Download - Das Geoweb

Das GeowebPotenziale digitaler Kartografie für Kommunikation und E-Business

Thesis zur Erlangung des Grades Master of Science

von

Holger Neubgeboren am 16.02.1982 in Emmendingen

betreut durchDr. Benedikt Schulz (Virtual Identity AG)

Magic is dead, and it’s a beautiful thing - Daniel Madison

1. Prüfer: Prof. Martin Kirn (Hochschule Pforzheim)2. Prüfer: Prof. Dr. Thomas Greiner (Hochschule Pforzheim)

Eingereicht im April 2009

http://maps.google.com/staticmap?center=48.0718,7.9031&zoom=17&size=512x512&maptype=hybrid&markers=48.0718,7.9031,blueh

Location, they say, is everywhere. Everyone has one, all of the time

– Ben Ward (Engineer YDN), 2008

Erklärung

Hiermit erkläre ich, dass die vorliegende Arbeit von mir selbständig und nur unterVerwendung der aufgeführten Hilfsmittel erstellt wurde. Alle Stellen, die ich wörtlichoder sinngemäß aus veröffentlichten Schriften entnommen habe, wurden als solche ge-kennzeichnet. Diese Arbeit wurde weder als Ganzes noch in Auszügen für eine anderePrüfung angefertigt.

Freiburg, 28. April 2009

Unterschrift:

III

Kurzfassung

Das Internet ist bereits heute das für die Verbreitung von Informationen und Dienstleis-tungen am häufigsten verwendete System und gilt somit als de facto-Standard für dieglobale Kommunikation [Yeung/Hall, 2007, S. 367; Stefanakis/Peterson, 2006, S. 6]. MitGoogle Earth1 und Google Maps2 als prominente Beispiele hat die Geografie Einzug indas Internet und in das Bewusstsein der Öffentlichkeit erhalten.

Das geschärfte Verständnis für die Bedeutung von Geodaten in der Bevölkerung stelltauch Unternehmen vor neue Herausforderungen. Es gilt die Frage zu beantworten, wiedas Geoweb dazu beitragen kann, bisherige Infrastrukturen, Schnittstellen und Ab-läufe weiter zu verbessern, und wie Geowebanwendungen dabei helfen können, einenwirtschaftlichen Vorteil zu erlangen. Besonders deutlich wird die Notwendigkeit vonAntworten auf diese Fragestellungen vor dem Hintergrund der allgemein als gültig an-gesehenen Aussage, dass 80% aller Entscheidungen im öffentlichen und privaten Le-ben einen räumlichen Bezug haben [Peyke, 2004; Scharl/Tochtermann, 2007; IMAGI,2008].

Diese Arbeit zeigt, dass Methoden undWerkzeuge des Geowebs eine Reife ereicht haben,die es Unternehmen erlaubt, Geowebanwendungen zur Steigerung des Geschäftserfolgeinzusetzen. Die Arbeit untersucht Strukturen des Geowebs und bespricht dessen tech-nisches Fundament. Den Schwerpunkt bilden dabei konkrete Formate wie das bekannteVisualisierungsformat KML, ebenso wie konzeptionelle Element im Geoweb. Begriffewie Geodateninfrastruktur, Geo Webservices und auch Geoweb werden hinsichtlich un-terschiedlicher Definitionen untersucht und Methoden für die webbasierte Präsentationvon Geodaten, beispielsweise in Kartendiensten, dargestellt.

Über eine Bestandsaufnahme bereits heute existierender Geowebanwendungen in unter-schiedlichen Bereichen werden die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten gezeigt. DieArbeit präsentiert anschließend ein Ordnungssystem für die modulare Zerlegung ak-tueller und zukünftiger Geowebanwendungen, welches erlaubt, diese einfacher zu sor-tieren, zu klassifizieren und zu vergleichen. Eine Potentialbetrachtung des Geowebsanhand einer Analyse von Chancen und Risiken zeigt exemplarisch an generellen undkonkreten Szenarien, wie Unternehmen durch den Einsatz von Mitteln des Geowebs Po-tentiale in den Bereichen E-Business und Kommunikation erschließen können. Gleich-zeitig untersucht die Arbeit Faktoren, die für den langfristigen Erfolg des Geowebsmaßgeblich sind, reflektiert den aktuellen Stand der Entwicklung und bewertet die-sen.

Stichworte:Geoweb, Web Mapping, Web 2.0, E-Business, GDI, WebGIS, LBS

1http://www.google.com/earth2http://www.google.com/maps

IV

http://www.google.com/earth

http://www.google.com/maps

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung 11.1 Zielsetzung .............................................................................................. 21.2 Aufbau der Arbeit ................................................................................... 2

2 Grundlagen und verwandte Arbeiten 32.1 Literaturlage............................................................................................ 32.2 Basiswissen Geodäsie ............................................................................... 4

2.2.1 Geografische Kodierung ................................................................ 42.2.2 Geoid, Ellipsoid und Bezugssysteme.............................................. 52.2.3 Kartenprojektionen....................................................................... 6

2.3 Geografische Informationssysteme ........................................................... 82.3.1 Begriffsbestimmung im Wandel der Zeit ........................................ 82.3.2 Datenbanksysteme mit räumlichen Daten...................................... 102.3.3 Geodaten und Datentypen ............................................................ 102.3.4 Digitale Kartografie ..................................................................... 12

2.4 Methoden der Positionsbestimmung ......................................................... 132.4.1 Grundlegende Verfahren zur Standortberechnung .......................... 142.4.2 Satellitengestützte Systeme ........................................................... 162.4.3 Zellbasierte Funknetze .................................................................. 172.4.4 Positionsbestimmung durch IP Location Lookup........................... 18

3 Das Internet als Medium für die Verbreitung und Verwendung von Geoda-ten 203.1 Das Geografische Internet ....................................................................... 20

3.1.1 Begriffsbestimmung „Geoweb“ ..................................................... 203.1.2 Quellen geografischer Daten .......................................................... 213.1.3 Benutzergruppen und Peripherie ................................................... 23

3.2 Formate zur Geokodierung und Georeferenzierung .................................. 243.2.1 Modellierungs- und Datenaustauschformate .................................. 243.2.2 Geografische Kodierung textueller Informationen .......................... 293.2.3 Bildformate mit Geoinformationen ............................................... 323.2.4 Geolocation API für die standardisierte Positionsabfrage............... 36

3.3 Webservices für Geodienste ..................................................................... 383.3.1 Geo Webservices nach dem OpenGIS Standard ............................ 40

3.4 Infrastrukturen für den Zugang zu Geodaten .......................................... 423.4.1 Definition, Ziele und Aufgaben...................................................... 423.4.2 Infrastrukturen am Beispiel........................................................... 44

3.5 Kartendienste und virtuelle Globen ......................................................... 453.5.1 Virtuelle Globen ........................................................................... 46

V

Inhaltsverzeichnis

3.5.2 Kartendienste ............................................................................... 473.5.3 Anwendungsgebiete....................................................................... 50

4 Empirische Recherche und Zerlegung von Geowebanwendung 534.1 Querschnitt durch Geowebanwendungen - Eine Bestandsaufnahme .......... 53

4.1.1 Basisdienste und Frameworks........................................................ 544.1.2 Nachrichtenkarten......................................................................... 554.1.3 Fotomapping................................................................................. 564.1.4 Auskunftsysteme und Geo-Zentrische Webseiten ........................... 574.1.5 Navigation und Assettracking ....................................................... 594.1.6 Analyse, Marketing und Werbung ................................................. 614.1.7 Mobile Applikationen und Location Based Services LBS ............... 634.1.8 Content Dynamisierung über Location Tracking............................ 654.1.9 Präsentation und Visualisierung.................................................... 66

4.2 Bestandteile von Geowebanwendungen - Eine Zerlegung .......................... 694.2.1 Komponentensicht: Webanwendung............................................... 704.2.2 Komponentensicht: Technisch/Infrastruktur .................................. 774.2.3 Zusammenfassung und Bewertung des Schemas............................. 79

5 Chancen für Geowebanwendungen und Faktoren für den langfristigen Erfolg 845.1 Mehrwertpotentiale am Beispiel .............................................................. 84

5.1.1 Potentiale für das E-Business und Kommunikation im Allgemeinen 845.1.2 Marketing und Akquise von Daten ................................................ 855.1.3 Harmonisierung in Geschäftsprozessen und Verwaltung ................. 865.1.4 Verbesserung der Informationsversorgung und Kommunikation

durch Mittel des Geoweb .............................................................. 875.1.5 Location Aware Webbrowsing ....................................................... 885.1.6 Migration von Virtualität und Örtlichkeit ..................................... 89

5.2 Katalysatoren und Risiken ...................................................................... 915.2.1 Mobiles Internet und Positionsbestimmung als Schlüssel für orts-

bezogene Dienste .......................................................................... 915.2.2 Über Standardisierung, Harmonisierung und Kooperation ............. 925.2.3 Schutz von Daten und Datenschutz .............................................. 95

6 Zusammenfassung und Ausblick 986.1 Zusammenfassung ................................................................................... 986.2 Ausblick ................................................................................................. 101

Literaturverzeichnis 104

Anhang 114

VI

1 Einleitung

Das Internet ist bereits heute das für die Verbreitung von Informationen und Dienst-leistungen am häufigsten verwendete System und gilt somit als de facto-Standard fürdie globale Kommunikation [Yeung/Hall, 2007, S. 367; Stefanakis/Peterson, 2006, S. 6].Mit Google Earth1 und Google Maps2 als prominente Beispiele hat die Geografie Ein-zug in das Internet und in das Bewusstsein der Öffentlichkeit erhalten und löste in derWebgemeinde einen Trend des Geotaggings3 aus. Dieser Trend führte dazu, dass eineVielzahl von Informationen nunmehr geografisch sortiert werden können. Die punktge-naue Beschreibung von Informationen über räumliche Koordinaten eröffnet eine neueDimension der Betrachtung und erlaubt es, neue Schlüsse zu ziehen, da viele Informa-tionen über Ressourcen „erst durch ihre Zuordnung zu einem definierten Ort [. . . ] einenNutzen“ [Vogel, 2002, S. 1] bringen.

Frei verfügbare Kartendienste bieten Schnittstellen für die externe Verwendung an.Über diese lassen sich geografisch kodierte Informationen hinzuzufügen, in sogenanntenMash-Ups mit anderen Anwendungen kombinieren und als neuartige Browseranwendun-gen mit geografischem Bezug im Internet anbieten [Maguire, 2008]. Auch vereinfacht dieÖffnung monolithischer Geoinformationssysteme (GIS) in Form von Webschnittstellenden Zugriff auf geografisch kodierte Informationen, als unmittelbare Konsequenz derglobalen Vernetzung und interdisziplinären Nutzung von Geoinformationen [Bernard/Crompvoets/Fitzke, 2005, S. 5; Stefanakis/Peterson, 2006, S. 6].

Das geschärfte Verständnis für die Bedeutung von Geodaten in der Bevölkerung stelltauch Unternehmen vor neue Herausforderungen. Es gilt die Frage zu beantworten, wiedas Geoweb dazu beitragen kann, bisherige Infrastrukturen, Schnittstellen und Ab-läufe weiter zu verbessern, und wie Geowebanwendungen dabei helfen können, einenwirtschaftlichen Vorteil zu erlangen. Besonders deutlich wird die Notwendigkeit vonAntworten auf diese Fragestellungen vor dem Hintergrund der allgemein als gültig an-gesehenen Aussage, dass 80% aller Entscheidungen im öffentlichen und privaten Le-ben einen räumlichen Bezug haben [Peyke, 2004; Scharl/Tochtermann, 2007; IMAGI,2008].

1http://www.google.com/earth2http://www.google.com/maps3Geotagging beschreibt die Zuordnung einer Geografischen Position zu einem Datensatz, wieText-, Bild-, Video- oder Audiodaten

1

http://www.google.com/earth

http://www.google.com/maps

1 Einleitung

1.1 Zielsetzung

Übergeordnetes Ziel dieser Arbeit ist es, aufzuzeigen, dass Methoden undWerkzeuge desGeowebs eine Reife ereicht haben, die es Unternehmen erlaubt, Geowebanwendungenzur Steigerung des Geschäftserfolgs einzusetzen. Die Arbeit konzentriert sich dabei auffolgende Teilziele:

• Schaffung einer präzisen, konsistenten und vollständigen begrifflichen Basis,• Analyse bestehender Geowebanwendungen und Schaffung eines modularen Ord-

nungssystems zur Klassifikation bestehender und zukünftiger Geowebanwendun-gen, und

• Potentialbetrachtung des Geowebs anhand einer Analyse von Chancen und Risi-ken.

1.2 Aufbau der Arbeit

Die vorliegende Arbeit ist thematisch in drei Blöcke unterteilt:

Eine Einführung in die Geografie und Untersuchung des technischen wie konzeptionel-len Fundaments des Geowebs geben die Kapitel 2 und Kapitel 3. Sie stellen Grundlagender digitalen Kartografie, der Geografie und der Positionsbestimmung vor. Anschließenduntersuchen sie Strukturen des Geowebs und besprechen Formate, die eine Geokodie-rung erlauben und für den Einsatz im Web geeignet sind. Außerdem beschreiben sieAnsätze für den einheitlichen Zugriff auf Geodaten und der Präsentation im Webbrow-ser.

Eine Bestandsaufnahme von Anwendungen im Geoweb und Beschreibung eines Schemasfür die Zerlegung von Geowebanwendungen umfasst das darauf folgende Kapitel 4. Esreflektiert den Stand verfügbarer Geowebanwendungen und präsentiert ein Schema fürderen modulare Zerlegung.

Erfolgsfaktoren des Geowebs und Potentiale von Geowebanwendungen in Kommuni-kation und E-Business untersucht Kapitel 5, indem es anhand von abstrakten undkonkreten Beispielen zeigt, wie Unternehmen in Hinblick auf Kommunikation und dasE-Business Werkzeuge des Geowebs zu ihren Gunsten einsetzen können. Gleichzeitig be-spricht das Kapitel Faktoren, die für den langfristigen Erfolg des Geowebs und dessenAnwendungen maßgeblich sind.

Die Arbeit schließt mit einer übergreifenden Betrachtung und einem Ausblick in Kapi-tel 6.

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2 Grundlagen und verwandte Arbeiten

Anwendungen im Geoweb setzen digitalen Karten ein und verwenden so Produkte undWerkzeuge der Geografie. Die geografische Verortung von Punkten stützt sich auf Me-thoden, um Positionen auf der Erde zu bestimmen. Dieses Kapitel vermittelt in Ab-schnitt 2.2 die nötigen Grundlagen für den Umgang mit digitalen Karten im Internet.Anschließend führt Abschnitt 2.3 den Begriff des Geografischen Informationssystemsund dessen Bestandteile ein. Ein Blick auf gängige Verfahren zur Positionsbestimmungund deren Anwendung in Abschnitt 2.4 schließt das Kapitel.

2.1 Literaturlage

Die Entwicklung von GIS Anwendungen blickt auf eine lange Historie zurück. Dement-sprechend existiert ein großer Literaturbestand zu verschiedensten Themen mit theo-retischer und praktischer Ausrichtung. Auch einige Werke zu WebGIS befinden sichdarunter. Hierbei liegt der Fokus meist auf den Einsatz in der GIS Domäne. DieseSammlungen geben einen Einblick in den Entwicklungsprozess von monolithischen GISSystemen zu verteilten WebGIS Anwendungen, befassen sich jedoch nicht mit der neu-artigen Verwendung von georeferenzierenden Multimediadaten und deren Einsatz inAnwendungen ausserhalb der GIS Domäne. Ausnahme bildet hierbei [Stefanakis et al.,2006]. Die Sammlung bespricht verschiedene Anwendungsformen von geografisch ko-dierten Mediadaten. In diversen Beiträgen zu Grundlagen, Quellen und konkreten An-wendungen legt das Werk den Fokus zwar auf geografische Hypermedia im Generellen,es ist jedoch stark GIS geprägt und die enthaltenen Fallbeispiele betreffen meist Pro-jekte, die im Rahmen von Forschungsarbeit entstanden sind.

Siekierska/McCurdy (2008) haben eine Sammlung herausgegeben, die den Stand derTechnik in Web-Kartendiensten jeglicher Art reflektiert. In Beiträgen mit Schwerpunk-ten technische Realisierung, Anwendungsentwicklung und Konzeption bespricht die-se Sammlung sowohl theoretische als auch praktische Aspekte. Die Kombination ausForschungsberichten und Praxisbeispielen zeigt aktuelle Trends und Paradigmenwan-del auf und führt zu einer Verwendung von Geodaten in nicht fachspezifischen An-wendungen hin. Ähnlich reflektiert auch [Scharl/Tochtermann] den aktuellen Standder Forschung und Anwendung. Neben technischen Grundlagen liegt der Fokus vor

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allem auf Anwendung und ökonomischen Wandel durch Geobrowser und durch dasGeoweb.

Weitere Literatur über den Nutzen von Geowebstrukturen, speziell im Hinblick aufKommunikation und das E-Business, ist der Recherche zu Folge nicht existent. DerGrund hierfür liegt vermutlich in der noch recht jungen Disziplin bezüglich dem Einsatzvon Geowebanwendungen in Unternehmen und der Zurückhaltung und beim Einsatzvon Web 2.0 Werkzeugen in der Wirtschaft. Ein weiterer Faktor für das Fehlen derarti-ger Literatur birgt das fehlende Referenzmaterial. Zwar herrscht ein Konsens über denNutzen von Geodaten über das Internet, wie sich dieser Nutzen manifestiert und wiewelche Potentiale erschlossen werden können, ist noch ungeklärt [Fornefeld/Oefinger/Jaenicke, 2004, S. 4], so dass konkrete Nutzenanalysen und Bewertungen in der Litera-tur rar sind. Diese Arbeit kombiniert daher Fachliteratur verschiedener Domänen undstellt diese zur Beantwortung der Zielsetzung in einen gemeinsamen Kontext. Auchverwendetet die Arbeit eine Reihe von Studien und Prognosen namhafter Quellen fürdie zukünftige Entwicklung des Geowebs und dessen Komponenten, die im Laufe derArbeit behandelt werden.

2.2 Basiswissen Geodäsie

2.2.1 Geografische Kodierung

Zur exakten Beschreibung von Positionen auf der Erdkugel dienen verschiedene Syste-me. Grundlegend und international universell ist ein sphärisches Koordinatensystem ausLängengraden (Meridiane) und Breitengraden [Goodchild, 2007, S. 7]. Hierbei bilden derNullmeridian (durch Greenwich) und der Äquator die Achsen des Koordinatensystems.Meridiane verlaufen zwischen den Polen in Nord-Süd Ausrichtung und unterteilen dieErdkugel in 360 Längen(halb)kreise. Ausgehend von dem Nullmeridian werden jeweils180 Längenkreise in östlicher und westlicher Richtung gezählt. Der 180te Längenkreisöstlicher bzw. westlicher Länge ist identisch. Er verläuft dem Nullmeridian gegenüberund bildet mit diesem die Grenze zwischen Ost- und Westhalbkugel. Orthogonal zuden Meridianen verlaufen die Breitenkreise. Der Äquator, als Breitengrad mit maxima-lem Umfang, teilt die Erde in eine Nord- und Südhalbkugel mit je 90 Breitenkreisenvon dem Äquator zu den Polen, wobei von nördlicher bzw. südlicher Breite gesprochenwird.

Länge und Breite werden in Bogengraden ausgedrückt, die sich weiter unterteilen lassen.Die granulare Einteilung zeigt Formel 2.1.

1° (Grad) = 60′ (Bogen) Minuten

1′ (Bogen) Minute = 60′′ (Bogen) Sekunden(2.1)

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Der Erdradius beträgt gerundet etwa 6370 km. Somit ergeben sich bei einem Umfangvon circa 40 000 km für die mittlere Ausdehnung eines Bogengrades ungefähr 111 kmund einer Bogenminute 1.825 km1. Für Längengrade gilt die Aussage aufgrund der Bün-delung an den Polen nur unmittelbar am Äquator und cos(Breitengrad) × 111.325 kmsonst. Über ein Tupel aus Längen- und Breitengrad ist jede Position auf der Erde geogra-fisch hinreichend exakt beschreibbar [Leser/Schneider-Sliwa, 1999].

2.2.2 Geoid, Ellipsoid und Bezugssysteme

Als einfachste Form eines Erdmodells dient die Kugel mit dem Erdradius von 6372 km.Tatsächlich lässt sich die Erde präziser durch ein über zwei Radien eindeutig definiertesRotationsellipsoid beschreiben. Eine solche Approximation der Erdform wird Sphäroidgenannt. Beispiele die bis heute in der Geodäsie eingesetzt werden sind das „Bessel1840“, das „GRS80“ oder das „WGS84“ Ellipsoid. [Hennermann, 2006]. Die tatsächlicheErdgestalt, bezogen auf die einheitliche Normalschwere2 bildet das Geoid ab und istfür eine genaue Vermessung von Bedeutung. Diese Gestalt, die aufgrund variierenderMaterialdichte und -beschaffenheit eine gewellte Oberfläche besitzt, gilt es mit Hilfeeines Späroid als geometrisches Gebilde anzunähern. Über Variation der Ellipsenradien,aber auch über eine zusätzliche Verschiebung des spärischen Zentrums der Erde sind sieglobal (Erdellipsoid) oder lokal (Referenzellipsoid) einsetzbar.

Ein Bezugssystem (auch Datum)3 besteht aus den für die elliptische Approximation desGeoid verwendeten Parametern, sowie der Lokalisation auf der Erde, also der Verschie-bung des Zentrums. Dabei wird eine mit dem Massenschwerpunkt der Erde konformeLagerung als geozentrisch bezeichnet [Hennermann, 2006]. Beispiele für Bezugssystemesind:

ITRS : Einen einheitlichen weltweiten Standard mit Fixpunkten, die in regelmäßigenAbständen neu veröffentlicht werden, bildet das International Earth RotationService (IERS) Terrestrial Reference System (ITRS).

WGS84 : Als Grundlage für die GPS Positionierung dient das WGS84 mit dem gleich-namigen geozentrischen Ellipsoid.

ETRS89 : Das European Terrestrial Reference System 1989 (ETRS89) ist für die eu-rasische Kontinentalplatte als fixes Referenzsystem angesehen. Es kann für diesesgeografische Gebiet als konform mit dem WGS84 angesehen werden. Bezugsellip-soid ist das geozentrisch gelagerte GRS80 Ellipsoid.

1Die mittlere Distanz einer Bogenminute von 1.825 km entspricht genau einer Seemeile (NauticMile, NM) und erleichtert so das Messen von Entfernungen auf Seekarten.

2Die Normalschwere entspricht einer Schwerkraft von 9, 81ms23Anstelle von Bezugssystem findet sich auch die Verwendung des Begriffs Kartendatum, alssprichwörtliche Übersetzung des englischen „map datum“.

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Aufgrund unterschiedlicher elliptischer Systeme kann so eine tatsächliche Position aufder Erde auf identischem Ellipsoid durch unterschiedliche Lagerung abweichende Koor-dinaten aufweisen. Da die Kartenprojektion von einem Referenzellipsoid projiziert, istdie Nennung des zugrundeliegenden Datums ein wichtiger Parameter. Die Abweichungzwischen Geoid und Referenzellipsoid an einer bestimmten Stelle bezeichnet man alsGeoidundulation.

2.2.3 Kartenprojektionen

Eine Kartenprojektion ist eine mathematische Transformation, die Daten aus der sphä-rischen Geometrie (Erdkugel) in die euklidsche Geometrie (Ebene) abbildet [Henner-mann, 2006, S. 94]. Unterschiedliche Anwendungsbereiche und Einsatzzwecke stellenverschiedene Anforderungen an die Beschaffenheit von Projektionen. Die am häufigstengenannten geometrischen Eigenschaften, deren Erhalt Projektionen erfüllen können sind[Mitchell, 2008, S. 382-383; Hennermann, 2006, S. 99, und andere]:

Winkeltreue : Von einer winkeltreuen (konformen) Abbildung wird gesprochen, wennWinkel auf der Projektion im kleinsten Bereich denen des Urbildes gleich sind.

Flächentreue : Die Proportionalität von Projektionsflächen mit Flächen auf dem Urbildgilt. Somit werden Flächen maßstabsgetreu abgebildet. Man spricht hierbei voneiner äquivalenten Abbildung.

Längentreue : Die Abstände zu beliebigen Punkten von dem Zentrum der Projektionaus sind bei einer längentreuen (aquidistanten) Abbildung proportional zu dentatsächlichen Abständen auf dem Urbild.

Die genannten Kriterien werden durch gängige Projektionstypen in unterschiedlichemMaße angenähert. Eine Projektion, die sämtliche Kriterien erfüllt, gibt es nicht. Diefolgenden Projektionstypen dienen als Grundlage von heute verbreiteten Projektio-nen [Kraak/Ormeling, 2003, S. 70-75; Mitchell, 2008, S. 383-384; Hennermann, 2006,S. 96]:

Konische Projektion (Kegelprojektion) : Um eine Kegelprojektion zu erzeugen, wird aufdie Kugel ein Kegel gesetzt. Entlang der Berührkante von Kegel und Kugel istdiese Projektion am genauesten.

Zylinderprojektion : Bei einer Zylinderprojektion wird die Projektionsfläche in Formeines Zylinders um die Kugel gelegt und anschließend auf diesen abgebildet. Ent-lang der Berührkante von Zylinder und Kugel ist die Projektion verzerrungsfrei.Die bekannteste Zylinder Projektion ist die Mercator Projektion, die Grundlagefür die Universal Transverse Mercator (UTM) (→Abschnitt 2.2.3).

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Azimutalprojektion (Ebenenprojektion) : Bei der Azimutal- oder Planarprojektion be-rührt die Projektionsfläche, den Globus in nur einem Punkt. Entweder an einemder Pole (polständige Projektion) oder an einer Stelle zwischen den Polen (zwi-schenständige Projektion). Die Projektion nimmt mit zunehmendem Abstand vomBerührpunkt an Verzerrung zu und findet hauptsächlich für Karten der Polarge-biete Anwendung.

Abbildungen 2.1(a)–(c) zeigen die Ergebnisse mit den vorgestellten Projektionsarten.

(a) Kegelprojektion (b) Zylinderprojektion (c) Azimutalprojektion

Abbildung 2.1: Methoden zur Projektion aus der spärischen in die euklidsche Geometrie (Quel-len: Wikipedia (Fotograf: Stefan Kühn))

Vor dem Hintergrund einer weit verbreiteten Verwendung [Hennermann, 2006, S. 102],vor allem auch in Kartendiensten im Internet, beschreiben die nächsten Abschnitte dieUTM Projektion, sowie das Koordinatensystem im UTM-System.

Universelle Transversale Mercator Projektion

Die transversale Mercatorprojektion ist eine Zylinderprojektion, bei der die Achse desProjektionszylinders in der Äquatorebene liegt. Die Mercator Projektion im Allgemei-nen hat die Eigenschaft einer zunehmenden Verzerrung, je weiter Projektionsfläche vondem Ellipsoid entfernt ist. Bei der klassischen Mercator Projektion ist dieses an denPolen der Fall und in der transversalen Version entsprechend am Äquator. Um dieseVerzerrung zu minimieren bildet die UTM Projektion, welches als Ellipsoid das WGS84verwendet, im Streifensystem mit 6° breiten Streifen ab. Anstelle einer singulären Ab-bildung von Urbild auf Projektionsfläche, besteht die Projektion dadurch aus einerVielzahl von einzelnen Projektionen von Segmenten des Urbilds. Jedes Segment besitztals Referenz einen Zentralmeridian. So ergeben sich im UTM-System 60 Zonen miteiner Breite von je 6 Grad. Nördlich des Äquators liegende Zonenbereiche kennzeich-net ein nachgestelltes N und südliche ein S. Aufgrund der Konvergenz der Meridianean den Polen, ist die UTM Projektion nur zwischen 84° nördlicher und 80° südlicherBreite repräsentativ. Dort ist die Geoindulation vernachlässigbar und die Punkte desErdellipsoids werden „hinreichend verzerrungsfrei wiedergegeben“ [Hennermann, 2006,S. 103].

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Das Koordinatensysteme des UTM-Systems

Für die Verortung von Positionen, die auf der Erdkugel über Winkelkoordinaten (Län-gengrade und Breitengrade) effizient angegeben werden, eignen sich in der Ebene metri-sche Koordinatensysteme. Dies gilt speziell für nahezu verzerrungsfreie Projektionen,da es eine metrische Strecken- und Flächenmessung ermöglicht [Hennermann, 2006].Das UTM ist ein metrisches Koordinatensystem für Karten

Die UTM Abbildung auf dem WGS84 Datum bildet die Grundlage des UTM System.Auf jede der durch die UTM-Projektion entstandenen Zonen wird ein eigenes metrischesKoordinatensystem gelegt. Der jeweilige Referenzpunkt befindet sich am Schnittpunktvon Zentralmeridian und Äquator. Eine geodätische Position wird durch die Zone, so-wie Hoch- und Rechtswerte, die Werte für die Abweichung vom Referenzzentrum nachNorden respektive Osten, eindeutig angegeben. Zur Vermeidung negativer Werte beiPunkten westlich des Zentralmedians erhält dieser den Wert 5 000 000 m. Dieses Ver-fahren nennt sich False Easting. Für Koordinaten in den südlichen Bereichen der Zonenerfolgt eine Wertzuweisung am Äquator von 10 000 000 m (False Northing). Eine gültigeKoordinate im UTM-System lautet zum Beispiel:

Zone 33N Rechtswert 4 420 356.7 m Hochwert: 5 398 659.8 m

Eine Abwandlung des UTM Koordinatensystems ist das Military Grid Reference Sys-tem (MGRS). Bei diesem findet eine weitere Unterteilung der Zonen in 8° breite Bänderstatt, die alphabetisch von C-X4 belegt werden.

2.3 Geografische Informationssysteme

Dieser Abschnitt führt in die digitale Kartografie und Geografische Informationssys-teme GIS ein und beschreibt strukturelle Bestandteile auf dem Gebiet der digitalenVerarbeitung geografischer Daten.

2.3.1 Begriffsbestimmung im Wandel der Zeit

Ein GIS ist ein „rechnergestütztes System, das aus Hardware, Software, Daten undden Anwendungen besteht. Mit ihm können raumbezogene Daten digital erfaßt und re-digiert, gespeichert und reorganisiert, modelliert und analysiert sowie alphanumerischund graphisch präsentiert werden“ [Bill/Fritsch, 1991, S. 5]. Für die Anwendung bedeu-tet dies, dass „digitale Geoinformationen [. . . ] einfacher integriert, deutlich effizienter

4Die Buchstaben I und O wurden aufgrund der leichter Verwechselung mit 1 und 0 nichtverwendet

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und schneller verarbeitet oder in digitale Karten visualisiert werden“ [GDI-DE, 2008]können. Mithilfe von GIS lassen sich nach den vorgestellten Definitionen also Problem-stellungen mit geografischem Bezug beantworten, visualisieren, und als unterstützendesWerkzeug in Entscheidungsprozessen einsetzen. Gezielte Gruppen von Geoinformatio-nen lassen sich dabei beliebig in unabhängigen Datenschichten überlagern und so kom-plexe, vielschichtige Probleme, effizient darstellen. Die Idee der geschichteten Überla-gerung (Layerprinzip) findet seinen Ursprung in Hettner (1927).

Die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten in Projekten beschreiben Buhmann/Wiesel (2003,S. 18): GIS „lässt sich nutzbringend in allen Phasen eines Projekts einsetzen - von derPlanung und Konzeption, bis hin zu Betrieb und Wartung der Infrastruktur“. Damitidentifizieren sie GIS als wichtigen Bestandteil in unterschiedlichen Prozessketten, wo-bei die Anwendung nicht auf klassische GIS Domänen, wie das Vermessungswesen oderdie Straßenplanung beschränkt ist. GIS findet so über das ursprünglichen Einsatzge-biet hinaus Verwendung. Diesen Paradigmenwechseln in den vergangen Jahrzehntenbeschreibt [Bartelme, 2005] über das GIS-Evolutionsmodel. Es kennzeichnet die Ent-wicklungsstufen von GIS. Auf dieses Modell aufsetzend beschreibt Feix (2007, S. 50) dieaktuelle Epoche als Zeit der Konsolidierung und Services „in der sich GIS nunmehr insämtlichen Branchen verbreitet hat“. Das kombinierte Modell zeigt Abbildung 2.2. Deut-lich erkennbar in dieser Darstellung ist die Fokusverschiebung von einer ursprünglichrein von Funktionalität geprägten Expertentechnologie hin zu einer Kundenorientierungund Integration über standardisierte Geoservices.

Zeit der Pioniere:Individuelle isolierte Lösungswege

Zeit der Behörden:Entwicklung von Konzepten, Umstellung Basisdaten in digitaler Form,GIS als Erfassungswerkzeug

Zeit der Firmen:GIS-Markt entsteht, leistungsfähige Hardware, Umstellung von Groß-rechnern auf Workstation

Zeit der Nutzer:Entwicklung modularen Systemen. Anpassungen an Nutzer-wünsche, Fachschalen

Zeit der Integrierten Lösungen:Freier Markt, Großprojekte

Zeit der Konsolidierung und Services:OGC-konforme Geo-Services, Open Source

Abbildung 2.2: Evolution von GIS (Quelle: nach Feix (2007, S. 50))

Informationen, die sich über ein GIS ableiten, aggregieren und visualisieren lassen,dienen heute als Grundlage oder als unterstützendes Mittel für strategische Entschei-

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dungen in Belangen, die geografische Informationen berücksichtigen. Die Abgrenzung zuherkömmlichen Informationssystemen erfolgt über die Räumlichkeit der Daten.

2.3.2 Datenbanksysteme mit räumlichen Daten

Für die Speicherung und Verwaltung großer Datenbestände bietet sich der Einsatz vonDatenbankensystemen an. Durch die räumliche Dimension unterscheiden sich Geodatenvon herkömmlichen Daten, so dass auch an die Datenbanksysteme spezielle Ansprüchezur Speicherung gestellt werden. Datenbanken mit räumlicher Erweiterung sind in derLage geometrische Formen, wie Punkte, Linien oder Polygone und 3D Objekte zusam-men mit weiteren Informationen vorzuhalten und diese anzufragen. Für die Verwendungim professionellen Umfeld existieren verschiedene Lösungen wie die kostenpflichtigeOracle Spatial5 Erweiterung einer Oracle Datenbank, ArcSDE des Marktführers ESRIim Bereich GIS als Erweiterung für verschiedene Datenbanksysteme, oder die OpenSource Implementatierung PostGIS6 Erweiterung für PostgreSQL Datenbanken. EinGrund für die Verwendung spatialer Datenbanksysteme für Geografische Daten liegt inder umfangreicheren Abfragesprache. Sie ist gegenüber Datenbankabfragesprachen umspatiale Funktionen wie Tests auf Überschneidung, Einschluss oder das Suche nächstge-legener Objekte (Nearest-Neighbour) erweitert. Informationen mit geografischem Bezugbilden die Arbeitsgrundlage eines GIS und werden in den folgenden Abschnitten einge-führt.

2.3.3 Geodaten und Datentypen

Geodaten bilden die Grundlage für Anwendungen mit geografischem Bezug, denn siebeschreiben Daten zu Objekten, die sich direkt oder indirekt auf die Erdoberflächebeziehen [Vogel, 2002]. Es wird dabei zwischen drei Datentypen unterschieden [Vogel,2002; LV BW]. Grundlegend und primär anwendungsneutral sind die Geobasisdaten.Dazu gehören Aufnahmen und Modelle der Erdoberfläche. Darauf bauen Geofachda-ten auf, die in Bezug eines bestimmten Verwendungszweckes eine besondere Bedeu-tung aufweisen und an sich dadurch nicht mehr anwendungsneutral einzustufen sind.Ein Beispiel für Geofachdaten sind Informationen über Bevölkerungsdichten. Zusätz-lich zu den genannten Typen existiert die Gruppe der Geo-Metadaten. Metadatenenthalten Daten über Daten und beschreiben so Geodaten mit Hilfe von Attributennäher. Solche können zum Beispiel Informationen zu Aktualität, Zuverlässigkeit, Ge-nauigkeit, Vollständigkeit, Herkunft, Preis oder Einsatzmöglichkeiten der Geofachdatensein.

