an Mapbender (ITEBO) – Geometrisch definierte statistische Auswertungen des Einwohnerwesens Digitalisierung einfacher Geometrien im Mapbender – Anwendung: z.B. Baustellen – Technologie: WFS-T, Software: Geoserver Metadaten? – z. Zt. ‚Dokumentation‘ im CMS – je Gemeinde noch überschaubarer Datenbestand – jedoch rasant wachsend 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 51 Erfahrungen Wichtig: Normung durch OGC (WMS, WFS, WKT) – Verschiedene Komponenten der GDI passen zusammen – Komponenten sind austauschbar – Verteilte Architektur Freie Software – Keine Gewährleistung, aber .... – Hilfe über Mailing-Listen – verschiedene ‚Level‘ von Anfängerfragen bis Spezialwissen – Dokumentation über gemeinschaftliche WIKI Service-Leistungen von Fachfirmen, z.B. Schulungen Offen für Mitarbeit und eigene Erweiterungen Daten: Mehrwert durch Kombination verschiedener Datenbestände – Beispiel: 31.10.2007 (nächste Seite) krz Minden-Ravensberg/Lippe 52 Beispiel: Wahlbezirke 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 53 Beispiel: Hurricanes 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 54 Beispiel: Kombination vom Daten 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 55 31.10.2007 krz Minden-Ravensberg/Lippe 56
