Organizacyjne, prawne, finansowe i technologiczne rozwiązania Insfrastruktury Danych Przestrzennych SDI w Europie Henri J.G.L. Aalders Wydział Inżynierii Katolicki Uniwersytet Leuven OTB, GIS-technologie Uniwersytet Techniczny Delft email: h.aalders@otb.tudelft.nl 1/ 115 Infrastruktura Danych Przestrzennych w Polsce i Europie Seminarium, AR Wrocław
Zawartość SDI Standardy INSPIRE Aspekt prawny Aspekt finansowy systemy, standardy, polityka zasady, organizacje DG-JRC, plan, status wolność, przedsiębiorczość, ochrona, prywatność koszty, korzyści, opłaty Podsumowanie 2/ 115
Wprowadzenie Transfer danych mobilność interoperatywność 3/ 115
Zasada interoperatywności Narzędzia Języki Koncepty Specyfikacje Testy zgodności Modele odniesienia Zasady Kodowanie Interfejsy 4/ 115
Zasada interoperatywności Dwa główne obszary interoperatywności Zawartość Serwisy Serwis A z interfejsem 5/ 115
Infrastruktura Danych Przestrzennych ang. SDI źródła danych bazy danych, metadane polityka & umowy instytucjonalne standardy sieć & technologia serwisy edukacja użytkownicy 6/ 115
Głowne zasady SDI Główne zasady SDI jednokrotny zapis a wielokrotne użycie profesjonalne zarządzanie 7/ 115
Organizacyjne apsekty SDI utrzymanie danych źródłowych w celu zapewnienia jakości stworzenie współpracy między użytkownikiem a dostarczycielem usług bariery niższego poziomu dostarczanie szablonów dla generowania zapytań, rozwiązanie problematyki praw autoskich, licencje, koszty, prywatność, wprowadzanie standardów i formatów danych dostępność off-line/online (e-mail, FTP), za pośrednictwem brokera lub interoperatywnie 8/ 115
Rodzaje SDI (after Masser) formalnie zarządzane przez rząd danego kraju (np. USA, Portugalia) rozwinięte z krajowej koordynacji systemów informacji GI (np. Holandia, Australia/Nowa Zelandia) 9/ 115
Hierarchia SDI Globalna SDI Regionalna SDI Niska szczegółowość (za: Williamson) Krajowa SDI Stanowa SDI Lokalna SDI Zakładowa SDI Większa szczegółowość 10 / 115
Czynniki rozwoju SDI polityczne rozwojowe kulturalne technologia ekonomia partnerstwo czynnik ludzki polityka chrona & bezpieczeństwo koncept Czynniki zewnętrzne Czynniki środowiskowe Czynniki wewnętrzne Czynniki pojemności Organizacja SDI (za: Williamson) Uczestnictwo 11 / 115
Funkcje SDI odkrycie danych transfer danych opracowanie danych zastosowanie danych eksploracja częściowo -główna - aplikacja wspierająca wymagania : - semantyka standardów - uzgodniona składnia 12 / 115
Katalog serwisów Zasady katalogowania serwisów dokumentowanie i lokalizacja danych dokumantowanie zawartości i struktury modelu danych dostarczanie programów i informacji 13 / 115
Open Geospatial Consortium OGC używa needing Interfejs użytkowni data ka użytkownik Sformułowanie zapytania Katalog bramowy szukanie Katalog(i) serwera wyjście Dostarczenie danych metadane Dane przestrzenne Transport metadanych Transport danych Serwisy metadanych Odkrywanie metadanych Wymyślanie danych Eksploracja danych 14 / 115
OGC OGC model internetowy dostawca ----------- klient charakterystyka urządzeń ograniczenia obrazów styl ekran działanie Generator wyświetlania elementu obraz wyświetlane elementy cechy Wyświetlanie serwisów Działanie serwisu Serwis DEG duży klinet drobny klient (only in raster with JPEG) średni klient (używa serwisu WebCGM, SVG (używa generatora wyświetlania elementu z pojedynczą klasą XML i GML po stronie klienta) ograniczenie zapytań Filtr Filtrowanie serwisu Źródło danych 15 / 115
OGC Spojrzenie niezależne Kodowanie informacji przestrzennej w celu przechowywania i transportu Umożlwienie rozbudowy Wydzielenie zawartości z zestawu (np. GML jest DLM ale nie DCM) Umożliwienie integracji danych nie-przestrzennych Umożliwienie łatwego połączenia do innych danych 16 / 115
OGC SDI w oparciu o Internet Wymaga konsensusu standardów OGC w następujących obszarach: model geometryczny zarówno raster jak i wektor opis zestawów geo-danych dostęp i zapytania metadanych (zastosowanie katalogów OGC ) wybór geo-danych (zastosowanie specyfikacji web-mapowego serwera sieciowego OGC ) formatowanie (i transfer) zestawów geo-danych (użycie GML) XML: extendable Modelling Language HTML: Hyper Text Mark-up Language GML: Geography Mark-up Language dla aplikacji internetowych UML: Unified Mark-up Language 17 / 115
