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Studie Geodatenpool

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Letztes Update: Donnerstag, 24. November 2011

Dieses Projekt fand unter der Leitung von Herrn Prof. Matthäus Schilcher (TUM) statt.

Mitgewirkt haben Dieter Heß (LGL BW), DI Stefan Klotz (BEV), Dr. Markus Seifert (LVG BY) und Dr. Peter Staub (swisstopo).

Als Berater fungierten Dr. Andreas Donaubauer (ETH Zürich) und Dr. Andreas Illert (BKG).

Mithilfe von Modellen kann die reale Welt in abstrahierter Form wiedergegeben werden. Modelle bieten eine Sicht auf die reale Welt, die alles enthält, was für das jeweilige Anwendungsgebiet von Interesse ist. Werden diese Modelle mit einer formalen Modellierungssprache beschrieben, dann spricht man von einem konzeptuellen Schema.

Damit das Modell richtig verstanden werden kann, ist Semantik notwendig. Die Semantik von Modellierungssprachen legt fest, was mit einem Modell gemeint ist. Der Vorteil von Modellen besteht darin, dass Modelle unabhängig von spezifischen Systemen und Formaten erstellt werden können. Modelle enthalten keine Informationen zu deren physischen Implementierung, sondern es wird allein der gewünschte Realweltausschnitt beschrieben. Es ist somit eine explizite Trennung von Fachlogik und Implementierungstechnologie gewährleistet.

Darüber hinaus wird der Begriff Profile vorgestellt, welcher für die Studie von zentraler Bedeutung ist. Profile stellen entweder eine Einschränkung oder eine Erweiterung einer Spezifikation dar. Bei einer Einschränkung besteht das Profil nur aus einer Teilmenge der von einer Spezifikation angebotenen Konstrukte. Bei einer Erweiterung dagegen enthält das Profil Konstrukte, die in der Spezifikation selbst nicht existieren, jedoch gemäß den Vorgaben der Spezifikation bezüglich Erweiterungen erstellt werden dürfen. Ein UML-Profil gestattet nur Einschränkungen der Modellierungssprache UML. Erweiterungen sind gemäß der UML-Definition von Profilen nicht erlaubt.

Des Weiteren wurde in der Studie anhand von Anwendungsfällen beschrieben, dass es notwendig sein kann, Modelle in andere Modelle zu überführen. Hierfür wird Modelltransformation benötigt. Mittels Modelltransformation können konzeptuelle Schemata aufeinander abgebildet werden, indem ein oder mehrere Quellschemata in ein oder mehrere Zielschemata überführt werden. Modelltransformation wird immer dann eingesetzt, wenn sich die Modelle der Quellsysteme von den Modellen der Zielsysteme unterscheiden. Modelltransformation kann darüber hinaus auch eingesetzt werden, um Geodaten zu transformieren, so dass diese in ihrer Semantik dem Modell des Zielsystems entsprechen. Dies wird in der Studie als modellbasierte Transformation von Geodaten bezeichnet.

So ist nicht zuletzt durch die INSPIRE-Richtlinie die Notwendigkeit entstanden, nationale Geodaten in das INSPIRE-Datenmodell überführen zu können. Es bieten sich jedoch weit mehr 69 Einsatzbereiche für die modellbasierte Transformation von Geodaten an, wie beispielsweise die Transformation in Fachmodelle.

Einer der Anwendungsfälle beschäftigt sich dementsprechenddamit, wie Geodaten, die gemäß dem ATKIS Basis-DLM vorliegen, in das Modell für Geobasisdaten einer Fachanwendung aus Baden-Württemberg überführt werden können.

Anschließend wurden die Themen Modellierung und Modelltransformation im Kontext der relevanten Standards und Normen der OMG, der ISO und von INSPIRE behandelt. Darauf aufbauend konnte dann die IST-Situation bezüglich der Datenmodelle und Modellierungssprachen Deutschlands (AAA-Modell), der Schweiz (INTERLIS) und der Europäischen Union (INSPIRE) untersucht und miteinander verglichen werden.

Es konnte gezeigt werden, dass die Modellierungssprachen bzw. UML-Profile eine Reihe von Unterschieden aufweisen, welche sich nachteilig auf die modellbasierte Transformation von Geodaten auswirken. Einzelne
konkrete Problemfälle wurden vorgestellt.

Hierzu zählen z. B. das Vorhandensein unterschiedlicher UML-Versionen, UML-Abänderungen, fehlende Informationen im UML-Modell bezüglich der Kodierung des Modells durch Geodaten oder auch ein fehlendes konzeptuelles Modell.

Auch für Transformationssprachen wurden eine Reihe von allgemeinen Anforderungen definiert, die zur Lösung der beschriebenen Probleme beitragen können und erfüllt sein müssen, damit die Transformation und Kodierung basierend auf maschinenlesbaren und maschineninterpretierbaren Modellen durchgeführt werden kann. Zudem wurden einzelne ausgewählte Ansätze kurz vorgestellt, die derzeit bei der Transformation von Geodaten eine Rolle spielen.

 Studie_Geodatenpool