Danksagung

Als erstes bedanke ich mich bei meinen Eltern Karin und Willy Vieren, die mich während der Studienzeit kontinuierlich unterstützt haben. Als ich mich nach Ablauf meines Zeitvertrages bei der Kreisverwaltung Mettmann für dieses Studium entschieden habe, wart ihr von Anfang an bereit mich jederzeit zu unterstützen und standet mit außerdem die ganze Zeit finanziell bei, so dass ich mein Studium ohne zeitliche Verzögerungen vorantreiben konnte. Ohne euch wäre das alles nicht möglich gewesen. Vielen Dank!

Außerdem bedanke ich mich bei meiner Schwester, Britta Vieren, und ihrem Freund, Oliver Bönsch, für das Korrekturlesen und die Tipps, die sie mir gegeben haben.

Des Weiteren bedanke ich mich bei Herrn Prof. Rocholl, der mir diese Diplomarbeit sowie das Praxisstudiensemester ermöglicht hat. Ich bedanke mich für Ihre Unterstützung und Betreuung während dieser Zeit.

Ebenso bedanke ich mich bei Herrn Prof. Lohmar für sein Interesse als Zweitprüfer.

Mein besonderer Dank gilt Herrn Wanzke und Herrn Sander für die Ermöglichung dieser Diplomarbeit sowie für die Bereitstellung der notwendigen Software- und Systemkomponenten der Stadt Wuppertal. Ihre Tipps und Unterstützungen bei der Durchführung der Tätigkeiten trugen zum entstehen dieser Arbeit bei.

Abschließend bedanke ich mich bei allen, die mich während des Studiums unterstützt haben und für mich da waren.

Schön, dass es euch gibt!

