geodatenbankunterstützung für die geotechnische...
TRANSCRIPT
Geodatenbankunterstützung für die geotechnischeBewertung von Massenbewegungen mit Hilfe eines Web
Geological Feature Server (WGFS)
Björn Broscheit
Universität OsnabrückInstitut für Geoinformatik und Fernerkundung
17. Juni 2008
deegree day 2008Björn Broscheit 1 / 29
Ausblick
Ausblick
Teil I : Der RahmenTeil II : Die 3D GeodatenbankTeil III : Auf dem Weg zum einem Web Geological Feature Server
deegree day 2008Björn Broscheit 2 / 29
Der Rahmen
Teil I
Der Rahmen
1 Das EGIFF-ProjektAnsatzArchitektur
2 Osnabrücker TeilprojektZieleAusblickHerausforderung
deegree day 2008Björn Broscheit 3 / 29
Der Rahmen EGIFF Ansatz Architektur
Das EGIFF-Projekt
Entwicklung geeigneter Informationssysteme für Frühwarnsysteme(EGIFF)gefördert vom BMBFim Rahmen des FuE-Programms GEOTECHNOLOGIENVerbundprojekt
Universität der Bundeswehr MünchenArbeitsgemeinschaft Geoinformationssysteme (AGIS)Institut für Bodenmechanik und Grundbau Neubiberg (IBGN)
KarlsruheUniversität Karlsruhe (Institut für Fernerkundung undPhotogrammetrie (IPF))Forschungszentrum Informatik Karlsruhe (FZI)disy Informationssysteme GmbH
Universität Osnabrück
deegree day 2008Björn Broscheit 4 / 29
Der Rahmen EGIFF Ansatz Architektur
Das EGIFF-Projekt
Entwicklung geeigneter Informationssysteme für Frühwarnsysteme(EGIFF)gefördert vom BMBFim Rahmen des FuE-Programms GEOTECHNOLOGIENVerbundprojekt
Universität der Bundeswehr MünchenArbeitsgemeinschaft Geoinformationssysteme (AGIS)Institut für Bodenmechanik und Grundbau Neubiberg (IBGN)
KarlsruheUniversität Karlsruhe (Institut für Fernerkundung undPhotogrammetrie (IPF))Forschungszentrum Informatik Karlsruhe (FZI)disy Informationssysteme GmbH
Universität Osnabrück
deegree day 2008Björn Broscheit 4 / 29
Der Rahmen EGIFF Ansatz Architektur
Das EGIFF-Projekt
Entwicklung geeigneter Informationssysteme für Frühwarnsysteme(EGIFF)gefördert vom BMBFim Rahmen des FuE-Programms GEOTECHNOLOGIENVerbundprojekt
Universität der Bundeswehr MünchenArbeitsgemeinschaft Geoinformationssysteme (AGIS)Institut für Bodenmechanik und Grundbau Neubiberg (IBGN)
KarlsruheUniversität Karlsruhe (Institut für Fernerkundung undPhotogrammetrie (IPF))Forschungszentrum Informatik Karlsruhe (FZI)disy Informationssysteme GmbH
Universität Osnabrück
deegree day 2008Björn Broscheit 4 / 29
Der Rahmen EGIFF Ansatz Architektur
Das EGIFF-Projekt
Entwicklung geeigneter Informationssysteme für Frühwarnsysteme(EGIFF)gefördert vom BMBFim Rahmen des FuE-Programms GEOTECHNOLOGIENVerbundprojekt
Universität der Bundeswehr MünchenArbeitsgemeinschaft Geoinformationssysteme (AGIS)Institut für Bodenmechanik und Grundbau Neubiberg (IBGN)
KarlsruheUniversität Karlsruhe (Institut für Fernerkundung undPhotogrammetrie (IPF))Forschungszentrum Informatik Karlsruhe (FZI)disy Informationssysteme GmbH
Universität Osnabrück
deegree day 2008Björn Broscheit 4 / 29
Der Rahmen EGIFF Ansatz Architektur
Das EGIFF-Projekt
Entwicklung geeigneter Informationssysteme für Frühwarnsysteme(EGIFF)gefördert vom BMBFim Rahmen des FuE-Programms GEOTECHNOLOGIENVerbundprojekt
Universität der Bundeswehr MünchenArbeitsgemeinschaft Geoinformationssysteme (AGIS)Institut für Bodenmechanik und Grundbau Neubiberg (IBGN)
KarlsruheUniversität Karlsruhe (Institut für Fernerkundung undPhotogrammetrie (IPF))Forschungszentrum Informatik Karlsruhe (FZI)disy Informationssysteme GmbH
Universität Osnabrück
deegree day 2008Björn Broscheit 4 / 29
Der Rahmen EGIFF Ansatz Architektur
Der EGIFF Ansatz
Frühwarnsystem für Massenbewegungen (langfristig)Aufbereitung und Analyse von Informationen zurEntscheidungsunterstützung bei Gefährdung durch Hangrutschungen.Durch Kombination von GIS, numerische Simulation, Spatial DataMining, Geodatenbanken und linguistischer Methoden.
