AG Kao Betriebssysteme und Verteilte Systeme Institut für Informatik Universität Paderborn

1. 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

2. F2 Motivation • Umgebungskarte auf mobilem Gerät soll Standort visualisieren

3. F2 Schaubild ? Zentrale Aufgaben • Digitalisierung von Kartenmaterial • evtl. Import von bestehendem Kartenmaterial • Darstellung auf Endgeräten ? GIS ? Geographisches Informationssystem

4. 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

5. 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

6. 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

7. 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

8. 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

9. Anbieter von Mapserver Systemen

10. Unterschiede Funktionsumfang kommerziell / OpenSource Dieses ist eine optionale Folie, je nach Zeit werde ich auf Unterschiede eingehen

11. Beispiel MAP24kommerzielle Implementierung

12. Beispiel Mobilfunkstandorte München - OpenSource

13. 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)

14. 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

15. Live Demo UMN MapServer

16. 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.

17. 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>

18. 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

19. 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

20. 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

21. Forestry GISTool zum Erstellen von Shapefiles

22. 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

23. 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!

24. 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?

25. 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

26. 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

27. Vielen Dank! Danke für die Aufmerksamkeit! 