Diplomarbeit Stefan Wiemann

Fusion von Geodaten unterschiedlicher Quellen in Geodateninfrastrukturen am beispiel von atkis und openstreetmap

Zusammenfassung

Die Zusammenführung von Geodaten auf Basis homologer Objekte ist ein wichtiger Teilpro-zess zur Wissensgenerierung aus verfügbaren Geoinformationen. Forschungen im Bereich der digitalen Geodatenfusion gibt es bereits seit Anfang der 80er Jahre. Das Aufgabenspektrum umfasst dabei die Aktualisierung, Veränderungsdetektion, Informationsanreicherung und Integration verfügbarer Datensätze. Gleichzeitig vollzieht sich seit Ende der 90er Jahre ein Paradigmenwechsel hin zum Aufbau dienstebasierter Geoinformationslandschaften auf Basis serviceorientierter Architekturen (SOA). Dieser wird insbesondere durch die Entwicklung einer Geodateninfrastruktur (GDI) im öffentlichen Sektor forciert und bildet einen Schwerpunkt der aktuellen Forschung im Bereich Geoinformatik. Innerhalb dieser interoperablen Strukturen kann ein entscheidender Informationsmehrwert durch die Kombination thematisch verwandter Ressourcen geschaffen werden. Die Fusion von Daten wird daher einen zentralen Bestandteil zukünftiger Entwicklungen im Bereich Web-basierter Anwendungen darstellen.
Zur Bereitstellung von Geodaten in einer GDI hat das Open Geospatial Consortium (OGC) bereits zahlreiche Standards veröffentlicht. Darüber hinaus eröffnet die Entwicklung des Web 2.0 weitere, oftmals Community-gestützte, Möglichkeiten zur Bereitstellung von Geodaten außerhalb standardisierter GDI. Die Verarbeitung dieser Geodaten kann durch die Einführung des OGC Web Processing Service (WPS) realisiert werden. Diese Schnittstellenspezifikation ermöglicht die Verlagerung von Geoprozessierungsfunktionalitäten in eine GDI und trägt somit zur Ablösung monolithischer Geoinformationssysteme (GIS) durch verteilte dienstebasierte Strukturen bei. Für die Umsetzung komplexer Prozesse wie einer Geodatenfusion ist die Verfügbarkeit, Interoperabilität und Verkettung beteiligter Dienste von entscheidender Bedeutung.
Nach der Einführung in Grundlagen von GDI und Geodatenfusion werden in dieser Arbeit Systemarchitektur und Bestandteile einer dienstebasierten Geodatenfusion konzipiert. Im Anschluss erfolgt die Beschreibung einer proof-of-concept Implementierung wesentlicher Bestandteile unter Nutzung des 52°North WPS-Framework. Gegenstand der Implementierung ist die Fusion von Straßendaten der Modelle ATKIS (Amtliches Topographisch-Kartographisches Informationssystem) und OSM (OpenStreetMap) durch einen Feature- und Attributtransfer. Die Metadatenverarbeitung, Generalisierung und Evaluierung im Kontext einer Geodatenfusion stellen weitere Teilaspekte dieser Arbeit dar.

Abstract

The conflation of spatial data is one important task concerning the generation of knowledge from available geo-information. Research in this domain has been carried out since the early 80s and incorporates updating, change detection, enhancement and integration of spatial data. At the same time a paradigm shift leads towards service-oriented Architectures (SOA) in the field of geoinformation science. In the public sector this change is promoted by the developement of spatial data infrastructures (SDI). Especially whithin these interoperable structures, the combination of thematically comparable ressources can be used to enhance available spatial information. The conflation of data in general represents a core component of future research on web-based applications.
The Open Geospatial Consortium (OGC) has already published various standards for spatial data dissemination. In addition, the Web 2.0 developement offers the possibility of user-generated spatial data beyond standardized SDI. The conflation of institutional- and community-provided datasets can be realized by the introduction of the OGC Web Processing Service (WPS). The WPS interface offers geoprocessing capabilities within SDI and thus helps distributed service-oriented environments to replace monolithic Geographic Information Systems. Availibility, interoperability and chaining of services are crucial for implementing complex processes, such as conflation.
After an introduction to the fundamentals of SDI and conflation, a service-based architecture for geodata conflation will be developed within this thesis. The proof-of-concept implementation is realized using the 52°North WPS and exercises the conflation of street data. For this purpose, the data models ATKIS (Authoritative Topographic Cartographic Information System) and OSM (OpenStreetMap) were applied to perform a transfer of attributes and features. Other important aspects of this thesis related to service-based conflation include the processing of metadata, generalization and evaluation.