deegree day 2008Björn Broscheit 5 / 29
Der Rahmen EGIFF Ansatz Architektur
Der EGIFF Ansatz
Frühwarnsystem für Massenbewegungen (langfristig)Aufbereitung und Analyse von Informationen zurEntscheidungsunterstützung bei Gefährdung durch Hangrutschungen.Durch Kombination von GIS, numerische Simulation, Spatial DataMining, Geodatenbanken und linguistischer Methoden.
deegree day 2008Björn Broscheit 5 / 29
Der Rahmen EGIFF Ansatz Architektur
Der EGIFF Ansatz
Frühwarnsystem für Massenbewegungen (langfristig)Aufbereitung und Analyse von Informationen zurEntscheidungsunterstützung bei Gefährdung durch Hangrutschungen.Durch Kombination von GIS, numerische Simulation, Spatial DataMining, Geodatenbanken und linguistischer Methoden.
deegree day 2008Björn Broscheit 5 / 29
Der Rahmen EGIFF Ansatz Architektur
Der EGIFF Ansatz
Frühwarnsystem für Massenbewegungen (langfristig)Aufbereitung und Analyse von Informationen zurEntscheidungsunterstützung bei Gefährdung durch Hangrutschungen.Durch Kombination von GIS, numerische Simulation, Spatial DataMining, Geodatenbanken und linguistischer Methoden.
deegree day 2008Björn Broscheit 5 / 29
Der Rahmen EGIFF Ansatz Architektur
Architektur von EGIFF
Abbildung: geplante Architektur des EGIFF-Projektes
deegree day 2008Björn Broscheit 6 / 29
Der Rahmen Osnabrücker Teilprojekt Ziele Ausblick Herausforderung
Osnabrücker Teilprojekt
Geodatenbankunterstützung für die geotechnische Bewertung vonMassenbewegungen
Verantwortlich: Prof. Dr. Martin BreunigMitarbeiter: Björn Broscheit und Paul Vincent Kuper
deegree day 2008Björn Broscheit 7 / 29
Der Rahmen Osnabrücker Teilprojekt Ziele Ausblick Herausforderung
Ziele
Geodatenbankunterstützung zur Vorhaltung von Daten und Abfragen fürdie geotechnische Bewertung von Massenbewegungen
Verwaltung komplexer geologischer Modelle3D-Visualisierung von Datenbank-AbfrageresultatenVerwaltung signifikanter Parameter für die geotechnische Bewertungvon MassenbewegungenGeometrische / topologische und zeitabhängigeDatenbank-OperationenEvaluierung der entwickelten Software anhand konkreter Szenarien(Isarhänge . . . )
deegree day 2008Björn Broscheit 8 / 29
Der Rahmen Osnabrücker Teilprojekt Ziele Ausblick Herausforderung
Ziele
Geodatenbankunterstützung zur Vorhaltung von Daten und Abfragen fürdie geotechnische Bewertung von Massenbewegungen
Verwaltung komplexer geologischer Modelle3D-Visualisierung von Datenbank-AbfrageresultatenVerwaltung signifikanter Parameter für die geotechnische Bewertungvon MassenbewegungenGeometrische / topologische und zeitabhängigeDatenbank-OperationenEvaluierung der entwickelten Software anhand konkreter Szenarien(Isarhänge . . . )
deegree day 2008Björn Broscheit 8 / 29
Der Rahmen Osnabrücker Teilprojekt Ziele Ausblick Herausforderung
Zusammenwirken FE Modellierung und 3D-Geodatenbank
Lose Kopplung von Finiten Elementen und GeodatenbankVerwaltung Parameter und Ergebnisse aus der Finite ElementeModellierung
Test der Datenbankstruktur und Operationen auf eine Eignung für diespezielle Anforderungen von Massenbewegungen
deegree day 2008Björn Broscheit 9 / 29
Der Rahmen Osnabrücker Teilprojekt Ziele Ausblick Herausforderung
Die Herausforderung
Verwaltung geologischer 3D Modelle in einer 3D GeodatenbankBereitstellung der 3D Geodatenbank für die Projektpartner ausKarlsruhe und München
deegree day 2008Björn Broscheit 10 / 29
Der Rahmen Osnabrücker Teilprojekt Ziele Ausblick Herausforderung
Die Herausforderung
Verwaltung geologischer 3D Modelle in einer 3D GeodatenbankBereitstellung der 3D Geodatenbank für die Projektpartner ausKarlsruhe und München
deegree day 2008Björn Broscheit 10 / 29
Der Rahmen Wofür eine 3D Geodatenbank?