Inhaltsverzeichnis

Abk  ürzungsverzeichnis.  1

1  Einführung  2

1.1.  Vorbemerkung.  2

1.2  Problemstellung.  3

1.3  Durchführung der Arbeit  5

1.4  Gliederung  6

2  Grundlagen und Stand der Technik bei der Stadt Wuppertal.  7

2.1.  Geoportal  7

2.1.1  Das Geoportal der Stadt Wuppertal  8

2.1.2  Gazetteer-Client für Suchfunktionen  9

2.1.3  Benutzer- und Rechteverwaltung.  10

2.1.3.1  Das Konzept  10

2.1.3.2  OWS-Proxy  10

2.1.2.3  Web Security Service  11

2.1.2.4  Web Authentification Client  11

2.1.4  Einbindung des Catalog Service CS-W 2.0.0  12

2.1.4.1  Metadatensuche mit Hilfe des CSW-Client-Moduls.  13

2.1.4.2  Metadatendarstellung  14

2.2  Datenhaltung der Metadaten  15

2.2.1  DbVisualiser  15

2.2.2  Bisheriges Metadatenauskunftssystems.  16

2.2.3  Neue Metadatenbank nach ISO-Norm.  16

2.2.4  Umstellung der alten Datenbank in die ISO-konforme Datenbank  17

2.3  Konfiguration der Metadatendarstellung im Geoportal  18

2.3.1  XSL - Extensible Stylesheet Language.  18

2.3.2  Transformationsdateien.  19

2.3.3  Notwendigkeiten für die Konfiguration.  19

2.3.3.1  Ermittlung der Attribute für die Darstellung.  20

2.3.3.2  Besonderheiten und Regelungen  20

3  Strukturen von Metadaten.  21

3.1  Anwendungen und Nutzen von Metadaten  21

3.1.1  Standardisierung der Metadaten  21

3.1.1.1  International Standardization Organisation.  22

3.1.1.2  Open Geospatial Consortium  22

3.1.2  Metadateninformationssystem zur Auskunft von Metadaten  24

3.1.3  Spezifikationen des OGC CS-W.  25

3.2  Das Wuppertaler Profil der ISO19115/19119  26

3.2.1  Aufbau des Profils.  26

3.2.2  Festlegungen und Abweichungen von der ISO-Norm.  27

3.3  Besonderheiten bei der Erfassung von Metadaten  28

3.3.1  Kernelemente aus den ISO-Normen  28

3.3.1.1  Das Kernmodell der ISO 19115  29

3.3.1.2  Datenformat der Metadaten.  30

3.3.1.3  Kernmetadaten für geographische Datensätze  30

3.3.2  Erzeugung eines ISO-konformen Datensatzes.  30

3.3.3  Prüfung auf Vollständigkeit.  31

3.3.3.1  Request zum Abrufen von Metadatensätze  31

3.3.3.2  Anzeige des Metadatensatzes.  31

4  Inbetriebnahme und Konfiguration des Metadateneditors geoway der Firma  

Delphi  IMM  32

4.1  Notwendige Vorarbeiten  32

4.1.1  Die Metadatenelemente der Stadt Wuppertal  32

4.1.1.1  Sammlung der benötigten Elemente aus dem Profil  33

4.1.1.2  Besonderheiten bei der Aufstellung  33

4.1.2  Erweiterung der Datenbank  34

4.1.2.1  Definitionen der Tabellen.  34

4.1.2.2  Anbindung der Datenbank an den Metadateneditor.  36

4.1.2.3  Übernahme der Metadatensätze aus der Migration.  36

4.2  Der Metadateneditor geoway / OpenCatalogue  37

4.2.1  Möglichkeiten zur Anmeldung am System  39

4.2.1.1  Der Administrator und Fachadministrator  39

4.2.1.2  Redakteure und Erfasser  40

4.2.2  Organisationsstruktur der Metadatensätze.  41

4.2.2.2  Eingliederung in Produkte.  41

4.2.2.3  Bearbeitungszustände der Produkte und Artikel  43

4.2.2.4  Übersicht über Redakteure, Erfasser und zugehörige Artikel.  45

4.2.2.5  Zuordnung von Metadatensätzen zu einem bestimmten Erfasser  45

4.2.3  Anpassung der Eingabeformulare für die Metadaten  46

4.2.3.1  Konfiguration der Erfasser Seiten über den Administrator.  46

4.2.3.2  Anpassung der Properties-Dateien für die Portlets  50

4.3  Konfiguration und Anpassung des OpenCatalogue  51

4.3.1  Vorüberlegungen  51

4.3.2  Anpassung der Eingebeformulare für die Wuppertaler Metadaten  52

4.3.3  Anpassung der Properties-Dateien für die Eigenschaften des Profils  53

4.3.4  Problemstellungen  54

4.3.5  Fortschreibung des Wuppertaler-Profils der ISO19115/19119  55

5  Verifizierung des Editors durch exemplarische Neuerfassung und Fortführung  

von  Datensätzen  56

5.1  Neuerfassung von Metadatensätzen  56

5.1.1  Anlegen eines neuen Metadatensatz im OpenCatalogue  56

5.1.1.1  Automatische Tabelleneinträge in der Datenbank  57

5.1.1.2  Problemstellungen  58

5.1.2  Anpassung der Konfiguration des Metadateneditors.  59

5.1.2.1  Anlegen eines neuen Produktes.  59

5.1.2.2  Anpassung der Eigenschaften für das neu angelegte Produkt.  59

5.1.2.3  Anlegen eines neuen Datensatzes zur Überprüfung der Standardwerte.  60

5.1.3  Umsetzung besonderer Metadateninformationen  60

5.1.3.1  Anlegen von Kontaktinformationen.  60

5.1.3.2  Anlegen von Thesauri und Eingabe von Schlüsselwörtern.  61

