Kartendienste
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AG Kao Betriebssysteme und Verteilte Systeme Institut für Informatik Universität Paderborn PowerPoint PPT Presentation


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Kartendienste Beschaffung, Aufbereitung und Anpassung von geographischen Karten und Gebäudekarten Projektgruppe Location-based Services for Wireless Devices WS 2004/05 Christian Schröder. AG Kao Betriebssysteme und Verteilte Systeme Institut für Informatik Universität Paderborn. F2. Motivation.

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Presentation Transcript


KartendiensteBeschaffung, Aufbereitung und Anpassung von geographischen Karten und GebäudekartenProjektgruppe Location-based Services for Wireless DevicesWS 2004/05Christian Schröder

AG KaoBetriebssysteme und Verteilte SystemeInstitut für InformatikUniversität Paderborn


F2

Motivation

  • Umgebungskarte auf mobilem Gerät soll Standort visualisieren


F2

Schaubild

?

Zentrale Aufgaben

  • Digitalisierung von Kartenmaterial

    • evtl. Import von bestehendem Kartenmaterial

  • Darstellung auf Endgeräten

?

GIS

?

Geographisches

Informationssystem


GIS – Geographisches Informationssystem

Ein GIS umfasst

  • Fähigkeit, große heterogene Mengen an räumlich indizierten Daten zu verwalten

  • Möglichkeit, solche Datenbanken hinsichtlich Existenz, Position und Eigenschaften eines großen Spektrums von raumbezogenen Objekten abzufragen

  • Fähigkeit der Interaktion solcher Abfragen

  • Flexibilität, ein System den vielfältigen Anforderungen verschiedenster Nutzer anzupassen


Serverseitige Grafikformate:Rastergrafikformat

Rastergrafikformat

  • Vorteile

    • Geringer Aufwand beim Interpretieren des Formats

    • Ausschnitte können mit wenig Aufwand an Client gesendet werden

  • Nachteile

    • Viel Speicherverbrauch bei annehmbarer Qualität

    • Skalierbarkeit begrenzt


Serverseitige Grafikformate:Vektorgrafikformat

Vektorgrafikformat

  • Vorteile

    • Meist geringerer Speicherbedarf als Rastergrafik

    • hoch skalierbar

    • hoher Organisationsgrad mit verschiedenen Kartenebenen und Vektorattributen möglich

  • Nachteile

    • Erzeugung deutlich schwieriger

    • Verwaltung komplizierter


Clientseitige Grafikformate:Rastergrafikformat

Rastergrafikformat auf Client-Seite

  • Vorteile

    • Darstellung durch gängige Standards wie HTML unterstützt

  • Nachteile

    • Übertragung dauert u. U. sehr lange

    • Grafik muss an verschiedene Clients angepasst werden

    • Verschieben eines Kartenausschnittes erfordert komplettes neu laden des Ausschnittes


Clientseitige Grafikformate:Vektorgrafikformat

Vektorgrafikformat auf Client-Seite

  • Vorteile

    • Übertragung der Daten geht schneller als bei Rastergrafik

    • Verschiebung eines Kartenausschnittes erfordert nur Nachladen von Deltadaten

    • Anpassung an Displaygröße kann auf Clientseite geschehen

    • Zoom kann auf Client-Seite berechnet werden,

  • Nachteile

    • Zusätzliche Software auf Client erforderlich,etwa Java oder Flash-Player


Anbieter von Mapserver Systemen


Unterschiede Funktionsumfang kommerziell / OpenSource

Dieses ist eine optionale Folie, je nach Zeit werde ich auf Unterschiede eingehen


Beispiel MAP24kommerzielle Implementierung


Beispiel Mobilfunkstandorte München - OpenSource


University of Minnesota Mapserver (1)

  • OpenSource Mapserver der University of Minnesotahttp://mapserver.gis.umn.edu/

  • Plattformunabhängig

    • Einsatz auf Linux/Apache Plattformen möglich

  • Integration z. B. als CGI-Modul in Webserver

  • Einige Features:

    • Unterstützt Vektorformate, z. B. ESRI Shapefiles

    • Unterstützt Rasterformate, z. B. TIFF, GeoTIFF

    • Quadtree räumliche Indizierung von Shape Daten

    • Objektauswahl über Wert, Punkt, Fläche oder anderes Objekt

    • Maßstabsabhängige Darstellung (logischer Zoom)


University of Minnesota Mapserver (2)

  • voll konfigurierbare, vorlagengesteuerte Ausgabe

  • Automatisierte Kartenelemente (Maßstab, Übersichtskarte, und Legende)

  • Quadtree räumliche Indizierung für Shape Dateien

  • Schnittstellen: PHP, C API, MapScript

  • Perl DBI-Modul

  • Bibliotheken zur Projektion verschiedener Koordinatensysteme


  • Live Demo UMN MapServer


    Koordinatensysteme

    • Kartesisches Koodinatensystem meist ungeeignet, da Erde eine Kugel ist 

    • Standard-System WGS84 (World Geodetic System 1984)

      • Pflichtsystem für alle MapServer

    • Bibliotheken, um Projektionen in andere Koordinatensysteme abzubilden

      • UMN MapServer besitzt zahlreiche Bibliotheken für Projektionen

    • Gängiges Koordinatensystem in Deutschland:

      • Gauss-Krüger Koordinaten

    • Für Gebäudekarten können oft kartesische Koordinaten verwendet werden.