Wofür eine 3D Geodatenbank?
Abbildung: Fiktives 3D Anfragebeispiel für Daten des AnwendungsgebietesIsarhänge, verwaltet vom 3D Geodatenbanksystem
deegree day 2008Björn Broscheit 11 / 29
Der Rahmen Wofür eine 3D Geodatenbank?
Wofür eine 3D Geodatenbank?
Abbildung: Workflow
deegree day 2008Björn Broscheit 12 / 29
Eine 3D Geodatenbank
Teil II
DB3D
3 DB3DEntstehungFeaturesSystemarchitekturDatentypen
deegree day 2008Björn Broscheit 13 / 29
Eine 3D Geodatenbank DB3D Entstehung Features Systemarchitektur Datentypen
Entstehung einer 3D Geodatenbank
es begann 1995 im SFB 350 in Bonn
Abbildung: Geostore
Abbildung: GeoToolKit
2005 entstand DB3D aus den Erfahrungen von GeoToolKit undGeoStore
deegree day 2008Björn Broscheit 14 / 29
Eine 3D Geodatenbank DB3D Entstehung Features Systemarchitektur Datentypen
Entstehung einer 3D Geodatenbank
es begann 1995 im SFB 350 in Bonn
Abbildung: Geostore
Abbildung: GeoToolKit
2005 entstand DB3D aus den Erfahrungen von GeoToolKit undGeoStore
deegree day 2008Björn Broscheit 14 / 29
Eine 3D Geodatenbank DB3D Entstehung Features Systemarchitektur Datentypen
Entstehung einer 3D Geodatenbank
es begann 1995 im SFB 350 in Bonn
Abbildung: Geostore
Abbildung: GeoToolKit
2005 entstand DB3D aus den Erfahrungen von GeoToolKit undGeoStore
deegree day 2008Björn Broscheit 14 / 29
Eine 3D Geodatenbank DB3D Entstehung Features Systemarchitektur Datentypen
Entstehung einer 3D Geodatenbank
es begann 1995 im SFB 350 in Bonn
Abbildung: Geostore
Abbildung: GeoToolKit
2005 entstand DB3D aus den Erfahrungen von GeoToolKit undGeoStore
deegree day 2008Björn Broscheit 14 / 29
Eine 3D Geodatenbank DB3D Entstehung Features Systemarchitektur Datentypen
Features
Verwaltung geowissenschaftlicher Geometriemodelle3D Volumenmodelle4D zeitabhängige Modelle
Speicherung und AnfragebearbeitungKomplexe Operationen auf Geometriemodelle
Schnittetopologische Prädikate, etc.
deegree day 2008Björn Broscheit 15 / 29
Eine 3D Geodatenbank DB3D Entstehung Features Systemarchitektur Datentypen
Systemarchitektur
Abbildung: Systemarchitektur von DB3D
deegree day 2008Björn Broscheit 16 / 29
Eine 3D Geodatenbank DB3D Entstehung Features Systemarchitektur Datentypen
unterstützte 3D-Datentypen
Abbildung: unterstützte 3D-Datentypen: PointSets, Curves, Surfaces, Soliddeegree day 2008
Björn Broscheit 17 / 29
WGFS
Teil III
Auf dem Weg zu einem Web Geological Feature Server(WGFS)
4 IdeeHerausforderungerster Prototyp
5 Umsetzungwarum deegree?SystemarchitekturImplementierung
deegree day 2008Björn Broscheit 18 / 29
WGFS Idee Herausforderung erster Prototyp
Die Herausforderung
Gocad und andere 3D Modellierungssoftware verwenden Dateien undkeine Datenbank zum Speichern der geologischen ModelleExistierende Frameworks zum Entwickeln von Web basierte undStandard konforme räumliche Anwendungen unterstützen zur Zeitkeine 3D geologische Modelle.räumliche Datenbanken sind überwiegend 2D
deegree day 2008Björn Broscheit 19 / 29
WGFS Idee Herausforderung erster Prototyp
Ist die Idee neu?