5http://www.oracle.com6http://postgis.refractions.net

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http://www.oracle.com

http://postgis.refractions.net


Bei der digitalen Repräsentation von Geodaten unterscheidet man zwischen zwei Ty-pen:

Vektordaten : Vektordaten beschreiben verschieden dimensionale geografische Phäno-mene über eine Menge von Vektoren. Hierzu gehören Punkte (konkreter Ort),Linien (Straßen, Flüsse,. . . ) und Flächen (Gebiete, Grundrisse,. . . ). Die Kodie-rung über Vektoren ermöglicht das Rechnen mit den Objekten, so dass Abfragenüber Schnittflächen oder Überschneidungen mit anderen Objekten und andereFunktionen wie Einschlusstests konkret berechnet werden können.

Rasterdaten : Rasterdaten beschreiben geografische Informationen über Mengen einzel-ner Punkte, die in einem Gitter angeordnet werden. Jeder Bildpunkte ist durchPosition und eine Eigenschaft (Farbwert, Datenwert, . . . ) spezifiziert. Vor allemfür Satellitenbilder und Luftaufnahmen kommt das Rasterformat zum Einsatz.

Vektordaten besitzen im Vergleich zu Rasterdaten eine Reihe Vorzüge. Durch die mathe-matische Beschreibungen sind Vektordaten unabhängig von Maßstäben7 und lassen sichmit anderen Daten beliebig überlagern. Darüber hinaus ist der Speicherbedarf im Ver-gleich mit Rasterdaten reduziert. Nachteile von Vektordaten liegen in der aufwändigenErstellung und einer letztendlichen Approximation tatsächlicher Formen. Tabelle 2.1stellt die beiden Formate und die Kodierung von n-dimensionalen Objekten dar. Basie-rend auf den dort gezeigten 0- bis 2-dimensionalen Formen lassen sich für Geoobjekteweitere Klassen definieren [Rase, 1998]:

2,5-dimensionale Geoobjekte : Objekte dieser Kategorie weisen additiv zu der Ebenenoch Höhenangaben auf. Dadurch entstehen gefaltete Ebenen, die unter anderemfür die Darstellung von Oberflächen und Geländemodellen eingesetzt werden. Dadiese Formen nicht räumlich abgeschlossen sind, jedoch eine dreidimensionale Ge-stalt haben, spricht man von 2,5 Dimensionen.

3-dimensionale Geoobjekte : Körper mit räumlicher Ausdehnung sind dieser Katego-rie zuzuordnen. Unterscheiden lassen sich solide Körper (Volumenkörper) undPolyeder (Grenzflächen-Körper). 3D Stadtmodelle beruhen auf 3-dimensionalenGeoobjekten, die mit Texturen versehen werden, um die Realität abzubilden.

4-dimensionale Geoobjekte : Additiv zu den drei Koordinaten für die räumliche Dar-stellung, speichern 4D Geoobjekte zeitliche Informationen. Die Traversierung vonObjektenhistorien ist so über dynamische Objekte möglich.

Die Relation einzelner Objekte zueinander drücken topologischer Beziehungen oderKlassenhierarchien aus und erweitern so die geometrischen Formen um semantischen

7Gemeint ist hierbei, dass die Schärfe der dargestellten Strukturen invariant gegen Skalierungist. Die Beschränkung definiert sich bei Vektordaten über die Präzision, Detailtreue undAuflösung bei der Erfassung.

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Element Vektordarstellung RasterdarstellungPunkt x,y-Koordinate Pixel

Linie x,y-Koordinatenfolge Pixel

Fläche geschlossenex,y-Koordinatenfolge Pixel

Tabelle 2.1: Vektordaten und Rasterdaten im Vergleich (Quelle: In Anlehnung an [GDI-DE,2008; Bill/Fritsch, 1991]

Kontext [Kolbe, 2008, S. 3]. Dieses vereinfacht Antworten auf Fragestellungen der Ge-stalt „Ist Objekt A in Objekt B enthalten?“ über Plausibilitätsprüfungen auf semanti-scher Ebene. Die tatsächliche geometrische Lage und Ausdehnung ist dabei erst in derweiteren Berechnung relevant.

Die vorgestellten Datentypen und Formen der Repräsentation stellen die Grundlage vonGIS Anwendungen dar, die auf diesen Berechnungen durchführen und die Ergebnissesoweit gefordert über digitale Karten aufbereiten.

2.3.4 Digitale Kartografie

Unter einer Karte8 versteht die Geodäsie eine verkleinerte Abbildung der Erde oderTeilen davon, die maßstäbig ist und dem Zweck der Erläuterung bestimmter geogra-fischer Begebenheiten wie Straßenkarten oder Erhebungskarten dient [Hennermann,2006, S. 6]. Die Kartografie dagegen beschreibt einen Prozess, der sämtliche Stadienvon der Aufbereitung bis hin zu der letztendlichen Verwendung bei der Erstellung vonKarten und georeferenzierenden Produkten enthält [Taylor, 1991]. Dieser umfasst so-wohl die Organisation und Verbreitung von Geoinformationen, als auch die Präsentation

8aus lat. charta = Urkunde

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und letztendliche Verwendung. Entsprechend beschreibt die digitale Kartographie dieKartografie in der digitalen Umgebung und ist heute als nahezu synonyme Bedeutunganzusehen. Im Rahmen dieser Arbeit versteht sich die digitale Kartografie als die Verar-beitung und Aufbereitung von Geodaten jeglicher Art mit dem Ziel der Visualisierungvon Antworten geographischer Fragestellungen.

Die Verwendung digitaler Karten erstreckt sich heutzutage weit über die Grenzen vonGIS hinaus. In Navigationssystemen dienen sie als Orientierungshilfe und in Weban-wendungen als Leinwand für die Präsentation zusätzlicher georeferenzierender Daten.Beide genannten Einsatzgebiete verwenden geografische Koordinaten als Mittel derAusrichtung mit digitalen Karten, so dass Wege für die Bestimmung der Position not-wendig sind. Der folgende Abschnitt stellt verschiedene Methoden vor dieses zu errei-chen.

2.4 Methoden der Positionsbestimmung

Bei der Positionsbestimmung wird mittels verschiedener Techniken der Standort ei-nes Empfängers bestimmt. Hierbei differenziert man zwischen Eigenortung und derFremdortung [Mansfeld, 2004, S. 1]. Während im ersten Fall der Empfänger vorhandeneSignale dazu verwendet seine eigene Position zu bestimmen, wird im letzten der Stand-ort durch eine dritte Instanz berechnet. Für eine Ortung ist daher ein entsprechenderRückkanal für die Übertragung von Parametern notwendig. Im Rahmen der Arbeitwird der Begriff Positionsbestimmung als Synonym sowohl für die Fremd- als auch dieEigenortung verwendet. Dieser Abschnitt stellt bewährte und neue Methoden für diePositionsbestimmung vor, wobei es sich dabei letztlich um eine Positionsapproximati-on handelt, die Genauigkeiten von weniger als 10 Metern bis hin zu 2km Abweichungaufweisen kann [Wealands, 2006, S. 140].

Die Bestimmung des Standortes ist zum einen für die Orientierung grundlegend, jedochauch für die Realisierung von Anwendungen, die den Aufenthaltsort des Anwendersberücksichtigen. Diese sogenannten Location Based Services (LBSs) sind kontextsensi-tiv und generieren ortsbezogenen Inhalt mit dem Ziel Zugriff auf lokale Informationenzu gewähren. Ein LBS beantwortet Fragestellungen mit geografischem Bezug und kanndaher als spezialisiertes Geographisches Auskunftssystem für eine breite Anwendung ge-sehen werden. Durch die Beschränkung auf bestimmte Fragestellungen sind LBS skalier-bar und performant, was sie deutlich von GIS unterscheidet [Yeung/Hall, 2007, S. 493].GIS dient hierbei entsprechend Abbildung 2.3 zusammen mit dem Internet und demMobilfunk als infrastrukturelle Voraussetzung für LBS. Auch die Positionsbestimmungstellt eine Voraussetzung für diese Dienste dar.

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LBS

GIS/Spatiale Databanken (SDB)

Mobile/DrahtloseRechner

Internet/WWW

Internet/Web GIS

MobileGIS/SDB

Mobiles/DrahtlosesInternet

Abbildung 2.3: Schlüsseltechnologien und Infrastrukturen für Location Based Services (Quel-le: [Yeung/Hall, 2007, S. 493])

2.4.1 Grundlegende Verfahren zur Standortberechnung

Distanz- und winkelbasierte Verfahren

Empfängt ein zu lokalisierendes Gerät Signale mehrerer bekannter Fixpunkte, so kannder Empfänger seine Position anhand von Signaleigenschaften selbstständig berechnen.Zum Einsatz kommen die Verfahren der Angulation und Lateration. Abbildung 2.4veranschaulicht die Verfahren:

Lateration : Bei der Lateration werden die Entfernungen von den bekannten Fixpunk-ten ermittelt und daraus die eigene Position berechnet.

Angulation : Für die Standortberechnung dienen die Winkel zwischen den Fixpunktenund dem Empfängner als Referenz für die Berechnung. Anhand dieser Informa-tionen wird die Position berechnet. Die Genauigkeit des Verfahrens korreliert mitder Anzahl vorhandener Fixpunkte für die Winkelberechnung.

Für eine genaue Positionsbestimmung auf der Erde sind bei der Lateration vier Fix-punkte notwendig, wobei der Erdemittelpunkt selbst als Fixpunkt dienen kann, so dassfür die Positionierung auf der Erdoberfläche bereits drei zusätzliche Fixpunkte ausrei-chen. Um die Entfernung und Winkel für Lateration respektive Angulation zu berech-nen, kommen unterschiedliche Methoden, die unterschiedliche Signaleigenschaften ver-wenden, zum Einsatz. Zu den bekanntesten zählen die Folgenden:

Time of Arrival (ToA): ToA verwendet für die Berechnung die Verzögerung ankom-mender Signale. Je weiter ein Fixpunkt entfernt ist, desto länger benötigt einSignal um den Weg zwischen Empfänger und Sender zu überbrücken. Dieses Ver-fahren fordert für eine genaue Standortbestimmung eine hoch präzise zeitlicheSynchronisation. Ist dieser Umstand gegeben, so kann das Verfahren mit jedemSignalempfänger ohne zusätzliche Hardware durchgeführt werden. Eine Erweite-rung des ToA stellt die Time Difference of Arrival (TDoA) Methode dar, welche

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Gerät

Gerätθa

θb

Abbildung 2.4: Prinzip der Lateration und Angulation (eigene Darstellung, [Drane/Macnaughtan/Scott, 1998])

die Differenz zweier Signale von einer Quelle verwendet um die Distanz zu be-stimmen. Dieses Verfahren ist präziser als ToA, erfordert jedoch eine Installationauf dem Endgerät um das zweite andersfrequente Signal zu empfangen.

Received Signal Strength Indicator (RSSI): RSSI verwendet die Stärke des ankommen-den Signals, welche quadratisch zu der Distanz abnimmt, um auf die Entfernungdes Senders zu schließen. Diese Methode ist ohne weitere Installation auf Emp-fängerseite realisierbar und daher eine kostengünstige Methode. Aufgrund vonStörquellen oder Hindernissen werden Signale verfälscht, so dass die RSSI Metho-de im Vergleich mit anderen Methoden ungenau ist.

Angle of Arrival (AoA): Das Verfahren berechnet den Winkel eines eintreffenden Si-gnales durch eine spezielle Antenne oder ein Antennencluster, so dass aus Emp-fängerseite entsprechende Hardware vorausgesetzt wird. Das Verfahren liefert diefür eine Angulation nötigen Daten, ist jedoch ungenauer als andere Verfahren.

Mobilfunk ist für eine bidirektionale Kommunikation ausgelegt, in der die Basisstationund das Endgerät als Sender und Empfänger agieren können. Die vorgestellten Ver-fahren eignen sich daher sowohl für Einsatz in der Eigenortung als auch Fremdortung.Bei der Fremdortung ist eine Kommunikation zwischen den Basisstationen (Fixpunkte)notwendig um die empfangenen Signale abzugleichen und die Fremdortung durchzufüh-ren.

Das Cell ID Verfahren

In Netzen, die aus dem Verbund mehrerer Zellen bestehen und Teilnehmer über ent-sprechende Basisstationen mit dem Netz kommunizieren, kann das CellID oder Cell ofOrigin (COO) Verfahren eingesetzt werden. Für die Position des Endgerätes werdendie Koordinaten der Basisstation angenommen, bei der das Endgerät eingebucht ist.

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Da diese Methode keiner zusätzlichen Hardware bedarf, ist sie technisch mit geringemAufwand realisierbar.

Die Genauigkeit des Verfahrens korreliert unmittelbar mit der Ausdehnung der Zellgrö-ße. Diese ist bisweilen unterschiedlich, so dass es je nach Anwendungszweck nur einge-schränkt einsetzbar ist. In der gängigen Praxis werden Lösungen eingesetzt, die verschie-dene der vorgestellten Verfahren verwenden und dieses kombinieren.

2.4.2 Satellitengestützte Systeme

GPS und Galileo sind zwei Systeme, die eine Eigenortung mit Hilfe von Satellitensigna-len erlauben. Geeignete Endgeräte sind in der Lage mit Hilfe empfangener Daten vonmindestens drei Satelliten ihre Position metergenau zu bestimmen. Zum Einsatz kommthierbei das zuvor vorgestellte Verfahren der (Tri)lateration, bei dem die Satelliten alsFixpunkte fungieren. Während Global Positioning System (GPS) bereits seit Mitte der70er Jahre im Einsatz ist, befindet sich Galileo noch im Aufbau. Ein weiteres System istdas russische Global Navigation Satellite System (GLONASS), das wie auch GPS untermilitärischer Kontrolle steht. GPS und Galileo werden im Folgenden kurz vorgestellt,um die Unterschiede wie Gemeinsamkeiten zu verdeutlichen.

Global Positioning System

GPS ist weltweit verfügbar und wird von der US Regierung bzw. dem Militär verwaltetund kontrolliert. Konzipiert wurde GPS System mit 21+3 (Reserve) Satelliten, die in20 000 km Höhe die Erde jeweils zwei mal pro Tag orbitieren. Aus Gründen den Sicher-heit wurden für den zivilen Gebrauch des Satellitensystems lange die Signale künstlichverfälscht. Diese künstliche Verfälschung, auch als „Selective Availability“ bezeichnet,bewirkte Ungenauigkeiten im 100m Bereich und machte das System für verlässlicheMessungen unbrauchbar. Dieses Reglement wurde am 02. Mai 2000 fallengelassen undGPS liefert für den zivilen Sektor seitdem unverfälschte Daten.

Galileo

Als Alternative und Ergänzung zu GPS wird das europäische Galileo System gesehen.Es soll seinen Dienst 2010 aufnehmen. Galileo wird aus 30 GPS kompatiblen Satellitenbestehen und unter ziviler Administration betrieben werden. Dadurch sichert es dieUnabhängigkeit von Regierung und Militär. Das technische Konzept lässt sich in etwamit dem von GPS und GLONASS vergleichen [Mansfeld, 2004, S. 280]. Im Gegensatz zuden amerikanischen System, ist Galileo jedoch aus Interessen der Wirtschaft entstanden

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und bietet ein Lizenssystem für unterschiedliche Diensttypen als zentralen Bestandteilder Galileo Spezifikation [Agency]:

Open Service (OS) : Der kostenlose Dienst zur Positionsbestimmung vergleichbar mitdem standard GPS Dienst.

Commercial Service (CS) : Zusätzliche Signale ermöglichen einen höheren Datendurch-satz und eine Erhöhung der Genauigkeit.

Safety-of-Life (SoL) : Dieser Dienst erweitert den Open Service um einen Rückmel-dekanal, der bestimmte Integritätsbedingungen – zum Beispiel die Präzision –überwacht.

Public Regulated Service (PRS) : Dieser Dienst richtet sich an Personen, die auf hoheAusfallsicherheit und Verschlüsselung angewiesen sind.

Systeme wie GPS oder Galileo sind abhängig von den Signalen der Satelliten im Orbit.Besonders innerhalb Gebäuden wie Bürogebäuden und zwischen hohen Häusern, wiees im Stadtgebiet häufig der Fall ist, lassen sich diese Signale jedoch nicht oder nurunzuverlässig empfangen. Dadurch ist eine Positionsbestimmung nur beschränkt mög-lich oder sogar gänzlich unmöglich. Eine Ergänzung oder Alternative hierzu bildet diePositionsbestimmung innerhalb zellbasierter Funknetze.

2.4.3 Zellbasierte Funknetze

Eine Alternative zur Positionsbestimmung in Gebieten in denen satellitengestützte Sys-teme nicht anwendbar sind, ist es sich auf Funknetze wie Wireless Lan (WLAN) oderMobilfunknetze (Universal Mobile Telecommunication System (UMTS)) zu stützen. DerVorteil dieser Signale liegt in der Verfügbarkeit in Innenräumen.

Die Infrastruktur von Mobilfunknetzen stellt einen Verbund aus adjazenten Zellen dar,die in der Kombination eine flächendeckende Wabenstruktur ergeben. Eine Zelle ist hier-bei der Funkbereich eines Sendemasten im ungefähren Zentrum der Zelle. Diese Art vonNetzwerken mit bekannten Fixpunkten eignet sich in erster Linie für die Positionsbe-stimmung über das CellID Verfahren. Die zuvor angesprochene Ungenauigkeit aufgrundvon differenter Zellgröße beispielsweise durch Zellatmung9 erlaubt keine genau Berech-nung. Das CellID Verfahren in Verbindung mit AoA oder ToA berücksichtigt weitereParameter wie Abstrahlwinkel der Basisstation (Zellensektorisierung) und kombiniertdie Verfahren für zu eine erhöhte Präzision.

Basisstationen in WLANs dienen als Zugriffspunkt, an dem sich Teilnehmer, je nachZugangsberechtigung anmelden können. Dabei sendet ein WLAN auf definierten Fre-quenzbändern und kann von geeigneten Empfängern gefunden werden. Beim Vergleich

9Zellatmung beschreibt die dynamische Ausdehnung und Verkleinerung von Zellen, die durchdie Anzahl der eingebuchten Mobilgeräte und verwendeter Signalstärke begründet wird.

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mit dem Global System for Mobile Communications (GSM) Netz wird ersichtlich, dassein einzelnes WLAN mit einer Zelle korreliert und in Verbindung mit anderen WLANseine zellbasierte, teils überlappende Infrastruktur bildet. Eine hohe Dichte weisen solcheVerbundnetze in urbanen Gebieten auf. Dort finden sich nach aktuellen Schätzungen biszu tausend WLAN Basisstationen pro Quadratkilometer [Fraunhofer-Institut für Inte-grierte Schaltungen IIS]. Aufgrund der geringen Ausdehnung einzelner WLANs erreichtCell of Origin (COO) in Verbindung mit dem RSSI Verfahren Positionierungsgenauig-keiten von zehn Metern außerhalb und von bis zu drei Metern im Inneren von Gebäudenerreichen.

Die WLAN Positionierung stellt eine Ergänzung zu GPS dar, da es genau die Schwach-stellen von GPS, nämlich die Genauigkeit in Gebäuden und städtischen Bereichen,abdeckt und GPS in ländlichen Gegenden, in denen die WLAN Positionierung versagt,gewinnt [List, 2008]. Erste Geräte, wie das iPhone verfügen über entsprechende Aus-stattung, die beide Technologien verwenden kann. Die Positionsbestimmung mittelsWLAN stützt sich auf Datenbanken, in denen Zugangsstationen kartiert gespeichertwerden und entsprechende Signalcharakteristika realen Orten zugewiesen sind. Bei derPositionsbestimmung erfolgt ein Abgleich sichtbarer Netze und deren Signalstärken,die kombiniert einen Fingerprint ergeben, mit den Datenbankeinträgen. Anhand derdort gespeicherten Koordinaten wird die Position approximiert. Aufgrund einer hohenDynamik und Fluktuation von WLAN Netzen ist eine permanente Pflege der Datenban-keneinträge notwendig. Da bei der Positionsbestimmung eines Gerätes unter Umständenneben bekannten auch neue Netze übermittelt werden, handelt es sich um lernfähigeSysteme, die vorliegende Daten stetig erweitern und verfeinern [Fraunhofer-Institut fürIntegrierte Schaltungen IIS].

2.4.4 Positionsbestimmung durch IP Location Lookup

Die bis dato vorgestellten Verfahren setzen für die Positionsbestimmung auf die Ver-fügbarkeit von Signalen über eine Luftschnittstelle . Eine Möglichkeit der Positionsbe-stimmung, die auf Hierarchie und Heuristiken beruht stellt das IP Location LookupVerfahren dar. Eingesetzt wird die Methode in Netzen, die wie beispielsweise das In-ternet auf dem Internet Protocol (IP) basieren. Eine IP Adresse ist eine Binärzahl,die einen Computer in einem Netzwerk eindeutig identifizieren, so dass Datenpaketeals Informationsträger zwischen Server und Klient korrekt geroutet werden können.Die Vergabe der Adressen erfolgt über die Internetprovider, die Adressen in einem be-stimmten Bereich vergeben dürfen. In der initialen Version IPv4 besteht eine solcheAdresse aus 32 Bits. Ipv6 erweitert den auf 232 Werte limitierten Adresseraum auf 128Bits. Da Standortinformationen von Providern verfügbar sind, lassen sich Rückschlüs-se über den Aufenthaltsort des zu ortenden Computers ziehen. Die in diesem Prozess

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durchgeführte Suche setzt auf umfangreiche Datenbanken, die Standortinformationenin Verbindung mit entsprechendenden IP Adressbereichen vorhalten und im Rahmender Ortung eines Teilnehmers angefragt werden.

Da eine Manipulation der IP Adresse möglich ist und Serverstandorte nicht unmittelbarin Verbindung mit dem Standort des Endgerätes stehen muss, stellt der IP LocationLookup keine sichere Methode dar. Analysen innerhalb der USA ergaben jedoch signi-fikante Resultate von einer 81 prozentigen Genauigkeit mit einer Ungewissheit eines25 Meilen Radius’. Es wird geschätzt, dass bis zu 99 Prozent der IP Location LookupAnfragen auf Länderebene korrekt sind [WhatsMyIP, 2008].

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3 Das Internet als Medium für die Verbreitung undVerwendung von Geodaten

Die bereits in den neunziger Jahren entstandene Diskussion, ob und wie sich das In-ternet für die Verbreitung von Karten und Verarbeitung von Geodaten anbietet undeignet [Harbeck, 2003; Kraak/Ormeling, 2003], wurde spätestens durch die Schöpfungund Etablierung der Begrifflichkeit des Geoweb, als zutreffend beantwortet. Über dasGeoweb als Integration von Internet und GIS erfährt das inhaltliche Spektrum vonGIS eine Erweiterung und wird für eine breite Öffentlichkeit zugänglich und interessant[Peyke, 2004, S. 10]. Dieses Kapitel beleuchtet verschiedene Entwicklungen zum und imGeoweb, bespricht die infrastrukturellen Komponenten und gängige Datenformate, dieeine geografische Referenzierung vorsehen.

3.1 Das Geografische Internet

Dieser Abschnitt diskutiert verschiedene Definitionen des Geowebs, die sich sowohl wi-dersprechen als auch komplementieren. Anschließend stellt der Abschnitt grundlegendeKomponenten des Geowebs vor.

3.1.1 Begriffsbestimmung „Geoweb“

Für den Begriff Geoweb gibt es in der Literatur eine Vielzahl von Beschreibungen.Konsens einer einheitlichen Definition ist dabei nicht erkennbar. Eine Definition fürdas Geoweb als ein System aus Systemen, mit der gemeinsamen Grundlage der Geo-grafie gibt Maguire (2008, S. 3). Verfeinernd schreibt Maguire (2008, S. 1): „GeoWeb,or geographic web, is a relatively new term that describes all the geographic contentand application services that are currently available on the World Wide Web“. Hierzugehören Anwendungen für die dynamische Anzeige von Geodaten, direkt nutzbare WebServices und Mashups aus diesen, Geodatenportale und standardisierte Protokolle. Er-kennbar in dieser Definition ist die starke Orientierung an der wörtlichen Bedeutung desWortes Geoweb - „Geo“1 als Indikator für geografischen Bezug und „Web“2 als Syn-onyme Abkürzung für World Wide Web. Sie geht jedoch ungenügend auf technische

1griechisch: Erde, Land2englisch: Netz

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3 Das Internet als Medium für die Verbreitung und Verwendung von Geodaten

Strukturen ein, die ein Fundament bilden und den Rahmen für geografische Daten imInternet geben.

Das Open Geospatial Consortium (OGC), eine Vereinigung mit dem Ziel Standardsfür die internetgestützte Verarbeitung von Geodaten zu etablieren, schreibt auf seinerWebseite3: „The Geospatial Web is about the complete integration and use of locationat all levels of the internet and the web. This integration will often be invisible to theuser. But at the end of the day, the ubiquitous permeation of location into the infra-structure of the internet and the web is being built on standards“ [Reed, 2007]. DieWechselwirkungen auf allen Ebenen und die Bekenntnis zu standardisierten Verfahrenbilden in dieser Definition den Fokus. Zu den integrativen Bestandteilen des Geowebsgehören daher nicht nur Daten, sondern auch Methoden und Paradigmen, die bei derPräsentation, der Bereiststellung oder dem Zugriff eingesetzt werden. Mit Fokus aufinfrastrukturelle Aspekte und die Verwendung in einem dienstorientierten Umfeld gibtESRI (2006, S. 2) eine weitere Definition: „The GeoWeb is continuously available geo-information content (e.g., spatial data, functions, and location-aware devices/sensors)and geospatial capabilities accessed through a services-based interface“. Die Notwen-digkeit über den Zugang zu aktuellen und präzisen geografischen Informationen ausverschiedenen Teilen der Welt sieht Lake et al. (2004, S. 7) als treibende Größe hinterder Entwicklung des Geoweb.

Die vorgestellten Definition zeigen die Vielschichtigkeit des Geoweb. Zum einen sind esdie Daten selber, zum anderen Anwendungen, die diese verwenden und auch vermitteln-de Dienste, die den Zugriff und die Verbreitung erlauben. Weitere andere unterstützendeDienste, wie die Positionsbestimmung („location-aware devices“) geben dem Geowebseine Form. Im Rahmen dieser Arbeit wird das Geoweb wie folgt definiert: „Das Geowebvereint die Erzeugung, Bereitstellung, Verarbeitung, Manipulation und Präsentationvon geografischen und georeferenzierenden Daten über Dienste und Anwendungen imInternet, Modelle zur Beschreibung von Geodaten, und für Anwendungen zuträglichestrukturelle Entitäten und Endgeräte“.

3.1.2 Quellen geografischer Daten

Geografische Informationen bilden die Grundlage des Geoinformationswesens und desGeowebs im Speziellen. Behördliche Institutionen wie Landesvermessungs-/ oder Ka-tasterämter liefern seit Jahren aktuelle und detaillierte Geodaten mit verschiedenstenSchwerpunkten wie Straßen, Baumbestände, Liegenschaften usw. Diese Daten lagernin speziellen Datenbanken und bilden die Grundlage klassischer GIS Anwendungen.

3http://www.opengeospatial.org

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http://www.opengeospatial.org


Darüber hinaus erheben private Anbieter wie der GIS Marktführer ESRI4, Tele Atlas5

oder Navteq6 Geodaten, um sie ihren Kunden entsprechend aufbereitet anzubieten. Die-se professionell erhobenen Daten sind qualitativ hochwertig und haben entsprechendaufbereitet hohen Marktwert. Die Erfassung der zum Beispiel sich ständig änderndenStraßennetze erfolgt händisch, indem speziell ausgestattete Fahrzeugflotten die Stra-ßennetze abfahren und Änderungen so in die Datenpools der Anbieter aufgenommenwerden. Zusätzlich zu der Vermessung über GPS werden zunehmend gleichzeitig Foto-aufnahmen von den abgefahrenen Strecken aufgezeichnet.

Bis vor etwa vier Jahren bildeten wissenschaftliche Projekte und behördliche Bemühun-gen die treibenden Größen hinter der Erschließung eines geografischen Internet, wobeidie Motivation stark auf der Etablierung von Spezifikationen für den standardisiertenGeodatenzugriff und -austausch lag. Der zunehmende Bekanntheitsgrad von frei ver-fügbaren Kartendiensten wie Google Maps bewirkte ein öffentliches Interesse an einemGeoweb. Nicht länger liegt so der Fokus auf technischen Konzepten, sondern vielmehrauf der gemeinschaftlichen Aktivitäten und den Einsatz von Geoinformationen in Web-projekten [Rouse/Bergeron/Harris, 2007, S. 155].

Das Web 2.0 nach O’Reilly (2005) ist geprägt von Interaktion, Partizipation und kol-lektivem Arbeiten und hat so die Rolle des Internetbenutzers von Zuschauer zu Teil-nehmer verändert. In persönlichen Weblogs, kollaborativen Wissensportalen oder durchTaggen7 von Inhalten interagiert und kommuniziert die Webgemeinde [Huber, 2008].Durch diesen User Generated Content (UGC), also Inhalte, die von Benutzern erstelltwerden, wächst die Datenmenge im Internet rasant – nicht zuletzt als ein Produkt derzunehmenden Interaktionsmöglichkeiten [Goodchild, 2007, S. 6]. Vermehrt spielt dasErzeugen geografisch kodierter Informationen eine Rolle und als Substitut für UserGenerated Content (UGC) mit geografischem Bezug hat sich der Begriff der Volun-teered Geographical Information (VGI) etabliert [Dangermond, 2008; Goodchild, 2007].Unterscheiden lässt sich zwischen der Generierung von Geodaten an sich und der Ver-ortung von medialen Daten, dem Geotagging, welches besonders in der Verortung vonBildern Anwendung findet [Torini/Battle/Cyzer, 2007, S. 159]. Im Gegensatz zu Geoda-ten, stehen bei einem Objekt mit Geotag die Daten im Vordergrund und die geografischeKodierung ist lediglich ein Attribut zu diesen. Obwohl diese Art der Geodaten größ-tenteils von geografischen Laien erzeugt wird und dadurch die Richtigkeit und Genau-igkeit nicht garantierbar ist, bildet die Gesamtheit der Sache ein innovatives Konzept,dass GIS und vor allem das öffentliche Verständnis für Geodaten nachhaltig beeinflusst[Goodchild, 2007, S. 2].

4http://www.esri.com5http://www.teleatlas.com6http://www.navteq.com7Verschlagwortung von „Dingen“

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http://www.esri.com

http://www.teleatlas.com

http://www.navteq.com


Über offizielle und Web 2.0 generierte Daten hinaus, bedient auch die automatisierteGeokodierung die Menge geografischer Daten im Internet. Die Durchsicht und Analysevon Dokumenten nach geografischen Inhalten (geoparsing), die nicht explizit maschinen-lesbar geografisch beschrieben sind, und die anschließende Kodierung der entsprechen-den Koordinaten (geocoding) ist eine Aufgabe der Informationsgewinnung [Scharl, 2007,S. 6]. Der Prozess der automatischen Annotation setzt bereits auf vorhandene grundle-gende Geodienste. Beispielsweise sind Datenbanken mit Koordinaten zur Schlagwortenoder zu Adressen Voraussetzung für die automatisierte Geokodierung. Da hierfür vor-handene Dienste notwendig sind, kann bereits von einer auf einem spatialen Rahmenbasierenden Anwendung, für die geografische Veredelung von Dokumenten, gesprochenwerden [Scharl, 2007, S. 7].

3.1.3 Benutzergruppen und Peripherie

Geodatenverwender lassen sich in die zwei Gruppen Nutzer und Dienstanbieter un-terteilen. Während Benutzer das Ende der Verarbeitungs- und Wertschöpfungskettedarstellen bilden Dienstanbieter ein Bindeglied zwischen zwei Ketten. Sie veredeln Geo-daten und geben diese in geeigneter Form, unter Generierung von Mehrwert, an weitereGeodatennutzer weiter, die ihrerseits Nutzer oder Dienstanbieter sein können. Durchden Abruf von Geodiensten und Anwendung angebotener Software in verschiedenenUmgebungen und mit unterschiedlicher Intention, sichern Geodatennutzer einen kon-tinuierlichen Markt. Für nachhaltigen Erfolg bei dem Handel mit Geodaten und Pro-duktderivaten aus diesen, spielt daher eine engmaschige Überprüfung der Nachfrageund die Fähigkeit, Produkte innerhalb kürzester Zeit auf momentane Konstellationenanzupassen, eine zentrale Rolle.

Die Schnittstelle zwischen digitalen Diensten und Endverbrauchern stellen die End-geräte wie Computer dar. Technologischer Fortschritt und die Verbreitung leistungs-starker Geräte erlauben neue Anwendungen. Laptops und stationäre Computer liefernfür Anwendungen über das stetig weiterentwickelnde Internet die nötige Rechenkapa-zität.

Parallel zum rasanten Wandel des Internet erlebt auch die Mobilfunkindustrie eine Wen-de. Smartphones, die in ihrer Funktionalität bereits viel mit einem Computer gemein ha-ben, bevölkern den Markt. Beispiele hierfür sind das iPhone von Apple oder das GoogleG1. Die kontinuierliche Entwicklung leistungsstärkerer Geräte geht einher mit dem Aus-bau der Infrastrukturen. Durch die Einführung neuer Netze wie das UMTS Netz oderin naher Zukunft High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) werden immer schnel-lere Datenverbindungen in das Internet möglich. Dadurch sind moderne Mobiltelefonepotentielle Endgeräte für komplexe Anwendungen im Internet.

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3.2 Formate zur Geokodierung und Georeferenzierung

Die Kommunikation von geografischen Informationen und Informationen mit geografi-scher Referenzierung über das Internet findet über geeignete Datenformate statt. Viel-fältige Anwendungszwecke und eine Bandbreite unterschiedlicher Medientypen wie Bil-der oder Texte stellen differente Ansprüche an jeweilige Datenformate. Dieser Abschnittstellt mit dem Fokus auf Anwendungszweck de facto und de jure Standards für die geo-grafische Kodierung im Web vor.

3.2.1 Modellierungs- und Datenaustauschformate

Die Modellierung von geografischen Formen spielt eine zentrale Rolle bei der Model-lierung von Gebäuden und Städtemodellen sowie in wissenschaftlichen Anwendungen.Dort werden Formate benötigt, die in der Lage sind komplexe Strukturen und Sach-lagen en Detail auszudrücken. Bei der Visualisierung dagegen ist eine semantischeBeschreibung der Sachverhalte nicht notwendig und andere Aspekte finden den Fo-kus.

Geography Markup Language (GML)

GML ist eine auf XML basierende Beschreibungssprache für geografische Objekte jegli-cher Art. Weiterentwickelt und gepflegt von dem Open Geospatial Consortium (OGC),einem internationales Konsortium aus 386 Vertretern aus Industrie, Regierungsbehör-den und Universitäten, ist GML seit 2002 ein Standard der ISO [Lake et al., 2004, S. 9]und liegt derzeit in Version 3.1 vor. Das OGC verfolgt das Ziel offene Standards fürden Austausche und den Zugriff auf geografische Daten im Internet zu erarbeiten undzu etablieren.

Objekte in GML basieren auf dem feature-Typ. Als grundlegender Bausteine zur Re-präsentation der realen Welt, enthalten diese Objekte geografische Eigenschaften, wiePosition und Ausdehnung und weitere beschreibende Eigenschaften wie Farbe, Dichteoder Material [Lake et al., 2004, S. 3]. Über die Angabe eines Zeitpunktes oder einerZeitspanne lässt sich einem feature ein Gültigkeitszeitraum zuweisen und ermöglichtdie Modellierung dynamischer Objekte. Für die Beschreibung geometrischer Eigen-schaften eines Objektes definiert die Spezifikation die grundlegenden Formen Point,LineString und Polygon. Mit Hilfe dieser Typen lassen sich die in Abschnitt 2.3 vorge-stellten Typen von Geodaten hinreichend kodieren. Als Beispiel sei hier die Erfassung

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<element name=" Br idge " type=" app :Br idgeType "/>

<complexType name=" Br idgeType "><complexContent>

<e x t e n s i o n base=" g ml : Abs t r a c tF ea t u r e Typ e "><sequence>

<element name=" span " type=" i n t e g e r "/><element name=" h e i g h t " type=" i n t e g e r "/><element name=" m a t e r i a l " type=" s t r i n g "/>

</ sequence></ e x t e n s i o n>

</ complexContent></ complexType>

 400<h e i g h t>0</ h e i g h t><m a t e r i a l>wood</ m a t e r i a l> 

Quelltext 3.1: Fluss-Feature Type und Anwendung als GML Spezifikation (Quelle: Lake et al.(2004, S. 23f))

eines Schemas für die Kodierung von Brücken genannt, wie in Quelltext 3.1 darge-stellt. Eine Reihe weiterer Datentypen wie MultiPolygon erleichtern den Umgang mitObjekten.