5.1.3.3  Eingabe von Genauigkeitsangaben und Nutzungsbedingungen  62

5.1.4  Anlegen von neuen Datensätzen zur Verifizierung der Anpassungen.  63

5.2  Fortführung der migrierten Datensätze  63

5.2.1  Auswählen eines bestehenden Metadatensatzes  63

5.2.2  Bearbeiten der Metadaten des ausgewählten Datensatzes  64

5.2.3  Überarbeiten einiger migrierter Datensätze  64

6  Entwicklung eines Erfassungs- und Fortführungskonzeptes für die Metadaten  

der  Stadt Wuppertal.  65

6.1  Das Konzept zur Erfassung und Fortführung von Metadaten.  65

6.1.1  Problemstellungen und Vorüberlegungen  65

6.1.2  Lösung der Probleme  66

6.3  Erfassungsbogen für die Metadateninformationen.  66

6.3.1  Anpassung des Designs des Erfassungsbogens  67

6.3.2  Worddokument zur Erfassung von Metadateninformationen.  68

6.3.2.1  Textfelder, Dropdown-Felder und Kontrollkästchen  68

6.3.2.2  Die Auswahl von vorgegebenen Elementen ermöglichen  70

6.3.3  Beschreibung der eingesetzten Funktionen  72

6.3.3.1  Datum der Erstellung des Dokumentes festsetzen  73

6.3.3.2  Das Verhalten der Auswahlliste für die Präsentationsform anpassen.  73

6.3.3.3  Das Verhalten des Fortführungsintervalls anpassen  74

6.3.3.4  Die Textvorgaben zum Kurzportrait anpassen.  75

6.3.3.5  Hyperlinks im geschützten Dokument ermöglichen  75

6.3.3.6  Die Auswahl der Texte zur Zweckbestimmung ermöglichen  76

6.3.3.7  Die Auswahl der vorgegebenen Schlüsselwörter ermöglichen.  76

6.3.3.8  Vorgaben zur Ausdehnung des geographischen Begrenzungsrechtecks  77

6.3.3.9  Das Verhalten des Datentyps anpassen  78

6.3.3.10  Die Auswahl der vorgegebenen Vertriebskontakte ermöglichen.  78

6.4  Anlegen von Metadatensätzen mit dem Erfassungsbogen  78

7  Aufstellung eines Organisationsmodells für die Metadaten  80

7.1  Konzept für die Organisationsstruktur  80

7.1.1  UML-Diagramme zur Umsetzung des ersten Organisationsmodells  80

7.1.2  Rollenkonzept für die Eingliederung der Gruppierungen.  82

7.1.3  Rollenkonzept für die Eingliederung der Redakteure.  83

7.1.4  Einordnung der Erfasser zu den Datensätzen und zugehörigen Redakteuren  84

7.2  Anlegen der Nutzer und Rollen im Metadateneditor  85

7.2.1  Anlegen der benötigten Redakteure und Erfasser.  85

7.2.2  Anlegen der benötigten Gruppierungen.  86

7.3  Problemstellungen bei der Konzeptaufstellung  87

8 Abschlussbetrachtung ........................................................................................................ 88

8.1 Ergebnisse und praktischer Nutzen ............................................................................ 88

8.2 Ausblick und Anregungen.......................................................................................... 89

Literaturverzeichnis ................................................................................................................. 92

Beteiligte Personen und Institutionen..................................................................................... 94

Eidesstattliche Erklärung ........................................................................................................ 95

Anlagen

A.1 XML-Auszug des Metadatensatzes „Stand der Bauleitplanung“

A.2 XML-Auszug des Metadatensatzes „Einzelhandelskataster“ A.3 XML-Auszug des Metadatensatzes „Geschäftszentren in Wuppertal“ A.4 Benötigte Metadatenelemente aus dem Wuppertaler-Profil A.5 Eingabeformulare des Metadateneditors geoway A.6 Properties-Dateien des Metadateneditors geoway A.7 Erfassungsbogen Wuppertaler Geodatenkatalog A.8 Funktionen des Erfassungsbogens Wuppertaler Geodatenkatalog

Abkürzungsverzeichnis

OGC Open Geospatial Consortium ISO International Organization for Standardization W3C World Wide Web Consortium MIS Metadateninformationssystem UUID Universally Unique Identifier HTTP Hypertext Transfer Protocol XML Extensible Markup Language XSL Extensible Stylesheet Language XSLT XSL Transformations SQL Structured Query Language PSML Portal Structure Markup Language GDI Geodateninfrastruktur CS-W Catalog Service for the Web WMS Web Map Service WFS Web Feature Service OWS OGC Web Service WSS Web Security Service WAC Web Authentification Client SSL Secure Sockets Layer oder auch Secure Server Line MS Microsoft VB Visual Basic OC OpenCatalogue UML Unified Modelling Language OMG Object Management Group