ab 2005 erster Prototype von einer kanadisches Forschergruppe umJaynthe Pouliot entwickelt (GEOIDE Projekt (SLM_DFM#15))Unterschiede?
kanadischer AnsatzGOCAD-ClientGML-Dokumente werdenin einer objektrelationalenDatenbank (MySQL)verwaltetbisher nur Unterstützungvon 3D Bounding BoxIntersection
Osnabrücker AnsatzGIS-KlientenobjektorientierteDatenbank db4oräumliche Operationen(bbox, intersects,contains, . . . )raumzeitliche Operationen(snapshot, intersects,contains, . . . )3Dto2D-Service deegree day 2008
Björn Broscheit 20 / 29
WGFS Idee Herausforderung erster Prototyp
Ist die Idee neu?
ab 2005 erster Prototype von einer kanadisches Forschergruppe umJaynthe Pouliot entwickelt (GEOIDE Projekt (SLM_DFM#15))Unterschiede?
kanadischer AnsatzGOCAD-ClientGML-Dokumente werdenin einer objektrelationalenDatenbank (MySQL)verwaltetbisher nur Unterstützungvon 3D Bounding BoxIntersection
Osnabrücker AnsatzGIS-KlientenobjektorientierteDatenbank db4oräumliche Operationen(bbox, intersects,contains, . . . )raumzeitliche Operationen(snapshot, intersects,contains, . . . )3Dto2D-Service deegree day 2008
Björn Broscheit 20 / 29
WGFS Umsetzung warum deegree? Systemarchitektur Implementierung
Warum deegree?
Implementierung des ISO 19107 spatial schemaImplementation des WFS SpezifikationenJava (GNU GPL)Freie Softwareräumliche Nähe
deegree day 2008Björn Broscheit 21 / 29
WGFS Umsetzung warum deegree? Systemarchitektur Implementierung
Warum deegree?
Implementierung des ISO 19107 spatial schemaImplementation des WFS SpezifikationenJava (GNU GPL)Freie Softwareräumliche Nähe
deegree day 2008Björn Broscheit 21 / 29
WGFS Umsetzung warum deegree? Systemarchitektur Implementierung
Warum deegree?
Implementierung des ISO 19107 spatial schemaImplementation des WFS SpezifikationenJava (GNU GPL)Freie Softwareräumliche Nähe
deegree day 2008Björn Broscheit 21 / 29
WGFS Umsetzung warum deegree? Systemarchitektur Implementierung
Warum deegree?
Implementierung des ISO 19107 spatial schemaImplementation des WFS SpezifikationenJava (GNU GPL)Freie Softwareräumliche Nähe
deegree day 2008Björn Broscheit 21 / 29
WGFS Umsetzung warum deegree? Systemarchitektur Implementierung
Warum deegree?
