Geodateninfrastrukturen - Aktueller Stand Lars Bernard

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Geodateninfrastrukturen-

Aktueller Stand

Lars Bernard

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Geodateninfrastrukturen – Aktueller Stand

Struktur des Vortrages

1 GDI global - regional und neue Märkte - Begriffsbestimmung - GI-Dienste in einer GDI - Können GDI neue Märkte erschließen ? - Globale, Nationale und Regionale GDI

2 GDI NRW als Beispiel einer regionalen GDI Historie, Organisation, Entwicklungen

3 Neue Aufgaben in Forschung, Entwicklung und Organisation

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Aufbau der NSDI in den USA

NSDI (National Spatial Data Infrastructure) meanstechnology, policies and human resources ... to share geospatial data throughout all levels of government, the private and non-profit sectors, and academia.

Includes a National Geospatial Data Clearinghouseas a distributed network of geospatial data producers, managers, and users

Goals:- reduce effort among agencies,- improve quality and- reduce costs of geographic information

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Konzeption der deutschen GDI-DE

Nationale Geodatenbasis (NGDB=GBD+GFD+MD)+ GI-Netzwerk + GI-Dienste + Standards

GDI-DE für Nutzer und Anbieter in öffentlichen Verwaltungen, im kommerziellen und nicht-kommerziellen Sektor, in der Wissenschaft und für die Bürger

Organisations- und Managementstruktur nötigzur Koordinierung und Verwaltungauf lokaler, regionaler,nationaler und transnationaler Ebene

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Fünf GDI - essentials

1. Geodaten + nutzungsorientierte GI-Dienste GeoDiensteInfrastruktur

2. Dezentralisierung von Geodaten und GI-Diensten

3. Techn.-organ. Infrastruktur (Internet-Technologie)

4. Internationale Standards für Diensteschnittstellen sollen Interoperabilität gewährleisten

5. Konsensgetriebene Organisationsstruktur in public-private-partnerships (PPP)

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WebapplikationRoutingAnbieter I

RoutingdienstAnbieter C

GeokatalogdienstAnbieter A

Geodaten-

dienstAnbieter B

GDI

GI-Dienste-Kette in einer GDI

VisualisierungsdienstAnbieter D

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Arten von GI-Diensten (ISO 19119)

• Geographic Model/Information Management Services

• Geographic Human Interaction Services

• Geographic Processing Services

• Geographic Workflow/Task Management Services

• Geographic Communication Services

GeokatalogdienstAnbieter A

VisualisierungsdienstAnbieter D

Geodaten-dienst

Anbieter B

RoutingdienstAnbieter C

WebapplikationRoutingAnbieter I

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Eigenschaften von GI-Diensten

Dienst Deutlich abgegrenzte Funktionalität einer Einheit, die mittels (standardisierter) Methoden-Schnittstellen angeboten wird

• GI-Dienste geben standardisiert Auskunft über ihre Eigenschaften und Fähigkeiten (Metadaten)

• GI-Dienste setzen auf Internetprotokollen und Architekturen auf (z.B. CORBA & IDL oder WEB & HTTP)

• GI-Dienste können statusbehaftet oder statusfrei sein

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3 Arten von GI-Diensteketten

• Aggregate ServiceSystemseitige Integration der benötigten GI-Dienste (black box)

• User Defined ChainingAnwender recherchiert GI-Dienste und stellt Kette zusammen

• Workflow-Managed Chaining Nutzung eines Workflow Enactment Service zur Organisation und Ausführung der Kette

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(De facto) standardisierte GI-Dienste

• Web Catalog Services zur Recherche nach GI-Diensten & Daten

• Web Feature Services für Zugriff/Fortführung vektorieller Geodaten

• Web Coverage Service für den Zugriff auf gerasterte Geodaten

• Web Mapping Services

• Web Coordinate Transformation Services

• Web Gazetteer Services zur Verstandortung geographischer Bezeichner in geodätischen Koordinatensystemen

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Kann GDI neue Märkte erschließen ?