1

1 Einführung

1.1. Vorbemerkung

Die stetig wachsende Nachfrage der Bürger nach Geodaten fordert zunehmend Unternehmen, Geoinformationen weiter zu entwickeln und für eine ständige Aktualisierung zu sorgen. Sowohl in der öffentlichen Verwaltung als auch in privatrechtlichen Unternehmen werden diese Daten erfasst, gepflegt und bereitgestellt. Aber nicht nur die Geodaten, sondern auch weitere beschreibende Informationen sind von Interesse.

Neben Privatpersonen herrscht auch von Unternehmen und Behörden ein reges Interesse an Geoinformationen, z.B. für Bebauungs- oder Flächennutzungspläne. Die Einrichtungen, die Geoinformationen anbieten, sorgen dabei für ein stetig wachsendes Informationsangebot.

Das Internet bietet heute, über ein so genanntes Geoportal, eine leichte Möglichkeit der Publikation der Geoinformationen. Hier werden zahlreiche Funktionen und quasi unbegrenzte Kartendarstellungen mit Verknüpfung von Informationen (bzw. Sachdaten) zu sämtlichen Themenbereichen ermöglicht.

Aber nicht nur die Verknüpfung der Geodaten mit Sachdaten sondern auch die Erstellung eines Kataloges zu den Daten ist heute ein bedeutendes Thema um die dargestellten Informationen zu organisieren. Die Bereitstellung eines Kataloges wird hierbei über Metadaten realisiert, wodurch eine Suche nach bestimmten Themen sowie weitere beschreibende Informationen zu den bereitgestellten Daten ermöglicht werden.

Wozu überhaupt Metadaten bei Geoinformationen?

In Bezug auf raumbezogene Daten bieten Metadaten weitere beschreibende Informationen zu den dargestellten Geodaten. Dies können unter anderem Informationen über die Herkunft oder Aussagen über die Qualität der Daten sein. Im Gegensatz zu Sachdaten, die nur Informationen zu einzelnen Objekte liefern, beschreiben Metadaten die dargestellten Datensätze.

Im Laufe dieser Diplomarbeit wird näher auf die Erfassung von Metadaten und das Erzeugen von Metadatensätzen eingegangen. Hierbei stehen vor allem die Entwicklung eines Erfassungs-und Fortführungskonzeptes sowie die Konfiguration für ein automationsunterstütztes Anlegen von Datensätzen mit dem Metadateneditor geoway im Vordergrund.

2

1.2 Problemstellung

Das Umwelt- und Geodatenportal der Stadt Wuppertal ¹ ist ein öffentliches Datenportal für die Bereitstellung von Geoinformationen des Staatgebietes Wuppertal. Hier gibt es ein großes Angebot an Karten sowie kartographische und topographische Informationen, die für jedermann zugänglich sind.

Ein großes Angebot an Geoinformationen setzt eine gewisse Strukturiertheit und Ordnung der Daten voraus. Die Stadt Wuppertal erweiterte daher ihre Geodateninfrastruktur (GDI) um einen ISO-konformen Katalogservice, um eine Suche nach bestimmten Themen und beschreibende Informationen zu den bereitgestellten Geodaten realisieren zu können.

Der Katalogservice, basierend auf OGC Catalog Service (CS-W 2.0.0) ² , greift hier auf ISO19115/19119-konforme Metadaten ³ zu, die in einer PostGIS-Datenbank ⁴ gespeichert sind.

Der Begriff Metadaten wird für den weiteren Verlauf der Diplomarbeit an dieser Stelle wie folgt definiert.