Die GML Spezifikation dient als Framework für sogenannte Application Schemata, diedie benötigten Objekttypen in Sinne eines Vokabulars festlegen. Die Erweiterung desFrameworks um benutzerdefinierte Typen als Bestandteil eines Application Schemasgilt als zentraler Bestandteil von GML [Lake et al., 2004, S. 31, 287]. Neben dem Ba-sistyp feature ist auch das XLink8 Schema Bestandteil des Frameworks. Die dadurchvorhandenen Methoden zu der Referenzierung externer Objekte, ermöglicht die Erzeu-gung verteilter Datensätze und geografischer Objekte über Systemgrenzen hinaus. GMLfindet aufgrund der Erweiterbarkeit und dadurch universellen Einsatz sowie der Mög-lichkeit des ressourcenübergreifenden Modellierens primär Einsatz im professionellenWeb GIS Bereich.

Verschiedene Profile basierend auf GML sind bereits durch das OGC definiert undteilweise als Standard der ISO 19100er-Normen verabschiedet. Eines davon ist Ci-tyGML, ein Profil für die Modellierung von 3D Städtemodellen über 3D-Geometrie,3D-Topologie und semantische Deskriptoren. Der letzte Punkt ist besonders hervorzu-heben. Semantische 3D-Stadtmodelle sind von besonderer Gestalt, dadurch „dass Infor-mationen über den städtischen Raum in Form von klassifizierten Objekten mit räum-lichen und nicht-räumlichen Eigenschaften strukturiert sind und damit auch die Be-

8XLink ist eine Spezifikation für Definition von Hyperlinks in XML Dokumenten, um Refe-renzen zwischen verschiedenen Ressourcen herzustellen [DeRose/Maler/Orchard, 2002].

25


deutung, Einordnung sowie physikalische und funktionale Eigenschaften repräsentiertwerden“ [Kolbe, 2008, S. 3]. Hiervon profitiert eine Reihe von Anwendungsgebieten wiedie Stadtplanung, das Immobilienmanagement, die Umweltsimulationen, das Katastro-phenmanagement, sowie auch das Facility Management, da dort die Beziehung zwischeneinzelnen Objekten beschrieben werden kann [Kolbe, 2008, S. 2].

Keyhole Markup Language (KML)

Das gerade vorgestellte GML legt den Schwerpunkt auf die Modellierung von Datenüber komplexe Strukturen, nicht jedoch auf die Visualisierung der entsprechenden Da-ten. Dieses ist die Domäne von der Keyhole Markup Language (KML). Die Sprachedient vornehmlich der Beschreibung von geometrischen Formen und Informationen zudiesen und eine Kodierung auf semantischer Ebene findet nicht statt. KML wurde vonder durch Google akquirierten Firma Keyhole entwickelt und stellt das von Googleglobal propagierte und verwendete spatiale Datenformat dar. KML wurde von Googlefreigegeben und ist, mittlerweile in Version 2.2, seit April 2008 eine OGC Spezifikationfür die Beschreibung von Objekten zur Visualisierung in 2D und 3D Kartenanwendun-gen [Wilson, 2008].

Die Verbreitung von KML Konstrukten erfolgt über kml Dokumente, die in geeignetenAnwendungen, wie Google Earth geladen werden können. Ein solches Dokument kannin sich abgeschlossen sein, oder weitere externe Ressourcen über URLs einbinden. Auchdie Manipulation von Daten ist über spezielle Code Fragmente möglich. Zentral hierfürsind die Elemente (update, delete und change), welche zu manipulierende Elemente übereindeutige IDs ansprechen.

KML setzt für die visuelle Gestaltung von Objekten Style Elemente ein, die zentralim Dokument definiert werden können. KML erlaubt die Einbettung von Rasterda-ten über sogenannten Overlays, die über Koordinaten entsprechend auf der Erdku-gel platziert werden. Der grundlegende Typ in KML ist der Feature-Typ. Ähnlich zuGML bildet er den Behälter für Objekte mit geometrischen Formen, die in KML Pla-cemark genannt werden. Wie auch in GML existieren Elemente für Punkte, Linien-züge und Polygone. Über ein Model Element lassen sich detaillierte 3D Modelle ein-binden. Generell finden sich eine Reihe von GML Elementen und Methoden in KMLwieder.

Die Visualisierung in KML bezieht sich sowohl auf die Modellierung geometrischerStrukturen als auch auf die Strukturierung der Inhalte über Ordnerstrukturen, dieGoogle Earth in einer separaten Navigation anzeigt. Über unterschiedliche Stile (Aus-wahlboxen, Exklusive Listen,. . . ) ist das Aussehen der Navigationsstruktur steuerbar.Ein einfaches Beispiel eines (Placemarks) als Element in einem Ordner (Folder) zeigtQuelltext 3.2. KML bietet weitere Möglichkeiten zur Steuerung der Anzeige, darunter

26

<?xml v e r s i o n=" 1 .0 " encod ing="UTF−8" ?><kml xmlns=" h t t p : // e a r t h . goog l e . com/kml /2 .2 "><Document>

<name>Messen</name><S t y l e i d=" mySty le ">

<L i n e S t y l e><c o l o r>b 2 f f a a 5 5</ c o l o r></ L i n e S t y l e><c o l o r>b 2 f f a a 5 5</ c o l o r>

</ S t y l e><F o l d e r>

<name>Messen</name><d e s c r i p t i o n>Messen</ d e s c r i p t i o n><Placemark>

<name>Messe F r e i b u r g</name><s t y l e U r l>#mySty le</ s t y l e U r l><Polygon>

<o u t e r B o u n d a r y I s><L i n e a r R i n g>

<c o o r d i n a t e s>. . .

</ c o o r d i n a t e s></ L i n e a r R i n g>

</ o u t e r B o u n d a r y I s></ Polygon>

</ Placemark></ F o l d e r>

</Document></kml>

Quelltext 3.2: Ein KML Dokument

Parameter um den Blickwinkel auf die Erde oder die Betrachtungshöhe zu beeinflussen.Um den Transfer von Datenvolumen zu minimieren, bietet KML Mechanismen an, Da-ten in Abhängigkeit des Detailgrades und der momentan angezeigten Region dynamischnachzuladen. Eine Einführung mit einer Vielzahl an Beispielen und die Spezifikationan sich findet sich unter http://earth.google.de/kml/.

GML Kriterium KMLde jure Standard de facto

wissenschaftlich Hintergrund anwendungsorientiertkomplex Komplexität semi-simpel

Offen und flexibel Erweiterbarkeit nahezu geschlossenModellierung Inhalte Visualisierung

Profile und Schemata Schema keine Schematamächtig, teilweise unterstützt Modellierung eingeschränkte Möglichkeiten

Tabelle 3.1: Vergleich von KML und GML anhand zentraler Merkmale (Quelle: Shi, 2007)

Die OGC Spezifikationen KML und GML unterscheiden sich grundlegend in Anwen-dungszweck und ergänzen sich gegenseitig in den jeweiligen Schwachstellen. So ist GMLals mächtige aber schwergewichtige Sprache in der Datenschicht einsetzbar, währendan der Schnittstelle der Visualisierung KML seine Stärken ausspielt und zum „HTMLgeografischer Inhalte“ avanciert ist [Dangermond, 2008]. KML ist aufgrund von GoogleEarth als Visualisierungsapplikation und der einfachen Verwendbarkeit der de facto

27

http://earth.google.de/kml/

Standard des Internets für die Visualisierung und Verbreitung geografisch kodierterInformationen vieler Art und Weise [Weiss-Malik, 2008]. Tabelle 3.1 stellt die beidenverbreiteten XML Derivate gegenüber.

GPS Exchange Format (GPX)

Das GPS exchange Format (GPX) liegt in Version 1.1 vor und ist ein auf XMLbasierendes Format. Nach Aussagen der offiziellen Webseite9, dient es seit 2001 alsde facto Standard für den leichtgewichtigen Austausch von Geodaten. Die Implemen-tierung von GPX beschränkt sich dabei auf die Kodierung von Wegpunkten (wpt),Routen (rte) sowie Tracks (trk). Darüber hinaus ist es möglich generelle Informa-tionen (metadata, person, . . . ) zu kodieren. Somit eignet sich GPX für das Auf-zeichnen von Wegstrecken oder Markierungen, wie es Fahrtenschreiber durchführen.Das GPX Schema definiert nur wenige Kernelemente, erlaubt aber die benutzerspe-zifische Erweiterung in dem dafür vorgesehenen extensions Element. Das offizielleGPX Schema findet sich unter http://www.topografix.com/gpx/1/1/gpx.xsd (Ab-ruf: 15.10.2008).

Die Notation der geografischen Koordinaten erfolgt dezimal und nicht wie in Ab-schnitt 2.2.1 vorgestellt in Bogeneinheiten. Als Referenzellipsoid dient das WGS84 Da-tum.

<?xml v e r s i o n=" 1 .0 " encod ing="UTF−8" s tanda lone=" no " ?><gpx xmlns=" h t t p : //www. t o p o g r a f i x . com/GPX/1/1 " v e r s i o n=" 1 .1 "

x m l n s : x s i=" h t t p : //www. w3 . org /2001/XMLSchema−i n s t a n c e "x s i : s c h e m a L o c a t i o n=" h t t p : //www. t o p o g r a f i x . com/GPX/1/1

h t t p : //www. t o p o g r a f i x . com/GPX/1/1/ gpx . xsd "><metadata>

<autho r>Ho lge r Neub</ autho r>< t i t l e>Stando r t de r F r e i b u r g e r Messe</ t i t l e>

</ metadata><wpt l a t=" 48.017035 " l o n=" 7.839990 ">

<e l e>0</ e l e><time>2008−10−15 T12:02:10Z</ t ime><name>Messe F r e i b u r g</name><sym>b u i l d i n g</sym>

</wpt></gpx>

Quelltext 3.3: Position der Messe Freiburg im GPX Format

9http://www.topografix.com/gpx.asp

28

http://www.topografix.com/gpx/1/1/gpx.xsd

http://www.topografix.com/gpx.asp


GeoJSON

JavaScript Object Notation (JSON) ist ein für Menschen und Maschinen lesbares Da-tenaustauschformat, welches im Gegensatz zu den meisten Formaten für die geografischeKodierung nicht auf XML aufbaut. In Verbindung mit einer kompakten Schreibweiseund durch einfache Strukturen kommt JSON im Allgemeinen mit wenig Overhead aus.JSON ist hierbei nicht limitiert auf JavaScript, findet jedoch doch dort in Verbindungmit Ajax häufig Einsatz um Daten zwischen Klient und Server zu übertragen und dieseauf Klientenseite wieder in ein Objekt zu überführen. GeoJSON ist auf JSON aufsetzen-de Spezifikation, die eine Reihe von Datenstrukturen definiert, um geografische Objektezu kodieren. Zu diesen gehören [Butler et al., 2008]:

Point MultiPointLineString MultiLineStringPolygon MultiPolygonGeometryCollection

Quelltext 3.4 zeigt die das zuvor schon mehrfach verwendete Beispiel derMesse Freiburgin GeoJSON (GeoJSON) Notation. Die Spezifikation von GeoJSON findet sich unterhttp://geojson.org/geojson-spec.html.

{ " type " : " Fea tu r e " ," p r o p e r t i e s " : {

"name" : " Messe F r e i b u r g " ," a d r e s s " : { " s t r e e t " : " E u r o p a p l a t z 1" , " z i p " : " 79108 " , " c i t y " : " F r e i b u r g "}}

" geometry " : {" type " : " Po in t " ," c o o r d i n a t e s " : [ 4 5 . 2 5 6 , −110.45] ," c r s " : { " type " : "OGC" , " p r o p e r t i e s " : { " urn " : " u r n : o g c : d e f : c r s : O G C : 1 . 3 :CRS84 " }}}

}

Quelltext 3.4: Position der Messe Freiburg im GeoJSON Format

3.2.2 Geografische Kodierung textueller Informationen

Das World Wide Web in seiner ursprünglichen Form besteht aus einem Netzwerk vonHypertext Dokumenten. Diese klassischen Inhalte können mit Hilfe verschiedener Me-thoden mit geodätischen Informationen angereichert werden [Lake, 2007]. Vor dem Hin-tergrund, dass 80% aller Informationen einen örtlichen Bezug aufweisen, wird deutlich,dass Formate für die Geokodierung von Textfragmenten wesentlich zu der Menge anInformationen im Geoweb beitragen.

29

http://geojson.org/geojson-spec.html

Geo Encoded Objects for RSS

Geographically Encoded Objects for RSS feeds (GeoRSS) ist eine Empfehlung für diegeografische Kodierung von Real Simple Syndication (RSS) Feeds und Web Inhaltenmit dem Fokus auf Simplizität und dennoch ausreichender Aussagekraft [Reed et al.,2006, S. 3]. Der Begriff Feed kann definiert werden als „Daten in einem bestimmtenDatenformat, das nicht für Menschen bestimmt ist, sondern von Programmen gelesenund aufbereitet werden kann“ [Alby, 2008, S. 48f]. GeoRSS unterscheidet zwei Spezifi-kationen. In einer in Funktionalität reduzierten Version GeoRSS-Simple können grund-legende Informationen kodiert werden. Hierzu gehören Punkte, Linien, Polygone undeine Bereichsbox. Radiale Bereiche lassen sich durch einen Radius in Verbindung mitdem Point Element beschreiben. Auch Höhenangaben sind möglich. Als Referenzsystemdient das WGS84. [Reed et al., 2006, S. 6-8]

<g e o r s s : p o i n t>48.017035 7.839990</ g e o r s s : p o i n t>

<GeoRSS:where><g m l : P o i n t>

<gml :pos>48.017035 7.839990</ gml :pos></ g m l : P o i n t>

</ GeoRSS:where>

Quelltext 3.5: Kodierung einer Position mit GeoRSS Simple und GML GeoRSS

Weitaus umfangreicher in Funktionalität ist die GML GeoRSS Spezifikation, die Ele-mente eines GML Version 3.1.1 Profils verwendet. Soweit nicht anderweitig spezifiziertsind Koordinaten im WGS84 und dezimal zu verstehen [Reed et al., 2006, S. 9]. Quell-text 3.5 zeigt exemplarisch die Kodierung eines Punktes in Simple GeoRSS und GMLGeoRSS. Historischer Vorgänger, jedoch für die Anwendung nicht mehr empfohlen, istdas W3C Basic Geo Vokabular10.

Metainformationen in HTML Dokumenten

Das Geotagging von HyperText Markup Language (HTML) Inhalten kann über spezi-elle Meta Tags im Header der Dokumente erfolgen. Das Meta Tag (<meta>) verfügt imAllgemeinen über das name bzw. http-equiv und das content Attribut, wobei das ersteden Schlüssel und das zweite den Wert enthält. Für die Angabe von Standortinforma-tionen wird zwischen zwei Varianten unterschieden. Zum einen erlaubt das Taggen nachdem ICBM Standard die Kodierung der Lage über Breiten und Längengrad als Semi-kolon separiertes Tupel mit Werten im WGS84 Datum. Zum anderen definiert der Geo-Tag Entwurf einzelne Schlüssel (name-Werte) Einträge für die Position (geo.position),

10http://www.w3.org/2003/01/geo

30

http://www.w3.org/2003/01/geo

für das Land (geo.country), sowie weitere Einträge der Form geo.<civic>. Dabei re-präsentiert <civic> einen Schlüssel für die Adresskodierung nach dem RFC477611. EinAnwendungsbeispiel zeigt Quelltext 3.6. Weiterführende Informationen zu den Geo-Tags finden sich direkt auf GeoTags.com12 oder als Internet-Draft auf den Webseitender IETF13.

<meta name="ICBM" con ten t=" 48 .017035 ;7 . 839990 "/><meta name=" geo . p o s i t i o n " con t en t=" 48 .017035 ;7 . 839990 "/><meta name=" geo . c ou n t r y " co n t en t="DE"/><meta name=" geo . a1 " con t en t="BW"/><meta name=" geo . a3 " con t en t=" F r e i b u r g "/><meta name=" geo . z i p " con t en t=" 79108 "/><meta name=" geo . nam" co n t en t=" Messe F r e i b u r g "/>

Quelltext 3.6: Position der Messe Freiburg in Geo Tags für HTML Ressourcen

Mikroformat „geo“

Mikroformate sind Markup-Formate, die Informationen in einen semantischen Zusam-menhang einbetten. Diese Markupelemente besitzen eine festgelegte Bedeutung, diedie enthaltene Information klassifizieren und diese Semantik dadurch maschinenlesbarwird. Die Kodierung der Informationen verwendet HTML als Beschreibungssprache unddie enthaltene Information wird über das class-Attribut deklariert. Eines dieser For-mate stellt das Geo-Mirkoformat dar und ist in Form eines Beispiels in Quelltext 3.7veranschaulicht [Çelik, 2008].

<d i v c l a s s=" geo ">Messe F r e i b u r g :48.017035 ,7.839990

</ d i v>

<abbr c l a s s=" geo " t i t l e =" 48 .017035 ;7 . 839990 " ">Messe F r e i b u r g </abbr>

Quelltext 3.7: Das Microformat „geo“ bettet geo Koordinaten in einen semantischen Kontextein.

Als eigenständiges Mikroformat, wird es auch in anderen Mikroformates wie hCard oderhCalendar 14 eingesetzt. Das geo Mikroformat erwartet die Koordinaten im WGS84

11Eine Spezifikation für die Adresskodierung im Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP).(→http://tools.ietf.org/html/rfc4776)

12http://geotags.com/geo/13http://tools.ietf.org/html/draft-daviel-html-geo-tag-0814hCard und hCalendar sind ein microformat um Inhalte elektronischer Visitenkarten und Ka-

lendereinträge zu beschreiben. Es ist in der Namesgebung angelehnt an die ursprünglichenFormate iCard und iCal.

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http://tools.ietf.org/html/rfc4776

http://geotags.com/geo/

http://tools.ietf.org/html/draft-daviel-html-geo-tag-08

Datum. Alternativ zu der getrennten Angabe über die Schlüssel Longitude und La-titude ist die kombinierte mit Semikolon separierte Schreibweise in einem <abbr>-Element.

3.2.3 Bildformate mit Geoinformationen

Satelliten und Luftaufnahmen in Form von Rasterdaten bilden seit Jahren das Funda-ment für Karten. Eine hohe Auflösung und Detailreichtum und ein gleichzeitig schnellerZugriff sind zwei konzeptionelle und anwendungsorientierte Parameter, die zwingendnotwendig sind. Das große Datenvolumen effizient geografisch zu referenzieren, zu or-ganisieren und zu instrumentalisieren stellt eine vielschichtige Problematik dar. DieMöglichkeit der Einbettung von geografischen Informationen in Bilddaten erlaubt einevereinfachte Integration in digitale Landkarten und adressiert den Aspekt der Daten-organisation [Gerlek/Fleagle, 2007, S. 27].

GeoTIFF

GeoTIFF erweitert das Tagged Image File Format (TIFF). TIFF ist ein besondersim GIS Bereich verbreitetes proprietäres Rasterformat, welches Informationen in TagStrukturen speichert [Ritter/Ruth, 2000]. GeoTIFF wurde entwickelt um die geografi-sche Lage, sowie das zugrunde liegende Referenzsystem zusammen mit den Nutzdatenzu speichern und so die im Rahmen eines Datenaustausch nötigen Zusatzinformationenin die Datei einzubetten [Mahammad/Ramakrishnan, 2003]. Die GeoTIFF Spezifikationdefiniert eine Menge an TIFF Tags für eine Vielzahl an Informationen, die für eine kar-tografische Weiterverarbeitung von Karten, 2.5D Modellen, Satellitenaufnahmen undGeofachdaten notwendigen sind. Sechs verschiedene Meta Tags mit Schlüsseln aus demfür benutzerspezifische Definition von Schlüsseln vorgesehenem Bereich überhalb von32768 sind offiziell beschrieben und kapseln über diese die gesamte Erweiterung, sodass keine Kompatibilitätsprobleme mit der eigentlichen TIFF Spezifikation entstehen.Folgende Tags sind Bestandteil der Erweiterung:

ModelPixelScaleTag Das Tag gibt die Skalierung eines Pixels im TIFF Bild in x, yund z Richtung an um die Größe eines Pixels und in Einheiten des Zielmodels(Koordinatensystem) anzugeben. Da in den meisten Fällen ein 2-dimensionalesModell vorliegt, ist der Wert des z Parameters dann 0.

ModelTiepointTag Das Tag speichert Passpunkte, mit deren Hilfe Koordinaten für jedesPixel berechnet werden können. In Verbindung mit dem ModelPixelScaleTag kön-nen die Rasterdaten exakt in den Vektorraum des Zielmodels überführt werden.

32


Sollte keine Informationen über Skalierung verfügbar sein, erfolgt eine Interpola-tion entsprechend. Alternativ kann auch das unterhalb beschriebene ModelTrans-formationTag eingesetzt werden.

ModelTransformationTag Über eine 4x4 Matrix kann eine Transformation, die auchScherung oder Drehung berechnet, angegeben werden.

GeoKeyDirectoryTag Das Tag enthält Header Informationen über Version des Schlüs-selsatzes, Anzahl der verwendeten Schlüssel (n) für die Kodierung von georele-vanten Daten. Zusätzlich speichert es die n Schlüssel/Wert Paare („GeoKeys“).Das GeoKeyDirectoryTag entspricht dem TIFFEntry Schlüssel 34735. Ein Schlüs-sel/Wert Paar hat dabei folgende in Gleichung 3.1 dargestellte 4-Tupel Struktur,die mit der generellen TIFFTag Struktur übereinstimmt:

KeyEntry = {KeyID, TIFFTagLocation, Count, V alue_Offset} (3.1)

KeyID repräsentiert den Schlüssel Wert in Form einer ID zwischen 0 und 65535[Ritter/Ruth, 2000]. TIFFTagLocation spezifiziert das TIFF Tag, welches den zu-gehörigen Wert enthält und Count die Anzahl der Werte des Schlüssels an sich.Value_Offset gibt den Datenindex innerhalb des über TIFFTagLocation identi-fizierten Wertcontainers an. Sollte die TIFFTagLocation den Wert 0 vorweisen,so steht der Wert des aktuellen Wert/Schlüssel Paares unmittelbar in dem Va-lue_Offset Feld.

GeoDoubleParamsTag Das Tag subsumiert alle GeoKey Werte vom Typ Double. DerTIFF Schlüsselwert ist 34736

GeoAsciiParamsTag Das Tag mit dem TIFF Schlüssel 34736 bildet den Behälter füralls ASCII Werte vorhandener GeoKeys.

Ein konkretes Beispiel für GeoTIFF Einträge eines TIFF Bildes, welches Bilddatenaus einer Projektion im UTM Grid enthält, zeigt Quelltext 3.8. Das ModelTiepointTagbildet die obere linke Ecke des Bildes (0,0) auf ein Easting beziehungsweise Northingvon 350807 und 5316081 ab.

ModelTiepo intTag = (0 , 0 , 0 , 350807 , 5316081 , 0)Mode lP i xe lSca l eTag = (1000 , 1000 , 0)GeoKeyDirectoryTag =(1 ,1 .2 ,3 ,

3072 , 0 , 1 , 32633 ,1026 , 34737 ,12 ,0 ,3073 , 34737 , 25 ,0)

GeoAsci iParamsTag (34737)=("UTM Zone 33 N wi th WGS84 | " )

Quelltext 3.8: GeoTIFF erweitert das TIFF Format um spezielle Tags für die Speicherung vongeoreferenzierenden Metadaten.

33


Die Skalierung ist durch das ModelPixelScaleTag angegeben und beträgt 1000 Me-ter/Pixel in der xy-Ebene. Innerhalb des GeoKeyDirectoryTag bedeutet beispielsweisedie Zeile 3072, 0, 1, 32660, das Koordinationsystem der Projektion (ProjectedCSType-GeoKey, 3072) der UTM mit dem WGS84 Kartendatum entspricht und die Dateninnerhalb der Zone 33N liegen (PCS_WGS84_UTM_zone_33N, 32633). Eine seman-tische Beschreibung des Zielkoordinatensystems erfolgt in der Zeile 3073, 34737, 25, 0.Der hierfür entsprechende GeoKey PCSCitationGeoKey (3073) referenziert den Wertdes GeoAsciiParamsTag (34737) Arrays beginnend von Anfang an (Offset=0) mit einerLänge von 25 Byte. Das ergibt UTM Zone 33 N with WGS84, wobei das letzte Byte„|“ das Ende signalisiert und als NULL interpretiert wird.

GML in JPEG2000

JPEG2000 ist ein auf der Wavelet Transformation basierender Standard (ISO 15444) fürdie Kompression von Bilddaten. Bei der Wavelet Transformation werden die Bilddatennicht wie beispielsweise bei der Fourier Transformation in einem Durchgang, sonderndurch iteratives Anwenden von Hoch- und Tiefpassfiltern, sogenanntes Subbandcodingkomprimiert. Jeder Iterationsschritt zerlegt das Bild in immer gröbere Bildstrukturenund entfernt jeweils die Hälfte der Spalten und Zeilen, so dass das Bild pro Iteration umFaktor vier verkleinert wird. Durch Verschiebung und Anpassung der Iterationsschritte,sowie der Auswahl entsprechender Filterergebnisse für das letztendliche Bild ist einstufenlose Kompression möglich [Gerlek/Fleagle, 2007, S. 31].

Das Format unterstützt durch den inkrementellen Bildaufbau das Streamen der Bild-daten über das JPEG 2000 Interactive Protocol (JPIP) und eignet sich für den Einsatzin Webseiten. Aus bereits geladenen Daten wird eine niedrig auflösende Voransicht ge-neriert, die mit zunehmender Datenmenge an Details zunimmt. Ein weiterer Vorteildes Verfahrens liegt darin, dass aus einem Quellbild, welches eine Größe von mehrerenGigabyte besitzen kann, Bilder in unterschiedlicher Auflösung „on-the-fly“ generiertwerden können [Gerlek/Fleagle, 2007, S. 30]. Im Vergleich zu JPEG erreicht das For-mat eine bis zu 30% höheren Kompressionsgrad bei wahrnehmbar besserer Qualität.JPEG2000 unterstützt auch ungleiche Kompressionsstufen innerhalb eines Bildes umbestimmte Bereiche detaillierter darzustellen und weniger relevante Bereiche stärker zukomprimieren.

Der Einsatz von GML in JPEG2000 verfolgt das Ziel das Format um ein Schema zuerweitern, welches notwendig ist um georeferenzierende JPEG Bilder zu erstellen [Ky-le et al., 2006]. Da der JPEG2000 Datenkontainer die Einbettung von XML Dokumentenerlaubt, eignet sich GML für den Einsatz. Die Struktur einer JPEG2000 Datei mit GMLzeigt Abbildung 3.1.

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Bilddaten

Coverage Beschreibung

JPEG 2000 Datei

Coverage Geometrie

Coverage Werte

Features, Metadaten,...

Coverage Wertebeschreibung

Abbildung 3.1: Aufbau einer JPEG2000 Datei mit GML

Die Bilddaten beschreibt eine GML Coverage Description, die sich aus folgenden Be-standteilen zusammensetzt [Kyle et al., 2006]:

• Informationen zu der Geometrie des Coverage Description• Beschreibung der Daten der Coverage. Beispielsweise können diese Fachdatenin-

formationen oder Erhebungswerte sein, sofern die Geometrie der Coverage einHöhenmodell festlegt.

• Features, Annotationen und weitere Metadaten, die die GML Spezifikation vor-sieht.

• Die Daten der Coverage an sich. Diese stellen eine Referenz auf die eigentlichenBilddaten des JPEG2000 Bildes dar.

Durch die Möglichkeit GML Daten dem Bild in Form von Vektordaten hinzuzufügenund Applicationchemata zu definieren, ist eine visuelle Gestaltung und dadurch infor-mationelle Aufwertung des Bildes ohne Manipulation der eigentlichen Bilddaten mög-lich. Bild und GML Daten können von unterschiedlichen Quellen über entsprechendeWebservices dynamisch kombiniert und weiterverarbeitet werden [Gerlek/Fleagle, 2007,S. 35].

EXIF und IPTC für Metainformationen zu Photos

Das Exif Format ist ein Dateiformat zum Speichern von Metainformationen zu Bild-daten, welches durch den „Digital Still Camera Image File Format“ Standard definiertwird [JEITA, 2002]. Dieser Standard definiert wie Digitalkameras Meta Informationenzu Bild- und Audiodateien kodieren sollen, und legt eine Struktur für die Speicherungim TIFF und JPEG Format fest. In TIFF folgt die Struktur dem TIFF Standard. Überdas Exif Image File Directory (IFD) Attribut im ersten IFD der TIFF Datei werden

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die Exif Attribute referenziert. Das Exif IFD Tag verwendet den Schlüssel 34665, wel-cher aus dem Wertebereich für proprietäre Schlüssel stammt, die der TIFF Standarddefiniert. Die Einbettung der Metadaten in JPEG Dateien erfolgt in APP1 und APP2Markern entsprechend dem JPEG Standard.

Für die Kodierung der Einträge definiert das Format Schlüssel für verschiedene Bild-eigenschaften wie die Brennweite, der ISO-Wert oder die Belichtungszeit. Exif Datenwerden in das Bildformat integriert und sind durch entsprechende Programme abrufbar.Für die geografische Referenzierung definiert der Standard das GPS IFD Tag (34853)und darin 27 verschiedene Schlüssel. Hierzu gehören neben der grundsätzlichen Geo-referenzierung über Längen- (GPSLongitude), Breiten- (GPSLatitude) und Höhengrad(GPSAltitude) weitere Parameter wie das verwendete Kartendatum (GPSMapDatum)oder auch die Blickrichtung (GPSDestBearing) bei der Aufnahme. Über diese GPS*-Tags ist eine detallierte Beschreibung der geografischen Informationen möglich. ExifDateien können von gängigen Bildbearbeitungsprogrammen gelesen werden. Auch dasSchreiben der Daten ist mit frei verfügbaren Werkzeugen möglich.

Eine Erweiterung zu Exif bildet der IPTC-NAA-Standard kurz IPTC, der von demInternational Press Telecommunications Council (IPTC) und der Newspaper Associ-ation of America (NAA) verwaltet und gepflegt wird. Wie auch Exif zielt IPTC aufdie Speicherung textueller Informationen zu Bilddaten, wobei IPTC erweiterbar ist, sodass anwenderspezifische Tags angelegt werden können. Auch inhaltlich unterscheidensich die beiden Standards. Während Exif die automatisierte Speicherung technischerDetails vorsieht, dient der IPTC Standard der semantischen Beschreibung der Bilder imRahmen der Nachbearbeitung, so dass diese über Suchterme gefunden werden könnenund die Verwaltung von Bildern vereinfacht.

Einen XML basierten Ansatz verfolgt die von Adobe Extensible Metadata Platform(XMP) Spezifikation. Aufgrund einer im Vergleich mit IPTC und Exif vergleichbargeringen Relevanz wird an dieser Stelle lediglich auf die Spezifikation verwiesen: [Adobe,2005].

3.2.4 Geolocation API für die standardisiertePositionsabfrage

Die Möglichkeit einer Positionsbestimmung wird in naher Zukunft ein allgemein üb-licher Dienst sein. Die Geolocation API soll als Standard dafür dienen, dass bei derEntwicklung von Webanwendungen, auf diese Funktionalität zugegriffen werden kann.Derzeit noch im Status eines Entwurfes, soll diese API in Zukunft nativ in Webbrow-

36


ser integriert werden und über das DOM/JavaScript Navigator15 Objekt Webseitenzur Verfügung gestellt werden, um den Zugriff auf Ortsinformationen zu gewähren.Die dadurch gewonnene Information kann dann beispielsweise als Grundlage für einedynamische Inhaltgenerierung dienen. Generell ergeben sich für die Anwendungsent-wicklung neue Perspektiven. So ist es dann möglich Navigationssysteme und LBS, dieauf eine kontinuierliche Kenntnis der Position angewiesen sind, plattformunabhängig ineinem Webbrowser auszuführen und so zum Beispiel Echtzeitnavigation über das Inter-net anbieten. Im Wesentlichen besteht die Schnittstelle derzeit aus einem Geolocation

Interface, welches die folgenden Methoden definiert:

getCurrentPosition liefert asynchron über eine übergebene Callback-Methode die aktu-elle Position des Endgerätes. Die Methode erlaubt die Übergabe von verschiedenenCallback-Methoden sowie die Angabe von weiteren Attributen, für die Angabe vonbeispielsweise Timeout-Werten.

watchPosition stößt eine Prozess an, der entsprechende Callback Methoden immer dannaufruft, wenn das Endgerät eine neue Position feststellt. Die Methode gibt die IDdes „watch“ Prozess’ zurück. Die kontinuierliche oder diskrete Positionsbestim-mung obliegt dem Endgerät und soll so die Entwicklung von Anwendungen mitHilfe der Geolocation API vereinfachen. Auch soll durch den Callback Mechanis-mus das Datenaufkommen reduziert werden.

clearWatch erlaubt es einen Prozess, der über watchPosition angestoßen wurde überdie Prozess ID, zu beenden.

Alle Methoden enden unmittelbar nach dem Aufruf und kommunizieren ausschließ-lich über die Callback Methoden. Des Weiteren ist es möglich über die Abfrage desFeldes Geolocation.lastPosition – ohne dadurch eine erneute Positionsbestimmunganzustoßen – auf die zuletzt bekannte Position zuzugreifen [Popescu, 2008]. Die exem-plarische Verwendung der API zeigt Quellcode 3.9.

va r g e o l o c a t i o n = n a v i g a t o r . g e o l o c a t i o ng e o l o c a t i o n . g e t C u r r e n t P o s i t i o n (

s u c c e s s C a l l b a c k , e r r o r C a l l b a c k , {maximumAge:600000 }) ;

f u n c t i o n s u c c e s s C a l l b a c k ( p o s i t i o n ) {// Die P o s i t i o n s t e h t i n de r p o s i t i o n// V a r i a b l e zu r Ver fügung

}f u n c t i o n e r r o r C a l l b a c k ( e r r o r ) {

// Ein F e h l e r i s t a u f g e t r e t e n}

Quelltext 3.9: Beispiel für die Verwendung der Geolocation API

15Bei dem Navigator Objekt handelt es sich um ein automatisch zur Laufzeit generiertes Ja-vaScript Objekt, welches Informationen zu verwendetem Browser, Version und weitere Para-meter enthält. (Quelle: http://de.selfhtml.org/javascript/objekte/navigator.htm)

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http://de.selfhtml.org/javascript/objekte/navigator.htm


3.3 Webservices für Geodienste

Ist im Internet die Rede von Diensten, so bezieht sich das entweder auf Anwendungen,die eine Benutzerinteraktion erlauben oder auf nicht unmittelbar sichtbare Web Ser-vices. Web Services erlauben es Anwendungsfunktionalität von Systemen, über Schnitt-stellen im Internet anzubieten. Geo Web Service sind Web Services mit GIS-Bezug, imFolgenden synonymmit Geoservices beziehungsweise Geodienst verwendet.

Die Bandbreite möglicher Funktionalität von Geodiensten fasst folgende Aufflistungzusammen [Lake et al., 2004, S. 5; Kralidis, 2007, S. 223]:

• Zugang zu geografischen Informationen in Datenbanken• Auswertung und Berechnung geographischer Fragestellungen• Durchführung komplexer Berechnungen auf einer Menge von Objekten mit un-

terschiedlichem räumlichen und zeitlichen Bezügen.• Bereitstellung und Übermittlung von Daten mit geografischem Bezug in unter-

schiedlichen Formen, wie Textdaten, numerische Daten oder geografisch kodierteObjektrepräsentationen.