Serwisy katalogowe Inne funkcje podstawowe generalizacja konceptualna prezentacja niezależna od skali rozwinięcie klas transformacja współrzędnych obiekty otrzymane z opracowania obrazów serwisy interpetacyjne ułatwienie interpretacji obróbka obrazu wymiarowanie, kolor, kontrast oraz analizy matematyczne i statystyczne opracowanie obiektów przestrzennych topologiczne, geometryczne 18 / 115
Przyszłość SDI Technologia WAP GPS aktualizacja mobilna telefony komórkowe, palmtopy itp. aktualne pozycjonowanie i planowanie tras aktualizacja baz danych wirtualna i WAP technology powiększona rzeczywistość GPS wizualizacja (nie-)widzialnych obiektów w 3D mobile telephones, palm computers, etc for actual positioning in route planning 19 / 115
Standardy standaryzacja Stały rozwój umów i zasad określonych między użytkownikami w celu budowy jedności i przejrzystości wszędzie tam gdzie różnorodność nie jest rządana standard udokumentowane porozumienie między potencjalnymi użytkownikami 20 / 115
Standardy Ogólne aspekty Pełny konsensus Dowolność akceptacji oraz więcej... standard kontra norma transfer kontra wymiana obiektowość kontra orientacja obiektowa 21 / 115
Standardy Hierarchia standardów Standard międzynarodowy organizacja międzynarodowa Standard krajowy Krajowy komitet standaryzacyjny prawo standaryzacyjne zlecenie rządowe (przepis wykonawczy) Standard domeny ministerstwa (departamenty) grupy i organizacje Standard aplikacyjny wewnątrz sektora prywatnego (przedsiębiorstwa) 22 / 115
Standardy rodzaje Standardy formalne (zatwierdzone przez krajowe/lokalne komitety standaryzacyjne, osiągnięty konsensus) np.: NEN, BSI, ANSI - krajowy CEN - europejski ISO - międzynarodowy IEEE - Institute of Electric and Electronic Engineers ITU - International Telecommunication Union Standardy konsorcjów przemysłowych np.: Open Group (wcześniej X/Open) OMG (Object Management Group UML / XML) OGC (OpenGeospatial Consortium GML) Standardy organizacji zawodowych np.: ACM - Association for Computing Machinery 23 / 115
Standardy Rodzaje poziomu niższego osprzęt i fizyczne złącza np. kable i wtyczki, interfejsy elektryczne, sprzęt komputerowy, media przechowujące dane komunikacja sieciowa i standardy zarządzania np. protokoły Standardy dotyczące systemów operacyjnych np. architektura zarządzania obiektami, zarządzanie siecią dystrybucji poziomu wyższego kolejny slajd 24 / 115
Standardy Rodzaje poziomu niższego poziomu wyższego Standardy interfejsów uzytkownika Standardy transferu / formatu danych Programowanie, rozwój i zastosowanie standardów Standardy użytkownika 25 / 115
Standardy danych przestrzennych Cele efektywność / koszty odsunięcie się od ogrodzonego ogrodu (moving away from walled garden), rozwiązania pojedynczego sprzedawcy (single vendor solutions), ograniczona liczba partnerów oraz trudności integracyjne zapobieganie utracie informacji transfer wiedzy rozwój jakości 26 / 115
Standardy danych przestrzennych ISO 8211 / 9375 Opis sesji zapytań Zapis recordu opisowego Rekordy opisu danych (Edifact) Electronic Data Interchange for Administration, Commerce and Trade koniec; koniec; data records --- end; koniec; 27 / 115
Standardy danych przestrzennych Zasada transferu danych n(n-1) użytkownik A system P jeśli P = Q konwersja z/do A GUTS Geo- Uniform Transfer Standard 2n Użytkownik B system Q konwersja z/do B Standardy geo-aplikacyjne krajowe, CEN/TC 278, ISO/TC 211 28 / 115
Organizacja procesu standaryzacji Oficjalne instytucje OGC ISO IEC świat CEN Cenelec Europa Afnor BSI DIN NEN - --- --- NEC krajowe 29 / 115
ISO International Organization for Standardization ISO jest słowem/akronimem... z Greki ' isos ', = ' równy pojawia się w izometria izonomia izobar izolinia (jednakowych wymiarów) (te same prawa dla wszystkich ludzi, równość praw) (jednakowe ciśnienie) (ta sama wysokość) 30 / 115.
