Erstellung eines GIS-Tools für die Standortsuche von praktischen Ärzten bzw. Apotheken im Wiener Raum

Inhaltsverzeichnis

1  Inhaltsverzeichnis  Inhaltsverzeichnis

1  Inhaltsverzeichnis 2  Inhaltsverzeichnis................................................................................................2

2  Abbildungsverzeichnis 4  

3  Tabellenverzeichnis 5  

4  Einführung 6  

5  Projektbeschreibung 8  

5.1  Allgemeines 8  

5.2  Rahmenbedingungen 9  

5.3  Projektinhalte 9  

5.4  Projektablauf 10  

5.5  Projektphasen - Phasenmodell 11  

5.6  Projektphasenplan und Projektmeilensteinplan 12  

6  Inhalt  15

6.1  Strukturierung von Geographische Daten 15  

6.2  Datenbankmanagementsysteme (DBM) zur Verwaltung von GIS-Daten17  

6.3  Datenorganisation von GIS Daten 19  

6.4  UMN-Mapserver der WIGeoAPI Developer Umgebung Beschreibung  

  und Funktionsweise 19  

6.5  Die Einbindung der Script-Sprache PHP Mapscript 21  

  Die WiGeoAPI Programmierumgebung 22  

6.6  Die zur Verwendung kommenden Module der WIGeoAPI  

  Programmierumgebung  23

6.6.1  Modul XML MapEngine 23  

6.6.2  Modul XML GeoCoder 24  

6.6.3  Modul XML NextDoor 24  

6.7  Systemarchitektur und Systemmodell 25  

6.8  Beschreibung des Dateimanagements 26  

6.8.1  Logisches Datenmodell 26  

6.8.2  Physisches Datenmodell 27  

6.9  Beschreibung des Prototyps der WiGeoAPI Programmierumgebung 27  

  2  

Inhaltsverzeichnis

6.9.1  Analyse 28  

6.9.2  Design 29  

6.9.3  Implementierung 30  

6.9.4  Test 31  

6.10  Beschreibung der API von Google Maps 31  

6.11  Beschreibung des Prototyps der API Google Maps 33  

6.11.1  Analyse 33  

6.11.2  Design 33  

6.11.3  Implementierung 35  

6.11.4  Test 38  

7  Zusammenfassung und Ausblick 39  

8  Source Code 40  

8.1  Quellcodebeispiele 40  

9  Literaturreferenzen 55  

9.1  Literaturverzeichnis 55  

9.2  Online Quellen 55  

10  Anhang 57  

10.1  Bildreferenzen GIS-TOOL Filialfinder 57  

10.2  Dokumentation WiGeoAPI Programmierumgebung 60  

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Abbildungsverzeichnis

2  Abbildungsverzeichnis  

  Abbildung 1: Schema des Wasserfallmodells  1

  Abbildung 2: Projektphasenplan  13

  Abbildung 3: Darstellung eines Layer Modells  16

  Abbildung 4: Architektur eines Data Warehouse  18

  Abbildung 5:Funktionsweise des UMN Mapservers  20

  Abbildung 6: Beispiel eines PHP-Skripts  21

  Abbildung 7: Objektabhängigkeiten mit PHP Mapscripts  22

  Abbildung 8: Funktionsweise des Moduls XML NextDoor  25

  Abbildung 9: WIGeoAPI Prototyp mit Eingabefeld  29

  Abbildung 10: Ergebnis der Geokodierung einer Adresse  31

  Abbildung 11: Generierung des Google Maps API Key  32

  Abbildung 12: Skriptbeschreibung der XHTML und VML-Kompatibilität  32

  Abbildung 13: GUI und Navigationsleiste des Google Maps Prototypen  34

  Abbildung 14: GUI und Navigationsleiste des Google Maps Prototypen  35

  Abbildung 15: Skript Code API Google Maps Teil 1  37

  Abbildung 16: Skript Code API Google Maps Teil 2  38

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Tabellenverzeichnis

3  Tabellenverzeichnis  

Tabelle 1:  Konzeption eines Phasenmodells  12

Tabelle 2:  Projektmeilensteinplan  14

Tabelle 3:  Beispiele von selektierten Attributedaten  15

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Einführung

4 Einführung

Die vorliegende Studie gibt einen Einblick in die Möglichkeiten der Program- mier- und Entwicklungsumgebung WIGeoAPI Developer Net der Firma ‚WIGe- oGIS Softwareerstellungs- und Handelsgesellschaft m.b.H.’ sowie deren Werk- zeuge (z.B. Modul XML Next Door) und dokumentiert die Erstellung eines GIS- Tools namens „Apotheken u. Ärztefinder im Wiener Raum“. Dabei wurden alle 299 Apotheken bzw. 4859 Ärztepraxen in einer Datenbank im Raum Wien er- fasst und zur weiteren Bearbeitung geokodiert und als so genannte „Shape- Files“ abgespeichert. Ziel des Praxisteils dieses Projekts ist es, mit Hilfe des hier vorgestellten GIS-Tools „Apotheken Finder bzw. Ärztefinder“ aus 299 Apo- theken bzw. 4.859 Ärztepraxen genau jene zu geokodieren die am nächsten beim Kunden verortet sind. Diesbezüglich wird auf die Strukturierung von Geo- graphischen Daten in Kapitel 6.1 genauer eingegangen.

