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Web Generalisierungsdienste sind eine Technologie, bei der Generalisierung nicht mehr als ein rein lokaler Vorgang verstanden wird, der jeweils durch eine spezifische Software verarbeitet wird. Vielmehr werden Generalisierungsfunktionalitäten auf einer zentralen Plattform gesammelt und zur Verfügung gestellt wodurch die Verarbeitung von Geometrien extern durchgeführt werden kann. In Folge dessen kann ebenfalls die Entwicklung von Algorithmen kooperativ innerhalb einer Gemeinschaft stattfinden.

An dieser Stelle soll ein kurzer Überblick zu diesen grundlegenden Technologien vermittelt werden.

 

 

Überblick Web Services


Klassische Web Services sind laut Definition: „...a software system designed to support interoperable machine-to-machine interaction over a network“ (W3C 2004). Eine Anwendung dieser Technik im geoinformationstechnischen Bereich wurde spätestens durch die Entwicklung entsprechender Standards, durch das Open Geospatial Consortium (OGC), möglich.


Es ist möglich die vom OGC spezifizierten Web Services in 3 grundlegende Kategorien zu unterscheiden. Datenservices stellen Daten zur Verfügung, die weiter verarbeitet werden können, beispielsweise „Web Feature Service“ (WFS) für Vektordaten. Über Darstellungsservices werden vorgefertigte Karten abgerufen. Bezeichnet wird ein solcher Service als als „Web Map Service“ (WMS). An Prozessierungsservices können räumliche Daten gesendet, dort mit Hilfe verschiedener Operatoren editiert und abschließend ein verarbeitetes Resultat zurückerhalten werden. Diese Art der Umsetzung ermöglicht folglich die Analyse sowie Verarbeitung räumlicher Daten und nennt sich „Web Processing Service“ (WPS).

WebGen-WPS ist die praktische Implementierung eines Web Prozessierungsdienstes, weshalb sich eine detaillierte Beschreibung derselben anschließt.

 

 

 

Web Processing Services

 

Web Processing Services ermöglichen es, Daten im Sinne einer Geodateninfrastruktur (GDI) an einen Server zu senden, diese dort auszuwerten und zu bearbeiten. Verschiedenste Datenverarbeitungsmöglichkeiten können somit auf einem zentralen Server vorgehalten und zugänglich gemacht werden. Im Jahr 2007 wurde über den Standard des „OpenGIS Web Processing Service“ (OGC-WPS) eine einheitliche Spezifikation bezüglich der Umsetzung solcher Services im Bereich der OGC Web Services vorgegeben.

Der Aufruf von Operationen eines WPS-Servers kann über HTTP/GET gesendet und Informationen direkt in den Uniform Resource Locator (URL) eingebunden werden. Sie sind also Teil des Headers (z.B.: Abbildung 1). Des Weiteren können HTTP/POST-Anfragen im XML-Format verarbeitet werden. Dementsprechend erfolgt der Serveraufruf in Form einer separaten XML-Datei (Beispiel). Bei OGC-WPS-Implementierungen ist eine der beiden Formen des Aufrufs stets obligatorisch und kann zusätzlich in alternativer Form gesendet werden. In Folge wird ausschließlich die jeweils verbindliche Form genannt.

 

 


OGC konforme Web Processing Services bestehen immer aus 3 grundlegenden Operationen.


Mittels „GetCapabilities“ (Abbildung 1) werden auf Anfrage alle verfügbaren Prozesse in einem XML-Antwortdokument zurückgeliefert. Für diese Operation ist der Aufruf über HTTP/GET vorgeschrieben.

 

/webgen_wps/wps?service=WPS&Request=GetCapabilities&AcceptVersions=1.0.0&language=en-G

Abbildung 1: Beispiel für einen "GetCapabilities" - Request

 

Über „DescribeProcess“ (Abbildung 2) erfolgt die Rückgabe aller Informationen, die einen bestimmten Prozess betreffen. Vor allem die Ein- und Ausgabeparameter zählen darunter, da sie für die Ausführung von Diensten notwendig sind. Dieser Befehl muss ebenfalls als HTTP/GET übermittelt werden und liefert ein XML-Antwortdokument zurück.

 

/webgen_wps/wps?service=WPS&Request=DescribeProcess&version=1.0.0&language=en-GB&Identifier=ch.unizh.geo.webgen.service.BuildingSimplification

Abbildung 2: Beispiel für einen "DescribeProcess" - Request

 

Abschließend ist die Datenübermittlung mittels „Execute“ zu nennen. Auch hierbei werden Daten an den Server gesendet, dort verarbeitet und das Resultat zurückgeliefert. Die Anfrage muss über HTTP-POST als XML-Datei gesendet werden, wodurch die Übertragung großer Datenmengen gewährleistet ist.

In diesem Zusammenhang wird zwischen einfachen Daten („LiteralData“), wie Datentyp Integer, und komplexen Daten („ComplexData“), beispielsweise im Format der „Geography Markup Language“ (GML), unterschieden.

In vereinfachter Form kann der Zyklus der WPS-Operationen in Abbildung 3 sehr gut nachvollzogen werden.

 

wps-uebersicht

  

Abbildung 3: Zyklus der WPS-Operationen

(Quelle: Brauner, Johannes (2008): Web Processing Service Schnittstelle für GIS Funktionalitäten. Münster: Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Geoinformatik, Diplomarbeit, 2008)

 

 

 

Überblick zur Entstehung von WebGen-WPS


 

Um einen allgemeinen Überblick zu geben, wird im Folgenden die Chronologie des WebGen-WPS kompakt dargelegt. Eine ausführliche Beschreibung der einzelnen Entwicklungsstufen dieser Technologie ist in der Dissertation von Theodor Foerster (pdf) ersichtlich.