• Visualisierung von Geodaten

Über Web Services im Allgemeinen und Geo Web Services im Speziellen lassen sich„örtlich getrennt verwaltete Geodaten über das Internet unabhängig von ihrem Spei-cherort einfach und schnell miteinander kombinieren“ [GDI-DE, 2008]. Die getrenn-te Verwaltung einzelner Services, Unabhängigkeit von Hintergrundtechnologie und diedamit verbundene Möglichkeit der losen Kopplung in einer Service Oriented Archi-tecture (SOA) sind die wesentlichen Vorteile bei einem Zugriff auf Ressourcen überWeb Services [Chappell/Jewell, 2002]. Dieser Abschnitt stellt Webservice Verfahrenvor.

REpresentational State Transfer Architecture (REST)

Die Representational State Transfer Architecture (REST) beschreibt ein Architekturstilfür Hypermediasysteme, wie es das Internet darstellt [Fielding, 2000]. Es basiert dabeiauf folgenden Prinzipien:

• Eindeutige Beschreibung von Objekten• Verknüpfung von Objekten• Verwendung standardisierter und weit verbreiteter Protokolle• Veränderliche Ressourcen• Zustandslose Kommunikation

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Für die Implementierung von REST hat sich im Internet das HTTP und die Verwendungvon URLs etabliert. Für den Zugriff und die Manipulation von Ressourcen sind gemein-hin gültige Bedeutungen der HTTPMethoden definiert [Bayer, 2002]:

GET : GET liefert die Repräsentation des referenzierten Objektes im aktuellen Zustand(Beispiel: Häuser in einer Straße einer Stadt).

POST : Über die POST Methode kann ein Objekt verändert oder erweitert werden(Beispiel: Hinzufügen von Stockwerksanzahl in einem Haus).

PUT : Mit PUT lassen sich neue Ressourcen erzeugen. Rückgabewert ist eine URL, dieauf die neue Ressource zeigt. Gleichnamige Ressourcen werden mit dem neuenInhalt ersetzt (Beispiel: Anlegen einer neuen Haus Ressource).

DELETE : Das Löschen von Ressourcen erfolgt mit Hilfe der DELETE Methode (Bei-spiel: Das Löschen eines Hauses).

Da REST ausschließlich die URL Kodierung und HTTP Methoden verwendet, sindkeine weiteren Protokolle notwendig, die die Kommunikation zwischen Dienstschnitt-stelle und Klienten genauer beschreiben müssen. Zusätzlich wirkt sich die zustandslo-se16 Kommunikation positiv auf Skalierbarkeit aus und vereinfacht die Verwendung vonverteilten Ressourcen.

XML als Auszeichnungssprache definiert das XLINK Attribut, welches auf weitere Res-sourcen zeigt und von Maschinen weiterverarbeitet werden kann. In Kombination mitREST lassen sich hierdurch verschachtelte Strukturen erzeugen, in denen tatsächlichePositionen der Ressourcen in den Hintergrund rücken. Eine umfassende Einführung zumThema REST konformeWebservices gibt [Ruby/Richardson, 2007].

SOAP

Webservices, die auf SOAP basieren verfolgen den Ansatz eines Remote ProcedureCall (RPC), also der Ausführung entfernter Funktionalität. Dabei dient der Service le-diglich zur Übermittlung von Parametern, die für den Aufruf einer Funktion über dieWebservice Schnittstelle in Form einer URL nötig sind. Die Parameter werden in einemgemäß Spezifikationen kodierten XML Dokument dem Service übermittelt. Da das Er-gebnis einer Anfrage daher von den im sogenannten SOAP Envelope gesendeten Datenabhängt und sich diese nicht in der Universal Ressource Identifier (URI) des Serviceswiderspiegeln, können bestimmte Ressourcen nicht wie bei REST eindeutig adressiertwerden. Für die Beschreibung eines SOAP Webservices dient eine Webservice Descrip-tion Language (WSDL) Datei, die die nötigen Parameter, und weitere Informationenwie die Beschreibung des Rückgabeformat enthält.

16Bei einer zustandslosen Kommunikation, hält der Server keinerlei Informationen über frühereAnfragen eines Klienten. Dadurch sind Anfragen vollkommen unabhängig von einander.

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Ob ein Webservice über SOAP oder im REST Stil implementiert wird, hängt vonEinsatzgebiet oder Diensttyp ab und ist primär eine Designfrage. Den Vorteil einerlosen Kopplung weisen beide Ansätze auf.

3.3.1 Geo Webservices nach dem OpenGIS Standard

Verschiedene Parteien beteiligen sich an dem Handel und dem Einsatz von Geodaten.Dezentrale Organisation und Vernetzung über bestehende Infrastrukturen des Inter-net im Kombination mit mannigfaltigem Datenangebot stellen besondere Anforderun-gen an eine strukturierte Kommunikation und geregelten Datenaustausch. Damit dieseForm der Interoperabilität langfristigen Erfolg aufweisen kann, müssen Standards ent-wickelt und eingesetzt werden [Wagner/Gartmann, 2002, S. 1]. Das OGC adressiert dieStandardisierung mit dem Ziel offen zugängliche Spezifikationen zu erarbeiten. Diesewerden unter der eingetragenen Marke OpenGIS® veröffentlicht und sollen den Um-gang mit geografischen Daten im Internet über HTTP erleichtern. Die WesentlichenSpezifikationen für Geowebservices werden im Folgenden vorgestellt. Auf optionaleSchnittstellen der Spezifikationen wird an diese Stelle nicht näher eingegangen. Fürweiterführende Informationen wird auf die frei verfügbaren offiziellen Spezifikationen17

verwiesen.

Die Arbeit des OGC erfolgt in enger Zusammenarbeit mit dem Technical Commitee 211(TC211), welches als ein Teil der International Organization for Standardisation (ISO)tätig ist und de jure Standards im Bereich digitaler geografischer Informationen verab-schiedet. Die Normen erscheinen in der ISO 19100 Reihe. Hierzu gehören neben Normenfür Geoinformationen auch solche für Geodienste, für eine standardisierten Austauschvon Geodaten. Die Zusammenarbeit erfolgt über den gegenseitigen Austausch mit demZiel, OGC Spezifikationen und entsprechende ISO-Normen anzugleichen. So wurde dieim Folgenden vorgestellten OpenGIS Web Map Service (WMS) Implementierungen be-reits unter ISO 19128 und die Web Feature Service (WFS) unter ISO 19142 in denISO Standard aufgenommen. Auch GML ist ab der Version 3.x konform mit der ISO19136.

Web Map Service (WMS)

Der WMS ist ein „webbasierter Kartendienst“. Eine Implementierung der WebserviceSpezifikation „generiert über Geodaten einen Kartenausschnitt und stellt ihn bereit“.Die so erstellte Karte wird an die aufrufende Stelle als Bild zurückgegeben. Üblich liegt

17http://www.opengeospatial.org/standards

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http://www.opengeospatial.org/standards


dieses Bild in einem Rasterformat vor, es können jedoch auch Ausgaben in Vektorforma-ten angeboten werden [GDI-DE, 2008]. Ein konformer WMS muss folgende Funktionenrealisieren:

• Eine Beschreibung der Bestandteile eines Service liefert die Funktion GetCapabili-ties in Form eines XML Dokument mit Metadaten über den Dienst. Dazu gehörensämtliche Informationen, wie die Beschreibung der einzelnen Features und daraufmögliche Operationen, die für die tatsächliche Verwendung des Dienstes notwen-dig sind.

• Die GetMap Schnittstellte erlaubt es, Kartenausschnitte anzufordern. Eine solcheAnfrage setzt sich aus verschiedenen Parametern zu Auflösung, Bildformat, Aus-schnitt und anderen Eigenschaften zusammen. Exemplarisch zeigt Quelltext 3.10eine Anfrage, die das in Abbildung 3.2 dargestellte Rasterbild generiert.

h t t p : //wms1 . c c g i s . de/ cg i−b i n / mapserv ?map=/data /umn/ germany / germany . map&VERSION←↩=1.1.1&REQUEST=GetMap&SERVICE=WMS&LAYERS=Grenze , Bundes laender , S taed t e&SRS=←↩EPSG:31467&BBOX=3105881.5384615385 ,5248260 ,4088808.4615384615 ,6300130&WIDTH←↩=512&HEIGHT=512&FORMAT=image /png

Quelltext 3.10: Aufruf der GetMap Methode eines WMS

Abbildung 3.2: Resultat der in Quelltext 3.10 dargestellten Anfrage an einen WMS

Web Feature Service (WFS)

Während ein WMS Daten im Form von Bildern und Karten ausliefert und die Aus-wertung darin enthaltener Informationen einer visuellen Inspektion bedarf, kann übereinen WFS auf die zugrundeliegenden Vektordaten zugegriffen werden. Diese Datensind in valider GML Syntax kodiert (→Abschnitt 3.2) und können dadurch nicht nurangezeigt sondern auch für weitere Berechnungen herangezogen werden. Über diesen„Basic WFS“ hinaus, erlaubt ein erweiterter „Transaction WFS (WFS-T)“ die auf

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dem Server befindlichen Daten zu manipulieren18 [GDI-DE, 2008, S. 16]. Ein Open-GIS konformer Basic WFS muss mindestens drei Methoden bereitstellen [Vretanos,2005]:

GetCapabilities Eine Beschreibung des Services und seine angebotenen Leistungen lie-fert die GetCapabilities Funktion. Wie bei der WMS Spezifikation, erfolgt dieBeschreibung als XML Dokument.

DescribeFeatureType Detaillierte Beschreibungen einzelner Feature Typen lässt sichüber die Funktion DescribeFeatureType abfragen.

GetFeature Diese Methode liefert einzelne Features im Sinne von GML in einem Vek-torformat zurück. Das Rückgabeformat wird der Anfrage über den outputFormat

Parameter mitgeteilt. Das Standard Rückgabeformat ist GML 3.1.1.

Der WFS-T bietet zur Manipulation die Methoden Transaction, LockFeature und Get-FeatureWithLock an. Ein weiterer „XLink WFS“ erweitert den Basis WFS um die Mög-lichkeit, GML Objekte zu erhalten, die XLink Attribute mit Referenz auf externe GMLRessourcen enthalten können.

3.4 Infrastrukturen für den Zugang zu Geodaten

Wie auch für den Begriff des Geowebs (→Abschnitt 3.1) existiert auch für den Be-griff Geodateninfrastruktur (GDI) keine einheitliche Definition [Fornefeld/Oefinger/Jaenicke, 2004, S. 7]. Vielmehr bietet die Literatur unterschiedliche sich teils überschnei-dende und teils ergänzende Aussagen über die Inhalte und Merkmale einer GDI. DieserAbschnitt untersucht verschiedene Definitionen für ein einheitliches Verständnis überKern und Aufgaben.

3.4.1 Definition, Ziele und Aufgaben

Eine GDI19 ist eine Anwendung, die die Suche in einer Sammlung geografischer Web-dienste erlaubt und darüber hinaus den Zugriff auf diese ermöglicht, lautet eine allgemei-ne Definition von Maguire (2008). Eine GDI umfasst einerseits Geodaten, Metadaten,Dienste und die für den Zugriff nötigen Netze, andererseits Rechtsnormen, technischeStandards und Richtlinien über den Zugang und die Nutzung als Instrumente für dieRegulation und Koordination des Netzwerkes [GDI-DE, 2008]. Auch IMAGI (2008,S. 14) betont die Notwendigkeit einer „Organisations- und Managementstruktur“, die

18Hierzu gehören die aus Datenbanksystemen bekannten Funktionen UPDATE, INSERT undDELETE

19Häufig wird auch der englische Begriff Spatial Data Infrastructure (SDI) verwendet

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sowohl auf lokaler, regionaler, nationaler als auch transnationaler Ebene koordinierendarbeitet. Infrastruktur und Organisation als Stützpfeiler einer GDI dienen im Grundedem Zweck eines Marktplatzes für den Austauschs von Daten zwischen anbietenden undverbrauchenden Nutzern [Rajabifard/Feeney/Williamson, 2002]. Hiermit differenzierensie zwischen einer statischen Struktur und dynamischen Inhalten mit Anwendern alsBestandteile. Den Einbezug der Anwender sieht auch IMAGI (2008, S. 14) und definiertGDI als „benutzerfreundliche Bereitstellung von Geoinformationen durch Dienste, dieebenen- und fachübergreifend auf verteilte Geodaten zugreifen“.

Im Aufbau einer GDI und deren Interaktion spielt das Internet als weltweites Datennetzeine zentrale Rolle. Auch die Spezifikationen des OGC (→Abschnitt 3.3) setzen für denZugang zu Geodaten auf Internetprotokolle und -formate. Die Suche nach Geodienstenin Metadatenkatalogen erfolgt meist über eine webbasierte Schnittstelle, dem Geodaten-portal. Es bildet den zentralen Einstiegspunkt und die regulierende Instanz einer GDI[Maguire, 2008]. Irland, USA, Indien, Schweiz und andere Länder und Gemeinschaftenbetreiben bereits solche Portale oder sind im Aufbau derselben.

Motiviert durch diverse Gruppen, wie kommunale, nationale und internationale Behör-den, Unternehmen der Geo-Branchen oder internationale gemeinnützige Gremien sindauch Erwartungen an eine einheitliche GDI mit Blick auf Aufgaben und Nutzen un-terschiedlich. Der Bestand von Geodaten, vor allem in der Verwaltung und Behörden,lagert dezentral in isolierten Anwendungen [Reindl, 2005, S. 1]. Die Bereitstellung undVereinheitlichung von Geodaten bewirkt zwar weiterhin eine „dezentrale Organisationvon Geodaten und den aufsetzenden GI-Diensten“, ermöglicht aber gleichzeitig diesefür den Ad-hoc Zugriff vorzuhalten. Dieses führt für Umgang mit Geoinformationenzu gesteigerter Effizienz und Qualität [Bernard/Crompvoets/Fitzke, 2005, S. 4]. Dahermotivieren Kommunen und Bund eine GDI über die Erschließung und Vernetzung die-ser Ressourcen [Reindl, 2005, S. 2; Weichert, 2007]. Das langfristig verfolgte Ziel sei dieBeantwortung aktueller und kommender Fragestellungen mit geografischem Bezug unddie Fähigkeit auf sich ändernde Anforderungen schnell reagieren zu können [AK WMS,2006].

Mit dem Blick auf das Internet als Kommunikations- und Vertriebsmedium für digi-tale Daten, hat eine GDI die Aufgabe „Geoinformationen [. . . ] über Internet-Diensteöffentlich und verfügbar zu machen“ um „Anwendung von Geoinformationen entspre-chend den Bedürfnissen der Wirtschaft zur Verfügung stehen“ [Vogel, 2002, S. 1,6].Pragmatischer benennt [LV BW] das Potenzial, welches durch eine erleichterte Nut-zung von Geodaten und als weitere bisher nicht genannte Facette die Ausdehnung aufein „größeres Anwendungs- und Anwenderspektrum“ ausgedrückt wird. Entsprechendbetont auch IMAGI (2008, S. 14) den fachübergreifende Zugriff. Für Unternehmen, dieplanen, Geodaten für bestimmte Zwecke einzusetzen, sinkt der ökonomische Nutzeneiner Eigenerhebung je mehr Daten von anderen Anbietern gegen marktgerechte Prei-

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se angeboten werden [Schröder, 2000]. Somit gehören entsprechende Preismodelle, diewirtschaftlich gerechtfertigt und transparent gestaltet sind, auch in das Aufgabenfeldeiner GDI, die „eine Voraussetzung für den sich entwickelnden Geoinformationsmarkt“darstellt [Fornefeld/Oefinger/Jaenicke, 2004, S. 1].

Eine GDI ist nicht als Substitut für lokale GIS zu sehen, sondern besitzt durch dasleicht zugängliche Internet ergänzenden Charakter [Maguire, 2008]. Dennoch liegt auchder Vorteil für Anwender genau darin, dass ein lokales GIS oder der Besitz von lokalenGeodaten nicht mehr länger Voraussetzung ist, um über eine GDI von GIS Technologienzu profitierender [Fornefeld/Oefinger/Jaenicke, 2004, S. 11; Wagner/Gartmann, 2002,S. 3; Bernard/Crompvoets/Fitzke, 2005, S. 6].

Rajabifard/Feeney/Williamson (2002) weisen darauf hin, dass die Verwirklichung einerGDI vielschichtig auf Ebenen der Kommunen, der Länder, des Bundes und auf glo-baler Ebene geschieht, weshalb eine intensive Kommunikation und Vereinheitlichungdurch die Einführung von Standards ein zentrales übergreifendes Thema darstellt. Un-terschiede in Interessenschwerpunkten zwischen regionalen und überregionalen Daten,zeigen deutlich die Komplexität und Herausforderung dieser Problematik [Yeung/Hall,2007, S. 505]. Eine unzureichende Integration wird den Effekt von Insellösungen her-vorrufen und die Geoweb Entwicklung negativ beeinflussen. Daher sollte die aktuelleEntwicklung den Fokus darauf legen, gemeinsame Ziele und Erwartungen an eine Geo-dateninfrastruktur in Kooperation zu erarbeiten.

3.4.2 Infrastrukturen am Beispiel

Der Aufbau einer behördlichen GDI in Deutschland ist bereits angestoßen und unter-liegt der Aufsicht des Innenministeriellen Ausschuss’ für Geoinformationswesen (IMA-GI), welcher bereits 1998 mit dem Ziel einer Verbesserung der Koordination des Geo-informationswesens in Deutschland gegründet wurde. Für den Ausbau der GDI-DEentwickelte dieser Ausschuss einen drei Phasen Plan. Dieser besteht aus dem Aufbaueines dezentralen und bundesweiten Informationsystems, welches Metainformationenzu Geodiensten enthält, der Harmonisierung von Daten sowohl in technischer als auchsemantischer Hinsicht, und als dritte Stufe dem Aufbau eines Geoportals, welches denZugriff auf die nationale Geodatenbasis ermöglicht [Bock/Grünreich/Lenk, 2005, S. 50;IMAGI, 2008, S. 14,16]. Die im Rahmen der GDI-DE eingesetzten Geodienste sind ent-lang der Spezifikationen des OGC ausgerichtet [GDI-DE, 2008]. Das Geoportal derGDI-DE (GeoPortal.Bund20) stellt „aktuell über 500 Einzellayer (Karten) und über30.000 Metadateneinträge aus vielen verschiedenen Geobereichen zur Verfügung“ [BKG,2008].

20http://geoportal.bkg.bund.de

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http://geoportal.bkg.bund.de


Die Entwicklung einer GDI für Deutschland ist durch die „INSPIRE-Richtlinie“ (Richt-linie 2007/2/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 14. März 2007 zurSchaffung einer Geodateninfrastruktur in der Europäischen Gemeinschaft) gesetzlichverbindlich geregelt. Sie sieht eine Schaffung einer auf europäischer Ebene harmonisier-ten Geodateninfrastruktur, der Infrastructure for Spatial Information in the EuropeanCommunity (INSPIRE), vor. Der Richtlinie entsprechend obliegt es allen EU Staa-ten, Geodaten über einen Katalogdienst zum Auffinden der jeweils verfügbaren WMSund WFS Dienste bereitzuhalten. Als Verfahren für die Umsetzung der Geodienstewird SOAP eingesetzt [NSDT, 2008, S. 13]. Für Umsetzung der Richtlinie in nationa-les Recht ist eine Zeitspanne von zwei Jahren vorgegeben [LV BW]. Der Entwurf unddie Verabschiedung des GeoZugangGesetzes (GeoZG)21 kommt dieser Auflage bereitsweitgehend nach. INSPIRE selbst wird auf EU Ebene über das INSPIRE Geoportalvermittelnde Rolle spielen [NSDT, 2008, S. 13].

Dem offiziellen Ausbau einer transparenten und standardisierten Infrastruktur für denZugriff auf Geodaten, stehen die Bestrebungen der großen Suchmaschinenbetreiber,wie Google oder Microsoft entgegen. Sie indizieren kontinuierlich Daten und haben soZugriff auf gewaltige Mengen von Informationen, die explizit und implizit geografischeInformationen aufweisen. Diese Daten bieten sie über ihre in Kartendienste integriertenLösungen an und stellen in sich geschlossene GDIen und somit Insellösungen dar. Öko-nomisch betrachtet ist der Aufbau eines Monopols eine logische Konsequenz, zugleichjedoch konträr zu dem Gedanken einer auf Servicen basierenden Infrastruktur für dentransparenten Zugriff auf Geodienste über standardisierte Schnittstellen. Um langfris-tig von einem „browsing the world“ [Castelli et al., 2007, S. 67] sprechen zu können,sollten Bestrebungen nach Standards und einheitlichen Schnittstellen im Vordergrundstehen.

3.5 Kartendienste und virtuelle Globen

Web Mapping Dienste und virtuelle Globen sind die Flagschiffe des Geowebs im In-ternet. Als Produkt am Ende einer langen Produktionskette vermitteln sie zwischenBenutzer und der spatialen Hintergrundanwendung [Lake/Farley, 2007, S. 15]. Da geo-graphische Lagen in Form von Breiten und Längengraden oder sogar in UTM Koordina-ten den wenigsten Internet Benutzern bekannt sind, liefern diese BenutzerschnittstellenGrundfunktionalitäten, wie die visuelle Selektion und damit verbundene implizite Geo-kodierung und ermöglichen so den gemeinschaftlichen Ausbau des Geowebs [Goodchild,2007, S. 7]. Geovisualisierungsanwendung gruppieren sich in Virtuelle Globen und Kar-tendienste. Als Schnittstelle zwischen Geodaten und dem Betrachter stellen sie eine

21Der von der Bundesregierung vorgelegte Gesetzentwurf kann unter der Adressehttp://dip21.bundestag.de/dip21/btd/16/105/1610530.pdf eingesehen werden

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http://dip21.bundestag.de/dip21/btd/16/105/1610530.pdf


zentrale Instanz dar. Methoden für den Export in das KML Format aus professionellenGIS Anwendungen heraus ist eine gängige angebotene Funktionalität. Auch freiverfüg-bare Konvertierungsskripte spiegeln den Bedarf eines Datenaustausches mit derartigenApplikation wider [Buhmann/Wiesel, 2003, S. 23].

3.5.1 Virtuelle Globen

Virtuelle Globen, auch Geobrowser genannt, bilden die Erde nach und stellen dieseals dreidimensionales Modell dar. Im Vergleich mit Kartendiensten führen solche An-wendungen, bedingt durch die Dreidimensionalität, komplexere Berechnungen durch.Dadurch entsteht ein erhöhter Rechenaufwand, weshalb Virtuelle Globen meist eine lo-kale Installation voraus setzen. Neben den Funktionen, die auch Kartendienste bieten,wie das Zoomen und das Verschieben der Betrachtungsebene, bieten diese Anwendun-gen auch eine Orientierung in der dritten Dimension. So ist neben der Rotation, alsoder Ausrichtung der Himmelsrichtungen, auch die Möglichkeit den Blickwinkel, also dieNeigung zu verändern, möglich. Durch die drei vorhandenen Freiheitsgrade können Hö-henprofile oder 3D Modelle von Gebäuden dargestellt werden. Da das Kartenmaterialals essentieller Bestandteil der Anwendung von Internetservern bezogen wird, stellendiese lokal installierten Anwendungen Thick Clients dar.

Der bekannteste virtuelle Globus ist „Google Earth“22, der von der 2004 durch Goo-gle akquirierten Firma Keyhole entwickelt wurde und in unterschiedlichen Versionenerhältlich ist. Neben einer kostenlosen Funktion, bietet Google weitere Versionen miterweiterten Funktionen wie Druck, Export oder auch Serverfunktionalität lizenzpflich-tig an. Alle Versionen propagieren das bereits vorgestellte und standardisierte KMLFormat. Entsprechende Daten lassen sich entweder in Form von Dateien direkt in dasProgramm laden oder von entfernten Servern einbinden und dynamisch aktualisieren.Weitere bekannte virtuelle Globen sind „NASA World Wind“ und „Microsoft VirtualEarth“ [Maguire, 2008]. In Virtual Earth findet Ausführung der Kartendienstanwen-dung, wie auch des virtuellen Globus’ ausschließlich im Web Browser statt. Wenn auchfür die 3D Version eine lokale Installation vorausgesetzt wird. Konträr zu Geobrow-sern mit lokaler Installation hat die Firma Poly923 mit dem Produkt FreeEarth einenvirtuellen Globus entwickelt, der ohne lokale Installation auskommt und somit einereine Webanwendung darstellt. Das Hinzuladen von Rasterdaten und digitalen Gelän-demodellen, sowie das Einbinden standardisierter WMS und WFS ist in allen gängigenApplikationen möglich [Buhmann/Wiesel, 2003, S. 23].

22http://earth.google.de/23http://freeearth.poly9.com

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http://earth.google.de/

http://freeearth.poly9.com


3.5.2 Kartendienste

Kartendienste sind vergleichbar mit klassischen Landkarten, die in einem Webbrowserangezeigt werden. Ein Kartendienst kommt ohne lokale Installation aus und je nachDienst sind die Kartendaten in einer Benutzerumgebung eingebettet, die eine Interak-tion wie Zoom oder das seitliche Verschieben (Pan) erlauben. Für das Nachladen be-nötigter Kartendaten verwenden die meisten solcher dynamischen Anwendungen einespezielle Technik, die im Folgenden Abschnitt vorgestellt wird und bei entsprechenderAnbindung eine flüssige Navigation erlaubt. Allgemein bekannt sind „Google Maps“,„Microsoft Virtual Earth“ oder „Yahoo! Maps“. Als reines Framework ohne eigene Kar-tendaten findet „OpenLayers“ als Open Source Alternative zunehmend Verbreitung.Statische Anwendungen dagegen generieren anhand von verschiedenen Parametern Kar-tenausschnitte, die lediglich angezeigt werden [Mitchell, 2008, S. 8-9]. Grundlegen fürdie Kartenanzeige in beiden Typen sind Web Mapping Dienste, wie der statische WMSnach OGC. Die Dynamik entsteht durch den Einsatz von Ajax und dem Prinzip derKachelung.

Dynamische Anzeige in Webseiten mittels Ajax

Ermöglicht hat die Integration von eigenständigen Fremdanwendungen, wie es Karten-dienste sind, in Webseiten vor allem JavaScript und der Ajax Programmierstil, der von„den traditionellen Wechsel zwischen Benutzeraktivität und Serververarbeitung“ ab-strahiert [Döbler, 2007]. Ajax beschreibt einen Architekturstil für Webseiten, bei demTeile von HTML Seiten (Teile des DOM Baumes) neu geladen werden können, ohnedie gesamte Seit komplett aktualisieren zu müssen. Möglich ist das durch AbsetzenHTTP Anfragen im Hintergrund, die für den Benutzer nicht unbedingt wahrnehmbarsein müssen. Häufig werden JavaScript und XML24 bei der Umsetzung eingesetzt undHTML Seiten verändert, andere Script Sprachen wie ActionScript und die Manipula-tion von Flashseiten sind aber auch möglich. Durch die Asynchronität der Anfragen,kann der Benutzer parallel zum Ladevorgang, der für diesen transparent abläuft, wei-terhin mit der Anwendung interagieren, im Gegensatz zu synchronen Anfragen, wie sieklassische Hyperlinks auslösen. Ajax ist eine grundlegende Methode für eine flüssige An-zeige von Kartendiensten in Webbrowsern. Neben der Umsetzung im Ajax Stil ist auchdas Prinzip der Kachelung ein Paradigma, welches in Webkartendiensten angewendetwird.

24Ajax stand initial als Akronym für Asynchronous JavaScript And XML. Da jedoch JavaScriptund XML nicht zwingend für die Umsetzung des Stils erforderlich sind, versteht sich Ajaxnicht mehr länger als ein Akronym.

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Das Prinzip der Kachelung für die Anzeige in Kartendiensten

Dynamische Kartendienste, wie sie zuvor beschrieben wurden, sind in der Lage Karten-daten „on-the-fly“ nachzuladen. Dazu bieten sich zwei Vorgehensweisen an:

• Nachdem der Benutzer eine Aktion, wie Zoom oder Pan ausgeführt hat, fordertdas Programm den neuen benötigten Ausschnitt über den Server an und lädtdiesen in die Anzeige. Für dieses Verfahren eignet sich zum Beispiel der durchdas OGC spezifizierte WMS in Kombination mit einem Container mit Navigati-onsleiste für die Anzeige. Das Erzeugen von Bildausschnitten mit frei wählbarenBegrenzungen ist ein aufwändiger Prozess. Je nach Detailgrad müssen zur Gene-rierung eines Kartenausschnittes eine Vielzahl an Datensätzen zusammengefügtwerden, um ein einziges Bild zu generieren. Nachteilig ist dieses Verfahren da-durch, dass der Nutzer bisweilen Wartezeiten von mehreren Sekunden ausgesetztist und in diesem Zeitraum keine Interaktion möglich ist.

• Ein weiterer Ansatz liegt darin, Karten in Kacheln zu unterteilen, diese auf einemServer vorzuhalten und benötigte Kartenbereiche dynamisch nachladen. DieseTechnik wird von einer Vielzahl von Kartendiensten (Google Maps, Yahoo! Maps,Microsoft Virtual Earth, . . . ) eingesetzt. Die Vorteile des Verfahrens und dasPrinzip an sich wird jetzt erläutert.

Das sogenannte Tiling Prinzip basiert darauf Bilddaten in Regionen zu zerteilen und fürdie Präsentation als Mosaik zusammenzusetzen. In der Praxis wird dieses umgesetzt, indem Kacheln vorgefertigter Größe auf Servern vorgehalten und bei Bedarf ausgeliefertwerden. Auf Anfrage eines bestimmten Kartenbereiches, bestimmt ein Service die zurAnzeige nötigen Kacheln und sendet diese an den im Webbrowser des Nutzers laufendenKartendienst. Der Prozess des Ladens läuft im Hintergrund und ist für den Benutzertransparent. Die Anzeige der gelieferten Kartenkacheln in Webseiten ermöglicht derzuvor beschriebene Ajax Stil. In Verbindung mit der Zoom Funktionalität lässt sichdas Verfahren um die rekursive Zerlegung von Bilddaten unterschiedlicher Auflösungenerweitern. Exemplarisch wird jetzt das Quadkey Verfahren – eine Methode für die rekur-sive Zerlegung von zweidimensionalen (Bild)daten – beschrieben.

Abbildung 3.3 zeigt ein Bild unterteilt in Kacheln quadratischer Größe mit 256 PixelSeitenbreite. Die Karte hat eine Gesamtbreite und Höhe von 512 Pixel25. Die Verwen-dung einer Binärpotenz erleichtert die rekursive Zerlegung und findet Anwendungen inden meisten Geobrowsern. Gemäß der Abbildung läuft die rekursive Zerlegung ab. JedesZoomlevel halbiert die Skalierung und verdoppelt die Auflösung. In Pixel bedeutet dieseine Verdoppelung jeder Kachel in Breite und Höhe. So wird zum Beispiel Kachel 2aus Zoomlevel 1 in Zoomlevel 2 durch die 4 Kacheln 20,21,22 und 23 repräsentiert.

25Im Falle von Karten, die nicht von sich aus quadratisch sind, werden fehlende Spalten undReihen entsprechend aufgefüllt

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Abbildung 3.3: Visualisierung des Quadkeyverfahrens(Quelle: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/bb259689.aspx)

Dadurch ergibt sich eine Gesamtheit von 16 Kacheln auf Zoomlevel 2 und 64 Kachelnauf Zoomlevel 3. Allgemein lässt sich bei einer Zerlegung der Ausgangskarte in k2 Ka-cheln Gleichung 3.2 für die Berechnung der Kacheln in Abhängigkeit des Zoomlevels nheranziehen. Die letztendliche Referenzierung der einzelnen Kacheln ist unterschiedlich,meist jedoch angelehnt an die Quadkeys Methode.

fk : Zoomlevel→ Kacheln

fk(n) = k2n, ∀n ≥ 1(3.2)

Das Laden von Bilddaten über Kacheln erlaubt eine bessere Lastverteilung auf verschie-dene Kachel-Server, so dass das Flaschenhalsproblem bei hoher Beanspruchung schonbei der Anfrage minimiert wird. Außerdem können Kacheln, die einen angezeigten Bild-ausschnitt angrenzen im Vorfeld geladen werden, was zu einer flüssigen Interaktion mitder Karte beiträgt. Nachteilig an Kacheln ist, dass sie bereits vorgefertigt auf den Ser-vern vorliegen, ein erneutes Rendern, je nach Detailtreue einen hohen Rechenaufwandbedeutet und so Diskrepanzen zwischen angezeigten und tatsächlich erfassten Datenentstehen können.

In Anlehnung an den Web Map Service des OGC entstand durch die Arbeit der OpenSource Geospatial Foundation (OSGeo26) eine Spezifikation für einen Tile Map Ser-vice (TMS)27. Diese Spezifikation zielt auf einen standardisierten Zugriff auf gekachelteBilddaten über WMS ab, wurde jedoch noch nicht als Standard durch das OGC verab-26http://www.osgeo.org27http://wiki.osgeo.org/wiki/Tile_Map_Service_Specification

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http://msdn.microsoft.com/en-us/library/bb259689.aspx

http://www.osgeo.org

http://wiki.osgeo.org/wiki/Tile_Map_Service_Specification


schiedet. Die Referenzierung der einzelnen Kacheln erfolgt hierbei im REST Stil, so dasses möglich ist, die Kacheln als Bilddateien gemäß der Spezifikation auf einem Serverzu hinterlegen und unmittelbar verwendet werden kann. Die Generierung eines solchenTMS konformen Webservices aus einer Bilddatei, erlaubt Gdal2Tiles28, als Bestand-teil der Geospatial Data Abstraction Library (GDAL) Bibliothek29, die eine Vielzahlan geospatialen Funktionen bündelt und frei verfügbar ist. Bei der Generierung derDaten für den TMS werden auch KML Dateien für die spätere Einbindung in Softwa-re wie Google Earth oder Google Maps erstellt. Eine grafische Benutzeroberfläche zuder Bibliothek soll MapTiler30 bieten, ist jedoch derzeit noch im Entwicklungsprozess.Entsprechende Funktionalität für die Integration mit Virtual Earth bietet die SoftwareMSR MapCruncher31.

Im Hinblick auf die Verwendung von Kartendiensten in mobilen Applikationen, spieltdas zu übertragende Datenvolumen eine besondere Rolle. Aufgrund der eingeschränktenBildschirmgröße und im Vergleich mit Computerbildschirmen geringeren Auflösung,sind Kacheln der Größe von 512 Pixel ungeeignet. Google oder Cloudmade32 bietenihre Dienste bereits mit Kacheln von 64x64 Pixel an, als Lösung zu dieser Problematik.Dadurch wird zum einen das Kachelprinzip optimiert, die zu übertragende Datenmengesinkt und Ladezeiten werden deutlich verkürzt.

3.5.3 Anwendungsgebiete

Die Stärken der vorgestellten Kartendienste und Geobrowser liegen in der schnellen undeinfachen Bereitstellung dynamischer digitaler Karten. Darüber hinaus eignen sie sichnicht für anspruchsvollere geographische Anwendungen, wie sie GISe leisten [Danger-mond, 2008]. Ihr Erfolg im Web, vor allem bei Laien auf dem Gebiet der Geographie,belegt jedoch, dass eine Nachfrage nach Geoanwendungen existiert, die den Schwer-punkt gerade nicht auf GIS Funktionalität legt, sondern vielmehr die benutzerfreundli-che Visualisierung präferiert. Die neue Generation der Geobrowser zeichnen sich durchintuitive Bedienbarkeit und hohe Performanz aus und unterscheiden sich so von bis-herigen GIS-Viewern [Ebert/Mallinger-Hohensinn/Sykora, 2006]. Für die Verwendungin virtuellen Globen sind eine Vielzahl an Städten bereits als 3D Modelle kostenlosfür Google Earth verfügbar [Kolbe, 2008]. Solche Projekte zeigen die Relevanz dieserGeobrowser für Kommunen als Präsentationsmedium für touristischen sowie wirtschaft-liche Geodienste. Den Fokus liegt dort auf Informationen zu Landschaft, Gebäuden, Ve-getation und dem Transportwesen [Gruber/Menard/Schachinger, 2008, S. 67-69]. Für

28http://www.klokan.cz/projects/gdal2tiles29http://www.gdal.org/30http://www.maptiler.org31http://dev.live.com/virtualearth/mapcruncher32http://www.cloudmade.com

50

http://www.klokan.cz/projects/gdal2tiles

http://www.gdal.org/

http://www.maptiler.org

http://dev.live.com/virtualearth/mapcruncher

http://www.cloudmade.com


API Anzahl Mashups

Google Maps 1549Microsoft Virtual Earth 159Yahoo Geocode 122AOL Mapquest 5

Mapping Mashups gesamt 178934

Mapping APIs 71

Tabelle 3.2: Mashup Applikationen mit Mapping APIs(Quelle: http://www.programmableweb.com/scorecard, 31.10.08)

die Erstellung dieser 3D Modelle bieten sich kostenlose Programme, wie zum BeispielSketchUp33 an.

