datenaustausch und interoperabililtät von geodaten
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Datenaustausch und Interoperabililtät von Geodaten
ISO DIS 19107:Spatial Schema
Datenaustausch zwischen GIS
Zur Kommunikation zwischen Rechenersystemen sind Metasprachen (XML, GML, ...) vonnöten
Metasprachen siehe Vorlesungen zu GISIII
Durch Metasprachen können Daten zwar übertragen, aber nicht strukturiert werden
Metadaten - Standards
Definition nach ISO DIS 19115:
... Schema, das erforderlich ist, um geographische Informationen und Dienste zu beschreiben.
Information über die Identifikation, die Ausdehnung, die Qualität, das räumliche und zeitliche Schema, die räumliche Referenz und Verteilung der digitalen geographischen Daten.
Spatial Schema
Spatial Schema: Ist ein internationaler Standard von Konzeptionellen Schemata um geographische Merkmale (features) zu beschreiben und zu verändern
Feature: Abstraktion eines Realweltphänomens
Geographic Features: Feature mit geographischem Ortsbezug (Vectordaten, Rasterdaten)
Spatial Schema
Räumliche Charakteristiken werden hier durch ein oder mehrere räumliche Attribute dargestellt
Spatial Schema unterstützt hauptsächlich Vektordaten in bis zu 3 Dimensionen
Spatial Schema definiert weiterhin Methoden („spezielle Operatoren“) für geometrische Daten
Spatial Schema
„Conceptual Schemas“ beschreiben die räumlichen Charakteristika von räumlichen Merkmalen
„Spezielle Operatoren“ sind Funktionen die räumliche Merkmale modifizieren, kreieren, löschen und gebrauchen (Methoden)
Spezielle Operatoren
In Spatial Schema gibt es einen klaren Rahmen für Spezielle Operatoren um einen Standard für ihre Implementierung und Definition zu schaffen:
Operationen sollten nicht zu komplex gestaltet werden, um sicher zu stellen, um ihre Funktion in Hinsicht auf bekannte Probleme zu gewährleisten
Diese Definitionen sollen einen Satz Standardoperationen bilden
Zusätzlich sollten algebraische Zusammenhänge definiert werden, die eine Kombination der Basisoperationen ermöglichen
Symbole und Notationen
In Spatial Schema werden Operatoren und Klassen in der Unified Modeling Language (UML) verfaßt.
UML ist dem geneigten Hörer dieser Veranstaltung aus verschiedenen Vorlesungen und Vorträgen hinlänglich bekannt
Geometry Packages
Geometrische Pakete sind hierarchisch in der Art von Bäumen gestaffelt.
Hierbei gibt es sogenannte „root packages“, quasi die Vaterknoten der beiden Paketstrukturen: GM_Objekt (GeometryObjekt) und TP_Objekt (TopologicalObjekt)
Spatial Schema - Unterscheidungen
Komplexität: 1 Geometric primitives 2 Geometric complexes 3 Topological complexes 4 Topological complexes with geometric
relation
Dimension: 1 0 - dimensionale Objekte 2 0 - und 1 - dimensionale Objekte 3 0 - , 1 - und 2 - dimesionale Objekte 4 0 - 3 - dimensionale Objekte
Geometry Packages
Geometry (GM_Object): Quantitative Beschreibung von geometrischen Figuren, Koordinaten und mathematische Funktionen (wie Dimension, Position, Größe, Orientierung und Form)
Ist Abhängig vom benutzten Koordinatensystem. Ändert sich ggf. bei Transformation
Geometry Packages
Topology (TP_Object): Charakteristika von Geometrische Figuren die bei einer „Gummihauttransf.“ invariant bleiben
Ändert sich nicht bei Koordinatentransformation in ein anderes System
Bietet Informationen über Zusammenhänge von Geometrie
Geometry Packages
Für uns besonders interessant: Geometry Packages
Geometry Packeges (unter GM_Object) beinhalten eine Vielzahl von Klassen für Koordinatenbezogene Geometrie
Geometry Packages gliedern sich in drei verschiedene Klassen: GM_Primitives, GM_Complexe und GM_Aggregates
Geometry Packages
GM_Object: ist wie erwähnt die „root class“ für alle Objekte mit geographischer Referenz
Ist eine Punktmenge von koordinatenmäßig bekannten Punkten
Geometry Packages
GM_Primitives: geometrisches Objekt, welches sich nicht weiter in einzelne Teile zerlegen läßt
Hierzu können auch Kurven und Flächen zählen
Diese lassen sich dann jedoch nicht mehr in ihre einzelnen Segmente zerlegen
Primitives
GM_Primitives: GM_Point: 0-Dimensional, Koordinatenpaar
GM_CurveSegment: Basis für 1-Dimensionale Geometrie, Verknüpfung von zwei Stützpunkten(aber nicht zwingend GM_Points)
GM_Curve: Verknüpfung von CurveSegments
Primitives
Gm_SurfacePatch: Basis für 2-Dimensionale
Geometrie, geschl. Verknüpfung von CurveSegments
Gm_Surface: „Side to side“ Verknüpfung von SurfacePatches
Geometry Packages
GM_Curve
GM_Surface
GM_Point
GM_SurfacePatch
GM_CurveSegment
20...*
1...*
1
1...* 1...2
1
1...*
Geometry Packages
GM_Complexes: Bezeichnet einen Satz von primitiven geometrischen Objekten, deren Innere sich nicht schneiden (disjunkt sind)
Ist ein Objekt höherer Dimension Teil eines Complexes, so sind auch alle Teilobjekte niedrigerer Dimension Teil des Complexes...