• Das bekannte 80%-Argument ...

• Problem: Es gibt z.Zt. mehr Konzepte und Piloten als wirklich operationelle GDI

MICUS-Studien:1. Aktivierung des Geodatenmarktes in NRW (2001)2. Produktkonzept zur Öffnung des Geodatenmarktes (Oktober 2002)

Wie hoch ist das Marktpotenzial von GDI ? Wo liegen Probleme der Erschließung ? Was ist zu tun ?

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GDI-Marktpotenzial in NRW

• Potenzielles Marktvolumen 2.000 Mio € Aktuelles Marktvolumen 300 Mio € ≈ 15%

• 11.000 Arbeitsplätze, davon 1.000 bei GI-KMUs

Quelle: MICUS 2002

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Das Wertschöpfungs-Paradoxon

• Geodaten verursachen hohe Kosten, haben aber niedrigen direkten Marktwert Veredlung nötig

• Nachfrageorientierte GI-Dienste bringen hohen Mehrwert, brauchen aber "teure" Geodaten

Quelle:MICUS 2002

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Erschließung des GeodatenmarktesEmpfehlungen der MICUS-Studie 2002

1. Öffentlichen Content für externe Nutzer zu moderaten Kosten Stimulation der Nachfrage

2. Content online anbieten erhöht Umsatz, senkt Kosten

3. PPP-Vertriebspartnerschaften marktgerechtes Angebot

Quelle:MICUS 2002

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Beispiel: Globale GDI

GSDI Initiative• Aufbaus von GDI in allen UN-Staaten • GSDI Cookbook 1.1 als Referenz zum Aufbau• Weltweite Vernetzung nationaler GDI• Politisch-administrativ dominiert• Starke US-amerikanische Dominanz (FGDC)

Geography Network• Technische Plattform für Geodaten

und GI-Dienste• ESRI: kommerziell dominiert• Primär zur Förderung des ArcIMS

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Europäische GDI: INSPIRE

Infrastructure for Spatial Information in Europe• Ziel = Kopplung der nationalen GDI in Europa

zu einer Gesamt-EU-GDI• Ausgerichtet auf administrative Geodaten• Zunächst nur für Umweltinformationen

Zeitplan • Katalog-Dienste (2005)• Mapping-Dienste (2006)• Dienste für raumbezogene Anfragen (2007)• Geodatenzugriffs-Dienste (2007)• e-Business-Dienste (2007)

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INSPIRE Generic architecture model

Clients

Middleware

French and Italianregional Geospatial data

Metadata update

EEA Catalog

French Catalog

Italian CatalogBelgian Geo-processingand catalog Services

Content Repositories

Other data

EEAenv. reporting

Service chaining:search, display,

access, e-commerce,

….

EC User application

Directdataaccess

Access to transformeddata, pictures, maps, reports,

multi-media content

Metadata search and retrieval for data and services

After the Digital Earth Reference Model

Other data

EUROSTATStatistical data

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MIX

CEN

OGC

MIX

MIXMIX

MIX

CatalogsNot plannedPlanned, not startedOn-goingNearly completed

Europäische GDI: INSPIRE

Stand derEntwicklung von Catalog-Diensten

Quelle:Paul Smits, JRC

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GDI-DE in der Umsetzung

3-stufiger Prozess, koordiniert vom IMAGI:

1. Metainformationssystem GeoMIS.Bund zum Nachweis der Geodaten (Prototyp fertig)

2. Harmonisierung der Objektartenkataloge, Schnittstellen, Standards (ISO-konformes ALKIS/ATKIS-Datenmodell)

3. Schrittweise Implementierung der NGDB, u.a.- bundesweites offenes Geodatennetzwerk für Geodaten, Metadaten und GI-Dienste- Optimierung der Abgabebedingungen- Qualifizierungsinitiativen ...