Die verschiedenen Kartendienstanwendungen bieten zwar ähnliche Funktionalität undsetzen für die Entwicklung auf JavaScript, dennoch unterscheiden sie sich oft deutlichauf programmatischer Ebene. Differente Klassen- und Funktionsnamen und Parame-tertypen bewirken hohe Heterogenität. Im Hinblick auf Harmonisierung ist diese Hete-rogenität ein zu adressierendes Anliegen. Einen Ansatz der Vereinheitlichung bildet dieMapstraction35 API. Sie stellt eine Meta API für diverse Kartendienste dar, so dass derletztendlich eingesetzte Dienst im Entwicklungsprozess eines entsprechenden Mashupseine untergeordnete Rolle spielt. Eine Besonderheit an MapStraction stellt die zukünf-tige Einbindung von Daten aus dem OpenStreetMap Projekt dar. In Kombination mitOpen Layers als Kartenbrowser sind Entwickler so in der Lage vollständig Open SourceProdukte zu verwenden, so dass keinerlei Lizenzprobleme auftreten. Quelltext 3.11 zeigtdie Verwendung der Mapstraction API. Ein Methodenaufruf auf dem Mapstraction Ob-jekt führt die entsprechenden Funktionen auf der tatsächlichen API des verwendetenKartenbrowsers aus, so dass diese zusätzlich eingebunden werden müssen. Den Gradder Abstraktion verdeutlicht die hinterlegte Funktion Mapstraction.swap(div,api), wel-che im Beispiel von Google Maps nach Yahoo! Maps umschaltet. Aktuell unterstütztMapstraction elf verschiedene Kartendienste36.

Seit der Veröffentlichung diverser APIs, die es erlauben bestehenden Kartendiensten wieGoogle Maps oder ArcGIS Explorer zu erweitern, ist die Anzahl von Geo-Mashups starkgewachsen. Mashups stellen Anwendungen dar, die bestehende Anwendungen kombi-nieren und erweitern um vorzugsweise unter Generierung von Mehrwert neue Anwen-dungen zu entwickeln. Sie bilden den Großteil der Anwendungen, die auf Geodienstenbasieren [AK WMS, 2006, S. 11]. Solche Mashups werden in Zukunft eine große Rollein der Erstellung von verteilten GIS Anwendungen spielen, sowohl im Bereich privater

33http://www.sketchup.com35http://www.mapstraction.com36Eine aktuelle Auflistung der unterstützten APIs und den Grad der Unterstützung findet sich

auf den Seiten von Mapstraction (→http://www.mapstraction.com)

51

http://www.programmableweb.com/scorecard

http://www.sketchup.com

http://www.mapstraction.com

http://www.mapstraction.com

<!−− i n c l u d e a l l needed a p i s ( Google Maps , Yahoo ! Maps . . .−−><s c r i p t type=" t e x t / j a v a s c r i p t " s r c=" h t t p : // m a p s t r a c t i o n . com/ maps t rac t i on− j s /←↩

m a p s t r a c t i o n . j s "></ s c r i p t>va r m a p s t r a c t i o n ;f u n c t i o n i n i t ( ) {

m a p s t r a c t i o n = new Maps t r a c t i on ( ’ m a p s t r a c t i o n ’ , ’ goog l e ’ ) ;m a p s t r a c t i o n . a d d C o n t r o l s ({

pan : t rue ,zoom: ’ l a r g e ’ ,map_type : t rue }) ;

va r myPoint = new LatLonPoint ( 4 8 . 0 2 5 2 5 9 , 7 . 8 3 3 9 6 ) ;m a p s t r a c t i o n . setCenterAndZoom ( myPoint , 15) ;

}</ s c r i p t></ head>

<body onLoad=" i n i t ( ) ; "><d i v i d=" m a p s t r a c t i o n " s t y l e=" p o s i t i o n : r e l a t i v e ; h e i g h t : 400 px ; w i d t h : 100%←↩

"></ d i v><a h r e f="#" o n c l i c k=" m a p s t r a c t i o n . swap ( ’ maps t rac t i on ’ , ’ yahoo ’ ) ; r e t u r n ←↩

f a l s e ; ">Swap to Yahoo ! Maps</a></body>

</ html><d i v i d="map" s t y l e=" w i d t h : 400 px ; h e i g h t : 400 px ; "></ d i v>

Quelltext 3.11: Beispiel für die Verwendung der Mapstraction API

Anwendungen als auch als Mittel der Integration von GIS und IT Anwendungen aufUnternehmensebene [Dangermond, 2008]. Tatsächlich sind 38% der Mashups MappingApplikationen37, die sich wie in Tabelle 3.2 gezeigt, aufschlüsseln.

37Dieser Wert bezieht sich auf den Webseiten von programmableweb registrierten Anwendungen(→http://www.programmableweb.com/mashups).

52

http://www.programmableweb.com/mashups

4 Empirische Recherche und Zerlegung vonGeowebanwendung

Es existieren bereits eine Vielzahl verschiedener Anwendungen mit geografischem Bezugim Internet deren Einsatzgebiete sich von privaten Anwendungen bis hin zu Lösungenauf Unternehmensebene erstrecken [Maguire, 2008]. Dieses Kapitel reflektiert in Ab-schnitt 4.1 die Ergebnis einer Recherche zu Anwendungen im Geoweb, die im Rahmender Arbeit durchgeführt wurde. Dabei geht es nicht um eine vollständige Auflistung allerAnwendungen, vielmehr wird ein systematischer Überblick verschiedener Anwendungs-typen gegeben. Die vorgestellten Anwendungen dienen anschließend als Grundlage fürein entwickeltes Schema, welches Geowebanwendungen in einzelne Funktionskomponen-ten zerlegt.

4.1 Querschnitt durch Geowebanwendungen - EineBestandsaufnahme

Geowebanwendungen beschreiben solche Anwendungen, die über das Internet aufge-rufen werden und in einem geeigneten Webbrowser ausgeführt werden. Die Standort-planung oder das visuelle Data Mining sind schon lange in GIS vorhanden und findenvielfach Anwendung. Durch die Webkartografie und Geowebservices ist dies auch ohneaufwändiges lokales GIS erreichbar. Diese Art der Anwendungen verwenden das Webals reines Präsentations- und Kommunikationsmedium. Hierzu gehören auch Geschäfts-anwendungen wie SAP ERP oder SAP CRM, die geografische Anwendungskomponen-ten wie die Adresskonsolidierung besitzen, der Webbrowser aber nicht als exklusivesZugriffsmittel dient. Der Schwerpunkt der im Folgenden vorgestellten Anwendungenliegt auf neuartigen Produkten und Lösungen, die gerade durch das Internet möglichund interessant sind. Da die Transformation von Anwendungen besonders im Hinblickauf ASP-Lösungen (Application Service Provider) ein hohes Potential birgt, wird derBereich in der exemplarischen Potentialdarstellung in Abschnitt 5.1 wieder aufgegrif-fen.

53

4 Empirische Recherche und Zerlegung von Geowebanwendung

4.1.1 Basisdienste und Frameworks

Die Wichtigkeit von Methoden der Positionsbestimmung wurde bereits in Kapitel 2gezeigt. Auf dem Gebiet der Standortbestimmung über Funksignale hat sich das Un-ternehmen Skyhook Wireless1 spezialisiert. Das US amerikanische Unternehmen entwi-ckelte das XPS System, welches als Hybridsystem die Ortung über GPS-, Wi-Fi- undMobilfunk kombiniert. Die Genauigkeit der Postitionsbestimmung durch den Dienstliegt bei 10-20 Meter Abweichung im Außenbereich urbaner Gegenden. Nach eigenenAngaben besitzt Skyhook Wireless derzeit Kenntnis über 23 Millionen Access Points2

in den USA und 16 Millionen in Europa, die bei der Wi-Fi Positionsbestimmung abge-fragt werden. Skyhook setzt neben eigenen Mitarbeitern für das Auffinden neuer AccessPoints auch auf die Unterstützung der Web Community. Über die Webseite3 lassen sichneue Access Points auf einer Karte verorten. So verwendet Skyhook selbst ein Mash-up um den angebotenen Positionierungsdienst zu verbessern. Unter dem Namen Loki4

betreibt die Firma eine Erweiterung für Webbrowser, die es Webseiten erlauben soll,automatisch auf die Position von Benutzern zuzugreifen. Eine weitere Applikation dervon Skyhook eingesetzten Technologie findet sich in einer intelligenten Speicherkarte(Eye-Fi5), die Photos automatisch mit Geokoordinaten anreichert und diese sogar auto-matisch an Computer oder Fotodienste im Internet senden kann.

Im Bereich der Positionsbestimmung über IP finden sich eine große Anzahl von An-bietern. Die Dienste werden kommerziell oder auch als freie Webservices angeboten.Als Beispiel soll der Anbieter HostIP dienen, der über einen kostenlosen Webservicedie Positionsbestimmung erlaubt und das Ergebnis in Form eines GML Dokumenteszurückgibt. Quelltext 4.1 zeigt die Anfrage und einen Ausschnitt der gelieferten Da-ten, die aufgrund der Kodierung maschinell weiterverarbeitet werden können. Das mitEPSG4326 angegebene geografische Referenzsystem6 ist die offizielle Bezeichnung fürdas WGS84 Karten Datum.

Eine weitere grundlegende Aufgabe beim Umgang mit georeferenziertem Material be-steht im Auffinden und der anschließenden Indexierung der Daten. Als proprietäreDiensteanbieter führen Suchmaschinen das globale Mining durch und ermöglichen überentsprechende Schnittstellen das Suchen in ihrem Suchindex. Vermehrt rückt hierbeidie Karte als Präsentationsmedium in den Mittelpunkt. Intelligente Suchalgorithmenführen eine Vorverarbeitung der Daten durch, um Suchergebnisse zu verbessern. DieUmwandlung von indirekten Ortsreferenzen wie Städtenamen in Geokoordinaten alsBeispiel, stellt einen Weg der geografischen Vereinheitlichung von Suchanfragen dar.

1http://skyhookwireless.com2Ted Morgan, CEO skyhook im Interview3http://www.skyhookwireless.com/howitworks/submit_ap.php4http://loki.com5http://www.eye.fi/6SRS steht für Spatial Reference System

54

http://skyhookwireless.com

http://www.skyhookwireless.com/howitworks/submit_ap.php

http://loki.com

http://www.eye.fi/

h t t p : // a p i . h o s t i p . i n f o ? i p =195.226 .108 .254

<Hos t i p><gml:name>F r e i b u r g</ gml:name><countryName>GERMANY</ countryName><count ryAbbrev>DE</ count ryAbbrev>

<g m l : P o i n t P r o p e r t y><g m l : P o i n t srsName=" h t t p : //www. o p e n g i s . ne t /gml/ s r s / epsg . xml#4326">

<g m l : c o o r d i n a t e s>16 .25 ,50 .9167</ g m l : c o o r d i n a t e s></ g m l : P o i n t>

</ g m l : P o i n t P r o p e r t y></ Hos t i p>

Quelltext 4.1: Ergebnis eine IP Lookup Anfrage an HostIP

Weitere Anwendungen wie Mapufacture7 oder metacarta8 bieten Indexierungsdiensteund die Organisation von Unternehmensdaten über geografische Sortierung als Softwa-relösungen an.

Geo Webservices für den Zugriff auf hochqualitative Geofachdaten sind der wichtigsteTeil des Geowebs [Maguire, 2008]. Anbieter sind zum einen Unternehmen mit Fokusauf die geografische Erkundung und Expertisen im Bereich von GIS, wie ESRI oderTeleAtlas. Ergänzend zu diesen Anbietern sind freie Dienste weit verbreitet. So bietetbeispielsweise GeoNames9 eine Bandbreite von Basisdiensten im Bezug auf Geodatenan.

Aktuell offerieren Content Management Systeme wie Joomla!, Drupal oder Wordpressbereits Schnittstellen an, über die die Anwendung in Form von Plugins um Funktio-nalität erweitert werden kann. Im Rahmen der Entwicklung hin zum Geoweb wurdendementsprechend Plugins entwickelt, die Geofunktionen in die CMS Anwendungen ein-betten. Als Beispiele unter vielen seien hier das GeoRSS Modul für Drupal, GeoPressfür Wordpress, GeoRSS Extension für MediaWiki sowie der Joomla GeoVisitor ge-nannt. Letzterer lokalisiert die Besucher einer Webseite anhand von IP Location Loo-kup Diensten, visualisiert diese auf einer digitalen Karte und kann als eine einfacheAnalysefunktion genutzt werden.

4.1.2 Nachrichtenkarten

Nachrichten oder journalistischer Text an sich lassen sich inhaltlich abstrakt durch die„5W’s des Journalismus“ beschreiben. Diese sind „Wer? Was? Wo? Wann? Warum?“.Geografie im Allgemeinen enthält stets den Aspekt des „Wo?“, so dass Nachrichten

7http.//mapufacture.com8http://metacarta.com9http://geonames.org

55

http.//mapufacture.com

http://metacarta.com

http://geonames.org


für die Einbettung in eine Karte prädestiniert sind. Die Washington Post betreibt eineAnwendung namens TimeSpace10 für die geografische Visualisierung von Nachrichten.Abbildung 4.1 zeigt die Abbildung zu einem zufälligen Zeitpunkt.

Abbildung 4.1: TimeSpace der Washington Post kombiniert Nachrichten mit geografischer Lageund zeitlichem Bezug

Um eine Überfüllung der angezeigten Karte durch eine große Anzahl Icons zu entgegnen,werden in der Anwendung Nachrichten regional gebündelt und erst bei entsprechendenZoomlevels einzelnen angezeigt. Zusätzlich zu der Platzierung der Nachrichten als Ebeneauf einer digitalen Kare, berücksichtigt dieser Dienst die zeitliche Komponente und sodas „wann“ als einen weiteren der „5W’s des Journalismus“. Im Vergleich mit anderenNachrichten Mapping Anwendungen hebt sich die zeitliche Komponente deutlich ab.Sämtliche Nachrichten sind mit einem Zeitpunkt oder einer Zeitspanne versehen, inder sie gemeldet wurden oder gültig sind. Eine Zeitleiste erlaubt es dem Anwender einZeitfenster zu spezifizieren und so einen zeitlichen Filter auf verfügbare Meldungen zulegen.

4.1.3 Fotomapping

Anwendungen, die das Geotagging von Fotos erlauben und diese entsprechend der Po-sition kartieren finden im Internet eine weite Anwendung. Ein Beispiel hierfür untervielen ist der Anwendung Flickr11, eine Foto Sharing Community im Internet, wel-che seit August 2006 die Verortung von Bildern ermöglicht und mittlerweile mehrereMillionen mit Geotags versehene Bilder vorhält. Bereits am Tag der Einführung des

10http://specials.washingtonpost.com/timespace/world/11http://www.flickr.com

56

http://specials.washingtonpost.com/timespace/world/

http://www.flickr.com


Dienstes wurden 1.2 Millionen Bildern eine geografische Lage zugewiesen und aktu-ell steigt die Anzahl der „geografischen Bilder“ um 2.6 Millionen Bilder pro Monat.Die geografische Zuordnung der Bilder erfolgt auf zwei mögliche Arten. Entweder überDrag&Drop Funktionalität auf eine Karte oder durch automatisches Extrahieren derKoordinaten aus dem Exif Header des Bilder. Abbildung 4.2 zeigt das GeoTaggen einesBildes.

Abbildung 4.2: Flickr organisiert Fotos automatisch über Geokoordinaten auf einer digitalenKarte

Anstatt die Geokodierung als eine Erweiterung anzubieten, stellen andere Anwendungenund Projekte die Generierung von VGI in den Vordergrund der Anwendung. Beispielesind das Wikimapia12 Projekt, welches nach dem Wiki Prinzip13 eine Plattform bietet,um Objekten mit geografischem Bezug Informationen zuzuweisen. Ein weiteres Pro-jekt, das auf die Mitarbeit der Web 2.0 Gemeinde setzt ist OpenStreetMap14. Ziel desProjektes ist es freie Geodaten anzubieten, um sich „aus der Abhängigkeit von Googleund anderen“ [Drösser, 2007] zu befreien. Generiert werden die Karten durch die Zu-sammenführung von Beiträgen der Mitglieder in Form von annotierten GPS Routen.Anwendungen wie das OpenStreetMap erleichtert es diesen, auch als Neogeographenbezeichneten Anwendern, das Erstellen von georeferenzierenden Informationen [Turner,2006].

4.1.4 Auskunftsysteme und Geo-Zentrische Webseiten

Zu den klassischen Aufgaben eines GIS gehört es Auskunft über geografische Frage-stellungen zu geben. Unternehmen mit einer großen Anzahl an Kundenschnittstellensetzen Kartendienste als Auskunftsysteme ein. Die Deutsche Post setzt hierfür auf denGoogle Maps Kartendienst, um Briefkasten, Filialen und weitere Standorte zu visuali-sieren. Über Formulare und Drop-Down Menüs spezifiziert der Anwender die gewünsch-ten Informationen. Der Dienst, wie er in Abbildung 4.3 gezeigt ist, berücksichtigt dieeingegebene Adresse des Anwenders und zeigt zusätzlich zu den sogenannten Point of12http://wikimapia.org13http://de.wikipedia.org/wiki/Wiki14http://openstreetmap.org

57

http://wikimapia.org

http://de.wikipedia.org/wiki/Wiki

http://openstreetmap.org


Abbildung 4.3: Über ein Google Maps Mashup zeigt die Deutschen Post Briefkästen, Filialenund weitere Standorte an.

Interests (POIs) als textuelle Information die Luftlinienendistanz von Startpunkt zuZiel an.

Die Sortierung, Strukturierung und Präsentationen von Informationen mit dem Fo-kus auf geografische Lage bietet sich generell in Szenarien mit vornehmlich ortsbe-zogener Information an. Die Hotellerie, den Tourismus und die Immobilienbranchewerden als diejenigen Marktsegmente genannt, die primär „durch das Geoweb profi-tieren“ [Reich, 2007] und hohe Potentiale bergen [Gruber/Menard/Schachinger, 2008,S. 67].

Die Webseite bergfex15 ist ein Portal für Wintersport Aktivitäten. Es nähert sich derThematik einer geografischen Navigation auf Webseiten zweigleisig. So kann der Be-nutzer entscheiden, ob eine Karte für die Navigation eingeblendet werden soll, die nachBedarf in Größe anpassbar ist. Auch hier werden über unterschiedliche Symbole Orteund Wintersportgebiete visuell geordnet, die zu weiterführenden Informationen leiten.Zusätzlich erleichtern statische Karten auf Übersichtseiten die geografische Zuordnungder einzelnen Zielgebiete, wie in Abbildung 4.4 abgebildet.

Der Webauftritt bedient sich durchgängig Geowebtechnologien und wird dadurch intui-tiv navigierbar. Der anpassbare Kartenbrowser gibt dem Benutzer die volle Kontrolleüber die Art der Webseitennavigation. Durch diese individuelle Navigation hebt sichdie Seite deutlich von anderen Geowebanwendungen ab. Zusätzlich zu der kartenzen-trischen Oberfläche finden sich auch im Quellcode der Seite entsprechende HTML Geo-Tags, die es Indexierungsdiensten erlaubt eine geografische Zuordnung durchzuführen.

15http://www.berfex.at

58

http://www.berfex.at


Abbildung 4.4: Bergfex gibt dem Benutzer Entscheidungsfreiheit zwischen Karten oder HTMLbasierter Navigation

Somit stellt die Seite keine isolierte Geowebanwendung dar, sondern setzt vielmehr aufeine globale Verfügbarkeit im Geoweb.

Über das Angebot eines Geoportals hinaus, geht der Webauftritt des Tourismusver-band des Bayrischen Wald16. Parallel zu der Webseiten Version des Angebotes, stehteine Version für Google Earth bereit. Touristische Ausflugsziele, Sehenswürdigkeiten,Wandertouren aber auch Pensionen sind dort verzeichnet. Hierbei werden freie Pensio-nen hervorgehoben und Hyperlinks in Detailbeschreibungen führen zu Webseiten, aufdenen das betrachtete Objekt direkt gebucht werden kann.

4.1.5 Navigation und Assettracking

Professionell durch Unternehmen erhobene Geodaten, bieten hohe Qualität und Präzisi-on zum Zeitpunkt der Erhebung. Sie ist jedoch durch den Betrieb eigener Fahrzeugflot-ten oder Satelliten mit hohen Kosten verbunden. Dem gegenüber warten Geodaten, alsBestandteil von VGI mit geringen Kosten auf. In puncto Qualität sind diese jedoch klarhinter den erstgenannten anzusiedeln. Unabhängig von der erhebenden Instanz ändernsich Geofachdaten, wie das Straßennetz laufend. Eine zunehmende globale Vernetzungund der infrastrukturelle Ausbau verschärfen die Problematik der Datenveraltung. Pro-fessionelle Geodatenerzeuger bieten bereits entsprechende Hybrid Lösungen an. DieserTrend zeichnet sich besonders in der Auto und Fußgänger Navigation ab. Beispiele sindMapReporter 17 von Navteq oder MapInsight18 von TeleAtlas (Abbildung 4.5. Darin

16http://www.bayerischer-wald.org/googleearth/17http://mapreporter.navteq.com/18http://mapinsight.teleatlas.com

59

http://www.bayerischer-wald.org/googleearth/

http://mapreporter.navteq.com/

http://mapinsight.teleatlas.com


können Benutzer Inkonsistenzen zwischen den auf Navigationssystemenen verfügbarenGeodaten und Realität melden. TomTom integriert diese Feedback Funktionalität be-reits in die Software der Endgeräte. Eingepflegte Änderungen werden dann über dasInternet mit einer gemischten Datenbasis zu einem späteren Zeitpunkt synchronisiertund stehen so als Aktualisierung allen Systemnutzern global zur Verfügung. Die wesent-lichen Funktionen bezüglich der Manipulation von Geoinformationen in den genanntenAnwendungen sind Sperrungen hinzufügen/entfernen, POI ändern/anlegen, Straßenna-men und Verkehrsrichtung ändern.

Abbildung 4.5: Kartendienstanbieter setzen vermehrt auf die Integration von VGI, hier am Bei-spiel von Tele Atlas’ MapInsight und Nutzen so das Potential der Masse.

Das kontinuierliche Synchronisieren vermeidet veraltete Daten und nutzt effektiv dieVorteile von VGI, nämlich die hohe Manpower der generierenden Gruppe und die kol-lektive Präsenz, um die angebotenen Kartendaten zu präzisieren. Diese Art der Anwen-dung verdeutlicht die starke Motivation für die Integration der Anwender und den Trendzu „community-integrated GIS“ oder „Participatory GIS (PGIS)“ [Rouse/Bergeron/Harris, 2007, S. 154].

Die logistische Koordination von Außendienstarbeitern oder einer Fahrzeugflotte, so-wie die Verfolgung von Gütern sind weitere klassische Anwendungtypen im GIS Be-reich. Durch Geowebanwendungen entfällt die Notwendigkeit einer lokalen Installationund unterstützt die Reduktion von Kosten. Vollständig webbasierte Anwendungen sinddurch digitale Kartendienste in Rich Internet Applications (RIAs) möglich geworden.Einen solchen Dienst für das Flottenmanagement bietet Mecomo19 an.

Die in Abbildung 4.6 gezeigte Anwendung FLEET Web unterstützt die GPS- undHandyortung. Neben allgemeinen Werkzeugen wie Reporting mit Standortdaten und

19http://www.mecomo.de/

60

http://www.mecomo.de/


Abbildung 4.6: Mecomo bietet über die Anwendung FLEET Web ein vollständig webbasiertesSystem für das Flottenmanagement an.

weiteren Parametern, einer Benutzerverwaltung und Workflowmanagement bietet dieAnwendung Gruppenortungen, Routenvisualisierung und Geofencing20 an. Die Anwen-dung erlaubt den Zugriff auf unterschiedliche digitale Karten für die Visualisierung derGeofunktionalitäten.

4.1.6 Analyse, Marketing und Werbung

Demographische Information in Verbindung mit realer Position liefert Informationen,die eine Typisierung und Kategorisierung erlauben. Diese Informationen erlauben Un-ternehmen Kundenprofile zu erstellen, so dass die Bedürfnisse und Anforderungen derKunden greifbarer werden. Das Wissen über potentielle oder vorhandene Kunden er-laubt eine zielgerichtete Marketing Aktivität mit verbesserten Ergebnissen gegenübereiner unspezifischen Marketing Kampagne. Die Kundenbindung im Internet ist durchgeringe Homing-Kosten geringer als an realen Standorten, so dass gerade dort gezielteMaßnahmen Unternehmen zu Vorteilen verhelfen können. Im Internet stellt die Web-seite die Schnittstelle zwischen Unternehmen und Kunden dar und die Verweildauer21

auf Webseiten ist daher von besonderer Bedeutung.

Quova22 legt den Schwerpunkt ihres Produktportfolio auf Geoinformationen über Be-

20Das Geofencing beschreibt eine Überwachungsmethode für sich bewegende Objekte. Hierzuwird ein Gebiet definiert, in welchem sich das geortete Objekt frei bewegen darf. Überschrei-tet es die Grenzen (Geofence) des Gebietes, erfolgt eine Alarmierung des überwachendenSystems.

21Laut laufender Analysen von nielson beläuft sich die durchschnittliche Verweildauer in denMonaten August und September 2008 auf 49 beziehungsweise 48 Sekunden.(Quelle: http://www.nielsen-online.com/resources.jsp?section=pr_netv&nav=1)

22http://quova.com

61

http://www.nielsen-online.com/resources.jsp?section=pr_netv&nav=1

http://quova.com


sucher von Webseiten und bietet darauf basierend eine breite Produktpalette an. Ge-sammelte Informationen können für Betrugsprävention, Zugangsregulierung aufgrundvorherrschender Rechtslagen und Marketing Aktivitäten wie die Einblendung von orts-bezogener Werbung herangezogen werden. Die Betrugsprävention über Geolokalisierungist besonders für finanzielle Transaktionen im Rahmen des E-Business eine aufstre-bende Disziplin um im Vorfeld verdächtige oder auffällige Aktivitäten zu erkennen.

Abbildung 4.7: Geowebanwendung als Mittel des Marketings auf der Webseite von Coca Cola

Dass Werkzeuge des Geowebs im Bereich des Marketing nicht nur als Analysemittel,sondern auch Präsentationsmittel eingesetzt werden können, zeigt eine Kampagne derFirma Coca-Cola. Im Rahmen einer vorweihnachtlichen webbasierten Kampagne bilde-te ein digitaler Kartendienst den Präsentationsrahmen. In einem Google Maps Mashupkonnten Besucher der Webseite ihr Haus auf einer Weltkarte mit Lichtern schmücken.Erreicht wurde damit eine erhöhte Verweildauer und dadurch eine bewusstere Wahr-nehmung der Marke selbst. Diese Anwendung zeigt deutlich die vielfältige Anwendungs-bandbreite von digitalen Karten mit unterschiedlichen Intentionen und verfolgten Zie-len. Abbildung 4.7 zeigt die Webseite der Werbekampagne.

Abbildung 4.8: Lat49 blendet Werbung in Kartendiensten in Abhängigkeit von Zoomlevel undBereich an. Hier am Beispiel Google Maps

62


Ein typisches Anwendungsszenario für ortsgebunde Werbung ist die Einblendung vonWerbebannern basierend auf der aktuellen Position eines Benutzers [Kölmel/Alexakis,2002] oder begleitend dargestellt als Ergebnis einer Suchanfrage. Hierbei wird anhandvon Suchtermen und über Ortungsmethoden die Zielposition bestimmt und entspre-chende Werbung eingeblendet. Google AdWords oder AdMob als Plattform für dasmobile Advertisement setzen diese Techniken ein. Einen anderen Weg der ortsbezoge-nen Werbung verfolgt Lat4923. Anstatt den Fokus auf Aufenthaltsort des Anwenders zulegen, dient das Interesse an einer Gegend als Grundlage für eingeblendete Werbung.Der in Abbildung 4.8 gezeigte Dienst betreibt ein neues Werbemodell, welches Lat49 alsMapvertisement bezeichnet und Werbepartnern erlaubt, Sektionen auf einer Karte zubewerben. Die Schaltung der Werbung hängt ab von Zoomlevel und angezeigtem Kar-tenausschnitt und wird technisch als Overlay direkt auf der Karte realisiert. Der Dienstintegriert sich in die gängigen freien Kartendienste im Internet.

4.1.7 Mobile Applikationen und Location Based ServicesLBS

Eine LBS Anwendung besteht aus einem CMS, welches in der Lage ist Daten mitOrtsbezug zu verwalten, einem Endgerät mit entsprechender Ausrüstung für die Posi-tionsbestimmung, einer Netzwerkverbindung um auf den Dienst zuzugreifen und einerBenutzeroberfläche, die die benötigten Interaktionselemente stellt und Anwendungs-daten anzeigt. LBS entfalten erst in Verbindung mit mobilen Geräten ihr wahres Po-tential, da dort die geografische Lage als dynamische Information von zentraler Be-deutung ist und Wissen nicht mehr nur in-time sondern auch in-place abrufbar ist.Dieser Abschnitt stellt verschiedene Anwendungen vor, die das Gerüst eines LBS ver-wenden.

Abbildung 4.9: Wikitude überlagert das Kamerabild eines Smartphone mit georeferenziertenInformationen

Die Relevanz von VGI für Unternehmen zeigten die Beispiele zu Navigationssystemen.

23http://www.lat49.com

63

http://www.lat49.com


In den vorgestellten Anwendungen unterliegen die Daten letztendlich der Kontrolle desAnbieters und die Interaktion mit den Anwendern hat eine korrigierende Funktion.Die mobile Applikation Wikitude AR Travel Guide setzt im Kontrast dazu vollständigauf VGI als Datenquelle. Wikitude verwendet Daten aus frei verfügbaren Sammlungenvon georeferenzierten Daten wie Wikipedia, Wikimap oder Panoramio, um Informa-tionen zu geografischen Lagen zu aggregieren. Die Anwendung überlagert diese Datenanschließend mit dem Echzeitkamerabild des mobilen Endgerätes. Neben der Position,die über GPS oder andere Methoden bestimmt wird, ist auch der Neigungswinkel, wiedie Ausrichtung in Himmelsrichtung des Gerätes ein Parameter, der bei der Ausfüh-rung des Dienstes einfließt und die angezeigten Informationen filtert. Die Anwendungwurde für das Google G1 Smartphone entwickelt, welches die genannten Sensoren zurVerfügung stellt. Eine Momentaufnahme dieser Augmented Reality (AR) Anwendung,also die virtuellen Verknüpfung von Echtzeit(bild)daten mit Informationen, zeigt Ab-bildung 4.9.

Das Printmagazin Gala Style listet und bespricht Mode und Trendprodukte verschie-dener Hersteller. Über die Anwendung Gala Style Locator werden diese redaktionellenDaten des Printmagazins mit digitalen Inhalten verbunden. Die für das iPhone entwi-ckelte Anwendung stellt die in dem Magazin beworbenen Produkte in einen ortsbezo-genen Kontext. Sortiert nach Marke oder Produkttyp erhält der Anwender zu jedemArtikel eine Beschreibung und zusätzlich eine Liste von Vertriebspartnern, die das Pro-dukt anbieten. Die Anwendung berechnet den nächstgelegenen Laden und zeigt denStandorte auf einer Karte an. Bei Bedarf unterstützt eine Routingfunktion die Navi-gation dorthin. Auch Übersichtskarten von verzeichneten Shops einer Marke sind überden Dienst abrufbar. Findet der Dienst keinen lokalen Laden, bietet er ausweichend On-lineshops an, die das Produkt führen. Der in Abbildung 4.10 gezeigte mobile Dienst istderzeit für 20 Großstädte verfügbar und soll dort Kunden beim Shopping unterstützen.

Abbildung 4.10: Gala Style Locator lokalisiert Konsumgüter und dient als persönlicher virtuellerEinkaufsführer

Soziale Netzwerk sind zentraler Bestandteil des Web 2.0 um in einem virtuellen Netz-werk soziale Kontakte zu pflegen. Location Based Social Networks (LBSNs) erweitern

64


diese Netzwerke und projizieren das virtuelle Netzwerk auf die Realität. Eine Vielzahlvon Mehrwertdiensten, wie das Auffinden von Bekannten in der unmittelbaren Umge-bung, oder die Planung von Verabredungen, aber auch zusätzliche LBS als Bestandteilsind Beispiele der Anwendung. Eine solche Community stellt Qiro dar. Der Telekom-dienst erlaubt die Selbstlokalisation, hilft nahe Freunde (Buddies) zu finden und mitIhnen zu kommunizieren und integriert verschiedene LBS und POI Dienste in sein An-wendungsportfolio. Hierzu gehören unter anderem virtuelle Städtetouren als LocationBased Audio Guides, das Auffinden von Geldautomaten, Kinos und Restaurants oderder Fahrradmietdienst der Deutschen Bahn Call-a-Bike24. Zum Schutz der Privatsphäreerlaubt es der Dienst die Sichtbarkeit des derzeitigen Aufenthaltsortes Freunden vor-zuenthalten oder gänzlich zu verbergen. Der Anwender kann ortsbezogene Bookmarkserstellen, Informationen zu Plätzen hinzufügen und diese dem Kollektiv im Netzwerkpreiszugeben. LBSNs erfreuen sich großer Beliebtheit und entsprechend lang ist dieListe solcher Plattformen.

4.1.8 Content Dynamisierung über Location Tracking

Die Inhalte von Webseiten werden zunehmend dynamischer und personalisierbar. Wis-sen über die geografische Position eines Anwenders lässt sich nicht nur für ein effizi-enteres Werben sondern auch für die Aufwertung von Dienstleistungen im Web heran-ziehen, da sie den Parameter der geografischen Lage respektieren. Eine Umsetzung fürdieses Location Based Websurfing bietet Eventful25. Die Webseite informiert über Kul-turveranstaltungen, Konzerte und weitere Events. Der Dienst verwendet die Schnitt-stelle zu der zuvor vorgestellten Browsererweiterung Loki um auf die Position einesBesuchers zuzugreifen. Die Inhalte der Webseite und angezeigten Informationen wer-den ohne weitere Benutzerinteraktion an den Standort des Anwenders angepasst (vgl.Abbildung 4.11). Versagt der Dienst und ermittelt inkorrekte Daten, so besteht weiter-hin die Option der händischen Selektion der gewünschten Stadt über eine Auswahllis-te.

