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Architekturen für komponentenbasierte Geographische Informationssysteme im Internet

Jörg Friebe

ISBN 978-3-89722-627-2
320 pages, year of publication: 2001
price: 40.50 €
Die rechnergestützte Verwaltung geographischer Informationen stellt aufgrund der Komplexität und Fülle der zugrundeliegenden Daten besonders hohe Anforderungen an Informationssysteme. Zu ihrer Bewältigung werden geographische Informationssysteme (GIS) eingesetzt. Diese spezialisierten Systeme dienen der Erfassung der geographischen Daten von analogen Vorlagen, ihrer Analyse und Auskunft. Einsatz finden GIS überall dort, wo geographische Informationen benötigt werden, z.B. in Raumplanung, Energieversorgung und Mobilfunk. Typischerweise werden geographische Daten anwendungsabhängig und redundant gespeichert. Ihre wirtschaftliche Verwaltung ist jedoch nur gewährleistet, wenn diese einer großen Anwenderschaft zur Verfügung gestellt werden.

In dieser Arbeit wird eine Architektur zur Nutzung von GIS-Funktionalität über Internet-Technologie vorgestellt. Nach einer Aufarbeitung der Grundlagen von GIS wird klar, daß diese - verglichen mit Datenbank-basierten Standard-Informationssystemen - große Defizite im Bezug auf Offenheit, Interoperabilität und Web-Integration haben. Während erstere, insbesondere relationale Datenbankmanagementsysteme (DBMS), bzgl. Funktionalität, Anfragesprache und Programmiersprachenkopplung weitgehend standardisiert sind und sich heterogene relationale Datenquellen mit etablierten Technologien leicht innerhalb einer Anwendung zusammenführen lassen, ist dies bei geographischen Daten nicht der Fall. Um solche Daten einer Vielzahl potentieller Nutzer zugänglich zu machen, wird eine InterGIS genannte Architektur vorgeschlagen, die konsequent komponentenbasiert ausgelegt ist und eine einfache Integration der benötigten Komponenten in Anwendungen erlaubt. InterGIS berücksichtigt auch bereits bestehende Anwendungen aus der "GIS-Welt" und Standardisierungsvorschläge des OpenGIS-Consortium. Im Unterschied zu vergleichbaren Ansätzen wird jedoch nicht Datenintegration durch deren übernahme in ein separates DBMS angestrebt, sondern Integration von GIS-Funktionalität bereits bestehender Systeme.

Als Datenquellen können, neben relationalen oder objektorientierten DBMS, auch dateibasierte Datenhaltungskomponenten oder kommerzielle GIS zum Einsatz kommen. Insbesondere ist der integrierte Zugriff auf mehrere solcher Komponenten möglich. Zur Durchführung geographischer Analysen und Auswertungen wird eine deklarative, auf SQL basierende Anfragesprache entworfen. Hierdurch ist es möglich, in den verschiedenen Datenhaltungskomponenten nach Geo-Objekten zu suchen und diese in andere Anfragen einzubeziehen. Über eine Anfrageverarbeitungskomponente ist in InterGIS ein integrierter Zugriff auf mehrere Datenhaltungskomponenten möglich. Schließlich werden neben standardisierten Schnittstellen (ODBC, JDBC) Präsentationskomponenten vorgestellt, die die Einbindung von GIS-Funktionalität auf hohem Abstraktionsniveau erlauben. Es werden Techniken entwickelt, die eine Einbettung in Büroanwendungen und Web-Präsentationen ermöglichen und verschiedenen Anforderungen nach Interaktivität und Plattformunabhängigkeit genügen, etwa Java-, ActiveX- und rasterbasierte Ansätze.


English abstract:

Architectures for Component-based Geographic Information Systems in Internet

Computer-aided management of geographical information poses extraordinarily high requirements on information systems because of their volume and complexity. In order to fulfill these requirements, Geographical Information Systems (GIS) are used. These special-purpose systems serve to digitize geographical data from analogue originals, and to analyse and provide information about that data. GIS are used wherever geographical information is needed, e.g. in land survey, energy supply or cellular phone industry. Geographical data is typically stored in a redundant and application-specific manner, whereas their economically beneficial management is ensured only if it is accessible to a large number of consumers.

In this thesis, an architecture to provide GIS-functionality using internet technology is proposed. GIS - in comparison to standard database oriented information systems - have large deficits concerning openness, interoperability and web integration. While the latter, relational database management systems (DBMS) in particular, are widely standardized with respect to functionality, query language and programming language coupling, and heterogeneous relational data sources can be combined using established technologies and basic techniques in the context of an application, this is not the case with geographical data.

In order to make geographical data accessible to a large number of potential users, a specific architecture named InterGIS is proposed, which is designed to be consequently component-based and allows easy integration of required components in applications. Thereto existing applications of the ``GIS-World as well as proposed standards from OpenGIS consortium are considered. As a difference to other approaches, with InterGIS integration of GIS functionality of existing systems is aspired instead of data integration through absorption within a separate DBMS.

Relational or object oriented DBMS as well as file-based data storage components can be utilized as data sources. In particular, integrated access to several of those components is possible. For carrying out geographical analysis and evaluation, an SQL-based query language is designed. Hereby geo-objects can be searched in different data storage components and used in further queries. A query processing component in InterGIS allows for integrated simultaneous access to multiple data storage components. Finally, presentation components are presented which allow integrating GIS functionality on a high abstraction level aside from standardized interfaces (such as ODBC or JDBC). Techniques for embedding GIS in office applications and web presentations are designed which accomplish diverse requirements concerning interactivity and platform independence (e.g. Java-, ActiveX- and raster-based approaches).

Keywords:
  • GIS
  • Datenbank
  • Informationssystem
  • Geographie
  • Internet

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