Implementierung des ISO 19107 spatial schemaImplementation des WFS SpezifikationenJava (GNU GPL)Freie Softwareräumliche Nähe
deegree day 2008Björn Broscheit 21 / 29
WGFS Umsetzung warum deegree? Systemarchitektur Implementierung
geplante Systemarchitektur
Abbildung: geplante Systemarchitektur
deegree day 2008Björn Broscheit 22 / 29
WGFS Umsetzung warum deegree? Systemarchitektur Implementierung
geplante Systemarchitektur
Abbildung: geplante Systemarchitektur
Der Web Feature Service (WFS) als Abfragesystem zwischen demKlienten und dem Server.Technologie neutralräumliche 3D Daten (geologische Modelle) sollen über das Internetabgefragt werden3D Daten sollen im GML Format geliefert werden (ISO Standard19136)
deegree day 2008Björn Broscheit 23 / 29
WGFS Umsetzung warum deegree? Systemarchitektur Implementierung
geplante Systemarchitektur
Abbildung: geplante Systemarchitektur
Der Server verwaltet die Anwendungslogik und den DatenzugriffImplementation des Spatial Schema ISO 19107WFS-ApplikationBibliothek für raum-/zeitliche OperationenDatastores für die benötigten Datenquellen
deegree day 2008Björn Broscheit 24 / 29
WGFS Umsetzung warum deegree? Systemarchitektur Implementierung
geplante Implementierung
Abbildung: geplanter Datastore
Ein spezieller Datastore wird gebrauchtda in Deegree bisher keine Unterstützung für objektorientierteDatenbank db4o vorhandenbisher keine Unterstützung für die Verwaltung 3D Objekten
deegree day 2008Björn Broscheit 25 / 29
WGFS Umsetzung warum deegree? Systemarchitektur Implementierung
geplante Implementierung
Abbildung: Integrieren der 3D Bibliothek
Integrieren der 3D Bibliothek für räumliche Operationen in deegree
deegree day 2008Björn Broscheit 26 / 29
Zusammenfassung
Was wollen wir erreichen?
Entwickeln eines freien und offenen System zum Verwaltenvon geologischen Modellen in der 3D Geodatenbank (erstellt in Gocad)der Ergebnisse aus der numerischen Simulation (aus Abaqus)
Verfügbar machen der Daten für die Projektpartner über das WebProtokoll
Nutzen der Vorteile eines Interoperablen AnsatzesÜbernehmen von ISO und OGC Standards
Integrieren der 3D Bibliothek für räumliche Operationen in deegreeImplementieren eines Datastores für objektorientierte Datenbank db4oAufsetzen eines Prototypen der dieses Konzept umsetzt
deegree day 2008Björn Broscheit 27 / 29
Zusammenfassung
Was wollen wir erreichen?
Entwickeln eines freien und offenen System zum Verwaltenvon geologischen Modellen in der 3D Geodatenbank (erstellt in Gocad)der Ergebnisse aus der numerischen Simulation (aus Abaqus)
Verfügbar machen der Daten für die Projektpartner über das WebProtokoll
Nutzen der Vorteile eines Interoperablen AnsatzesÜbernehmen von ISO und OGC Standards
Integrieren der 3D Bibliothek für räumliche Operationen in deegreeImplementieren eines Datastores für objektorientierte Datenbank db4oAufsetzen eines Prototypen der dieses Konzept umsetzt
deegree day 2008Björn Broscheit 27 / 29
Zusammenfassung
Was wollen wir erreichen?
Entwickeln eines freien und offenen System zum Verwaltenvon geologischen Modellen in der 3D Geodatenbank (erstellt in Gocad)der Ergebnisse aus der numerischen Simulation (aus Abaqus)
Verfügbar machen der Daten für die Projektpartner über das WebProtokoll
Nutzen der Vorteile eines Interoperablen AnsatzesÜbernehmen von ISO und OGC Standards
Integrieren der 3D Bibliothek für räumliche Operationen in deegreeImplementieren eines Datastores für objektorientierte Datenbank db4oAufsetzen eines Prototypen der dieses Konzept umsetzt
deegree day 2008Björn Broscheit 27 / 29
Zusammenfassung
Was wollen wir erreichen?
Entwickeln eines freien und offenen System zum Verwaltenvon geologischen Modellen in der 3D Geodatenbank (erstellt in Gocad)der Ergebnisse aus der numerischen Simulation (aus Abaqus)
Verfügbar machen der Daten für die Projektpartner über das WebProtokoll
Nutzen der Vorteile eines Interoperablen AnsatzesÜbernehmen von ISO und OGC Standards
Integrieren der 3D Bibliothek für räumliche Operationen in deegreeImplementieren eines Datastores für objektorientierte Datenbank db4oAufsetzen eines Prototypen der dieses Konzept umsetzt
deegree day 2008Björn Broscheit 27 / 29
Ende
auf dem Weg . . .. . . zum einem Web Geological Feature Server.
deegree day 2008Björn Broscheit 28 / 29
Ende Infos
Wo gibt’s mehr Infos?
http://www.ews-wiki.de
http://wwww.egiff.uos.de
http://geotopo3d.scg.ulaval.ca/3d_gis.htm
deegree day 2008Björn Broscheit 29 / 29