Współpraca europejska Aktualne relacje Wcześniejsze relacje EuroGeographics EuroSDR CERCO Megrin AM/FM UDMS pomiary ISO TC211 Konwencja wiedeńska TC278 CEN TC287 Photo OEEPE Carto EUROGI DG VIII UE DG XIII 31 / 115
Standardy CEN/TC 287 GI Geographic Information (faza 1 - do 1999) ENv 12009: 1997, Reference Model ENv 12160: 1997, Data description - Spatial schema ENv 12656: 1998, Data description - Quality ENv 12657: 1998, Data description - Metadata ENv 12658: 1998, Data description - Transfer ENv 12661: 1998, Referencing - Geographic identifiers ENv 12762: 1998, Referencing - Position ENv 13376: 1999, Data description - Rules for application schema CR 12660:1998, Processing - Query and update: spatial aspects CR 13425: 1998, Fundamentals - Overview CR 13435: 1998, Vocabulary CR 13568: 1999, Conceptual schema language Straciły ważność w roku 2003! 32 / 115
Geo-standardy ISO/TC 211 Informacja geograficzna / Geomatyka (stan na 2004 10 08) ISO 19101 - Reference model ISO 19102 - Overview (str. 1 z 3) ISO 19103 - Conceptual schema language ISO 19104 - Terminology ISO 19105 - Conformance and testing (published) ISO 19106 - Profiles ISO 19107 - Spatial schema ISO 19108 - Temporal schema ISO 19109 - Rules for application schema ISO 19110 - Feature cataloguing methodology ISO 19111 - Spatial referencing by co-ordinates ISO 19112 - Spatial referencing by geographic identifiers ISO 19113 - Quality principles ISO 19114 - Quality evaluation procedures ISO 19115 - Metadata... and... 33 / 115
Geo-standardy ISO/TC 211 Informacja geograficzna / Geomatyka (stan na 2004 10 08) ISO 19116 - Positioning services ISO 19117 - Portrayal (strona 2 z 3) ISO 19118 - Encoding ISO 19119 - Services ISO/TR 19120 - Functional standards (new revision started) ISO/TR 19121 - Imagery and gridded data ISO/TR 19122 - Qualifications and certification of personnel ISO 19123 - Schema for coverage geometry and functions ISO 19124 - Imagery and gridded data components ISO 19125-1 - Simple feature access Common architecture ISO 19125-2 - SFA Geographic information - SQL option ISO 19125-3 - SFA COM/OLE ISO 19126 - Profile Gi - FACC Data Dictionary ISO 19127 - Geodetic codes and parameters... oraz... 34 / 115
Geo-standardy ISO/TC 211 Informacja geograficzna / Geomatyka (stan na 2004 10 08) ISO 19128 - Web map server interface ISO 19129 - Imagery and gridded data framework ISO 19130 - Sensor and data model for imagery and gridded data ISO 19131 - Data product specification ISO 19132 - Location based services possible standard ISO 19133 - Location based services tracking and navigation ISO 19134 - Multimodel location based services for routing and navigation ISO 19135 - Procedures for geographical information items ISO 19136 - Geography Markup Language ISO 19137 - Generally used profiles of the spatial schema ISO 19138 - Data quality measures ISO 19139 - Metadata XML implementation specification ISO 19140 - Technical amendment to the ISO 191** ISO 19141 - Schema for moving features 35 / 115
Ogólne podejście ISO/TC 211 OSE Open Systems Environment RM ODP Reference Model Open Distributed Processing MDA Model Driven Architecture z języka UML do specjalnej implementacji na odpowieniej platformie 36 / 115