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Regionale GDI

Aufbau von GDI in den Bundesländern

• Geodaten Infrastruktur Berlin/Brandenburg (GIB/Geokomm)

• Geo-Online der Vermessungsverwaltung Bayern

• Ingeoforum Hessen

• Geodateninfrastruktur Nordrhein-Westfalen (GDI NRW)

• und andere .....

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GDI Nordrhein-Westfalen

Start Ende 1999•Anstoß durch LVermA, Staatskanzlei, InnenMin.•Zeitgleich mit GEOBASIS.NRW Kommunen

Initialisierung einer GDI durch PPP•Initiale (OpenGIS-konforme) Knoten Förderung eines Bündels von Projekten (F&E)•Wissenschaftliche Begleitung Referenzmodell •Marktuntersuchung Marktstudien (MICUS)

Selbstorganisation mit Konsensprinzip durch•Gründung von SIGs•Testbeds

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GDI NRW - Leitbild• …Die Aufgabe der Initiative GDI NRW besteht in

der Aktivierung des Geoinformationsmarktes. Dazu sind die verschiedenen technischen, legislativen, sozioökonomischen und logistischen Hindernisse zu identifizieren und zu beseitigen ...

• …Die Initiative orientiert sich am Diskussionsprozess von OGC, ISO/TC 211 …und erstellt auf der Basis offener Standards eigene Spezifikationen und Vorschläge zur Weiterentwicklung der OGC Spezifikationen…

Jedes GDI NRW Mitglied verpflichtet sich diesem Leitbild

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GDI NRW - Organisationsstruktur

GDI NRW Steuerungsgremium(Vertreter GI-Komitee Land NRW,

Sprecher SIGs und Testbeds, Vertreter CeGi)

weitereAktivitäten

SIGTestbedsTask

Forces

Entscheidungsvorlagen für GDI NRW Dokumente

Strategische Abstimmung

operative Unterstützung

Information

Mitarbeit

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GI-Komitee Land NRW

Beschlussvorlagenfür GDI NRW Dokumente

Beschlüssefür GDI NRW Dokumente

Beschlüssefür GDI NRW Dokumente

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GDI NRW – Referenzmodell

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GDI NRW Testbeds - Idee

GDI Testbeds sind Verbundprojekte zur:• Iterativen Entwicklung von GDI-Spezifikationen und direkten Validierung durch Implementierung

• Anwendungsfallgetriebenen Übertagung der ISO & OpenGIS Spezifikationen auf die praktische GDI-Implementierungen

Folgen dem Vorbild der OpenGIS Testbeds und sind in ISO & OpenGIS-Aktivitäten eingebunden

Basieren auf konsensorientierten public-private-partnerships

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GDI Testbeds - Teilnahmekriterien

Kriterien für die Teilnahme an GDI Testbed:• Substantielle Beiträge:

• es werden Spezifikationen entwickelt• es werden Services implementiert

• OGC Member• Aktive Mitarbeit in den SIGs

Beschluss durch ein Gutachtergremium eingesetzt durch GDI NRW Steuerungsgremium

Eigenfinanzierung (mit Supportern) oder Förderung durch Testbed-Sponsor

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GDI Testbeds - AblaufVorbereitungsphase

• Annahme durch Steuerungsgremium, Call for Participation, Kick-Off

Spezifikationsphase• Verteilung der Arbeiten,

Arbeitssitzungen in ca. 14-tägigem Rhythmus• Aufbauend auf bereits vorhandenen Spezifikationen

Implementierungsphase• Umsetzung der Spezifikationen

Evaluierungs- und Testphase• Freischaltung für die Öffentlichkeit.• Review der erarbeiteten Spezifikationen

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GDI NRW Testbed I

Organisation & Zeitplan:• Start im März 2001 als freiwillige Initiative einiger Firmen und Institutionen die für die GDI NRW projektierten

• Direkte Verbindung zum OpenGIS Consortium• 6 Monate Entwicklung und 3 Monate Präsentation

Beteiligte:• AED Graphics AG • con terra GmbH• CPA Geo-Information • ibR Ges. für Geoinformation mbH

• interactive instruments GmbH

public private partnership !