Diese Arbeit gliedert sich in einen theoretischen Teil wo in Grundzügen Daten Geographischer Informationssysteme, Datenbankmanagementsysteme und Datenorganisation von GIS-Daten genauer beschrieben werden. In weiterer Folge wird der University of Minnesota Mapserver (UoM Mapserver) vorgestellt sowie die Script-Sprache PHP/Mapscript, die auch in der WIGeoAPI Developer Net Umgebung zum Einsatz kommt. Kapitel 6.6 (siehe Kapitel 6.6 Die zur Ver- wendung kommenden Module der WIGeoAPI Programmierumgebung, Seite 23) beschreibt die zur Verwendung kommenden Module XML MapEngine, XML Geokode sowie das Modul XML NextDoor welches mit Datenbank-Indizes ar- beitet und die gezielte Standortsuche zum Inhalt hat. Die zum Praxisteil überlei- tenden Kapitel 6.7 und 6.8 beschreiben die Systemarchitektur, das Dateimana- gement sowie das Datenmodell näher. Anschließend wird der Prototyp in Kapi- tel 6.9 anhand der Phasen des Wasserfallmodells (siehe Kap. 5.4 Projektablauf, Seite 10) beschrieben. Der Prototyp „Apothekenfinder“, verwendet die Funktio- nalitäten der Module XML Map Engine und XML GeoCoder die in Kapitel 6.6.1 bzw. 6.6.2 genauer beschrieben werden. Das Kapitel 6.9 „Beschreibung des Prototyps der WIGeoAPI Programmierumgebung“ befasst sich eingehend mit der Erstellung des Prototyps.

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Einführung

Ein weiterer Kernteil dieser Arbeit ist die Erstellung eines Location Based Servi- ces (LBS) - Prototyps mit Hilfe der Application Programming Interface (API) Umgebung von Google Maps® [vgl. GOOG05]. Die API der Google Maps wird in Kapitel 6.10 „Beschreibung der API von Google Maps®“ ausführlich be- schrieben. Im nachfolgenden Kapitel 6.11 „Beschreibung des Prototyps der API Google Maps®“ wird der Quellcode, der in Form von JavaScript Code im DHTML-Format geschrieben ist, in Teile zerlegt und die darin enthaltenen Klas- sen, Methoden und Funktionen erklärt. Zusätzlich werden Abbildungen des Pro- totyps im Kapitel 6.11.2 (siehe Kapitel 6.11.2 Design, Seite 33 ff.) gezeigt.

Das Schlusskapitel ‚Zusammenfassung und Ausblick’ fasst die Kernteile dieser Arbeit zusammen und gibt die gewonnen Erkenntnisse sowie weitere Modellie- rungs- und Designmöglichkeiten der vorgestellten Prototypen wider.

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Projektbeschreibung

5 Projektbeschreibung

5.1 Allgemeines

Die Firma ‚WIGeoGIS Softwareerstellungs- und Handelsgesellschaft m.b.H.’ ist führender Anbieter von Geomarketing und GIS-Software in Österreich. Zudem gibt es die Möglichkeit, für Firmen ihre Lösungen unter Verwendung einer eige- nen Programmierumgebung (siehe Kapitel 10.2 Dokumentation WIGeoAPI Pro- grammierumgebung, Seite 61) eigenständig mit Hilfe von GIS-Tools zu model- lieren und in weiterer Folge GIS-Tools mit eigenständigen Funktionalitäten zu programmieren. Die Programmierumgebung WIGeoAPI ist eine Open-Source Programmierumgebung und verwendet die Skriptsprache PHP/Mapscript mit der der Map-Server angesprochen wird.

Die Programmierumgebung WIGeoAPI Developers Net der Firma ‚WIGeoGIS Softwareerstellungs- und Handelsgesellschaft m.b.H.’ ermöglicht es, bereits vorgefertigte Programmiermodule zu verwenden die bereits bestimmte Funktio- nen, Parameter und Befehle beinhalten (z.B. XML-Geocoder, beinhaltet Funkti- on zur Geokodierung von Adressdaten). Folgende Module kommen in diesem Projekt zur Anwendung: XML GeoCode und das Modul XML MapEngine. Zur optionalen Routensuche wird das Modul XML NextDoor in Kapitel 6.7.3 genauer beschrieben.

Ziel dieser Bakkalaureatsarbeit ist es, mit Hilfe von vorgefertigten Modulen (z.B: XML Modul Geocoder) ein GIS-Tool zu konzipieren und in weiterer Folge mit XML (Extended Markup Language) und mit der Skriptsprache PHP/Mapscript zu programmieren. Dieses Tool soll dem User mittels einer einfachen, graphi- schen Benutzeroberfläche (GUI) eine ‚georefenzierte’ Abfrage nach praktischen Ärzten bzw. Apotheken im Raum Wien ermöglichen. Die Lösung wird dann mit Hilfe einer einfachen, graphischen Benutzeroberfläche am GUI (Graphical User Interface) dargestellt. Diese Lösung ist dank der XML-Kompatibilität auch auf Endgeräten wie PDA´s lauffähig.