Geometry Packages
GM_Complexes:
Geometry Packages
GM_Aggregates: stellt eine lockere Gruppierung von gleichartigen geometrischen Objekten dar
Aggregates haben keinerlei interne Struktur
Sie „verbinden“ lediglich spezielle Objekte miteinander.
Geometry Packages
GM_Aggregates:
Geometry Packages
GM_Object
GM_Primitive
GM_ComplexGM_Aggregate
GM_OrientSurface
GM_Curve
GM_MultiSurface
GM_Surface
GM_MultiCurve
GM_MultiPoint
GM_MultiSolid
GM_OrientPrimitiv
GM_OrientCurve
GM_CompSurface
GM_CompSolid
GM_CompPoint
GM_CompCurve
GM_Point
GM_Solid
Geometry Packages
Anmerkung: Primitive sind IMMER offen, Grenzen gehören nicht zum Objekt)
Komplexe sind IMMER geschlossen (Grenzen gehören zum Objekt)
„Wie sieht`s aus?“
Konstruktion von Punkten:P1 = GM_Point <position = < 1.00, 5.00 > >
P2 = GM_Point <position = < 3.00, 5.00 > >
P3 = GM_Point <position = < 3.00, 2.00 > >
P4 = GM_Point <position = < 1.75, 2.75 > >
P5 = GM_Point <position = < 1.50, 4.50 > >
P6 = GM_Point <position = < 2.00, 3.25 > >
P7 = GM_Point <position = < 5.00, 4.00 > >
Insert P1, P2, P3, P4 ,P5 P6, P7 into Datastore
P1 (1.00, 5.00) P2 (3.00, 5.00)
P3 (3.00, 2.00)
P4 (1.75, 2.75)
P5 (1.50, 4.50)
P6 (2.00, 3.25)
P7 (5.00, 4.00)
„Wie sieht`s aus?“
„Wie sieht`s aus?“
Konstruktion von Kurvensegmenten:CS1 = GM_CurveSegment < controlPoint = <P1,P2>,
interpolation = "linear" >
CS2 = GM_CurveSegment < controlPoint = <P2,P3>,
interpolation = "linear" >
CS3 = GM_CurveSegment < controlPoint = <P2, (6,5),
(6,2),P3>, interpolation = "linear" >
CS4 = GM_CurveSegment < controlPoint = <P2,P3>,
interpolation = "linear" >
„Wie sieht`s aus?“
CS5 = GM_CurveSegment < controlPoint
= <P5,(1.9,4.25),(2,4)>, interpolation = "arc" >
CS6 = GM_CurveSegment < controlPoint = <(2,4),P6>,
interpolation = "linear" >
CS7 = GM_CurveSegment < controlPoint = <P7,(4.25,4),(4.25,3.25),(5,3.25),P7>,
interpolation = "linear" >
P1 (1.00, 5.00) P2 (3.00, 5.00)
P3 (3.00, 2.00)
P4 (1.75, 2.75)
P5 (1.50, 4.50)
P6 (2.00, 3.25)
P7 (5.00, 4.00)
„Wie sieht`s aus?“
CS6 CS3CS4
CS1
CS5CS2
CS7
„Wie sieht`s aus?“
Konstruktion von Kurven:C1 = GM_Curve segments = <CS1>
C2 = GM_Curve segments = <CS2>
C3 = GM_Curve segments = <CS3>
C4 = GM_Curve segments = <CS4>
C5 = GM_Curve segments = <CS5, CS6>
C6 = GM_Curve segments = <CS7>
Insert C1, C2, C3, C4, C5, C6 into Datastore
„Wie sieht`s aus?“
Konstruktion von Flächen:S0 = GM_Surface patch = <GM_Polygon interior =
<< C1, C3, - C4 >> >
S1 = GM_Surface patch = <GM_Polygon exterior =
< C4, - C2, - C1 > , interior << C5, - C5>> >
S2 = GM_Surface patch = <GM_Polygon exterior =
< - C2, C3, > , interior << - C6>> >
S3 = GM_Surface patch = <GM_Polygon exterior =
< - C6, > >
Insert S0, S1, S2, S3 into Datastore
„Wie sieht`s aus?“
P1 (1.00, 5.00)
P3 (3.00, 2.00)
P4 (1.75, 2.75)
P5 (1.50, 4.50)
P6 (2.00, 3.25)
P7 (5.00, 4.00)
C6C3
C4
C1
C2
S1
S2
S3C5
„Wie sieht`s aus?“
Konstruktion eines Komplexes:
GComplex = GM_Complex < surfaces = {S0, S1, S2, S3},
curves = {C1, C2, C3, C4, C5, C6},
points = {P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7} >
Insert GComplex into Datastore
„Wie sieht`s aus?“
Bedeutung der Geometrie:
Lake = AreaFearur featureType="Hydrography::Waterbody",
extend = S3
Trail = LineFeature fearureType="CulturalFacilities::Hikingtrail",
centerline = C5
School = PointFeature featureType="CulturalFacilities::School",
location = P4
Finale
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit
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