Standardy ISO/TC 211 Zawartość SDI inżynieria, technologie zawartość (dane) organizacje wdrożenia ISO 19103 - Conceptual schema language ISO 19107 - Spatial schema ISO 19108 - Temporal schema ISO 19109 - Rules for application schema ISO 19110 - Feature cataloguing methodology ISO 19111 - Spatial referencing by coordinates ISO 19112 - Spatial referencing by geographic identifiers ISO 19113 - Quality principles ISO 19114 - Quality evaluation procedures ISO 19115 Metadata ISO 19115-2 - Metadata - Part 2: Extensions for imagery and gridded data ISO/TR 19121 - Imagery and gridded data ISO 19123 - Schema for coverage geometry and functions ISO 19124 - Imagery and gridded data components ISO 19126 - Profile - FACC Data Dictionary ISO 19127 - Geodetic codes and parameters ISO 19129 - Imagery, gridded and coverage data framework ISO 19130 - Sensor and data model for imagery and gridded data ISO 19131 - Data product specification ISO 19137 - Generally used profiles of the spatial schema and of similar important other schemas ISO 19138 Data quality measures 37 / 115
19115 19115-2 19126 19123 19124 19103 19109 19110 19131 19107 19112 19108 19113 19111 19127 19114 19138 19137 Klasyfikacja standardów ISO ISO 19103 - Conceptual schema language ISO 19107 - Spatial schema ISO 19108 - Temporal schema ISO 19109 - Rules for application schema ISO 19110 - Feature cataloguing methodology ISO 19111 - Spatial referencing by coordinates ISO 19112 - Spatial referencing by geographic identifiers ISO 19113 - Quality principles ISO 19114 - Quality evaluation procedures ISO 19115 Metadata ISO 19115-2 Metadata extensions for imagery and gridded data ISO/TR 19121 - Imagery and gridded data ISO 19123 - Schema for coverage geometry and functions ISO 19124 - Imagery and gridded data components ISO 19126 - Profile - FACC Data Dictionary ISO 19127 - Geodetic codes and parameters ISO 19129 - Imagery, gridded and coverage data framework ISO 19130 - Sensor and data model for imagery and gridded data ISO 19131 - Data product specification ISO 19137 - Generally used profiles of the spatial schema and of similar important other schemas ISO 19138 Data quality measures 38 / 115
Stan standaryzacji ISO CEN Standardy wstępne (Pre-standardy) WD Projekt Grupy Roboczej WD Projekt Grupy Roboczej CD Projekt Komitetu CD Projekt Komitetu DIS Projekt Standardów Międzynarodowych pren poprzez wniosek FDIS końcowy DIS pren poprzez głosowanie ENV tymczasowa EN IS International Standard EN European Norm Standard Międzynarodowy Norma Europejska Teraz UAP! 39 / 115
Podstawy Geo-standardów Ogólny model danych Data skojarzenie S[0:?] ASPEKT SEMANTYCZNY element Jest_identyfikowany by S[0:?] Jest_włąsnością S[0:?] idenyfikator własność skojarzenie topologia_przez_ S[0:?] Ujęcie przestrzenne 1 Ma pozycję S[0:?] pozycja ASPEKT PRZESTRZENNY topologia geometria Posiada kształt S[0:?] kształt 40 / 115.
Wprowadzenie metadanych Greka: 'dane dotyczące danych' meta data [McIntosh 1968] meta-data [Homer 1978], [Ziegler 1978], [Weber 1978], [Schelling 1978] metadata [DLC 1979] Po raz pierwszy użyte W literaturze komputerowej / informatycznej w roku 1968 po raz pierwszy we Wspólnocie Europejskiej (lata 60) później w literaturze amerykańskiej (metadata, lata 80) 41 / 115
Definicja metadanych ISO/TC 211 dane na temat zawartości, jakości, warunków i innych charakterystyk danych 42 / 115
Funkcje metadanych Wymagania analityczne metadanych lokalizacja ocena pozyskanie zastosowanie katalog wewnątrz rekord raport bazy danych historia tekstowy 43 / 115.