• Fraunhofer-Institut für Software- und Systemtechnik

• Landesamt für Datenverarbeitung und Statistik NRW

• Institut für Geoinformatik, Universität Münster

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GDI NRW Testbed I

Anhand exemplarischer Anwendungsfälle- die aus Projekten der Beteiligten stammen ! -befasst sich das Testbed mit der:

•Einrichtung von GI-Services

•Veröffentlichung von GI-Services

•Recherche von GI-Services

•Bestellung und Lieferung von GI-Produkten

•Nutzung von GI-Services

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GDI NRW – Aktuelle Architektur:GI-ServiceAbstrakte Service-Schnittstelle mit Mindestanforderung an Metadaten

GDI-UnknownServicesind such- und ausführbarz.B. data download

GDI-WellKnownServiceGetCap‘s des OpenGIS Basic Service Model

Map Service Visualisierung

Registry ServiceKatalog für Geodienste

Pricing&Ordering ServicePreisanfrage und Bestellung

Feature Service Data Access via GML

WRS WPOS WFS WMS

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Realisierte GDI-Services

WebMapServerLDS NRW, Bodenkarten (BK 50), Gebietsentwickl.plan, Landesentwickl.plan, TK50 für NRW

http://www.geoserver.nrw.de/WMS_LDS/servlet/BK50http://www.geoserver.nrw.de/WMS_LDS/servlet/GEPNRWhttp://www.geoserver.nrw.de/WMS_LDS/servlet/LEPNRWhttp://www.geoserver.nrw.de/WMS_LDS/servlet/LDSTK50

Stand A222 (AED)

WebFeatureServerIFGI, Forstdatenhttp://geonetz.uni-muenster.de/

gdi-testbed/servlet/WFSStand A164 (GDI NRW)

WebMapServerund WebPricingOrderingServerinteractive instruments

Klassifiziertes Straßennetz NRWhttp://xtra.interactive-instruments.de/cgi-bin/XtraWMS

http://xtra.interactive-instruments.de/cgi-bin/XtraWMS-WPOSStand C657 (interactive instruments)

WebMapClient interactive instrumentshttp://www.interactive-instruments.de/

XtraWMS/XtraWmsClient.htmlStand C657 (interactive instruments)

WebMapClient AEDhttp://www.geoserver.de/

Stand A222 (AED)

WebMapClient IFGIhttp://geonetz.uni-muenster.de/

GDIClient/ Stand GDI NRW

WebMapServerIFGI, Forstdatenhttp://geonetz.uni-muenster.de/

gdi-testbed/servlet/WMSStand A164 (GDI NRW)

WebMapServeribR, Düsseldorfhttp://www.gdi-testbed.duesseldorf.de/gdiwms

Stand C 509 (ibR)

WebPricingOrderingServerISSThttp://www.geomarkt.isst.fhg.de/

wpos/WposEntryStand B360 (ISST)

WebMapClient ibRhttp://www.gdi-testbed.duesseldorf.de/gdiclient

Stand C 509 (ibR)

GeoMarkt.NRWPortal ISSThttp://www.geomarkt.isst.fhg.de

Stand B360 (ISST)

WebRegistryServercon terrahttp://195.202.37.74/servlet/

TSWRSCorbaBridgeStand A222 (con terra)

WebRegistryClientcon terraterraSeek.Explorer

http://195.202.37.74/terraSeekStand A222 (con terra)

WebMapServerAED Übersichtskarten und TK-Blattschnittehttp://www.geoserver.de/WMS_AED/

servlet/Uebersichtskartenhttp://www.geoserver.de/WMS_AED/

servlet/TK-BlattschnitteStand A222 (AED)