    Scalable Vector Graphics

    • XML-basierter Standard vereint:

      • Vektorgraphik, Rastergraphik, Text, Animation, Scripting, Multimedia

    • Wird noch nicht von vielen Mapservern unterstützt,sich aber voraussichtlich als Standard etablieren

    <?xml version="1.0" encoding="iso-8859-1"?><!DOCTYPE svg PUBLIC "-//W3C//DTD SVG 20000303 Stylable//EN""http://www.w3.org/TR/2000/03/WD-SVG-20000303/DTD/svg-20000303-stylable.dtd"><svg width="100px" height="100px"><rect x="10" y="10" width="10" height="10" fill="#ff0000" /></svg>


    ESRI Vektorformat

    • Gängiges Format, wird von vielen Mapservern unterstützt

    • Spezifikation ist frei verfügbar(Environmental Systems Research Institute, http://www.esri.com)

    • Datensatz besteht immer aus 3 Dateien:

      • map.shp - Eigentliche Daten

      • map.shx - Index

      • map.dbf - dBASE Tabelle

    • Verschiedene Tools, um Shapefiles zu erstellen

      • ArcEditor vom Hersteller ESRI, kommerzielles Produkt

      • Forestry GIS, freies Tool


    Woher bekommt man digitale Kartendaten?

    • Digitalisierte Karten können oft von unterschiedlichen Quellen bezogen werden

      • Freie Kartenbibliotheken im Internet

      • vorhandene digitalisierte Gebäudepläne

    • Müssen Karten selbst erstellt werden:

      • Rasterkarten: Müssen lediglich gescannt werden

      • Vektorkarten: Umfangreicheres Softwaretool nötig


    Erstellung von Vektorkarten

    • Vorteile des Vektorformats für Erstellung von Karten

      • sehr gute Skalierbarkeit

      • Möglichkeit, verschiedene Layer einzubinden

        • Darstellung von bestimmten Objektgruppen ein-/ausblenden

      • weniger Speicherverbrauch

      • Wartung des Materials einfacher

    • Nachteile

      • Hoher Aufwand, sowohl

        • aufwändige Software nötig, als auch

        • als auch viel höherer organisatorischer Aufwand

      • OpenSource Lösungen bieten nicht immer gewünschten Funktionsumfang und Komfort


    Forestry GISTool zum Erstellen von Shapefiles


    Erstellung von Gebäudekarten

    1. Möglichkeit

    • Gebäudepläne liegen meist als CAD-Datei vor

    • Es existieren Tools, die CAD konvertieren können:

    • z. B. CAD2Shape konvertiert

      • AutoCAD DXF, DWG

      • nach 2D / 3D ShapeFiles im ESRI Format

    • Nachteil: Bislang nur kommerzielle Lösungen verfügbar

      2. Möglichkeit

    • Gebäudeplan mittels Tool von Hand erstellen 

      • aufwändig, da Räumlichkeiten u. U. neu vermessen werden müssen


    Erstellung von Gebäudekarten

    Aufwertung der vektorisierten Gebäudekarte durch

    • Layerdarstellung

      • Filterung von gewünschten Informationenz. B. Anzeige nur frei verfügbarer Drucker oder AG-Drucker

    • Hinzufügen verschiedener Vektorattribute möglich

    • Individuelle Anpassung an jeweiligen Anwendungsfall möglich

    • Vektorkartenformat wird stark favorisiert!


    Suche in Karten

    • Mit vektorisierter Karte ergeben sich z. B. folgende Möglichkeiten:

      • Suche des nächstgelegenen Druckers vom aktuellen Standort

      • Suche eines beliebigen anderen Punktes (z. B. Büro eines Mitarbeiters)

    • Mögliche Interaktion des Kartendienstes mit anderen Diensten, wie z. B.

      • Druckdienst (nächstgelegener Drucker?)

      • oder gar Positionierungs-Server?


    F2

    Darstellung auf verschiedenen Endgeräten

    • Anpassen an technische Möglichkeiten des Clients

    Einfaches HTML

    JPEG-Grafik

    Kleiner Kartenausschnitt

    GIS

    Standard HTML

    evtl. JAVA-Applet

    Großer Kartenausschnitt


    Ansatz für die PG

    • Benutzung des UMN Mapservers

    • Besorgen von möglichst digitalen Gebäudekarten

      • liegen meist als AutoCAD Zeichnung o. ä. vor

    • Konvertieren der Karten in Mapserver kompatibles Vektorformat (z. B. ESRI Shape)

    • Hinzufügen von Vektordaten wie Standorte der Drucker

    • Möglicherweise Interaktion mit anderen Komponenten unseres Systems?

    • Anbinden einer Schnittstelle für Darstellung auf unterschiedlichen Geräten


    Vielen Dank!

    Danke für die Aufmerksamkeit!


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