Podstawy metadanych Zastosowania teorii Podzestaw j Podzestaw i Podzestaw k Introduction Wrocław, SDI December 2, 2004 OpenGIS Maps Standards Example Zestaw danych Z Zestaw danych X Zestaw danych Y metadane j metadane i metadane k metadane i,j,k,x,y,z metadane Z metadane X metadane Y metadane 44 / 115
Podstawy metadanych Ustawienia hierarchii i integracja Super SET SET Sub SET V = ( V,  ) Meta SET V jest zadaną wartością x  y x = x? y x? y = y lub opisujący zadany związek zestawów (x, y) pomiędzy? X =? t T x t = infimum (największy dolny zakres)? X =? t T x t = supremum (najmniejszy górny zakres) 45 / 115
Poziomy abstrakcji metadanych Rodzaj zbiory produkty jednostki danych grupy obiektów przypadki przykład (charakterystyka) serie map topograficznych zdjęcia i obrazy organizacja danycha atrybuty i klasy przypadki występowania specjalnych typów obiektów 46 / 115
Podstawy metadanych Modularność metadanych Składanie schematów metadanych łączenie elementów z różnych schematów / słowników w sposób zapewniający syntetyczną i semantyczną interoperatywność np.: snapowanie przyciąganie ich do większych struktur przystosowanie potrzeb specjalnych aplikacji np.: zawsze pojawiający się identyfikator ID podczas gdy stopień zachmurzenia pojawia się tylko w fotogrametrii lotniczej i teledetekcji dopasowanie do zastosowań specjalnych..następny slajd 47 / 115
Podstawy metadanych Modularność metadanych Składanie schematów metadanych poprzedni slajd Odpowienie dopasowanie do zastosowań specjalnych np.: 'ilustrator', 'autor', kompozytor' lub 'rzeźbiarz' stanowią poszczególne typy ogólnego terminu twórca data utworzenia', '- modyfikacji', - akceptacji' posiada węższe znaczenie niż sama data 48 / 115
Podstawy metadanych Domena metadanych umiędzynarodowienie Odkrywanie zasobów naturalnych przy użyciu: globalne konwencje w praktyce języki i zestawy znaków lokalizacja serwis lokalnej społeczności stosujący - lokalne konwencje Globalizacja kontra funkcjonalność 49 / 115
Podstawy metadanych Zawartość metadanych Modele konceptualne definiowanie UoD (atrybuty i związki między obiektami) struktury (nie używać list!) słownictwo kontekstowe (języki formalne) profile zastosowań następny slajd 50 / 115
Podstawy metadanych Zawartość metadanych Modele konceptualne... wcześniejszy slajd profile zastosowań schematy metadanych (modularność i ekstensywność) Podział potrzeb funkcjonalnych poszczególnych zastosowań przez: naczelność (ograniczenie do elementu: M, O, C) wartość ograniczeń przestrzeni (domeny) deklarowanie odstępów w nazwach 51 / 115
Zastosowanie metadanych Rozwiązania systemowe Dublin Core Metadata Initiative ( DCMI ) Dublin Ohio, U.S.A, http://www.xml.com/pub/2000/10/25/dublincore/ DC powołana do kierowania tematami, językami, kulturami Adaptacja przez rządy, biblioteki, muzea, archiwa, wydawnictwa, repozytoria nauk środowiskowych, drukarnie, e-archiwa Institute for Electrical and Electronic Engineers (IEEE) Learning Object Metadata Working Group http://grouper.ieee.org/p1484/doc/wg12/lom-wd3/htm ISO 19115 Informacja geograficzna / Geomatyka Metadane http://www.isotc 211.org/ 52 / 115
Geo- pod-standardy Przegląd metadanych identyfikacja definiowanie zestawu katalog metadanych znajdowanie zestawu słownik metadanych definiowanie zawartości metadane o metadanych definiowanie zestawu metadanych Zestaw metadanych identyfikacja Ontology katalog słownik metadane 53 / 115