Auf den Einsatz von digitalen Karten als zentrales Werkzeug bei der Präsentation einerSchnittstelle zu einem leistungsstarken GIS setzt die Anwendung „In My Backyard“26.Die Webseite bietet für die USA eine Anwendung, mit der der Nutzen und die Po-tenziale eines lokalen Solar- oder Windkraftwerkinstallation berechnet werden können.Der Dienst verwendet ein spartanisches, jedoch ausreichendes Interaktionsinterface, be-stehend aus einem Kartenbrowser, einem textuellen Formular und einem Dienst fürBerechnungen. Hierbei dient der Kartenbrowser als Leinwand um Umrisse des Areals,

24http://www.callabike.de25http://www.eventful.com26http://mercator.nrel.gov/imby/

65

http://www.callabike.de

http://www.eventful.com

http://mercator.nrel.gov/imby/


Abbildung 4.11: Eventful passt die Inhalte der Webseite dynamisch an den Standort des Usersan.

auf dem eine Installation vorgenommen werden soll, zu zeichnen. Den möglichen Pa-rametern zufolge ist es anzunehmen, dass ein leistungsstarkes GIS, welches über dieentsprechenden Geofachdaten verfügt für die Berechnung herangezogen wird. Die Ver-wendung der Karte als Zeichenbrett erleichtert zum einem dem Benutzer die Bemaßunggenau anzugeben, zum anderen sind gleichzeitig durch die Kenntnis der genauen La-ge der Fläche dienstseitig genauere Berechnungen möglich. Weiter wird dem Benutzerdie händische Bemessung der verfügbaren Fläche abgenommen und erleichtert so denEinstieg in den Berechnungsprozess. Derzeit handelt es sich bei diesem Projekt um einreines Informationssystem ohne angebundenes Vertriebsmodell. Abbildung 4.12 zeigtdie Webseite des Dienstes. Die Vorzüge der Anwendung liegen darin, dass ein Benutzerbei der Eingabe bereits eine Vielzahl nötiger Informationen preisgibt. Weiterhin kön-nen Geofachdaten über Bodenbeschaffenheit oder Witterungsbedingungen, die bei derKonstruktionsplanung berücksichtigt werden müssen, bereits im Vorfeld in den Pro-zess einbezogen werden um frühzeitig Fehlplanungen und Probleme zu erkennen undentsprechende handeln zu können.

4.1.9 Präsentation und Visualisierung

Eine Kerndisziplin von GIS stellt die visuelle Aufbereitung von raumbezogenen In-formationen dar und unterstützt so Führungspersonal in bei der Strategieentwicklungin Form einer „Multi-kriterielle Entscheidungsunterstützung“ [Voss, 2005, S. 278]. EinVorteil der Visualisierung geografischer Kontextinformation liegt darin, dass relevan-te Informationen effizienter erschlossen und Alternativen schneller entwickelt werdenkönnen [Scharl (2007, S. 4), Voss (2005, S. 278)]. Mit der allgemeinen Verwendung derdigitalen Kartografie im Internet ist so diese Mehrwertgenerierung auch für private

66


Abbildung 4.12: Die Anwendung „In My Backyard“ ermöglicht es freie Flächen für den Auf-bau von Solar- und Windkraftanlagen auf der Karte einzuzeichnen und daraufbasierende Produktionsschätzungen berechnen zu lassen.

Anwender in verschiedenen Situation erreichbar. Verschiedene Anbieter nutzen bereitsdiese Mittel um ihren Kunden und Interessenten Informationen aufgewertet zu präsen-tieren.

Abbildung 4.13: Ryanair visualisiert die Flugrouten auf einer Karte in Abhängigkeit eines aus-gewählten Startflughafens

Die Fluggesellschaft Ryan Air Route Map27 setzt eine digitale Karte ein, um Flugroutenund Verbindungen zu visualisieren. Ein zuvor ausgewählter Flughafen zeigt sämtlicheVerbindungen zu anderen Flughäfen über Verbindungslinien an und blendet übrigeTeile der Karte für eine bessere Lesbarkeit der Informationen ab. Der Doppelklick auf

27http://www.ryanair.com/

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http://www.ryanair.com/


einen Flughafen führt zu weiterführenden lokalen Informationen auf einer neuen Seite.Die Art und Weise der Darstellung über eine Karte hat deutlich Vorteile gegenübereiner tabellarischen Darstellung, da zum einen die Übersichtlichkeit erhöht wird unddie Lage der Flugziele implizit vermittelt wird. Abbildung 4.13 zeigt die Anwendungbei Visualisierung von Flügen ab Düsseldorf.

Abbildung 4.14: Der Dienstanbieter Snoovel kombiniert 3D Ansichten in Google Earth mitHTML Inhalten

Eine weiteres Visualisierungsfeld ist die 3D Modellierung von Gebäuden zum Beispielfür die Anzeige in Google Earth. Verschiedene Städte wie Hamburg oder Stuttgart sindbereits zu großen Teilen kostenlos im Internet verfügbar. 3D Modelle von Gebäuden undArealen stellen für die Immobilienbranche eine neue Art der Produktpräsentation dar,so dass Interessenten die Möglichkeit gegeben wird Objekte im Vorfeld zu betrachtenund bewusster zu selektieren. Da besonders bei neueren Gebäuden im Zuge der Pla-nung des Bauvorhabens Grundrisse und teilweise 3D Modelle für eine Stadtbildanalyseentstehen, ist eine Transformation mit entsprechend verringertem Aufwand erreichbar.Gerade im Bereich der Unternehmenspräsentation unterstützen 3D Modelle und vir-tuelle Rundflüge die Nachhaltigkeit. Das Unternehmen Snoovel28 kombiniert klassischeHTML Inhalte mit 3D Modellen und geografischen Inhalten. Zum Einsatz kommt Goo-gle Earth eingebettet über das Browser Plug-In, das die Einbettung des Geobrowsersin eine Webseite erlaubt. In Abhängigkeit der angezeigten Webinhalte ändert sich auchder in Google Earth angezeigte Bereich. Die Kombination von virtuellen Globen einge-bettet in eine Webseite, mit umgebenden Textinformation als multimediales Produktsoll vor allem Unternehmenspräsenzen im Internet aufwerten. Abbildung 4.14 zeigt einesolche Multimedia Präsentation.

28http://www.snoovel.de

68

http://www.snoovel.de


4.2 Bestandteile von Geowebanwendungen - Eine Zerlegung

Die im vorherigen Abschnitt 4.1 vorgestellten Anwendungen wurden thematisch grup-piert vorgestellt. Innerhalb dieser Gruppen unterscheiden die einzelnen Anwendungenmitunter stark in Anwendungszweck und eingesetzten Instrumenten, so dass über dieThematik hinaus keine tatsächliche Sortierung erreicht wurde. Unabhängig von der the-menorientierten Gruppierung weisen alle vorgestellten Geowebanwendungen eine Reiheidentischer Strukturen wie Geobrowser oder Geodienste, sowie klassische Webinhaltewie statische Texte, Bilder und Formulare auf. Dieser Abschnitt stellt ein Zerlegungs-schema vor, mit Hilfe dessen Geowebanwendungen unabhängig von Thematik in ein-zelne Module unterteilt werden können. Das Ziel ist es darüber Geowebanwendungenklassifizieren und ordnen zu können. Bei dieser Zerlegung liegt der Fokus zum einenzwar auf der Abstrahierung von technischen Aspekten, zum anderen sollen einzelneModule jedoch spezifisch genug sein, um eine klar erkennbare Aufgabe bzw. Kerndienstaufzuweisen.

Für die Implementierung von Webanwendungen ist die 3-Schichten-Architektur weitverbreitet [Goodyear, 1999]. Die Architektur unterscheidet zwischen einer Präsentati-onschicht als visuelle Schnittstelle auf dem Client, einer Logikschicht, die Benutzereinga-ben verarbeitet und den Programmfluss steuert, sowie der Datenschicht als Quelle dar-zustellender Anwendungsdaten. Für die Zerlegung von Geowebanwendungen in einzelneBestandteile ist diese Darstellung geeignet und sogar gefordert, da im Geoweb Schnitt-stellen auf allen drei Ebenen vorhanden sind [GDI-DE, 2008, S. 27].

Neben der geografischen Kodierung von Webinhalten stellt die aktuelle Position einesAnwenders eine notwendige Information für Geowebanwendungen dar [Mitchell, 2008,S. 13]. Besonders bei ortsbezogenen Diensten wie beispielsweise LBS ist dies sofort er-kennbar. Hierfür sind neben dem Internet als globales Kommunikationsnetz an sichweitere Infrastrukturkomponenten für die genannte Positionsbestimmung oder Senso-ren für eine Datenakquise nötig. Die 3-Schichten-Architektur wird daher für die weitereBesprechung zusätzlich vertikal in Infrastruktur und Anwendung unterteilt. Das Zerle-gungsschema zeigt Abbildung 4.15 und wird im Folgenden beschrieben und erläutert.Ein Großteil der Literatur zu der Geowebbewegung ist englischsprachig und auch indeutschsprachigen Beiträgen werden häufig englische Begriffe verwendet. Das Schemaentstand aus einer Kombination von Analyse vorhandener Literatur und der Unter-suchung von Geowebanwendungen. Um die thematische Zuordnung der Module desSchemas mit Literaturbeiträgen zu vereinfachen, verwendet auch das Schema englischeBegriffe.

69


Daten/S

erver

Logik/Web

Präsentation/

Client

Webanwendung Technisch/Infrastruktur

Mapdata Services

Utility Services

Geodata Services

Spatial Services

Webapplication Toolset

Common Geo Toolset

Spatial Querying

Location Broker

Map Browser Provider

Geocontent Provider

Web Content

Data Input

Map Toolset

Geographic Web Content

Geographic Hypermedia

Spatial Storage Systems

X Server

Location Management

Data Transport

Location Estimation

Spatial Data Formats

Raw Geodata Exchange

Virtual Globe Viewer

Webbrowser

User Interface

Position Determination

Abbildung 4.15: Komponenten von Geowebanwendungen im Querschnitt dargestellt anhand ei-ner 3-Schichten Architektur und zusätzlicher Trennung von Webanwendungs-und Infrastrukturkontext

4.2.1 Komponentensicht: Webanwendung

Für das Design von Geowebanwendungen untergliedern Tsou/M-Curran (2008) diese inaufeinander aufbauende Komponenten. Die Klassifikation setzt auf ein Vorhandenseineiner grafischen Benutzerschnittstelle (Surface). Dieser Konvention schließt auch die imFolgenden vorgestellte Komponentensicht an, so dass eine Anwendung deshalb stetsBestandteile aus allen Schichten aufweisen muss. Dienste wie Geowebservices, die auflediglich einer Ebene zu finden sind, können daher nicht als eigenständige Anwendungenverstanden werden.

Webanwendung: Präsentationsschicht

Die Präsentationschicht bildet die Schnittstelle zwischen System und Benutzer. Aufdieser Ebene sind folgende Dienste anzusiedeln (GDI-DE (2008, S. 59), Maguire (2008),

70


Zipf (2005, S. 225), NSDT (2008, S. 9), Bychowski et al. (2008)):

• Anzeige von Geofachdaten als Überlagerung auf Geodaten• Visualisierung von Karten (Geodaten)• Steuerung von Layern und Anzeige von Legendeninformationen• Die Navigation in digitalen Karten durch Zoom und Pan entweder implizit über

Maus- und Tastatureingaben oder über eingeblendete Bedienelemente als Be-standteil eines Geobrowser Gerüsts.

Additiv zu der „geo“ orientierten Ansicht sind HTML Elemente und weitere in einemWebbrowser darstellbare Daten einzugliedern. Unter Berücksichtigung der genanntenAnforderungen kristallisieren sich die in dem Schema dargestellten Komponenten her-aus, die nun inhaltlich erläutert werden.

Web Content Webseiten bestehen aus Texten, Bildern und andere Multimedia Da-ten, die über HTML/Cascading Style Sheets (CSS), Flash und sonstige Elemente undSpezifikationen strukturiert, visualisiert und verknüpft werden. Die Komponente WebContent umfasst diese statischen Inhalte, die für den geografischen Teil der Anwendungkeinen unmittelbaren Nutzen haben, jedoch als Bestandteile der Anwendung zu zählensind.

Data Input Voraussetung für eine Benutzerinteraktion sind Schnittstellen, die es er-lauben textuelle Daten einzugeben oder anderweitig Informationen zu übermitteln. InWebanwendungen bieten Eingabemasken diese Funktionalität über Textfelder, Aus-wahllisten oder Checkboxen an. Auch Mausereignisse, wie das „Klicken“ auf einenbestimmten Bereich stellt eine Form der Informationspropagation dar. Dieses Modulliefert die nötigen Elemente für eine Kommunikation von Eingaben über Schnittstel-len.

Map Toolset Ein Großteil der Geowebanwendungen setzt digitale Karten in jeglicherForm ein, um geografisch referenzierte Daten zu präsentieren. In dieser Komponen-te sind visuelle Elemente zu finden, die die Darstellung von Karten/Globen ermögli-chen.

Canvas Presentation Bei der Anzeige von Kartendaten können verschiedene Ansätzeverfolgt werden. Diese reichen von der Präsentation als Bild, beispielsweise unterVerwendung eines WMS Dienstes hin zu Kartenbrowsern und virtuellen Globeneingebettet in den Webbrowser. Die Wahl der Präsentation ist eng mit dem Ein-satzzweck verknüpft und hängt auch von Designaspekten ab. Die verschiedenenLösungen subsumiert diese Gruppe.

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Map Data Digitale Karten, die in einer Geowebanwendung die Funktion von Geobasis-daten einnehmen, bilden die Grundlage für eine visuelle geografische Präsentationvon georeferenzierenden Daten, weisen darüber hinaus keine weitere semantischeFunktionalität auf. Solche Daten repräsentiert diese Gruppe.

Structural Element Symbole, Linien und weitere Elemente, die keine semantische Nutz-informationen enthalten, jedoch für die Strukturierung geografisch referenzierteingesetzt werden, umfasst diese Gruppe. Im Hinblick auf den „geo“ Anteil derAnwendung haben diese Daten unterstützenden Charakter.

Navigation Allen Kartendiensten und Geobrowsern gemein ist die logische und struktu-rierte Gruppierung der Steuerelemente innerhalb der Karte. Die Platzierung aufder Leinwand hat den Vorteil, dass sie schneller als Werkzeug der Interaktion er-kannt werden, da sie als Begrenzung die Aufmerksamkeit bündelt [Räber/Jenny,2003, S. 61]. Die Navigation in einem Kartendienst ist ein Schlüssel für die intui-tive Bedienbarkeit, da es sich bei den Benutzern nicht um GIS Experten handelt[Tsou/M-Curran, 2008, S. 303]. Zu bewerkstelligen sind die grundlegenden Funk-tionen des Zoomens in den Kartendaten und des Verschiebens des angezeigtenBereiches. Virtuelle Globen erweitern die Liste der Funktionen entsprechend umdie die Möglichkeit zur räumlichen Navigation. Darüber hinaus bilden Elementefür das Umschalten von Layern und weiteren speziell kartenspezifischen Funktio-nen die Bestandteile der Navigation Gruppe. Auch externe Navigationselemente,die über Schnittstellen der Kartenanwendung die Navigation steuern, sind Be-standteil dieses Gruppe.

Geographic Hypermedia Das Modul Geographic Hypermedia subsumiert die verschie-denen Medienformate, die geografische Informationen enthalten und anhand dieser refe-renziert werden. Die in Abschnitt 3.2 vorgestellten Formate sind Beispiele für Bestand-teile des Moduls. Gemeinsamer Parameter dieser Formate ist die geografische Referenz,so dass Elemente dieses Moduls eine Geowebanwendung zusammenhalten.

Geographic Web Content Zusätzlich zu Elementen, die in einem geografisch referen-zierendem Format vorliegen, enthalten Geowebanwendungen Daten mit einer Geore-ferenz auf semantischer Ebene. Eine solche ist beispielsweise bei Zusatzinformationenzu einer Georeferenz in Google Maps gegeben. Die Daten dieses Moduls sind nichtgeografisch referenziert, semantisch besteht jedoch eine indirekte Referenz, so dass eineAbgrenzung zu Bestandteilen des Geographic Hypermedia Moduls besteht. Das Vorhan-densein einer impliziten Georeferenz, erlaubt jedoch die Transformation in ein entspre-chendes Format mit Georeferenz. Diese Tatsache zeigt deutlich die Disjunktheit diesesModuls mit dem Modul Web Content.

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Webanwendung: Logikschicht

Auf der Logikschicht wird die Anwendung gesteuert und der Programmfluss koordiniert.Dadurch liegt der Fokus auf Bausteinen, die komplexe Funktionalität anbieten und gege-benenfalls über Dienstschnittstellen zur Verfügung gestellt werden.

Webapplication Toolset Eine Webanwendung verwendet Fremdanwendungen, Fra-meworks und Bibliotheken für verschiedene Aufgaben. Zu nennen sind Dienste für dieAdministration von Webseiten, Anbieter von Webinhalten, Dienste für die Bereitstel-lung von Webangeboten auf verschiedenen Plattformen und auch klientenseitige Script-sprachen wie JavaScript. Die Komponente Webapplication Toolset fasst diese Dienstezusammen und abstrahiert sehr stark von dem eigentlichen Inhalt. Ansätze für einegranulare Unterteilung wurden bereits vielfach an anderen Stelle vorgestellt und sinddaher nicht Bestandteil dieser Arbeit (vgl. Bauer (2008), und andere). Im Wesentli-chen liefert eine solche Komponente ein Grundgerüst für eine Webapplikation, die umgeografische Komponenten erweitert werden kann.

Common Geo Toolset Das Common Geo Toolset umfasst verschiedene Dienste mitgeografischer Funktionalität. Diese Dienste bilden das wichtige Bindeglied zwischenInformationen auf semantischer Ebene wie Ortsbezeichnungen und geografischen Infor-mationen, in maschinenlesbarer Form. Weiterhin vereinfachen sie den Umgang mit geo-grafischen Informationen in unterschiedlichen Systemen und Informationskanälen. ImFolgenden werden eine Auswahl solcher Geodienste vorgestellt. Sie bilden die Basis fürdie Entwicklung für Anwendungen mit Geo-Fokus [GDI-DE, 2008, S. 38–45; GDI-DE,2008, S. 59; Maguire, 2008; Zipf, 2005, S. 225; Kraak/Ormeling, 2003, S. 8f; Bychow-ski et al., 2008; Yeung/Hall, 2007, S. 495; eigene Darstellung]:

Gazetteer : Eine Georeferenzierung über konkrete Koordinaten stellt eine Vorausset-zung für Eindeutigkeit dar, so dass Methoden für die Umwandlung einer indirek-ten Georeferenzierung in eine konkrete in Form von Koordinaten einer geodäti-schen Systems notwendig sind. Das Mapping einer Adresse oder eines Ortes mitEigennamen wie „Freiburger Münster“ in Geokoordinaten sind zwei Szenarien,bei denen eine Gazetteerdienst eingesetzt wird.

GeoNames29 hält eine umfassende Datenbank mit mehreren Millionen Einträgenund ist über Webservices angefragt werden. Auch Kartendienste wie Google Mapsoder der Bund30 oder andere kostenpflichtige Anbieter bieten diese Funktionalitätan. Die Anforderungen an einen Gazetteerdienst sind Bestandteil der ISO 1900erSerie.

29http.//geonames.org30http://www.do-geodaten.nrw.de/gazetteer_service/gazetteer_service.htm

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http.//geonames.org

http://www.do-geodaten.nrw.de/gazetteer_service/gazetteer_service.htm


(Reverse) Geocoding : Geocoding bezeichnet die Überführung einer Adresse in geografi-schen Koordinaten und bildet den grundlegenden Dienst für die Generierung vongeoreferenzierten Daten. Reverse Geocoding kehrt dieses Prozess um. So kannein Reverse Geocoding Dienst beispielsweise die Postleitzahl zu bestimmten Geo-koordinaten berechnen. Das bereits zuvor benannte GeoNames bietet auch hierverschiedene Webservices an.

Geo Information Extraction : Das Extrahieren von geografisch referenzierenden Da-ten aus semistrukturierten Rohdaten ist eine komplexe Aufgabe. Vor allem dieÜberführung von impliziten geografischen Informationen in explizite erfordert in-telligente Algorithmen und Strategien. Eine Reihe Anbieter haben sich auf dieUmsetzung dieser Prozesse spezialisiert. Die Anwendungspalette erstreckt sichvon der Transformation eines RSS Feed in ein GeoRSS Dokument hin zu dervollständigen Indexierung großer Datenbestände. Der bereits mehrfach genannteAnbieter GeoNames bietet auch auf diesem Gebiet Dienste an, die sich jedochauf das ad-hoc Umwandeln beziehen. Dem entgegen übernimmt Metacarta31 diegeografische Verwaltung und Indexierung von Datenbeständen und baut einendurchsuchbaren geografischen Index auf. Dienste wie die vorgestellten, unterschei-den sich in Mächtigkeit, weisen aber den für Dienste dieser Komponente nötigengemeinsamen Zweck der Geoinformationsextraktion auf.

Format Transformation : GML als Kodierungsformat der OGC Geo Webservices, KMLals de facto-Webstandard für die Modellierung spatialer Objekte oder GeoRSS alsgeografisches Nachrichtenformat basieren auf XML und sind somit maschinenles-bar. Mit Hilfe von Transformationsvorschriften können diese Formate ineinanderüberführt werden. Aufgrund unterschiedlichem Detailgrad der einzelnen Formategehen bei diesem Prozess Informationen verloren. Die Ursache hierfür liegt imAnwendungszweck der Formate und ist gewollt. Unterschiedliche freie und kom-merzielle Dienste sind im Internet als Webservices oder auch als Anwendungsbi-bliotheken verfügbar, die bei der Service Entwicklung Anwendung finden.

Geotransformation : Zwar verwendet ein Großteil der gängigen Kartendienste die UTMProjektion mit dem WGS84 Kartendatum, jedoch liegen gerade die von behörd-licher Seite erhobenen Geodaten und Geofachdaten in unterschiedlichen Refe-renzsystemen vor. Diese Datensätze korrekt ineinander zu überführen, schafft dienötige Kompatibilität und die Basis für einen Medienbruch freien Einsatz vonGeodaten [NSDT, 2008, S. 10]. Aufgrund der mathematischen Transformation er-folgen keine Qualitätseinbußen im Transformationsprozess. Entscheidend ist diePräzision der Geodaten und der geografischen Kodierungsparameter, wie etwadas Kartendatum.

Webmap Retrieval : Vorherige Abschnitte stellten Verfahren und Techniken für die Aus-lieferung von digitalen Karten vor. Statische Karten über den WMS der OGC

31http://www.metacarta.com

74

http://www.metacarta.com


Spezifikationsreihe oder proprietäre Lösungen von Google und Yahoo, sowie wei-tere wie der freie Entwurf für die gekachelte Auslieferung über REST konformeURL zeigen die Diversität dieses Komponente. Letztendlich kann diese Kompo-nente eingesetzt werden um auf digitales Kartenmaterial zuzugreifen. Somit stelltsie einen Schlüsseldienst dar, insbesondere aufgrund der Verwendung in jedemKartendienst.

Corridor Search : Eine Corridor Search beschreibt eine Blindsuche nach Informationenzu einem bestimmten Ort. Spezifiziert durch in Geokoordinaten überführbare Ein-gabewerte liefert der Dienst sämtliche ihm verfügbare relevante Informationen.Inhaltlich kommt der Corridor Search Dienst einer Suchmaschine gleich.

Point of Interest Scan : Eine Spezialform der Corridor Search stellt der POI Scan dar.Hierbei liegt die Beschränkung auf einem Thema von Interesse [Freckmann, 2001].Ein häufig verwendetes Beispiel ist die Suche nach Tankstellen in einer Region.Der POI Scan bildet zusammen mit der Positionsbestimmung die Kerndienstevon LBSs.

Routing : Routing Dienste erlauben die Beantwortung der Frage „Wie komme ich vonA nach B?“ [Kraak/Ormeling, 2003, S. 8f; Freckmann, 2001]. Hierfür wird einoptimaler Pfad zwischen einem Start- und einem Endpunkt in unterschiedlichkomplexen Szenarios berechnet. Während im grundlegenden Fall keine weiterenBedingungen vorherrschen, berücksichtigen fortgeschrittene Routingdienste Ein-schränkungen bei der Wegberechnung. Die Restriktion auf bestimmte Straßenty-pen, die Beschränkung auf öffentliche Verkehrsmittel, aber auch zeitliche Angabensind Beispiele für Routingconstraints. Eine spezielle Klasse der Routingdienste istin der Lage den optimalen Pfad dynamisch und kontinuierlich zu berechnen. Dieserlaubt es auf Echtzeitfaktoren wie Staus, Umweltbedingungen und andere Ereig-nisse zu reagieren.

Spatial Querying Geo Webservices, die über das Geo Common Toolset hinaus gehen,gehören zu dieser Komponenten. Meistens sind das spezielle Dienste, die für bestimm-te Anwendungen implementiert werden und kein allgemeines Interesse daran besteht.Nachbarschaftsabfragen, Erreichbarkeitsabfragen aber auch die Analyse von Geodatensind nur einige Beispiele einer breiten Anwendungspalette [GDI-DE, 2008, S. 38–45, 59;Maguire, 2008; Kraak/Ormeling, 2003, S. 8f; Freckmann, 2001]

Location Broker Location Tracking Dienste wie Yahoo! FireEagle32 stellen Schnitt-stellendienste dar, die dem Anwender erlauben eine Position zu übermitteln. Diese Po-sition steht dadurch zentralisiert zur Verfügung. Andere Anwendungen haben je nach

32http://fireeagle.yahoo.net/

75

http://fireeagle.yahoo.net/


Konfiguration des Location Brokers Zugriff auf die Positionsdaten, um diese weiter-zuverwenden. Location Broker erhalten ihre Informationen in der Regel initiiert vonKlientenseite. Auch zukünftige Webbrowser, die mit einer API entsprechend der in Ab-schnitt 3.2 vorgestellten Geolocation API aufwarten, übernehmen die Aufgabe einesLocation Brokers. Die beiden dargestellten Szenarien unterscheiden sich im Kern inder Zugriffsart. So ist die erste Variante als Webservice global verfügbar, während diezweite Variante sich auf eine unmittelbare Kommunikation der Position konzentriert.Die Präferenz sollte im Hinblick auf Aktualität und damit Relevanz der Positionsdatenklar auf eine direkte Kommunikation fallen.

Map Browser Provider Die Verwendung von Kartendienstes wie Google Maps er-folgt durch Einbindung der JavaScript API in den Quellcode der Webseite. Das inte-griert diese eigenständigen Anwendungen, die von Drittanbietern bereit gestellt werden.Diese Komponente stellt die Funktionalität und das Framework, das für die dynami-sche Anzeige von digitalen Karten notwendig ist. Das bedeutet eine Trennung vontatsächlichem Inhalt, der als Bestandteil des WebMap Retrievel Dienste im CommonGeo Toolset bereitgestellt wird. Deutlich sichtbar wird die Notwendigkeit dieser Un-terteilung am Beispiel von OpenLayers, welches keine eigenen Kartendaten, sondernausschließlich die Funktionalität der Benutzeroberfläche bereitstellt. Map Browser Pro-vider Elemente stellen die Funktionalität, die Bestandteile des Moduls Map Tool aufder Präsentationsschicht verwenden.

Geocontent Provider Geocontent Provider stellen Quellen medialer Inhalte mit geo-grafischer Referenz dar. Hierbei steht der Inhalt im Vordergrund und die Georeferenzist ein zusätzliches Attribut. Anbieter wie YourStreet33 oder Flickr34 sind Beispielefür solche GeoContent Provider mit einem umfangreichen Datenpool. Eine wesentli-che Eigenschaft der in diesem Modul enthaltenen Objekte ist das Vorhandensein vonSchnittstellen um auf die Inhalte zugreifen und in diesen geografisch Suchen zu kön-nen.

Webanwendung: Datenschicht

Auf der Datenschicht finden sich Dienste für den Zugriff auf Daten und für den Zu-griff auf weitere Funktionalität, die durch Prozesse auf einem Server berechnet wer-den.

33http://www.yourstreet.com34http://www.flickr.com

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http://www.yourstreet.com

http://www.flickr.com


Mapdata Services WMS und andere Dienst für die Bereitstellung von Kartendatensind Bestandteil sich in dieser Komponente. Alle Services dieses Moduls gewähren aus-schließlich den Zugriff auf Kartenmaterial.

Utility Services Sämtliche Webanwendungsdienste, die nicht geografischen Kontextbesitzen, jedoch für die Funktionalität der Webanwendung nötig sind, fallen in dieseKategorie. Beispiele sind die Nutzeranmeldung, die Auslieferung von CMS und weite-re klassische Dienste in einer Webanwendung. Die Komponente Utility Services, dasWebapplication Toolset auf der Logikschicht und Web Content für die Präsentationweisen im Verbund die in einer klassischen Webanwendungen nötigen Bestandteileauf.

Geodata Services Die Auslieferung von medialen Inhalten in entsprechendem Daten-formaten, die geografisch referenzieren, findet durch Dienste in diesemModul statt.

Spatial Services Als vermittelnde Schnittstelle zwischen GIS und anwendungsbezoge-nen spatialen Funktionen, die für Berechnung auf GIS Daten zugreifen müssen, agierenDienste in dieser Komponente.

4.2.2 Komponentensicht: Technisch/Infrastruktur

Technisch/Infrastruktur: Client

Webbrowser Der Webbrowser dient als Container für die Anzeige von Webanwen-dungen und bildet die Schnittstelle zum Web. Unterschiedliche Hersteller und Funk-tionalitäten haben Einfluss auf die letztendliche Anzeige und Performanz, was bei demAnwendungsdesign berücksichtigt werden sollte.

Virtual Globe Viewer Anwendungen wie Google Earth oder Microsoft Virtual Eartherfordern auf Anwenderseite eine eigene Installation und stehen im Kontrast zu einerreinen Webapplikation, die über einen gewöhnlichen Webbrowser aufgerufen werdenkann. Da virtuelle Globen jedoch sehr eng mit Geowebanwendungen verknüpft sindund die verwendeten Daten auf den Definitionsbereich des Geowebs stammen, erlaubtdiese Komponente auf lokale Installationen von Geobrowsern zurückzugreifen. Auch dieVerfügbarkeit von Plugins für die Darstellung von Geobrowsern in einem Webbrowsermotivieren diese Komponente weiter.

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User Interface Ein entscheidender Faktor von Geowebanwendungen ist die Gestal-tung der Benutzeroberfläche. Unterschiedliche Auflösungen und Displaygrößen, insbe-sondere im Vergleich von PC Monitoren und Mobilen Applikationen verdeutlichen dieNotwendigkeit, Endgeräte bei der Implementierung von Geowebanwendungen zu be-rücksichtigen. Die Rolle des Endgerätes kann also als beeinflussender Parameter oderals integraler Bestandteil der Anwendung gesehen werden.

Position Determination Positionsbestimmungsverfahren unterscheiden sich in ein-gesetzter Hardware und in Verfahren. Um hiervon zu abstrahieren, steht das Mo-dul Positionsbestimmung Pate für Dienste, Technologien und Methoden deren Aus-führung eine geografische Position in Form einer bestmöglichen Approximation lie-fert.

Technisch/Infrastruktur: Web

Data Transport Die Transport Komponente repräsentiert die verschiedenen mögli-chen Übertragungskanäle, nämlich Mobilfunk (GSM, UMTS,. . . ), WiFi (WLAN) so-wie weitere Netzwerkverbindungen, die nötig sind um Anwendungsdaten erfolgreichzu übertragen. Während für verschiedene Anwendungen eine Verbindung mit hohenDatenrate vorausgesetzt wird, sind Navigationsdienste und auch LBS auf Funkverbin-dungen wie WLAN angewiesen.

Location Estimation Dienste, die die Position approximieren für den Fall das derAnwender keine Information diesbezüglich liefert oder aufgrund fehlender Technologienliefern kann, enthält diese Komponente. Ein Beispiel hierfür ist das Ip Location LookupVerfahren.

Spatial Data Formats KML, GML, GeoRSS und andere Formate für geokodiertenInhalt eignen sich unterschiedlich gut für jeweilige Anwendungszwecke und sind imEinzelfall festzulegen. Die Datenformate beziehen sich hierbei auf Formate, die als gän-gige und taugliche Internetformate angesehen werden. Datenbankspezifische Formatesind auf der Datenschicht am Server angesiedelt.

Raw Geodata Exchange Den Austausch von Geodaten in datenbanknahen Formatenfür den Informationsaustausch ohne Anwendungszweck bieten Dienste dieser Kompo-nente. Dadurch entsteht eine Schnittstelle um auf die für Datenbankupdates benötigtenRohdaten zugreifen zu können. Der WFS Dienst des OGC stellt einen solchen Dienstdar [NSDT, 2008, S. 10].

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Technisch/Infrastruktur: Server

X Server Der X Server übernimmt zum einen die Auslieferung von Geodaten undzum anderen für Anwendungen notwendige Ressourcen. Der Begriff des X Server wirdstellvertretend für die Gesamtheit beteiligter Serverinstallationen wie DB-/Web- oderApplicationserver verwendet. Speziell für den Bereich Geodaten sind ESRI ArcGISServer, UMN Map Server35 oder GeoServer36 als verfügbare Lösungen am Markt zunennen.

Spatial Storage Systems Systeme dieser Komponente halten Geodaten jeglicher Artvor. Die tatsächliche Form der Datenhaltung ist nicht näher spezifiziert. Überlicher-weise übernimmt diese Aufgabe ein spatiales Database Management System (DBMS).Je nach Umfang einer Anwendung bietet sich auch die Speicherung auf Dateiebe-ne an, wobei dann im Hinblick auf die Ausführung spatialer Abfragen Limitationenentstehen. Auch Datenbanken von GIS Systemen sind Bestandteil dieser Komponen-te.

Location Management Systems Systeme für die Verwaltung von Objektpositionen,beispielsweise Datenbanken mit Georeferenz zu WLAN Zugangspunkten, oder Daten-pools für beispielsweise Gazetteerdienste umfasst diese Komponente. Im Gegensatzzu Bestandteilen der Spatial Storage Systems Gruppe ist hier eine spatiale Daten-haltung nicht erforderlich, wenngleich gespeicherte Daten spatialen Charakter besit-zen.

4.2.3 Zusammenfassung und Bewertung des Schemas

Das vorgestellte Schema wurde im Rahmen der Arbeit erarbeitet. Es basiert auf denErgebnissen einer Untersuchung und Zerlegung der in Abschnitt 4.1 vorgestellten An-wendungen und einer Analyse vorhandener Literatur zum Thema Anwendungen imGeoweb. Es beruht daher sowohl auf empirischen Daten als auch auf literaturgestütztenErkenntnissen. Die Korrektheit und Vollständigkeit des Schemas lässt sich aufgrund derNichtabgeschlossenheit der Menge der Geowebanwendungen zwar nicht formal bewei-sen, jedoch mit Hilfe der empirischen Induktion plausibilisieren. Das Schema wird hier-für auf eine heterogene Testgruppe, die Anwendungen verschiedener Themengruppenumfasst, angewendet. Zusätzlich zu der vertikalen Heterogenität der Testanwendungenwurden diese so gewählt, dass sie sich auch in weiteren Parametern wie Endgerät, Soft-ware oder Zielgruppe unterschieden, so dass sich eine höhere Vielfältigkeit ergibt. Die

35http://www.mapserver.org/36http://www.geoserver.org

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http://www.mapserver.org/

http://www.geoserver.org


Ergebnisse der empirischen Überprüfung des Schemas auf die Testgruppe fasst Tabel-le 4.1 in Form der identifizierten Komponenten zusammengefasst dar. Sie beschränktsich auf die Schichten Präsentation/Client und Logik/Web im Kontext der Webandwen-dung. Für eine Überprüfung auf der Daten/Server-Schicht sind weitere Kenntnisse überangebundene Systeme und Anwendungsdesign nötig. Diese lassen sich durch webbasier-te Analyse nicht oder nur ungenau determinieren und konnten daher im Rahmen dieserArbeit nicht erhoben werden. Ähnliches gilt für den Anwendungskontext Technisch/In-frastruktur, da dort Funktionalität angelagert ist, die infrastruktureller Natur ist undnicht durch die webbasierte Analyse bestimmt werden kann.

Exemplarisch zeigt der folgende Abschnitt die Herleitung der Zerlegung in Module desSchemas am Beispiel der AnwendungDeutsche Post Standortsuche.