Generalisierung über Web Services wurde zunächst nur als Plattform zum Austausch von Generalisierungswissen erdacht, wodurch es erstmals möglich werden sollte, innerhalb einer wissenschaftlichen Community, Algorithmen zu entwickeln und über Web Services auszutauschen. Aus diesem Konzept entstand die Idee, Generalisierungsalgorithmen über eine Nutzeroberfläche auch Anwendern zur Verfügung zu stellen, die nicht Teil der Wissenschaftlichen Community sind.

Dementsprechend wurde, mit „WebGen“, eine auf Web Services basierende Umsetzung für das zuvor entworfene Grundgerüst. Mit der entsprechenden XML-basierten Umsetzung konnte der externe Prozessierungsdienst nun per javabasiertem OpenJUMP-Plug-in angesprochen werden. (siehe Nutzungshinweise)


Infolge der Standardisierung von Web Processing Services durch das Open Geospatial Consortium kam der Wunsch nach einer Anpassung von „WebGen“ an diesen Standard auf , sodass es zum WebGen-WPS" weiterentwickelt wurde. Die Serverkommunikation entspricht dem OGC-Standard und wird über die bereits beschriebenen grundlegenden Operationen realisiert. Generalisierung wird dadurch nicht mehr als lokaler Vorgang verstanden, der durch bestimmte Software verarbeitet wird. Vielmehr kann so Generalisierung innerhalb einer Gemeinschaft stattfinden, die zusammen Lösungen entwickelt und diese zentral zur Verfügung stellt.

 

 

Web Generalization Services“ können in 3 Komplexitätsabstufungen unterteilt werden (vgl. Abbildung 4).

  • Unterstützende Generalisierungsservices („generalization support services“) stellen grundlegende Funktionalitäten dar, die zur Datenvorverarbeitung oder -bereinigung notwendig sind (z.B.: Pufferung, Delauney-Triangulation). Die Verwaltung eines MRDB-Systems fällt ebenfalls darunter.
  • Auf der nächsten Stufe stehen Services für Generalisierungsoperatoren („generalization operator services“). Hierbei werden reine Funktionalitäten (Dienste) zur Verfügung gestellt, die zur Generalisierung bestimmter Geometrien angewendet werden können.
  • Services zur Steuerung des Generalisierungsprozesses („generalization process services“) sind übergeordnete Services zur Kontrolle und Orchestrierung der untergeordneten Services. Zusätzlich können damit entstandene Ergebnisse automatisch evaluiert werden. Es könnte eine vollständige Automatisierung erzielt werden, indem die Steuerungsservices ohne äußeren Einfluss agieren.

 

web_generalization_services

 

 Abbildung 4: Rahmenkonzept für Web Generalization Services

(Quelle: Neun, Moritz (2007): Data Enrichment for Adaptive Map Generalization Using Web Services, Dissertation, University Zurich.)

 

 

Weiterführende Literatur

 

  • Brauner, Johannes (2008): Web Processing Service Schnittstelle für GIS Funktionalitäten. Münster: Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Geoinformatik, Diplomarbeit, 2008
  • Burghardt, Dirk; Neun, Moritz and Weibel, Robert (2005): Generalization Services on the Web – A Classification and an Initial Prototype Implementation. Cartography and Geographic Information Science, 32(4):257-268.
  • Burghardt, Dirk; Petzold, Ingo and Bobzien, Matthias (2010): Relation Modelling within Multiple Representation Databases and Generalisation Services. The Cartographic Journal 47(3): 238-249.
  • Edwards, Alistair, Burghardt, Dirk; Neun, Moritz (2005): Interoperability in Map Generalisation Research. Proceedings of the International Symposium on Generalization of Information, S. 160 – 174, Berlin
  • Edwards, Alister; Burghardt, Dirk; Bobzien, Matthias; Harrie, Lars; Lehto, Lassi; Reichenbacher, Tumasch; Sester, Monika; Weibel Robert (2003): Map Generalisation Technology: Addressing the need for a common research platform. Proceedings of the 21st International Cartographic Conference (ICC), Durban, South Africa, 10 – 16 August 2003
  • Foerster, Theodor (2010): Web-based architecture for on-demand maps – integrating meaningful generalization processing. Enschede: International Institute for Geo-Information Science and Earth observation, Enschede, Dissertation, 2010
  • Foerster, Theodor; Burghardt, Dirk; Neun, Moritz; Regnauld, Nicolas; Swan, Jerry; Weibel, Robert (2008): Towards an Interoperable Web Generalisation Services Framework – Current Work in Progress. Proceedings 11th ICA Workshop on Generalisation and Multiple Representation, Montpellier
  • Neun, Moritz; Burghardt, Dirk and Weibel, Robert (2008). Web service approaches for providing enriched data structures to generalisation operators. International Journal of Geographical Information Science, 22(1-2): 133-165.
  • Neun, Moritz; Burghardt, Dirk and Weibel, Robert (2009). Automated Processing for Map Generalization using Web Services. GeoInformatica. 13(4): 425-452.
  • OGC - Open Geospatial Consortium (2005): OpenGIS Web Services Common Specification. Open Geospatial Consortium Inc., Version 1.0.0, 2005-11-22, URL http://www.opengeospatial.org/standards/common
  • OGC - Open Geospatial Consortium (2007): Open GIS Web Processing Services. Open Geospatial Consortium Inc., Version 1.0.0, 2007-06-08, URL http://www.opengeospatial.org/standards/wps
  • Weibel, Robert and Burghardt, Dirk (2008). On-the-fly Generalization. In: Shekhar, S. & Xiong, H. (eds.). Encyclopedia of GIS, Springer-Verlag.

 

Zuletzt aktualisiert am Mittwoch, den 08. März 2017 um 13:19 Uhr