„Unter Metadaten (Daten über Daten) versteht man strukturierte Daten, mit deren Hilfe eine Informationsressource beschrieben und dadurch besser auffindbar gemacht wird. ... Metadaten liefern .. Grundinformationen über ein Dokument, wie z.B. Angaben über Autor, Titel oder Zeitpunkt der Veröffentlichung und reproduzieren damit im Prinzip genau das, was an Erschließungsarbeit in den Bibliotheken seit jeher geleistet wurde.“ 5

Eine Metadatenerfassung erfordert einen hohen Kenntnisstand in die ISO-Normen, weshalb eine Erfassung nur von geschultem Personal möglich ist. Dem Erfassenden fehlen jedoch häufig die nötigen Informationen um die Datensätze anzulegen, weshalb eine Interviewführung eines entsprechenden Wissensträgers oftmals unumgänglich ist. Diese Diplomarbeit befasst sich daher mit der Aufstellung eines Erfassungs- und Fortführungskonzeptes, wie ein möglicht schneller und unkomplizierter Arbeitsablauf (s. Abb.1.1) gewährleistet werden kann.

_________________________________

¹ Vgl. o.V.: Geodatenportal, 2007

² Vgl. GDI NRW - Geodateninfrastruktur Nordrhein-Westfalen: Testbed II, 2002

³ Vgl. ISO/TC 211 Geographic information/Geomatics: ISO19115, 2002 und ISO/TC 211 Geographic information/Geomatics: ISO19119, 2003

⁴ Vgl. o.V.: PostGIS, 2007

⁵ o.V.: Metadaten, 2007

3

Die bestehenden Daten des Altverfahren Metadatenbank RaumInfo wurden in diesem Zusammenhang von einem extern beauftragen Migrationsbearbeiter mittels Softwaresystem ImportAnt in die Produktions-Datenbank migriert.

Durch Aufstellung eines Erfassungsbogens soll später ein Erfasser oder Redakteur mit Hilfe eines Wissensträgers in der Lage sein, schnell und einfach Metadatensätze erheben zu können. Dort werden dann alle Informationen, die zum Anlegen eines Datensatzes benötigt werden, in einem Worddokument zusammengetragen.

Durch Inbetriebnahme des Metadateneditors geoway soll später der Erfasser oder Redakteur die mit dem Erfassungsbogen erhobenen Datensätze in die Produktions-Datenbank eintragen oder die migrierten Datensätze bearbeiten können.

Mit dem im Wuppertaler-Client installierten Catalog Service CS-W Portal sollen später Metadatensätze durch den Fachadministrator aus der Produktions-Datenbank in Verbindung mit dem Metadateneditor geoway in die Portal-Datenbank kopiert und damit freigegeben werden können.

4

Ein Nutzer kann später aus dem Wuppertaler-Portal heraus durch Verwendung des Catalog-Client Geoportal Metadatensätze recherchieren, wobei durch den CS-W Portal wieder auf die Portal-Datenbank zugegriffen wird, um die freigegebenen Datensätze abzurufen.

Im ersten Teil der praktischen Tätigkeiten dieser Diplomarbeit wird in Kooperation mit der Stadt Wuppertal in diesem Zusammenhang der Metadateneditor geoway auf Basis des Wuppertaler-Profils ¹ konfiguriert und durch Eingabe von neuen und überarbeiten der migrierten Datensätzen verifiziert. Der zweite Teil beschäftigt sich mit der Aufstellung eines, an diesen Editor angelehnten, Erfassungsbogens zur Unterstützung von zukünftigen Neuerfassungen. Im letzten Teil wird ein erstes Organisationsmodell für die zukünftige Führung der Metadaten durch Aufstellung einiger Rollenkonzepte umgesetzt.

1.3 Durchführung der Arbeit

Die vorliegende Diplomarbeit fand bei der Stadt Wuppertal im Ressort 102 Vermessung, Katasteramt und Geodaten statt. Die Stadt Wuppertal ist als kommunale Verwaltung zuständig für alle städtischen Angelegenheiten des Stadtgebietes.