Geograp

hicHyp

ermed

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hicWeb

Con

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Map

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DataInpu

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GeocontentPr

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Map

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ovider

Locatio

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SpatialQ

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Com

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Geo

Toolset

Web

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Deutsche Post Standortsuche • • • • • • • •Washington Post TimeSpace • • • • • • • •Tele Atlas MapInsight • • • • • •Mecomo Fleet Web • • • • • • •Coca Cola Christmas Lights • • • • • ◦ •Snoovel Guided Tours • • • • • •Ryanair Flugrouten • • ◦In My Backyard • • • • • • •Wikitude AR Travel Guide • • • ◦ • • •Gala StyleLocator • • • • ◦ •Bergfex.at ◦ • • • • • • •Flickr.com • • • • • • • •Eventful.com • • • • • • •

Tabelle 4.1: Modulare Zerlegung vorgestellter Geowebanwendungen.(Symbolbedeutung: •= Komponente vorhanden, ◦= keine Aussage möglich)

Beispielhafte Zerlegung des Dienstes Deutsche Post Standortsuche

Das Beispiel „Deutsche Post Standortsuche“ (Abbildung 4.16) zeigt die Geowebanwen-dung im einem Zustand nach einer Suche. Die initiale Darstellung der Anwendung zeigtkeine Karte, so dass der präsentierte Zustand zu Demonstrationszwecken gewählt wur-de. Die im Webbrowser dargestellte Anwendung der Standortsuche wird schematisch in

80


Abbildung 4.16: Die Standortsuche der Deutschen Post wird exemplarisch in Komponentenzerlegt

die zwei Bereiche Suche (oben) und Suchresultate (unten) unterteilt.

Suche Der Bereich Suche setzt sich aus verschiedenen Formularelementen (Textboxen,Checkboxen und Auswahllisten) zusammen, die durch Textelemente näher beschrie-ben werden. Da dieser Bereich für die Funktionalität der Geowebanwendung relevantist, zählen sowohl die Beschreibungen als auch Formularelemente zu den Bestandtei-len. Somit sind Elemente in den Komponenten Web Content und Data Input vorhan-den.

Suchresultate Der Teil Suchresultate wird für die weitere Identifikation von Kompo-nenten in die Bereiche Textresultate und Karte zerlegt:

Textresultate : Die Textresultate setzen sich aus Adressdaten und Web Content Be-standteilen zusammen. Adressdaten sind nicht geografisch referenziert, weisenjedoch eine geografische Semantik auf, da sie über Geocoding Dienste in Geo-koordinaten transformiert werden können. Daten dieser Art sind Bestandteil derKomponente Geographic Web Content.

Karte : Die Karte setzt Elemente derMap Toolset Komponente ein. Die Karte, wie auchdie textuelle Anzeige der Suchresultate sind Bestandteil von Google Maps, das alseigenständige Anwendung über JavaScript eingebunden wird. Die Beispielanwen-dung greift auf den Dienst an sich, wie auch Navigationselemente zurück, so dassdie Elemente Canvas Presentation, Map Data und Navigation eingesetzt werden.Das Element Map Navigation setzt sich zum einen aus den in das Canvas Presen-tation Element eingebetteten Navigationselementen, zum anderen aus Elementen

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der Google Maps API zusammen, da eine implizite Navigation über einzelne Er-gebnisse im Bereich Textresultat ausgelöst wird. Sie reagieren auf Mausereignisseund lösen eine Verschiebung des angezeigten Kartenausschnittes aus, so dass diereferenzierte Stelle zentriert erscheint. Für die Präsentation der Ergebnisse in-nerhalb der Canvas Presentation setzt die Anwendung Symbole ein, die auchüber Google Maps verfügbar sind. Diese Bestandteile werden durch das ElementStructural Elements der Map Toolset Komponente repräsentiert. In Form zusätz-licher Informationen zu Standorten sind Öffnungszeiten und besondere Leistun-gen verfügbar. Weitere Daten werden nicht angezeigt, wodurch sich Elemente derGeographic Web Content, nicht jedoch der Geographic Hypermedia Komponenteidentifizieren lassen.

Die Standortdaten und zusätzlichen Informationen der Anwendungen sind keine Daten,wie sie in großen öffentlichen Datenpools zu finden sind, sondern anwendungsspezifisch.Ein Geocontent Provider kann daher ausgeschlossen werden. Der eingesetzte Karten-dienst Google Maps liefert transparent die Geobasisdaten und nimmt so die Rolle desWebMap Providers ein. Die Eingabe der Informationen über den gewünschten Standorterfolgt händisch über die Elemente der zuvor identifizierten Bestandteile der Input DataKomponente. Eine automatisierte Standorterkennung wird nicht durchgeführt, so dassauch ein Location Broker nicht zum Einsatz kommt.

Im Zuge der Suche nach Standorten findet bei einer lückenhaften oder nicht eindeutigenEingabe von Adressdaten über das Eingabeformular eine Konsolidierung statt. Das lässtauf die Anwendung eines Lookup Dienst, wie es Gazetteer Dienste darstellen, schließen.Die tatsächliche Suche nach Standorten stellt eine spatiale Anfrage dar. Die Inspektionder Resultateseite weist JavaScript Codefragmente auf, die darauf schließen lassen, dasseine anwendungsspezifische spatiale Anfrage durchgeführt wird, deren Resultate an denGoogle Maps Dienst übergeben werden. Für die kartenbasierte Resultatvisualisierungübergibt der Standortsuche-Dienst gefundene Lokalitäten in Form von Geokoordina-ten an Google Maps, so dass zusätzlich auf einen Geocoding-Dienst geschlossen werdenkann, der die Umrechnung der Adressdaten in Geokoordinaten durchführt. In Anbe-tracht der beschriebenen Abläufe finden sich zusätzlich Elemente in den KomponentenSpatial Querying und Common Geo Toolset, sowie aufgrund der Verwendung von Ja-vaScript in Webapplication Toolset.

Anhand der Standortsuche der Deutschen Post wurde exemplarisch gezeigt, dass einesystematische Zerlegung in die einzelnen Komponenten des zuvor eingeführten Sche-mas möglich ist. Informationen über infrastrukturelle Komponenten und die Server-landschaft sind nicht vorhanden und können nicht in die exemplarischen Zerlegungeinfließen.

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Zusammenfassung

Dieser Abschnitt hat ein Schema für die Zerlegung von Geowebanwendungen vorgestellt,welches eine systematische Klassifikation von Geowebanwendungen anhand einzelnerModule erlaubt. Das Schema vereinfacht die Gegenüberstellung bestehender Geowe-banwendungen innerhalb einzelnen Themengebiete und ermöglicht den Vergleich überThemengebietsgrenzen hinaus. Zusätzlich kann das Schema bei der Konzeption undtechnischen Entwicklung neuer Geowebanwendungen unterstützend eingesetzt werden.Technische Anforderungen an zu eine entwickelnde Anwendung, lassen sich durch die zurealisierenden Module des Schemas ableiten. Jedes dieser identifizierten Module kannanschließend unabhängig von einander untersucht werden, um weitere Aspekte und of-fene Fragen zu erkennen und bereits in einem frühen Projektstatus zu beantworten.Es kann auch dabei helfen, neue Anwendungstypen über Modulmengen zu definierenund zu klassifizieren, die für bestimmte Zielgruppen und Anwendungsszenarios geeig-net sind. Mit Hilfe des Schemas können so auf einem hohem Abstraktionsniveau unddadurch unabhängig von konkreten Anwendungsfällen Bedingungen, Abstimmngs- undReibungspunkte einzelnen Modulen zugewiesen werden, die bei der Verwendung zu be-rücksichtigen sind. Das gilt sowohl für Belange aus technischer, konzeptioneller wie auchinfrastruktureller Sicht.

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5 Chancen für Geowebanwendungen und Faktorenfür den langfristigen Erfolg

Das Aufkommen neuer Technologien und Möglichkeiten erzeugt stets Chancen für neueAnwendungen aber auch Probleme und Herausforderungen. Dieses Kapitel zeigt bei-spielhaft Potentiale des Geowebs für Kommunikation und E-Business auf. Sowohl kon-krete Anwendungsszenarien als auch der allgemeine Einsatz für die Verbesserung be-kannter Probleme stellen den Fokus der Betrachtung in Abschnitt 5.1 dar. Anschließendbeleuchtet Abschnitt 5.2 zum einen Faktoren, die den Erfolg des Geowebs beeinflus-sen und zeigt Problematiken, wie Aspekte des Datenschutzes, auf. Dieses Kapitel hatnicht den Anspruch die Ist-Situation vollständig abzudecken, sondern soll anhand vonkonkreten Beispielen und zentralen Themen für neue Anwendungsmöglichkeiten unddie bevorstehenden bzw. bereits existierenden Hürden und Stolpersteine sensibilisie-ren.

5.1 Mehrwertpotentiale am Beispiel

Jedes Unternehmen, das mit geografischen Daten arbeitet und Strategien entwickelt,die den Standort oder andere raumbezogene Fragestellen einbeziehen, besitzt Potenti-al, welches durch Geowebanwendungen erschlossen werden kann [Czeranka, 2000, S. 2;Czeranka, 2000, S. 3]. Ansatzpunkte und Wege diese Potentiale zur erschließen, stelltdieser Abschnitt im Allgemeinen und an konkreten Anwendungsfällen im Speziellendar.

5.1.1 Potentiale für das E-Business und Kommunikation imAllgemeinen

E-Business1 unterstützt Prozesse und Beziehungen zwischen Geschäftspartnern, Kun-den (extern) und Mitarbeitern (intern) durch elektronische Medien [Richter; Schu-bert, 2000]. Dieses umfasst den elektronisch unterstützen Verkauf, den Einkauf und

1Electronic Business, engl. elektronisches Geschäftswesen

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5 Chancen für Geowebanwendungen und Faktoren für den langfristigen Erfolg

die Organisation von Ressourcen [Schubert, 2004, S. 2f], sowie die „generelle Nutzbar-machung von digitalen Informationstechnologien zur Unterstützung von Geschäftspro-zessen“ [Kollmann, 2007, S.VII]. Die Integration erfolgt vertikal durch Schnittstellenin der Präsentationsschicht, der Anwendungsschicht und der Datenschicht [Schubert,2004, S. 8]. Dies zeigt zum einen den Einfluss von E-Business auf Unternehmensprozesseals auch die vielfältigen Ansatzpunkte für mögliche Integration.

Eine effiziente Kommunikation ist in einem schnelllebigen und hochdynamischen Wett-bewerb von hoher Relevanz und steht im Mittelpunkt des Geschehens. Kommunikationals omnipräsentes Mittel erschließt richtig eingesetzt neue Potentiale und steht Unter-nehmen als ein „machtvolles Instrument“ zur Verfügung [Schuppener/Andriof, 2006].Über digitale Medien entstanden neue Kommunikationskanäle, die die Vermittlung vonInformationen und damit die Kommunikation erleichtern. Gleichzeitig stellt der stetigzunehmende Einsatz dieser Systeme Unternehmen vor neue Probleme, denn in allenBereichen der Kommunikation, jedoch vor allem in „dienstleistungsorientierten und in-formationsintensiven Branchen“ hat der exzessive Einsatz zu einer Informations- undDatenüberflutung geführt [Feix, 2007, S. 56]. Dieses vermindert die Kommunikations-qualität und als Resultat sind relevante Informationen nicht mehr von überflüssigenunterscheidbar. Dieser Umstand kann sich nachhaltig schädigend für Unternehmen aus-wirken [Sottong, 2004]. Der Einsatz von Formaten, die eine geografische Sortierung undsomit ein weiteres Selektionskriterium eröffnen, wirken diesem Trend entgegen underöffnen eine weitere Form der externen Kommunikation mit geografischer Strukturie-rung.

5.1.2 Marketing und Akquise von Daten

Die Ausrichtung der Produkt- und Unternehmensstrategie auf die Bedürfnisse des Kun-den ist Bestandteil des Marketings. A priori hierzu steht die Erhebung entsprechenderDaten im Dialog mit Kunden und potentiellen Neukunden. Die ablaufende Kommunika-tion ist hier ein bilateraler Prozess, denn neben der Aufgabe „das Wissen der Kunden ’zuernten’“ besteht in der Gegenrichtung das Ziel den Kunden „auf sich aufmerksam zu ma-chen“ und aufzufallen [Döbler, 2007]. Hier lassen sich Kartendienste, als Maßnahme fürdie Datenerhebung mit einer gleichzeitigen Festigung der Kundenbeziehung, als inter-aktives Kommunikationsmittel in den Bereichen Marketer-User-Interaktion (MUI) undUser-User-Interaktion (UUI) gewinnbringend einsetzen [Mezger/Sadrieh, 2007, S. 81;Czeranka, 2000, S. 3]. Im Rahmen der Standortplanung beispielsweise lassen sich Kun-denbedürfnisse in „Klick2Vote“ Anwendungen Daten sammeln, die eine wertvolle Er-gänzung zu reinen demographischen Informationen bildet. Diese Aggregation von In-formationen als Entscheidungsgrundlage um „einen Wissensvorsprung zu erlangen“ isteine der primären Aufgaben der Kommunikation in den Bereichen des Marketing unddes Customer Relationship Managements (CRMs) [Huber, 2008].

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Auch das Monitoring und die Bewertung von Unternehmensplattformen im Internetanhand geografischer Besucheranalysen, können als Grundlage für gezielte Marketingund PR Aktivitäten dienen. Die Visualisierung auf digitalen Karten identifiziert Ge-biete, die aufgrund eines niedrigen Erreichungsgrad erhöhte Aufmerksamkeit erfordern.Für weiterführende Analysen lassen sich diese Informationen mit raumbezogenen Datenanderer fachlicher Ausrichtung verschneiden, überlagern und gemeinsam kartografischaufbereiten. Hierbei ist es gerade der geografische Bezug als Bindeglied, der dieses Vor-gehen ermöglicht [Bock/Grünreich/Lenk, 2005, S. 47]. Die gemeinsame Darstellung unddadurch resultierende Informationszentralisierung verdeutlicht visuell Zusammenhänge,die über textuelle oder anderweitig übliche Darstellungsmethoden nicht oder erschwerterkennbar sind und es resultiert eine „weitere Steuerungsmöglichkeit“ für anschließendeAktivitäten [Mitchell, 2008, S. 1; Schick, 2007, S. 205].

Das Einzugsgebiet eines Unternehmensstandorts definiert sich neben anderen Para-metern über Erreichbarkeitsgraphen und demographische Profile potentieller Kunden.Durch Kenntnis über Kundenstandorte und Eigenschaften der Zielgruppen lässt sichWerbung sowohl im Bereich der Printmedien als auch online auf Webseiten geziel-ter steuern. Aufgrund solcher Selektion steigt der Erfolg von Werbemaßnahmen undreduziert gleichzeitig Kosten. Jedoch rechtfertigt die Erfolgssteigerung und die Kosten-reduktion oft nicht den Aufwand der Eigenerhebung, so dass Daten üblicherweise vonprofessionellen Marktforschungsunternehmen eingekauft werden. Geo Webservices mitDaten für das Geomarketing ermöglichen eine direkte Integration aktueller Daten inwebbasierte Anwendungen und Prozesse des E-Business ohne lokale Installationen undDatenbanken.

5.1.3 Harmonisierung in Geschäftsprozessen undVerwaltung

Für eine effiziente Planung und Verwaltung von Unternehmensaktivitäten sowie de-ren Ressourcen werden ERP-, CRM- und andere Systeme kontinuierlich eingesetzt.Eine Vielzahl an Aktivitäten bezieht juristische Personen (Zulieferer, Kunden, Mitar-beiter) mit ein, die im optimalen Fall zentralisiert als Stammdaten gepflegt werden.Diese Adressdaten in Unternehmen sind meist unvollständig und durch unterschiedli-che Schreibweisen tatsächlich identischer Daten erhöht sich die Wahrscheinlichkeit vonredundanten Einträgen. Eine solche Redundanz erzeugt unnötige Kosten im Systemund dem CRM. Neben Dubletten finden sich auch fehlerhafte Adressen, die letztlichdurch Postretour identifiziert werden [Wasserburger, 2000, S. 32]. Im Rahmen des Sup-ply Chain Management (SCM) findet eine Verknüpfung von Systemen über Unterneh-mensgrenzen hinweg statt, was eine weitere Durchmischung bewirken kann. Gazette-erdienste und die Erweiterung von Adressdaten um Geokoordinaten, können helfen,

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die genannten Schwachstellen in einer verteilten Business Intelligence zu minimierenund die Qualität der Stammdatensätze zu verbessern. Ein identischer Stammdatensatzdurch Nutzung eines gemeinsamen Geocoding Dienstes beispielsweise kann dabei hel-fen, die B2B Kooperation zu verbessern und die Etablierung eines integrierten SupplyNet zu fördern. Zunehmend findet eine Integration von ERP-Systemen in Prozesse desE-Business oder die Entwicklung von Prozessen, die von Beginn an auf diesem Systemaufbauen, statt [Schubert, 2004, S. 1]. Mögliche Potenziale können deshalb nur dannvollständig ausgeschöpft werden, wenn Systeme Schnittstellen für Geowebdienste bie-ten oder solche von Haus aus konfigurierbar integrieren. Geografische Anwendungenwerden in Zukunft vornehmlich dort Einsatz finden, wo übergreifende Konsistenz vongeografischen Informationen in Workflows und Diensten wichtig ist [Maguire, 2008;Buhmann/Wiesel, 2003, S. 21].

Eine weitere Anwendung, die durch das Geoweb möglich wurde, ist die ortsgebunde-ne Zeiterfassung von Außendienstmitarbeitern als Grundlage für Abrechnungen undReporting. Vorortzeiten können mit Hilfe von GPS fähigen Geräten genau gemessenund automatisch weiterverarbeitet werden. Auch Anreisedauer und Entfernung desKunden stellen Merkmale dar, die sich automatisiert erfassen lassen und so neue E-Business Prozesse ermöglichen. Ein webbasiertes Flotten Management und die damitverbundene logistische Koordination als Bestandteil des SCM profitiert durch vermin-derte Betriebskosten zusätzlich von der Entwicklung des Geowebs [Schubert, 2000,S. 8].

5.1.4 Verbesserung der Informationsversorgung und Kommunikation durchMittel des Geoweb

Die externe Kommunikation mit Kunden und Verbrauchern im Form von Weblogs,Newslettern, RSS oder über zentrale Nachrichtenangebote ist durch einen intensivenWettbewerb erschwert. Mit dem Ziel einen Wettbewerbsvorteil zu erlangen, stellt per-sonalisierte und damit gezielte Informationsvermittlung ein Instrument des Marketingsdar, so dass die Parametrisierung von Lage, Semantik und Zeit eine zentrale Rollespielt [Scharl, 2007, S. 9-10]. Als Nachrichtenversorger wird der Anbieter ein wichtigerBestandteil im virtuellen Versorgungsnetz des Kunden und es entsteht ein unmittelba-rer Kommunikationskanal zu diesem.

Für die Verbreitung von Nachrichten über lokale Events, Unternehmensveranstaltungenoder Produkte in einer bestimmten Region bietet sich ein geografisches Auskunftsysteman. Interessenten wählen aus verschiedenen Nachrichtenkanälen aus und legen zusätzlichüber eine Karte Bereiche als Nachrichtenquellen fest. Auf diese Weise erhält der Kundeausschließlich örtlich beschränkte und damit für ihn relevante Informationen. Formate

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wie GeoRSS, die für die Web 2.0 Kommunikation unerlässlich sind, kommen hier zumEinsatz [Huber, 2008, S. 57].

5.1.5 Location Aware Webbrowsing

Location Aware Webbrowsing beschreibt das Webbrowsing eines Anwenders, der seinePosition Webanwendungen über Schnittstellen zur Verfügung stellt. Wie dieses Informa-tion zur Dienstoptimierung und Verbesserung der Anwenderfreundlichkeit herangezo-gen werden kann, zeigt dieser Abschnitt anhand konkreter Beispiele.

Gerade im Bereich des E-Commerce stellt die Angabe von Adressdaten über HTMLFormulare für eine Warenlieferung ein wiederkehrendes Element dar. Digitale Kartenkönnen diesen Prozess der Dateneingabe vereinfachen und Formularfelder reduzieren.Eine Gebietselektion anhand der vagen Position des Kunden positioniert den Karten-ausschnitt so, dass eine visuelle Selektion der Adresse über die Karte ohne weitereKartennavigation möglich ist. Die ausgewählten Koordinaten wandelt anschließend einReverse Geocoding Dienst in Adressdaten um und der Dienst erhält so die nötigenAdressinformationen. Ein weiterer Anwendungsfall, der die Position eines Anwenderseinbezieht, liegt in der Risikoabschätzung bei der Abwicklung von E-Commerce Ak-tivitäten [Czeranka, 2000, S. 3]. Diese Anwendungsszenarios zeigen nur einen Teil derPotentiale im Bereich des CRM im E-Commerce, welches das Ziel hat „die Kundenpro-fibilität im Rahmen des gesamten Lebenszyklus eines Kunden zu verbessern“ [Bange/Schinzer, 2005, S. 54].

Im Gegensatz zu der realen Welt sind Landesgrenzen im Internet nicht vorhanden.Dies führt zu juristischen Problemen beim Zugriff auf Webinhalte, da unterschiedlicheRechtsnormen und lokale Gesetze vorherrschen. Location Aware Webbrowsing legt denGrundstein für eine Territorialisierung des Internet über die international agierendeUnternehmen in der Lage sind, Webinhalte geografische zu strukturieren und dyna-misch anzupassen. Dieses reicht von der bloßen Selektion der Währung bei der Anzeigeeines Preises über die inhaltliche Anpassung an Kommunikationsmodalitäten (Sie/du,formale/lapidar) ethnischer Gruppen, hin zu der Sperrung von Inhalten, deren Anzei-ge gegen ein am Standort des Anwenders geltendes Gesetz verstößt [Hoeren, 2007]. InVerbindung mit weiteren Sicherheitsmechanismen kann auch sichergestellt werden, dassbeispielsweise Inhalte in einem CMS nur von Endgeräten innerhalb eines bestimmtenörtlichen Gebietes geändert oder überhaupt angezeigt werden dürfen. Dieses Prinzipwird bereits für eine regulierte Verfügbarkeit von Multimediadaten (Videos, MP3) in„on demand“ Szenarien eingesetzt [Hoeren, 2007].

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5.1.6 Migration von Virtualität und Örtlichkeit

Content Management Systeme werden häufig in Anwendungen eingesetzt, in denen dieNotwendigkeit besteht, Inhalte kollaborativ zu gestalten. Ein location(-aware) CMS istüber den Umfang eines CMS hinaus in der Lage, Daten geografisch referenziert oderGeodaten an sich zu speichern und ortsbezogen zur Verfügung zu stellen. Am Beispieleines virtuellen Messeführers und eines touristischen Dienstes werden im Folgenden zweiAnwendungsfälle vorgestellt und die Vorteil, sowie neuartige Nutzungsmöglichkeitendemonstriert.

Die Herstellung eines gedruckten Messeführers erfordert ein hohes redaktionelles Mana-gement. Inhalte und Beschreibungen aller Aussteller müssen zusammengeführt und ko-ordiniert werden. Der Einsatz eines CMS auf welches alle Aussteller webbasiert zugreifenund dort die Inhalte selbstständig einpflegen, reduziert diesen Aufwand stark, da die re-daktionelle Verantwortung zu den Ausstellern verschoben wird. Auch die Zuordnung derMessestände zu den Ausstellern und der Messeplan müssen für den Druck des Messefüh-rers zu einem frühen Zeitpunkt festgelegt werden und sind anschließend wenig flexibel.Innerhalb eines CMS ist dieses leichter möglich. In Verbindung mit einem location-awareCMS ergeben sich weitere Vorteile. Die virtuellen Präsentationen der Aussteller könnenüber Geokoordinaten mit den tatsächlichen Standorten der Messestände verknüpft wer-den. Während der Messeveranstaltung dient eine Indoor-Positionsbestimmung mittelsWLAN den Messebesuchern als Orientierungshilfe. Auf einem WiFi-fähigen Endgeräthaben so die Messebesucher über einen angebundenen LBS kontinuierlich Zugriff aufdie Teile des webbasierten Messeführers, die seinem aktuellen Standort entsprechen.Die virtuelle Unternehmenspräsentation kann so als ein integrativer Bestandteil desMessestandes gestaltet werden. Auch die Zusammenstellung einer persönlichen Agendafür die Teilnahme an Veranstaltung und für Besuche von Messeständen im Vorfeld derMesse wird erleichtert. Aufgrund der Standortinformationen lassen sich dabei Trans-ferzeiten berücksichtigen und die Standbesuche können entlang einer optimalen Routegeplant werden. Ortsbezogene und damit auf Messestände bezogene Notizen, Sprach-nachrichten oder andere Mediale Inhalte unterstützen die Nachbearbeitung des Mes-sebesuches und reduzieren weiter den Medienbruch. Unter Einsatz eine location-awareCMS ergeben sich daher sowohl für den Veranstalter, wie auch für die Aussteller undden Messebesucher individuelle Vorteile.

Ein weiteres Szenario welches derzeit zunehmend etabliert wird, stellt das Angebot vontouristischen Geoportalen dar und enthält Mehrwertpotentiale für die Hotellerie undden Tourismus [Reich, 2007]. Solche Dienste, wie es beispielsweise der Naturpark Scout2

anbietet, umfassen:

2http://www.naturparkscout.de

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http://www.naturparkscout.de


Abbildung 5.1: Olympisches Stadion der Sommerspiel 2008 als 3D Modell von Außen und imInnenbereich dargestellt in Google Earth

• Die Anzeige von Routen und Detailinformationen dazu online und als Downloadfür Smartphones oder PDAs,

• die Möglichkeit einer individuellen Zusammenstellung von Touren und Ausflugs-zielen,

• die Verfügbarkeit von POI, die mit Text, Audio- und Videodaten versehen sind,• aktuelle Daten (Reiseführer, Karten),• weiterführende lokale Gebietsinformationen,• Schnittstellen für den dezentralen Ausbau des Informationspools,• Exportfunktionen für die Darstellung in unterschiedlichen Anwendungen wie Goo-

gle Earth oder auf GPS Geräten.

Sowohl die Anbieter, meist Tourismusverbände, als auch Verbraucher profitieren vonsolchen Projekten: Die digitale Wanderkarte verringert die Kosten einer Wartung vonlokal angebrachten Informationen und wertet die Attraktivität der Region auf. VirtuelleRundgänge in 3D-Welten und geführte Multimedia Touren sind weitere mögliche Ange-bote. Auf Verbraucherseite steigern die Angebote zusätzlich das Ausflugserlebnis durchKollektivinformationen, nützliche LBSs und der globale Zugang erlaubt es Touren imVorfeld einfach zu planen [Zipf, 2005, S. 225]. Der weitere Ausbau derartiger Angebo-te ist anzunehmen, da schon heute über 90% deutscher Reisebucher das Internet imGenerellen und Veranstalter Webseiten im Speziellen als primäre Informationsquellenzu Urlaubszielen angeben. Weiter bevorzugen 59.2% der deutschen Bevölkerung dasOnline Buchen einer Reise [FMC, 2008].

Gerade die 3D Modellierung von Städten ist ein stark wachsender Trend mit hoherDynamik. Dabei beschränken sich Synergiepotenziale nicht nur auf den Tourismus,sondern tangieren die Telekommunikation, das Utility Management, die Verwaltung,Immobilienwirtschaft und viele weitere Branchen [Gruber/Menard/Schachinger, 2008,S. 67]. Abbildung 5.1 verdeutlicht das hohe Maß an Details, welches durch 3D Modellein Google Earth erreicht werden kann.

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Die vergangenen Abschnitte haben auf unterschiedliche Art und Weise Potentiale auf-gezeigt, wie die Kommunikation durch den Einsatz von Geowebanwendungen und Geo-diensten zwischen unterschiedlichen Parteien verbessert werden kann. Auch das breiteEinsatzgebiet in Prozessen des E-Business wurde anhand einzelner Beispiele verdeut-licht. Dabei wurde die Verfügbarkeit verschiedener Technologien und Methoden im-plizit angenommen. Tatsächlich liegt gerade darin der Schlüssel für den Erfolg eineGeowebbewegung, in der neue Potentiale ausgeschöpft werden können. Der folgendeAbschnitt beleuchtet aus diesem Grund Katalysatoren für die Entwicklung des Geo-web.

5.2 Katalysatoren und Risiken

Das Geoweb baut auf drei Säulen auf, die für den langfristigen Erfolg von Geowe-banwendungen von zentraler Bedeutung sind: Auf der Anwenderseite stehen die Geo-Communities, die Geodaten benutzen, veredeln und gegebenenfalls für die weitere Ver-wendung erneut anbieten. Die zweite Säule bildet das Verständnis bei den Anwendern,dass die Preisgabe persönlicher Informationen, wie zum Beispiel der aktuelle Standorteine Voraussetzung für die korrekte Funktion von LBSs und POI Diensten ist. Die drit-te Säule stellt die Verfügbarkeit von technischen Geräten wie GPS-fähige Endgeräteund Sensoren dar, die die Rohdaten für aggregierte Geofachdaten liefern. Jede diesergenannten Gruppen oder Paradigmen ist entscheidend für einen Geomarkt im Geoweb[ESRI, 2006, S. 2]. Dieser Abschnitt beleuchtet unterschiedliche Facetten der genanntenBereiche und beurteilt diese hinsichtlich Potentialen und Risiken.

5.2.1 Mobiles Internet und Positionsbestimmung als Schlüssel fürortsbezogene Dienste

Telekommunikationsinfrastrukturen/Mobile Netzwerke, Methoden zur Positionsbestim-mung und Mobile Ein-/Ausgabegeräte bilden die Stützpfeiler für ortsbezogene Dienste.Die Marktentwicklung der angesprochenen Komponenten entscheiden daher maßgeblichüber den langfristigen Erfolg von LBSs, denen eine immense Potentialsteigerung vongeschätzten US$1.8 Milliarden in 2008 auf mehr als US$8 Milliarden Ende 2011 zuge-sprochen wird [Gartner, 2008]. Dieses Potential konnte sich jedoch, da die Bereitschaftzum Mobilen Internet nicht gegeben war, nicht im prognostizierten Maß etablieren. Sobesitzen 26 Millionen der Handynutzer in Deutschland zwar ein internetfähiges Mobil-telefon, lediglich erst 13 Prozent nutzen darüber tatsächlich das mobile Internet. Einewesentliche Ursache liegt in der von Mobilfunkanbietern betriebenen Preispolitik, diefür den Zugriff auf das Internet noch zu intransparent und unattraktiv ist [Accenture,

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2008]. Der Schlüssel für den Erfolg bringt hier ein verstärktes Angebot von Pauschal-tarifen [Böhm et al., 2008]. Die nötige Bandbreite für die Nutzung ist seit dem Ausbaudes UMTS Netzes gegeben und wird durch HSDPA in naher Zukunft weiter ausgebautund verbessert.

Die Rolle der visuellen Schnittstelle eines ortsbezogenen Dienstes übernehmen in naherZukunft Smartphones, da sie die nötige Technologie und Bedienbarkeit stellen und alsmobile Einheit ein ständiger Begleiter sind. Schätzungen zufolge wird der Markt fürSmartphones ein jährliches Wachstum 25% aufweisen und Ende 2009 die 150 MillionenMarke erreichen. Für Q3 2008 hat weltweite Absatz von Smartphones mit 33.9 Millioneinen neuen Höchststand erreicht. Dies gleicht einer Entwicklung von plus 28 % gemes-sen gegenüber Q3 2007 [Canalys, 2008]. Auch der Ausbau und die Nutzung des Mobi-len Internets, nicht zuletzt als eine Folge des wachsenden Smartphone Absatzmarktes,wird ein kontinuierliches Wachstum erfahren und Ende 2011 ein Marktpotential vonUS$80 Milliarden besitzen [Seider/Lafferty/Lee, 2008]. Bereits heute sei eine generelleBereitschaft zur Nutzung des Mobilen Internet unter der Prämisse einer verstärktenPersonalisierbarkeit von mobilen Endgeräten durch 80% der Mobilfunk Nutzer gege-ben [Struthers-Watson, 2008]. Getrieben wird diese Entwicklung zusätzlich durch einestark wachsende Zahl an Mobilfunkteilnehmern von 43.2 Millionen im Jahr 2008 aufgeschätzte 300 Millionen bis Ende 2011 [Gartner, 2008].

Die Positionsbestimmung und Ortung wird sich zu einem wichtigen Bedarfsartikel ent-wickeln und so dafür sorgen, dass eine kontinuierliche Nachfrage entsteht [ESRI, 2006,S. 2]. Die Verinnerlichung der Wichtigkeit von Lokalisierung als Basisfunktionalität istein Prozess, der im Wandel begriffen ist und Entscheidungen auf persönlicher und poli-tischer Ebene verlangt. Die hierfür nötigen Technologien wie GPS oder WiFi verbreitensich zunehmend [Canalys, 2008]. Auch das Nachrüsten von GPS ist über eine speziel-le von Bluesky Positioning3 entwickelte SIM, die ein GPS Modul enthält, entwickelt.Wie der zuvor vorgestellte Dienst von Skyhook Wireless zeigt, setzt eine intelligentePositionsbestimmung auf die Kombination einzelner Technologien, die sich gegenseitigunterstützen und die Positionierungsgenauigkeit verbessern [Zipf/Leiner/Mainz, 2003].Das Endgerät muss dazu in der Lage sein, die unterschiedlichen Signale zu verarbeiten,wie in Abbildung 5.2 dargestellt.

5.2.2 Über Standardisierung, Harmonisierung undKooperation

Geobrowser wirken vitalisierend auf den Geoinformationsmarkt und wecken das all-gemeine Bewusstsein um Geodaten [Maguire, 2008; Buhmann/Wiesel, 2003]. Dieses

3http://www.blueskypositioning.com

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http://www.blueskypositioning.com


Dienst

Signaldaten

Positions Informationen

Abbildung 5.2: Eine intelligente Positionsbestimmung setzt für ein bestmögliches Resultat aufdie Kombination von verschiedenen Systemen und Infrastrukturen zur Positi-onsbestimmung.

trägt auch dazu bei, dass die Diskussion über eine Infrastruktur basierend auf Inter-nettechnologien für den einheitlichen Zugriff auf Geodaten und Geofunktionen forciertwird.

Abschnitt 3.4 stellte den offiziellen Bestrebungen zu einer GDI, die vollkommene Trans-parenz und Vereinheitlichung über Standards bewerkstelligen soll, die Aktivitäten derSuchmaschinenbetreuer, die Daten des Geowebs als Insellösungen vorhalten und derIntegration und Harmonisierung entgegenwirken, gegenüber. Im Hinblick auf Forma-te setzt der von Behörden und Industrie verfolgte Ansatz auf de jure-Standards undignoriert de facto-Standards wie KML, was derzeit deutlich an der Konzeption undEntwicklung der GDI-DE zu sehen ist. GML als universale Modellierungssprache fürgeografische Daten wird von der durch GIS geprägten Gemeinde favorisiert. KML dage-gen hat sich als Webstandard durchgesetzt, da es die dort nötige Funktionalität bietet.Das Potential von KML wird durch die zwischenzeitliche Aufnahme in die ISO Stan-dards verdeutlicht. Eine Annäherung beider Seiten hin zu einem kompatiblen bzw.gemeinsamen Standard vereinfacht die Handhabung von Geodaten unterschiedlicherHerkunft.

An verschiedenen Beispielen wurde bereits die Wertigkeit von VGI für Unternehmen alszusätzliche Datenquelle verdeutlicht, obwohl die Daten nicht offiziell erhoben wurdenund Qualitätsmerkmale nicht identifizierbar sind. Im Kern adressiert die kontrollierteVerwendung von geografischen Informationen globale Bedürfnisse. Gleichzeitig tretenProbleme unterschiedlicher Datenqualität oder Inkonsistenz von Daten auf und auf-grund fehlender Koordination und urheberrechtlichen Belangen, ist eine multiple Date-nerhebung notwendig [Yeung/Hall, 2007, S. 503]. Langfristig bildet daher die Integra-tion von Anwendern in das Data Mining eine wirtschaftlich logische Konsequenz, auchum eine Kostendeckung auf Betreiberseite zu gewährleisten [Vogel, 2002, S. 3]. DassSysteme dieser Art funktionieren zeigen Wiki-Anwendungen, die als selbst regulierendbeschrieben werden [Drösser, 2007].

Auf Anwendungsebene verbreiten sich zunehmend mehr Lösungen, die Schnittstellen zu

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geografischen Informationen, speziell im Rahmen der Positionsbestimmung, anbieten.Zwar abstrahieren diese Schnittstellen von technischen Details, dennoch konkurrierensie miteinander und wirken einer universalen Lösung entgegen. Die Heterogenität derLösungen am Markt ist vermutlich zurückzuführen auf das noch frühe Stadium desGeoweb, so dass sich eine „Best-of-Breed“ Lösung noch nicht entwickeln konnte. Mitdem Ziel einer kontinuierlichen Entwicklung sollten proaktive Maßnahmen ergriffenwerden, in denen Vertreter aller beteiligten Interessengruppen gemeinsame Standardsentwickeln und verabschieden. Standards für den Zugriff, wie es zum Beispiel die Geo-location API vorsieht und Standards für den Austausch von Geodaten, wie es das OGCerarbeitet.