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Projektbeschreibung

5.2 Rahmenbedingungen

Das Projekt wird als Bakkalaureatsarbeit im Rahmen des IT-Praktikums des Bakkalaureatsstudiums Wirtschaftsinformatik der Wirtschaftsuniversität Wien verfasst. Der Projektbetreuer seitens der Wirtschaftsuniversität Wien ist Dr. Mi- chael Alexander. Die Partnerfirma heißt ‚WIGeoGIS Softwareerstellungs- und Handelsgesellschaft m.b.H.’ und hat ihren Standort in der Hansalgasse 3, in 1030 Wien. Projektbetreuer seitens der Firma ‚WIGeoGIS Softwareerstellungs- und Handelsgesellschaft m.b.H.’ sind stellvertretend Herr Dipl.-Geogr. Kai Ba- renscher und Frau Mag. Katerina Kobesova. Herr Dipl.-Geogr. Kai Barenscher stand für inhaltliche und Frau Mag. Katerina Kobesova für technische Fragen (z.B. Funktionalitäten der einzelnen XML Module und deren Implementierung in die GIS-Tool Programmierumgebung) zur Verfügung. Aufgrund der Abstim- mung der Projektphasen bzw. des Projektphasenplans, die in Kapitel 5.5 bzw.

5.6 genauer dokumentiert werden, fanden in der Zeit von März bis Ende Juni

2005 insgesamt 6 Koordinationssitzungen mit den Projektbetreuern statt um etwaige inhaltliche (z.B. Beschaffung des notwendigen Datenmaterials wie Da- tensätze der Apotheken bzw. Ärzte im Wiener Raum) sowie technische Fragen (z.B. Verwendung der XML Module sowie die für den Prototyp benötigten Funk- tionalitäten des UMN-Mapservers und deren Programmiermöglichkeiten in PHP/Mapscript) zu erläutern.

5.3 Projektinhalte

Das Projekt fängt bei Null an und hat keine vorgelagerten Projektphasen. Die wichtigsten Inhalte stellen sich wie folgt dar:

• Research und Analyse von Dokumentationen und Literatur von Geoin- formationssystemen in Bezug auf das WIGeoAPI Developer-Net der Partner Firma ‚WIGeoGIS Softwareerstellungs- und Handelsgesellschaft m.b.H.’ sowie Research und Analyse der einzelnen zur Verwendung kommenden Module (z.B. Modul XML GeoCoder) um das GIS-Tool zu realisieren. Diese Phase stellt die Analyse Phase dar.

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Projektbeschreibung

• Erstellen eines Systemmodells in Absprache mit den Projektbetreuern der Partnerfirma 'WIGeoGIS Softwareerstellungs- und Handelsgesell- schaft m.b.H.’. Diese Phase stellt den ersten Teil der Designphase des Projekts dar.

• Erstellen eines Datenmodells (ER-Diagramm). Diese Phase stellt den zweiten Teil der Designphase dar.

• Erstellen eines lauffähigen Prototyps inkl. eines GUI (graphical user in- terface) , welcher auf das Systemmodell aufbaut. Dieser Teil des Pro- jekts gliedert sich in die Implementierungs- und Testphase.

5.4 Projektablauf

Der Projektablauf orientiert sich an dem Wasserfallmodell. Das Wasserfallmo- dell berücksichtigt teilweise die Möglichkeit von Rückschritten. Es sieht eine Abfolge der Arbeitsschritte, Anforderung und Voruntersuchung, Analyse, De- sign, Implementierung, Test und Betrieb vor und lässt einen Rückwärtsschritt von einem Arbeitsschritt auf den direkten Vorgänger zu. Ein Arbeitsschritt kann jedoch erst abgeschlossen werden, wenn alle dafür vorgesehenen Produkte fertig gestellt worden sind. Dies soll zu einer Risikominimierung während der Projektdauer führen. Nachstehend wird das Wasserfallmodell graphisch darge- stellt:

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Projektbeschreibung

5.5 Projektphasen - Phasenmodell

Die nachstehende Tabelle (siehe Tabelle 1) gibt die Projektphasen im Projekt wider.

Projektbeschreibung

Tabelle 1: Konzeption eines Phasenmodells

5.6 Projektphasenplan und Projektmeilensteinplan

In den nachfolgenden Tabellen wird der Projektphasen- (siehe Abbildung 2 Pro-

jektphasenplan, Seite 12 f.) und Projektmeilensteinplan (siehe Tabelle 3 Pro-

jektmeilensteinplan, Seite 13) dargestellt. Hierbei ist wichtig zu erwähnen, dass

nach dem Wasserfallmodell vorgegangen wird (siehe Kap. 5.4 Projektablauf,

Seite 10).