Das Ressort 102 ist für die Erfassung der Erdoberfläche und die Erstellung von Karten verantwortlich. Im Zuge der Weiterentwicklung sind hier Aufgaben wie die Anwendung von zahlreichen GIS-Systemen, digitale Speicherung von Katasterdaten und topographischen Informationen sowie die Bereitstellung der Daten im Geoportal hinzugekommen.

Die Diplomarbeit wurde im Zuständigkeitsbereich Metadatenbank unter der Leitung von Herrn Sander durchgeführt. Schwerpunkt in diesem Bereich ist zurzeit die Neugestaltung der alten Metadatenbank und die Realisierung eines Metadatenauskunftssystems (MIS) im Geoportal.

Die Themenfindung erfolgte in Absprache mit dem Ressort 102, wobei der Schwerpunkt auf die Entwicklung eines Erfassungs- und Fortführungskonzept für Metadaten in einer kommunalen Geodateninfrastruktur am Beispiel der Stadt Wuppertal gesetzt wurde. Die Entscheidung, in diesem Bereich eine Diplomarbeit durchzuführen, wurde aufgrund des zuvor durchgeführten Praxisstudiensemesters getroffen.

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¹ Vgl. SIG Metadaten: Wuppertaler-Profil, 2007

5

1.4 Gliederung

Zu Beginn dieser Diplomarbeit wird auf den Technikstand sowie auf die eingesetzten Systemkomponenten der Stadt Wuppertal eingegangen. Dabei wird sowohl auf die Komponenten des Geoportals, die Datenhaltung der Metadaten im alten und im neuen System sowie der Metadatendarstellung im Geodatenportal Stellung genommen.

Anschließend wird auf ISO-Strukturen der Metadaten, vorgenommene Standardisierungen sowie jeglicher Besonderheiten, die es bei einer Erfassung zu beachten gilt, eingegangen. Insbesondere Grundlagen und Hierarchieebenen der Datensätze werden hier eingehender beschrieben. Auch Besonderheiten des Wuppertaler-Profils ¹ und das Erzeugen von ISO-konformen Datensätzen ist ein Teil dieses Kapitels.

Im nächsten Kapitel, dem ersten Teil der praktischen Tätigkeiten, geht es um die Konfiguration des Metadateneditors geoway in Anlehnung an das Wuppertaler-Profil ¹ . Das Profil wird in diesem Zusammenhang gegebenenfalls überarbeitet und fortgeschrieben. Anschließend wird durch exemplarische Neuerfassung von Metadatensätze sowie Nachbearbeitung einiger migrierter Datensätze die Konfiguration des Editors in allen Aspekten verifiziert.

Im anschließenden Kapitel, dem zweiten Teil der praktischen Tätigkeiten, geht es um die Aufstellung eines, auf dem Wuppertaler-Profil ¹ abgestellten, Erfassungsbogens, um zukünftige Neuerfassungen unterstützen zu können. Zur Optimierung der Datenübernahme in den Editor werden entsprechende Verknüpfungsmerkmale der Oberfläche des Editors eingearbeitet. Durch anschließendes Anlegen von prototypischen Nutzern und Rollen im Metadateneditor und Visualisierung einiger Rollenkonzepte als Diagramme erfolgt die Umsetzung eines ersten Organisationsmodells für die zukünftige Führung der Metadaten.

Im letzten Kapitel werden Schlussfolgerungen aus den praktischen Arbeiten gezogen sowie auf daraus gewonnene Ergebnisse Stellung genommen. Ebenfalls werden hier zu allen Problemen und Einschränkungen, die sich im Laufe der Diplomarbeit bei der Umsetzung der Aufgaben ergaben, Verbesserungsvorschläge dargestellt.

_________________________________

¹ Vgl. SIG Metadaten: Wuppertaler-Profil, 2007

6

2 Grundlagen und Stand der Technik bei der Stadt Wuppertal

Dieses Kapitel befasst sich mit der Beschreibung der Systemumgebung und den verwendeten Technologien für die Metadatenauskunft im Geoportal der Stadt Wuppertal ¹ . Grundlegende Funktionen und Besonderheiten werden dabei beschrieben und dargestellt.