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Ergebnismenge:

gewünschten Dienst aufrufen

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Detaillierte Suche:

keyword

spezieller Dienst

spezieller Raum

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Ergebnismenge:

gewünschten Dienst aufrufen

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Ein Ergebnis ist Forst-Anwendung:

Anwendung integriert verschiedene Mapping-Dienste

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Die selben Dienste anders integriert:

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GDI NRW Testbed I – Spezifikation

http://www.gdi-nrw.org

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GDI NRW Testbed IIZiele und Inhalte:

• Erweiterung des existierenden Angebotes• Verfeinerung des Web Pricing und Ordering Services• Transaktionale Web Feature Service• Integration von ALKIS & Umsetzung von GEOBASIS.NRW• Integration von Services zu Autorisierung und Zugriff

Organisation:• Kick-Off des GDI Testbed II war am 22.02.02 • Die Teilnehmerzahl ist gestiegen...• Abstimmung mit OGC (TC-Meetings in London & Noordwijk)

• Touch Down auf der INTERGEO 2002• Präsentation bis 3/2003 (?)

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GDI NRW Testbed II – Teilnehmer:

1. AED Graphics AG

2. con terra GmbH

3. ibR Ges. für Geoinformation mbH

4. interactive instruments GmbH

5. Fraunhofer-Institut für Software- und Systemtechnik

6. Institut für Geographie, Universität Bonn

7. Institut für Geoinformatik, Universität Münster

8. lat/lon GbR

9. (Geodätisches Institut, Universität Aachen)

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GDI NRW Testbed II – Supporter:

1. Terramapserver2. infas GEOdaten3. Teleatlas4. LGB Brandenburg5. LDS NRW6. Arbeitskreis Regionale Kartographie7. Stadt Dortmund8. Stadt Düsseldorf9. Stadt Bottrop10. Landesbetrieb Straßenbau NRW11. GFZ Potsdam12. Wissenschaftsministerium NRW13. Höhere Forstbehörde NRW14. Vodafone ...

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GDI NRW Testbed II - Schwerpunkte

1. Nutzen und Vernetzen von kommunalen Geobasisinformationen in der GDI ALKIS, NAS, WFS – AED-SICAD, ibR, interactive instruments

2. Registrieren und Suchen von Geodaten und Geodiensten in der GDI Registries, Gazeetter - lat/lon, con terra, GIUB

3. Bestellen, bezahlen und schützen von Geoinformationsprodukten in der GDI WPOS, AAA - ISST, interactive instruments, IfGI

4. Aufbau von GI-Dienste-Ketten in der GDI WMS-SLD, WFS, WCooS – interactive instruments, lat/lon, GIA, IfGI

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GDI NRW Testbed II - Schwerpunkte

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GDI NRW Testbed II – Services:

• (transaktionaler) Web Feature Service

• ALKIS & NAS auf Basis eines GML & Web Feature Service

• Web Pricing & Ordering Service

• Authentication, Authorization, and Accounting Service

• Web Registry Service

• Web Map Service mit Styled Layer Description

• Gazeetter

• Unterstützung mehrerer Spatial Reference Systems

• Coordinate Transformation Service

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GDI NRW Testbed II – Services:

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Integration verteilter Webdienste (Ein Beispiel: verteiltes Szenario Forste/Straßennetz)

• Bei der Sturmkatastrophe in Baden-Württemberg 1999 (Sturm Lothar) wurden ungefähr 2 Mio. Festmeter Holz vom Sturm geschmissen. In erster Linie waren hier alte und überalterte Bestände betroffen. Bei einem solchen Ereignis sind somit die Strecken des überörtlichen Verkehrs zu identifizieren, die vordringlich zu prüfen sind, ob sie ggf. freigeräumt werden müssen:

• „Zeige mir alle überörtlichen Straßenabschnitte, die in Forstabteilungen liegen, deren Altersklasse größer als 80 Jahre ist.“

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Integration verteilter Webdienste (Beispiel: verteiltes Szenario Forste/Straßennetz)

Internet (GDI NRW/OGC kompatibel)

NWSIB

WMSii

WFSStrassen

WMSTK50LDS/AED

WFSForstHF/IfGI

ApplicationServer

Gib alle Forstabteilungen (einer bestimmten Baumart) mit einem

Baumbestand mit einer Altersklasse von >80 Jahren!