ISO 19115 W oparciu o standardy metadanych oraz... ANZLIC Core Metadata Elements, listopad 1995 ANZLIC Working Group on Metadata Australia and New Zealand Land Information Council, Sydney CAN/CGSB 171.3-95, lipiec 1994 Canadian Directory Information Digital Geo-referenced Data Sets, Canadian General Standards Board, Ottawa CEN ENv 12657, Geographic Information Metadata, Comité européen de Normalisation, Bruksela, wrzesień 1996, FGDC Content Standard for Geo-spatial Metadata US Federal Geographic Data Committee, Waszyngton DC 8 czerwca 1994 54 / 115
ISO 19115... o transfer standardów DIGEST, styczeń 1994 DIgital Geographic information Exchange Standard Digital Geographic Information Working Group, NATO S57- OC, październik 1995, Monako International Hydrographic Organisation / Bureau SDTS, sierpień 1992, Gaithersburg, MD, U.S.A. Spatial Data Transfer Standard, US Department of Commerce 55 / 115
ISO 19115 Cykle powstawania ISO 19115 Projekty robocze wersja 1.0 marzec 1996 wersja 2.1 czerwiec 1997 wersja 1.1 październik 1996 wersja 3.0 wrzesień 1997 wersja 1.2 grudzień 1996 wersja 3.1 grudzień 1997 wersja 2.0 styczeń 1997 wersja 4.0 luty 1998 Projekty komitetu wersja 1.0 lipiec 1998 ( 962 komentarzy ) wersja 2.0 liestopad 1999 ( 1422 komentarzy ) wersja 3.0 czerwiec 2000 ( 655 komentarzy ) Projekt standardu międzynarodowego wersja 1.0, wrzes.2001 Projekt finalny wersja 1.0, wrzesień 2002 Międzynarodowy standard wersja 1.0, wrzesień 2003 56 / 115
ISO 19115 Model obiektowy oparty o Object Management Group s (OMG) Unified Modelling Language (UML) Katalog danych w oparciu o ISO 11179 Information Technology Specification and standardisation of data elements (all parts) Wspólnie: kompletny model konceptualny 57 / 115
ISO 19115 Zawartość Informacje o zastosowaniu metadanych metadane rymagane dla każdego zestawu geodanych, a opcjonalnie dla agregacji Pakiety metadanych definiowanie zestawów elementów metadanych Jądro metadanych definiowanie minimalnego zestawu elementów metadanych 58 / 115
ISO 19115 Zestawy danych tytuł data odniesienia odpowiedzialność lokalizacja geograficzna język zestaw znaków kategoria tematyczna skala abstrakt nazwa formalna wersja formatu dodatkowe informacje system odniesienia ilośc linii typ reprezentacji przestrzennej źródło on-line zestaw minimalny Zestawy metadanych punkt kontaktowy data stempla zestaw znaków język identyfikator pliku nazwa standardu wersja standardu Legend: mandatory conditional optional 59 / 115
ISO 19115 Profile ISO 19115 pozwala na specyficzne zastosowania umożliwiające rozwój własnych profili zgodnie z ISO Rozszerzenia ISO 19115 umożliwia rozszerzenia ( lokalizacje standardu ) definiowane w Aneksie informacyjnym ( Informative annex ) 60 / 115
ISO 19115 Przyszły rozwój Serwisy ISO 19119 rozwój szczegółowych serwisów metadanych 19129 - Imagery, gridded and coverage data 19130 - Sensor and data model Dokona się zmiana ISO 19115 Metadane - część 2 ISO 19139 zastosowania profili ujętych w Standardzie Metadanych ISO 19115 61 / 115
Metadane na świecie Wdrożenia Europa CEN ENv 12657 ( ISO 19115? ) Ameryka Północna ( MoU profil ISO 19115 ) U.S.A. FGDC zawiera standard metadanych Kanada CAN/CGSB 171.3-95 Ameryka Południowa, głównie: Karaiby FGDC zawiera standard metadanych Pacyfik ANZLIC Core Metadata Elements ( profil ISO 19115) Azja brak standardów ( ISO 19115 ) 62 / 115