Für die Realisierung der Metadaten sowie der Geodaten des Portals wird ausschließlich die Open Source Software von deegree ² eingesetzt. Hier finden sich neben den Merkmalen und Funktionen der deegree-Software auch Spezifikationen des Open Geospatial Consortium (OGC) ³ und der International Standardization Organisation (ISO) ⁴ wieder.

2.1. Geoportal

Ein Geoportal ist eine spezielle Form eines Internetportals und stellt in einem Netzwerk (z.B. Internet) auf einen Nutzer zugeschnittene Anwendungen (Applikationen) und Informationen unabhängig von Ort und Zeit bereit. Durch Einbindung der Spezifikationen des OGC ³ und der ISO ⁴ werden außerdem internationale einheitliche Standards gewährleistet.

Ein Geoportal ist ein Portal (lat. porta, Pforte), das Teile einer Geodateninfrastruktur über eine Applikation plattformunabhängig bereitstellt. Die GDI dient zum Austausch von Geodaten über ein komplexes Netzwerk (dem Internet) und ermöglicht es, Geodaten über so genannte Webservices (z.B. WMS - Web Map Service ² , WFS - Web Feature Service ² ) zu integrieren.

Der Begriff Portal wird für den weiteren Verlauf der Diplomarbeit nachfolgend definiert.

„Ein Portal ist .. eine Applikation, die .. einen zentralen Zugriff auf personalisierte Inhalte sowie bedarfsgerecht auf Prozesse bereitstellt. Charakterisierend für Portale ist die Verknüpfung und der Datenaustausch zwischen heterogenen Anwendungen über eine Portalplattform. ... [Es] gibt einen zentralen Zugriff über eine homogene Benutzungsoberfläche. Portale bieten die Möglichkeit, Prozesse und Zusammenarbeit innerhalb heterogener Gruppen zu unterstützen.“ 5

_________________________________

¹ Vgl. o.V.: Geodatenportal, 2007

² Vgl. lat/lon GmbH: Deegree-Produkte, 2007

³ Vgl. o.V.: OGC, 2007

⁴ Vgl. o.V.: ISO, 2007

⁵ o.V.: Wikipedia, 2007, Suche nach dem Begriff Portal (Informatik)

7

2.1.1 Das Geoportal der Stadt Wuppertal

Das Umwelt- und Geodatenportal der Stadt Wuppertal ¹ (s. Abb.2.1) ermöglicht die Visualisierung und den Bezug von Geodaten über einen Standardbrowser im Internet. Das Portal, basierend auf dem deegree iGeoPortal ² , bietet die gängigen Funktionen, wie das Navigieren (Zoom, Pan), innerhalb einer Karte.

Suche nach Straßen und Ortschaften werden über einen integrierten Gazetteer(-client) ² ermöglicht, mit dem ein Anwender zu einem bestimmten Punkt oder Bereich in einer Karte springen kann. Neben mehreren vordefinierten Themenbereichen, welche abgerufen werden können, kann ein autorisierter Nutzer jederzeit seine eigene Kombination aus Layern abspeichern und zu einem späteren Zeitpunkt erneut laden.

Der zentrale, vom Portal genutzte WMS ² , ist im Intranet der Stadt Wuppertal installiert und wird über zwei OWS-Proxies ² , die über einen Web Security Service ² gesichert sind, nach außen angebunden und verhält sich gegenüber Klienten wie ein OGC WMS 1.1.1 ² .

_________________________________

¹ Vgl. o.V.: Geodatenportal, 2007

² Vgl. lat/lon GmbH: Deegree-Produkte, 2007

8

Durch entsprechende Konfiguration der OWS-Proxies ¹ und Einbeziehung einer Benutzer- und Rechtedatenbank ¹ wird sichergestellt, dass verschiedene Layer des WMS ¹ nur bestimmten Nutzern im Internet zur Verfügung stehen.