Die Entwicklung von Technologien und Methoden für die Verwaltung und gemeinschaft-liche Nutzung räumlicher Informationen, ist primär auf das Internet zurückzuführen undgängige Handhabe. Die Interaktion zwischen zeitgemäßen spatialen Systemen und demInternet ist daher nicht mehr länger nur ein Option, sondern stellt einen kritischen Fak-tor für langfristige Wirtschaftlichkeit und ökonomischen Wohlstand dar [Delphi, 2003,S. 14]. Eine Ausdehnung auf niedrigen Schichten, für eine Integration auch auf der Pro-tokollebene ist daher sinnvoll, um einen effizienten Austausch von beispielsweise GPSDaten zwischen Systemen zu ermöglichen. Eine mögliche Lösung hat hier die FirmaGPSOverIP GmbH4 mit dem GPSOverIP Protokoll entwickelt. Es verfügt über offeneSchnittstellen und soll aufgrund eines im Vergleich zu anderen Netzwerkprotokollen wieTCP/IP geringen Ressourcenverbrauches auch in Netzwerk mit niedriger Bandbreiteeingesetzt werden können.

Die Erhebung von Geodaten ist aufgrund eines hohen Ressourcenbedarfs und teurenSachinvestitionen kostenintensiv [Vogel, 2002, S. 3]. Da jedoch der Nutzen für den An-wender im Gegensatz zu Geofachdaten verhältnismäßig gering ist, entsteht ein Ungleich-gewicht bei der Zahlungsbereitschaft für Geobasisdaten. Den hohen Erhebungs- und Ak-tualisierungskosten für Rohdaten stehen abnehmende Kosten auf jeder Veredelungsstufeentgegen. Gleichzeitig erhöht sich jedoch der Markwert [Fornefeld/Oefinger/Jaenicke,2004, S. 16]. Dieses Wertschöpfungsparadoxon begründet sich dadurch, dass der Nutzeneines Geodienstes nicht technischer sondern anwendungsspezifischer Natur ist. Da derAnwender das letzte Glied der Wertschöpfungskette bildet, ist dort der größte Nutzensichtbar. Zur Ermittlung geeigneter Verrechnungsmodelle für Webservices ist deshalbdie kundenorientierte Betrachtung unter Berücksichtigung von Zahlungsbereitschaftund Nutzen erforderlich [Fornefeld/Oefinger, 2005, S. 5]. Gleichzeitig müssen diese eineunter wirtschaftlichen Gesichtspunkten sinnvolle Gewinnverteilung auf alle an der Pro-zesskette beteiligten Parteien sicherstellen. Die Heterogenität in Bepreisungsstrategienreflektiert die unterschiedlichen Gruppierungen im Geoweb und zeigt gleichzeitig dieKomplexität der Thematik. So besitzen identische Geodaten für unterschiedliche Grup-

4http://www.gpsoverip.de/

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http://www.gpsoverip.de/


pen abweichenden Nutzwert [Peyke, 2004; Maguire, 2008]. Dabei variieren gleichzeitigdie Qualitätsansprüche an die Daten, sowie eine Zahlungsbereitschaft für diese. Plausi-bel wird dieses bei der Gegenüberstellung zwischen dem privaten Sektor und dem nicht-privaten Sektor. Privaten Anwendungen setzen Geobasisdaten meist als Mittel zumZweck ein und tolerieren geringfügige Abweichungen in Präzision. Nicht-private An-wendungen dagegen verwenden beispielsweise detaillierte Lagepläne als Basis für Ver-messungen, so dass die Präzision höchste Priorität besitzt, was hohe Preise für Geodatenrechtfertigt. Bepreisung und Qualitätskontrolle sind daher zentrale Themen für einensich entwickelnden Markt im Geoweb. Während die ISO 19138 die Qualität von Geoda-ten standardisiert, fehlen bezüglich Kostenmodellen noch Standards für eine einheitlicheAbrechnung [Wagner/Gartmann, 2002; ISO/TC211, 2006].

In Anbetracht der skizzierten Probleme und Herausforderungen erfordert eine erfolg-reiche Kooperation in einem harmonisierenden Umfeld, ein Umdenken auf konzeptio-neller, technischer und anwendungsbezogener Ebene. Hier ist sowohl die Arbeit vonregulierenden Institutionen als auch die Bereitschaft von Anwendungsanbietern zumDialog gefordert, um einheitliche und auf Standards basierende Schnittstellen zu eta-blieren, die eine kontinuierliche Entwicklung erlauben, sowie einen hohen Interaktions-grad zwischen Systemen garantieren. Tendenziell wird auch der Trend hin zu einerSOA bei der Softwareentwicklung die Bereitschaft, Standards zu etablieren und zupropagieren positiv beeinflussen, da daraus die Portabilität der Daten sowie die Wert-steigerung existierender und zukünftiger Informationssysteme einhergeht [Delphi, 2003,S. 5,16].

5.2.3 Schutz von Daten und Datenschutz

Bilddaten und Daten mit örtlichem Bezug sind Datenschützern ein Dorn im Auge,da dieses einen potentiellen Eingriff in die Privatsphäre bewirkt und somit in Persön-lichkeitsrechte, wie das Recht auf informationelle Selbstbestimmung, eingreift. Speziellim Bereich der offiziellen GDIen liegt ein hohes Interesse darin, dass klare Gesetze undRichtlinien verabschiedet werden und Methoden zur Umsetzung dieser anwendbar sind.Dieser Abschnitt bespricht das Thema Datenschutz und Privatsphäre bei der Verwen-dung von Geodaten.

Der Markt für Geoinformationen bleibt seit Jahren weit hinter den Erwartungen zu-rück, die durch laufend verbesserte technische Möglichkeiten genährt werden [Fornefeld/Oefinger/Rausch, 2003, S. 1]. Dies lässt sich insbesondere auf ein zögerliches Umdenkenund Skepsis vor der Preisgabe von Ortsinformationen zurückführen. Die korrekte Funk-tion eines ortsbezogene Dienstes setzt jedoch eine legitimierte Durchführbarkeit einerOrtung voraus, was die Brisanz und Krux der Thematik aufzeigt. Das Telekommunika-tionsgesetz (TKG) regelt die Weitergabe von Standortdaten, so dass die Notwendigkeit

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einer Einwilligung gegeben ist, die „auf einfache Weise und unentgeltlich zeitweise“untersagt werden kann. Dies dient zum Schutz der Grundrechte der Bürger, bedeutetauf der anderen Seite eine mindestens einmalige Interaktion für die Erteilung einer Er-laubnis. Auch die im TKG benannte „einfache Weise“ stellt Herausforderungen an dieImplementierung von Diensten durch die Wirtschaft und fordert eine enge Kooperationmit behördlichen Regulierungsinstanzen.

Das Teledienstedatenschutzgesetz (TDDSG) regelt für Deutschland, dass „Positionsda-ten [. . . ] spätestens nach der Nutzung gelöscht werden“ müssen. So sind zum BeispielDienstanbieter aus den USA aufgrund anderer Rechtslagen nicht derart strengen Ge-setzen unterworfen. Hier müssen Vertreter der Wirtschaft, der Politik und auch derGesellschaft einen Konsens und Lösungen für eine einheitliche Rechtlichte Grundlagefinden, die dem Schutz des Bürgers gerecht wird. Neben dem Eingriff in die Privatsphäredurch Standortinformationen stellt auch der öffentliche Zugang zu immer detaillierte-ren digitalen Kartendaten einen potentiellen Eingriff dar. Dabei hängt es davon ab obvon einem Personenbezug der Daten gesprochen werden kann. Dieser ist gegeben, wennaus Angaben über eine Sache „persönliche oder sachliche Verhältnisse einer bestimmtenoder bestimmbaren natürlichen Person“ offengelegt werden [BDSG, 2006, §1 Abs. 1 und§3 Abs.1]. Eine Kartendetailtreue von weniger als 40 cm pro Pixel, wie es neueste Satel-liten wie der Geo-Eye-1 liefert, kann Persönlichkeitsrechte beeinflussen, so dass für denzivilen Bereich eine Auflösung von mindestens 50cm pro Pixel gefordert ist [GDI-DE,2008; O’Connell, 2008]. Die von Geo-Eye-1 gelieferten Daten sollen in Zukunft überden Kartendienst Google Map Anwendern zur Verfügung stehen.

Um Datenschutzverletzungen zu vermeiden, soll die sogenannte „Ampelstudie“ „daten-schutzrechtliche Rahmenbedingungen für die Bereitstellung von Geodaten“ liefern, diein Form der Ampelfarben (rot, gelb, grün) Geodaten kategorisiert. Die einzelnen Farbenhaben im Hinblick auf Datenschutz folgende Bedeutung [Karg, 2008]:

Grün markierte Geoinformationen sind aus datenschutzrechtlicher Sicht unproblema-tisch, da kein Personenbezug besteht und etwaige Einflüsse auf Persönlichkeits-rechte vernachlässigbar sind.

Gelb gekennzeichnete Daten weisen einen Personenbezug auf, so dass die enthaltenenInformationen sich auf Persönlichkeitsrechte auswirken können. Das Ausmaß derGefährdung ist gebunden an den Anwendungszweck und variiert demnach stark.

Rot markierte Daten enthalten Informationen mit einem Personenbezug, der sich dar-über manifestiert, dass es sich um Daten handelt, die „Aussagen über den Kern-bereich der Persönlichkeit des Einzelnen“ aufweisen oder aber, dass „deren Inhalteinen Einfluss auf diesen Bereich“ haben kann [Karg, 2008, S. 55].

Anhand der Kategorien leiten sich Zugangsregelements ab, die an lokale Gesetze an-gepasst werden müssen. Generell unterliegen grün gekennzeichnete Daten keiner recht-

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lichen Zugangsrestriktion. Gelb gekennzeichnete Daten dürfen nur nach Prüfung desAnwendungszweckes und einer datenschutzrechtlichen Bewertung dahingehend heraus-gegeben werden. Die Prüfung erfolgt durch den Anbieter. Zugang zu rot gekennzeich-neten Daten ist untersagt und bedarf einer individuellen Einwilligung des Betroffenen.Zusätzlich zu legislativen Maßnahmen werden auch physische Mechanismen für denZugangsschutzes erarbeitet. Das GeoDRM Model stellt ein Format dar, welches spa-tiale Daten unabhängig des Inhaltes schützen soll. Konzeptionell unterstützt es diePropagierung von Rechten sowie Chaining, welches in einer Prozesskette notwendigist.

Regelungen für den Datenschutz im Umgang mit Geodaten, auch auf internationalerEbene sind eng gekoppelt an die Etablierung eines juristisch funktionierenden Geo-marktes im Geoweb. Während zwar das Wissen über die Position eines Benutzers, dieQualität eines Dienstes steigert und so positiv zu bewerten ist, steht dem die Mög-lichkeit des Missbrauchs zu Überwachungszwecken und Eingriffes in die Privatsphäregegenüber. Das Verständnis über Persönlichkeitsrechte und Privatsphäre bei den An-wendern und verbindliche internationale Auflagen auf Anbieterebene sind nur durchKooperationen und Aufklärungsarbeit möglich.

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6 Zusammenfassung und Ausblick

Dieses Kapitel subsummiert und reflektiert die Inhalte der Arbeit. Abschnitt 6.1 fasstdie erzielten Ergebnisse zusammen und überprüft anhand dessen das Erreichen derverfolgten Ziele der Arbeit. Anschließend gibt Abschnitt 6.2 einen Ausblick auf dieweitere Entwicklung des Geowebs.

6.1 Zusammenfassung

Übergeordnetes Ziel der Arbeit war es zu zeigen, dass Methoden und Werkzeuge desGeowebs eine Reife ereicht haben, die es Unternehmen erlaubt, Geowebanwendungenzur Steigerung des Geschäftserfolgs einzusetzen. Dabei wurde sich auf die Beantwortungder folgenden Teilziele konzentriert:

1. Schaffung einer präzisen, konsistenten und vollständigen begrifflichen Basis,2. Analyse bestehender Geowebanwendungen und Schaffung eines modularen Ord-

nungssystems zur Klassifikation bestehender und zukünftiger Geowebanwendun-gen, und

3. Potentialbetrachtung des Geowebs anhand einer Analyse von Chancen und Risi-ken.

Dieser Abschnitt fasst die Inhalte der Arbeit zusammen, reflektiert die Ergebnisseder einzelnen Kapitel der Arbeit und stellt sie in den Kontext der verfolgten Teil-ziele.

Teilziel 1: Schaffung einer präzisen, konsistenten und vollständigen begrifflichenBasis

Kapitel 2 gab eine grundsätzliche Einführung in Teile der Geodäsie und in die Kar-tografie und vermittelte darüber das für das Verständnis der Arbeit und des Geowebserforderliche Basiswissen. Eine Reflektion der historischen Entwicklung von Geoinfor-mationssystemen in Verbindung mit einer Einführung in digitale geografischen Da-tentypen führte den Leser anschließend hin zu der digitalen Kartographie und deren

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Anwendung im Internet. Die darauf folgenden Abschnitte beschrieben die grundlegen-den mathematischen Prinzipien der Positionsbestimmung über Fixpunkte und bespra-chen die heute gängigen Infrastrukturen mit denen eine Positionsbestimmung möglichist.

Anschließend stellte Kapitel 3 für eine webbasierte Verwendung geeignete Formate zurgeografischen Referenzierung vor. Anhand von Beispielen wurden Konzepte und zuge-hörige Anwendungszwecke erläutert. Neben alten Formaten wie GeoTIFF, ein in derGIS-Domäne häufig eingesetztes Format für geografisch referenzierende Bilder, sind esspeziell im Web angesiedelte Formate, wie GeoRSS für die Kodierung von Textinfor-mationen oder KML als Visualisierungssprache für geografische Phänomene, die diebreite Verwendung von geografischen Informationen im Internet ermöglichen und sodas technische Fundament des Geowebs bilden. Darauf aufbauend untersuchte die Ar-beit die Strukturen des Geowebs und diskutierte verschiede Konzepte für den Zugriffund die Verwendung von Geodaten im Geoweb. Anschließend stellte die Arbeit teils ge-gensätzliche, teils ergänzende Definitionen für strukturelle Einheiten des Geowebs unddie Erwartungshaltung an deren Funktionalität gegenüber und leitete daraus Gemein-samkeiten und Unterschiede ab. Sowohl in struktureller als auch funktionaler Hinsichtzeichnete sich dabei durchgängig eine starke Heterogenität ab, welches durch unter-schiedliche Motivationen am Geoweb beteiligter Parteien aus Politik, Wirtschaft undÖffentlichkeit begründet werden kann. Dieses spiegelte sich auch bei einer anschließen-den Beschreibung von Möglichkeiten zur Präsentation von Geodaten in Webanwendun-gen wider.

Die beiden ersten Kapitel der Arbeit haben die Hintergründe, technischen Grundlagenund Strukturen des Geowebs umfassend diskutiert und so das Teilziel einer präzise,konsistente und vollständige begrifflichen Basis erfüllt.

Teilziel 2: Analyse bestehender Geowebanwendungen und Schaffung einesmodularen Ordnungssystems zur Klassifikation bestehender und zukünftigerGeowebanwendungen

Kapitel 4 präsentierte die Ergebnisse einer Bestandsaufnahme bestehender Geoweban-wendungen. Einer kurzen Vorstellung grundlegender geografischer Dienste folgte eineBeschreibung konkreter Anwendungen aus verschiedenen Themenbereichen, wie unteranderen dem Marketing, mobilen Applikationen oder der Navigation. Die Bestandsauf-nahme zeigte zum einen die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von Geowebanwendungenin unterschiedlichen Bereichen und zum anderen die unterschiedlichen Typen von Geo-webanwendungen innerhalb der einzelnen Bereiche.

Den zweiten Teil von Kapitel 4 bildete die ausführliche Beschreibung eines Ordnungs-systems für die modulare Zerlegung von Geowebanwendungen, welches im Rahmen der

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Arbeit entwickelt wurde und auf einer Zerlegung der vorgestellten Anwendungen undentsprechenden Literaturquellen basiert. Mit Hilfe des Schemas können Geowebanwen-dungen modular klassifiziert und verglichen werden. Es erleichtert außerdem die nähe-re Betrachtung von Geowebanwendungen, beispielsweise für Potential- oder Anforde-rungsanalysen. die Plausibilisierung des Schemas erfolgte über die empirische Induktionin Form einer tabellarischen Zerlegung der vorgestellten Geowebanwendungen. Exem-plarisch wurde die Zerlegung ausführlich am Beispiel der Anwendung Deutsche PostStandortsuche beschrieben.

Das Kapitel 4 reflektierte entsprechend des zweiten Teilzieles das aktuelle Anwendungs-spektrum des Geowebs und stellte ein vollständiges und plausibles Ordnungssystem fürdie Klassifikation von Geowebanwendungen vor.

Teilziel 3: Potentialbetrachtung des Geowebs anhand einer Analyse von Chancenund Risiken.

Kapitel 5 zeigte Potentiale des Geowebs über eine Analyse von Chancen und Risiken auf.Zu Beginn des Kapitels wurde in allgemeinen Szenarien dargestellt, wie Geowebanwen-dungen gewinnbringend im Bereich Kommunikation und in Prozessen des E-Business’eingesetzt werden können. Anhand konkreter Beispiele aus verschiedenen Aufgabenbe-reichen wie dem Marketing oder dem Information Management wurden Potentiale imAnschluss daran explizit aufgezeigt.

Zusätzlich zu der Untersuchung der Anwendungpotentiale führte Kapitel 5 eine Un-tersuchung von Faktoren durch, die den langfristigen Erfolg des Geowebs beeinflussenund zu adressierende Themen in dessen weiterer Entwicklung sind. Dieser Teil sen-sibilisierte für die auftretenden Probleme und die organisatorischen, sowie juristischenSchwierigkeiten in der Umsetzung und dem Betrieb von Geowebanwendungen. Deutlichwurde hierbei, dass vor allem klare und sinnvolle Gesetze für den Datenschutz und zurWahrung der Persönlichkeitsrechte Voraussetzungen sind, damit Geowebanwendungenwie Location Based Services (LBS) erfolgreich betrieben werden können. Gleichzeitigkonnte gezeigt werden, dass auch eine funktionierende Kooperation zwischen den unter-schiedlichen Interessensverbänden für eine zunehmende Harmonisierung des Geowebsnotwendig ist und Standards für den Zugriff auf Geodaten sowie bewährte Geo-Formatedurchgängig verwendet werden können.

Dieses Kapitel erreichte das dritte Teilziel, indem es exemplarisch Möglichkeiten auf-zeigte, wie Geowebanwendungen gewinnbringend eingesetzt werden können und es diePotentiale des Geowebs anhand einer Analyse von Chancen und Risiken untersuch-te.

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Fazit

Die Arbeit hat die verfolgten Ziele umfassend beantwortet und hat darüber hinaus fürweitere Themen im Geoweb sensibilisiert. Es konnte gezeigt werden, dass das GeowebPotentiale für Anwendungen bietet, die es in der Form bisher nicht gab und dass dieFormate und Werkzeuge des Geowebs soweit ausgereift sind, dass sie für eine brei-te Anwendung eingesetzt werden können. Eine Reihe von Formaten für die geografi-sche Kodierung verschiedener Datentypen, wie Bilder oder Texte und die Verfügbarkeitvon Geowebservices, sowie frei verfügbaren Kartendiensten tragen maßgeblich dazubei.

6.2 Ausblick

Der Einzug der Geografie in Internetformate und in das Bewusstsein der Anwender hateine Entwicklung angestoßen, die Virtualität und Realität weiter verbindet. Der Erfolgdieser Bewegung beruht auf dem grundlegenden Bedürfnis des Menschen, Informatio-nen örtlich zu ordnen [Drösser, 2007]. Die durchgängige Verwendung von Methodenund Strukturen im Geoweb steht steht erst am Anfang des Möglichen, wie an der nurzögerlichen Etablierung von LBS zu sehen ist.

Das Internet als Plattform erlaubt die Ausführung komplexer Anwendungen und Funk-tionen, die bisher Desktopanwendungen vorenthalten waren [Buhmann/Wiesel, 2003,S. 22]. Die verstärkte Entwicklung von webbasierten Geschäftsanwendungen fordert vonUnternehmen, dass sie bestehende Prozesse und Strukturen überdenken und neu auszu-richten. Der Einsatz von Geowebanwendungen wird dabei zu berücksichtigen sein. Einfortschreitender Ausbau von Internetzugängen über WLANs unterstützt die Entwick-lung von webbasierten Anwendungen und etabliert eine globale Schnittstelle zwischenRealität und Virtualität. Eine stetige Evaluierung infrastruktureller Möglichkeiten, dieauch zukünftige Technologien reflektiert, erleichtert das Auffinden und die anschließendeAktivierung ungenutzter Potentiale. Anwendungspotentiale existieren in einer Vielzahlvon Bereichen. Angefangen bei Location Based Services und Friend-Finder Dienstenim Bereich von Social Network Anwendungen, über Konsolidierungswerkzeuge in Ge-schäftsprozessen, reichen sie bis hin zu Flottenmanagement und Location ManagementAnwendungen. Da geografischen Koordinaten im Kern eindeutig sind, entstehen neueSchnittstellen zwischen bis dato isolierten Anwendungen und Prozessen. Diese entspre-chend zu nutzen stellt eine Aufgabe für die Zukunft dar.

In den letzten Jahre hat eine starke technologische Entwicklung stattgefunden. Immerkleinere und leistungsstärkere Geräte wie kleinste GPS oder Radio Frequency Identifica-tion (RFID) Empfänger erlauben es, das „wo“ in nahezu alle Bereiche zu integrieren. EinBeispiel ist das von Infineon entwickelte GPS Modul „BGM681L11“ mit einem Volumen

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von 3.75 mm3 und einem Preis von USD 1,20 pro Stück. Dadurch können Sensornetz-werke aufgebaut werden, welche kontinuierliche Daten über Orte und Objekte sammeln.Anhand dieser Daten und durch die Webgemeinde als Quelle von VGI können statischeund dynamische Echtzeitinformationen verschnitten werden [ESRI, 2006, S. 4] und Un-ternehmen in zeitnahen wirtschaftlichen Entscheidungen und Strategieentwicklungenunterstützen. Sensorweb als globales Verbund von Sensornetzwerken wird neue Anwen-dungen ermöglichen und dem Trend des Ubiquitous Computing (UbiComp) vorantrei-ben [Zipf, 2005, S. 231]. Eine semantische Analyse und effektive Filterung der dadurchzunehmenden Datenmenge ist Voraussetzung um einer Informationsüberflutung vor-zubeugen. Durch Formate und Anwendungen ist diese Selektion auf geografischer undsomit intuitiver Ebene in Zukunft möglich [ESRI, 2006, S. 4].

Profitieren werden von der Etablierung des Geowebs vor allem Branchen, die bisherauf den Einsatz von Anwendungen mit geografischem Bezug verzichtet haben. Dabeiist jedoch gleichzeitig zu beachten, dass neben dem Einsatz geeigneter Geowebanwen-dungen auch entsprechendes Know-How nötig ist [Czeranka, 2000, S. 1]. Für sie stelltdas Geoweb daher eine Umgebung dar, die im Vergleich mit dem professionellen GISUmfeld, einfache und kostengünstige Mittel bietet. Auch Branchen, die seit langem aufgeografische Informationen für alltägliche Prozesse zurückgreifen, profitieren von der in-ternetbasierten Verbreitung von Geodaten. Die bestehende Infrastruktur des Internets,die fortschreitende Vernetzung durch den Ausbau mobiler Infrastrukturen und einge-setzter Datenformate erleichtert den durchgängigen Einsatz von geografischen Daten inProzessen des E-Business. Als direkte Konsequenz nimmt die Reichweite von E-BusinessAnwendungen zu.

Da sich de facto- und Webstandards wie KML und andere Technologien schneller ent-wickeln als solche, die durch offizielle Konsortien und Behörden verabschiedet werden,wird die Harmonisierung und Integration der verschiedenen Gruppierungen eine Vor-aussetzung für ein tatsächlich homogenes Geoweb sein. Sollte dies fehlschlagen, so wirdnach Ansicht des Autors das webgetriebene Geoweb die de facto-Standards vorgebenund offizielle GDIen de jure Standards propagieren. Basierend auf dieser Aussage undunter Rücksichtnahme auf Netzwerkeffekte im Verständnis der Mikroökonomie, wirdder erstgenannte Teil des Geowebs eine höhere Anziehungskraft auf Geodienstanbieterausüben. Eine längerfristige Folge wird die Separation in ein Geoweb der Öffentlichkeitund ein Geoweb der Profis sein, in der beide Komponenten für die jeweiligen Bereicheeine leistungsstarke Domäne darstellen werden.

Eine neue GIS-Generation, angefangen von Proto-GIS über Desktop-GIS hin zu Web-GIS wurden immer dann erreicht, sobald die vorherige eine ausreichende Marktdurch-dringung aufweisen konnte [Buhmann/Wiesel, 2003, S. 16]. Die aktuelle EpocheWebGISist bereits weit vorangeschritten. Aus dieser Epoche gehen Standards und Strukturenhervor, wie es auch das Modell nach Feix (2007) als aktuelle „Zeit der Konsolidie-

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Zeit der Pioniere:Individuelle isolierte Lösungswege

Zeit der Behörden:Entwicklung von Konzepten, Umstellung Basisdaten in digitaler Form,GIS als Erfassungswerkzeug

Zeit der Firmen:GIS-Markt entsteht, leistungsfähige Hardware, Umstellung von Groß-rechnern auf Workstation

Zeit der Nutzer:Entwicklung modularen Systemen. Anpassungen an Nutzer-wünsche, Fachschalen

Zeit der Integrierten Lösungen:Freier Markt, Großprojekte

Zeit der Konsolidierung und Services:OGC-konforme Geo-Services, Open Source

Zeit der universellen Anwendung:Geodienste, LBS, Geo BPM, Geo BI

Abbildung 6.1: Erweitertes GIS Evolutions Modell (Quelle: Eigene Darstellung,Feix (2007, S. 50))

rung und Services“ abbildet. Im Anschluss daran steht der selbstverständliche Einsatzvon Geodiensten in Geowebanwendungen. Die folgende Epoche wird die Ergebnisseder Arbeit der aktuellen Epoche weiterführen und über den langfristigen Erfolg vonGeowebanwendungen als gängiges Produkt entscheidend. So lässt sich das zuvor in Ab-schnitt 2.3 gezeigte GIS-Phasen Modell um eine „Zeit der universellen Anwendung“erweitern (→Abbildung 6.1).

Die nächsten Jahre werden immer neue Geodienste hervorbringen. Die heute verfüg-baren Instrumente und Werkzeuge des Geowebs werden zunehmend in einer Vielzahlvon Anwendungen unter Generierung von Mehrwert Einsatz finden und die Strukturie-rung von Webinhalten anhand geografischer Informationen wird in naher Zukunft eingrundlegendes Prinzip werden [Scharl, 2007, S. 13]. So entsteht kontunierlich ein homo-genes Geoweb. Um vorhandene Potentiale frühzeitig zu aktivieren und zu erschließen,ist es daher ratsam bereits jetzt Akzente zu setzen und aktuelle Trends des Geowebssorgfältig zu beobachten.

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Bildnachweise: Screenshots und Grafiken derGeowebanwendungen

Abbildung 4.1: http://specials.washingtonpost.com/timespace/world/ (Zugriffam 03.03.2009)

Abbildung 4.2: http://www.flickr.com/ (Zugriff am 13.01.2009)Abbildung 4.3: http://standorte.deutschepost.de/ (Zugriff am 03.03.2008)Abbildung 4.4: http://bergfex.at (Zugriff am 25.02.2009)Abbildung 4.5: http://mapinsight.teleatlas.com (Zugriff am 18.02.2008)Abbildung 4.6: http://www.mecomo.com/ (Zugriff am 11.03.2009)Abbildung 4.7: http://xmas.coke.com/lights/de_DE/ (Zugriff am 13.12.2008)Abbildung 4.8: http://mapmash.googlepages.com/lat49gmap.html (Zugriff am 18.11.2008)Abbildung 4.9: http://www.mobilizy.com/wikitude.php (Zugriff am 13.01.2009)Abbildung 4.10: http://www.gala.de/stylelocator (Zugriff am 13.01..2009)Abbildung 4.11: http://eventful.com (Zugriff am 12.01.2009)Abbildung 4.12: http://mercator.nrel.gov/imby/ (Zugriff am 20.01.2009)Abbildung 4.13: http://www.ryanair.com/site/DE/dests.php (Zugriff am 20.02.2009)Abbildung 4.14: http://snoovel.de/index.php?id=62&tour=5 (Zugriff am 20.02.2009)Abbildung 4.16: http://standorte.deutschepost.de/ (Zugriff am 03.03.2009)Abbildung 5.1: Google Earth mit 3DModell von http://sketchup.google.com/3dwarehouse/

details?mid=87c5e483f39b3bffae682533f3f1d4dd (Zugriff am 20.11.2008)

http://specials.washingtonpost.com/timespace/world/

http://www.flickr.com/

http://standorte.deutschepost.de/

http://bergfex.at

http://mapinsight.teleatlas.com

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http://sketchup.google.com/3dwarehouse/details?mid=87c5e483f39b3bffae682533f3f1d4dd

http://sketchup.google.com/3dwarehouse/details?mid=87c5e483f39b3bffae682533f3f1d4dd

Abbildungsverzeichnis

2.1 Projektionen aus der sphärischen in die euklidsche Geometrie .................. 72.2 Evolution von GIS ................................................................................... 92.3 Schlüsseltechnologien und Strukturen für LBS.......................................... 142.4 Prinzip der Lateration und Angulation..................................................... 15

3.1 Aufbau einer JPEG2000 Datei mit GML.................................................. 353.2 Resultat einer Anfrage an einen WMS ..................................................... 413.3 Visualisierung des Quadkeyverfahrens ...................................................... 49

4.1 Screenshot der Anwendung „Washington Post TimeSpace“....................... 564.2 Screenshot der Webseite Flickr................................................................. 574.3 Screenshot der Anwendung „Deutsche Post Standortsuche“...................... 584.4 Screenshot der Webseite Bergfex .............................................................. 594.5 Screenshot der Anwendung „Tele Atlas MapInsight“ ................................ 604.6 Screenshot der Anwendung „Mecomo FLEET Web“................................. 614.7 Screenshot der Anwendung „Coca Cola Christmas Lights“ ....................... 624.8 Screenshots von Werbeeinblendungen auf einer Karte durch Lat49 ........... 624.9 Screenshots der Anwendung „Wikitude AR Travel Guide“........................ 634.10 Screenshots der Anwendung „Gala Style Locator“ .................................... 644.11 Screenshot der Webseite Eventful............................................................. 664.12 Screenshot der Anwendung „NREL: In My Backyard“ ............................. 674.13 Screenshot der Anwendung „Ryanair ROUTE MAP“ ............................... 674.14 Screenshot der Anwendung „Snoovel Guided Tours ’Sparrenburg’“........... 684.15 Komponentensicht auf Geowebanwendungen ............................................ 704.16 Die Standortsuche der Deutschen Post (Exemplarische Zerlegung) ........... 81

5.1 Olympisches Stadion der Sommerspiele 2008 als 3D Modell...................... 905.2 Kombination von Infrastrukturen zur Positionsbestimmung...................... 93

6.1 Erweitertes GIS Evolutions Modell........................................................... 103

Tabellenverzeichnis

2.1 Vektordaten und Rasterdaten im Vergleich............................................... 12

3.1 Vergleich von KML und GML anhand zentraler Merkmale ....................... 273.2 Mashup Applikationen mit Mapping APIs ............................................... 51

4.1 Modulare Zerlegung vorgestellter Geowebanwendungen ............................ 80

Quelltextverzeichnis

3.1 Fluss-Feature Type und Anwendung als GML Spezifikation . . . . . . . 253.2 Beispiel eines KML Dokuments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273.3 Position der Messe Freiburg im GPX Format . . . . . . . . . . . . . . . 283.4 Position der Messe Freiburg im GeoJSON Format . . . . . . . . . . . . . 293.5 Kodierung einer Position mit GeoRSS Simple und GML GeoRSS . . . . 303.6 Position der Messe Freiburg in Geo Tags für HTML Ressourcen . . . . . 313.7 Position der Messe Freiburg im Microformat „geo“ . . . . . . . . . . . . 313.8 Beispiel für die Geokordierung in GeoTIFF . . . . . . . . . . . . . . . . 333.9 Beispiel für die Verwendung der Geolocation API . . . . . . . . . . . . . 373.10 Aufruf der GetMap Methode eines WMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413.11 Beispiel für die Verwendung der Mapstraction API . . . . . . . . . . . . 52

4.1 Ergebnis eine IP Lookup Anfrage an HostIP . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Abkürzungsverzeichnis

AoA Angle of Arrival

API Application ProgrammingInterface

AR Augmented Reality

ASP Application Service Provider

B2B Business2Business

COO Cell of Origin

CMS Content Management System

CSS Cascading Style Sheets

DBMS Database ManagementSystem

DHCP Dynamic Host ConfigurationProtocol

ETRS89 European TerrestrialReference System 1989

ERP Enterprise Resource Planning

Exif Exchangeable Image FileFormat

CRM Customer RelationshipManagement

GDAL Geospatial Data AbstractionLibrary

GDI Geodateninfrastruktur

GeoJSON GeoJSON (→JSON)

GeoRSS Geographically EncodedObjects for RSS feeds(→RSS)

GeoTIFF GeoTIFF (→TIFF)

GIS GeografischesInformationssystem

GLONASS Global Navigation SatelliteSystem

GML Geography Markup Language

GPS Global Positioning System

GPX GPS exchange Format(→GPS)

GRS80 Geodetic Reference System1980

GSM Global System for MobileCommunications

HSDPA High Speed Downlink PacketAccess

HTML HyperText Markup Language

HTTP HyperText Transfer Protocol

IMAGI Innenministerieller Ausschussfür Geoinformationswesen

INSPIRE Infrastructure for SpatialInformation in the EuropeanCommunity

ICBM Intercontinental BallisticMissile

IETF Internet Engineering TaskForce

IFD Image File Directory

IP Internet Protocol

IPTC International PressTelecommunications Council

ISO International Organizationfor Standardisation

ITRS International Earth RotationService (IERS) TerrestrialReference System

JPEG Joint Photographic ExpertsGroup

JPEG2000 JPEG2000 (→JPEG)

JPIP JPEG 2000 InteractiveProtocol (→JPEG2000)

JSON JavaScript Object Notation

KML Keyhole Markup Language

LAN Local Area Network

Quelltextverzeichnis

LBS Location Based Service

LBSN Location Based SocialNetwork

MGRS Military Grid ReferenceSystem

NAA Newspaper Association ofAmerica

OGC Open Geospatial Consortium

PGIS Participatory GIS (→GIS)

POI Point of Interest

REST Representational StateTransfer Architecture

RFID Radio FrequencyIdentification

RIA Rich Internet Application

RPC Remote Procedure Call

RSS Real Simple Syndication

RSSI Received Signal StrengthIndicator

SCM Supply Chain Management

SDI Spatial Data Infrastructure

SOA Service Oriented Architecture

TC211 Technical Commitee 211

TDDSG Teledienstedatenschutzgesetz

TIFF Tagged Image File Format

TMS Tile Map Service

ToA Time of Arrival

TDoA Time Difference of Arrival

TKG Telekommunikationsgesetz

UGC User Generated Content

UbiComp Ubiquitous Computing

UMTS Universal MobileTelecommunication System

URI Universal Ressource Identifier

URL Universal Ressource Locator

UTM Universal TransverseMercator

VGI Volunteered GeographicalInformation

WFS Web Feature Service

WFS-T Transaction WFS (→WFS)

WGS84 World Geodetic System 1984

WLAN Wireless Lan (→LAN)

WMS Web Map Service

WSDL Webservice DescriptionLanguage

XML Extensible Markup Language

XMP Extensible MetadataPlatform

Download - Das Geoweb

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