Gib alle Straßenabschnitte, die durch die betroffenen

Forstabteilungen verlaufen!

Welche Straßenabschnitte sind vermutlich am stärksten betroffen?

Zeige alle Straßen in einer Karte und hebe die betroffenen

Abschnitte hervor!

Demonstrationsclient: http://xtra.interactive-instruments.de/demo/demo-wfs.html

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Integration verteilter Webdienste (Beispiel: verteiltes Szenario Forste/Straßennetz)

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Dienste Kette mobiler Client

IfGI WFS

WFS

IfGI WMS

WMS

IfGI WCS

WCS

LDS WMS

WMS

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Vodafone/IfGI Mapping Client

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GDI NRW Testbed II – Spec‘s:

1. ALKIS & NAS auf Basis von GML & WFS in GDI NRW (AED)

2. WMS SLD in GDI NRW (interactive instruments)

3. (transaktionaler) WFS in GDI NRW (IfGI)

4. W Authent. & Author. Service (WAAS) in GDI NRW (ISST)

5. WRS & Service Metadata in GDI NRW (con terra; OGC WG)

6. WPOS (ISST; OGC Discussion Paper)

7. GS (GIUB, OGC Discussion Paper)

8. WCTS (latlon, OGC Discussion Paper)

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GDI NRW – Fazit:

• GEOBASIS.NRW und GDI NRW sind integriert

• Standards reichen für mehr als nur Web-Mapping

• Fokussierte und vernetzte Testbeds

• Fachbezogene & gesponserte GDI Testbeds

• Fixe Standards zur Sicherung nachhaltiger Investitionen

• Bewusstsein über Potenziale von GDI erzeugen

• Nachhaltige GDI schaffen !

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Neue Forschungsaufgaben

• Unterstützung der (dynamischen) Bildung von GI-Diensteketten in GDI ( workflow management)

• Schaffung semantischer Interoperabilität in GDI zur Integration von GI-Diensten unterschiedlicher Anwendergruppen

• Einbindung von zeitvarianten Geoinformationen aus Messungen oder Simulationen in GDI (Umweltmonitoring, Frühwarnsysteme, ...)

• Aufbau von Spatial Decision Support Systems auf Basis von GDI (Mehrwertdienste)

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Neue Entwicklungsaufgaben

• Katalogdienste zur Beschreibung von GI-Daten und GI-Diensten und ihrer Kopplung

• Anbindung von e-Business- und Security-Diensten zur Integration von GI-Diensten in Standardanwendungen

• Technische Umsetzung von ALKIS und ATKIS auf Basis der ISO/OGC Spezifikationen

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Neue organisatorische Aufgaben

• Erweiterte - nicht nur datenvertriebsorientierte - Geschäftsmodelle

• Fortführung der erfolgreichen bottom-up- und PPP-Ansätze

• Fixe Standards zur Sicherung nachhaltiger Investitionen

• Stärkere Koordination der Deutschen GDI Initiativen ( keine Doppelinvestitionen oder erneuten Insellösungen)

• Bewusstsein über Potenziale von GDI erzeugen & ausweiten ( Qualifikation)

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Weitere Infos unter:

http://inspire.jrc.it

http://www.gdi-nrw.org

http://gdi-nrw.uni-muenster.de

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Geodateninfrastrukturen - Aktueller Stand Lars Bernard