Die Verwendung des OGC WFS ¹ ermöglicht Sachdateninformationen, wodurch beschreibende Informationen zu sämtlichen dargestellten Objekten im Geoportal bereitgestellt werden. Durch Integration der Spezifikationen der OGC ² und ISO ³ werden Interoperabilitäten in allen angebotenen Geoinformationen gewährleistet.

Für den weiteren Verlauf wird der Begriff Interoperabilität wie folgt definiert.

„Als Interoperabilität bezeichnet man die Fähigkeit zur Zusammenarbeit von verschiedenen Systemen, Techniken oder Organisationen. Dazu ist in der Regel die Einhaltung gemeinsamer Standards notwendig. Wenn zwei Systeme miteinander vereinbar sind, nennt man sie auch kompatibel.“ 4

2.1.2 Gazetteer-Client für Suchfunktionen

Eingebunden in das Geoportal ist ein Gazetteer-Client ¹ , mit dem Suchfunktionen innerhalb einer Karte ermöglicht werden. Ein Benutzer kann unter verschiedenen angebotenen Funktionen eine Suche durchführen und wird automatisch zum Suchergebnis navigiert. Bei einem Gazetteer (engl. für Ortsregister) wird die Navigation innerhalb einer Karte in der Form ermöglicht, dass ein spezieller (Orts-)Namen mit seinen geographischen Koordinaten im Gradnetz verknüpft wird und so angesprungen werden kann.

Im Moment werden im Wuppertaler Umwelt- und Geodatenportal ⁵ insgesamt fünf verschiedene, so genannte LocationTypes, unterstützt. Diese, bzw. die Rechercheoptionen auf ihnen, sind in drei Gruppen zusammengefasst (Stadtbezirke/Quartiere; Strassen/Hausnummern; interessante Orte). Das Modul GazetteerSwitch ermöglicht dabei das Umschalten zwischen den verschiedenen Rechercheoptionen, die ihrerseits als eigene Module realisiert sind.

_________________________________

¹ Vgl. lat/lon GmbH: Deegree-Produkte, 2007

² Vgl. o.V.: OGC, 2007

³ Vgl. o.v.: ISO, 2007

⁴ o.V.: Wikipedia, 2007, Suche nach dem Begriff Interoperabilität

⁵ Vgl. o.V.: Geodatenportal, 2007

9

2.1.3 Benutzer- und Rechteverwaltung

Über eine Benutzer- und Rechteverwaltung werden bestimmte Funktionen wie Download, Drucken oder Speichern nur authentifizierten Nutzern zugänglich gemacht. Durch Einsatz des deegree OWS-Proxies ¹ , abgesichert durch einen Web Security Service ¹ , können einzelne Karteninhalte und Downloads an personenbezogene Rechte gebunden werden.

2.1.3.1 Das Konzept

Mit der Benutzer- und Rechteverwaltung von deegree ¹ stehen vielfältige Möglichkeiten zur Definition von Benutzer, Rechte und ihrer Verknüpfung zur Verfügung. Dadurch lässt sich festlegen, auf welche Objekte ein Benutzer wie zugreifen darf. Es können die folgenden zentralen Konzepte definiert werden.

x Benutzer: Person, die auf eine Ressource mittels Benutzername und Passwort zugreift. x Gruppen: Dienen als Zusammenfassung von Benutzern zu Gruppen. x Rollen: Sind Sammlungen von Rechte bezüglich der Datensätze. Festlegung ob eine Rolle für jeden einzelnen Datensatz das Zugriffsrecht besitzt oder nicht.

2.1.3.2 OWS-Proxy

Die Spezifikationen des OGC ² sind Grundlage von Interoperabilität in einer GDI. Als Schnittstellenspezifikationen treffen sie jedoch keine Festlegungen über Nutzer, Berechtigungen und Sicherheitsmechanismen. Ein eingesetzter WMS ¹ kann frei genutzt werden und in der Regel steht der gesamte Datenumfang des OWS-Servers zur Verfügung. Nur durch den Einsatz eines so genannten Stellvertreters (Proxy) vor dem eigentlichen OWS ¹ können Filterungen für den eingesetzten WMS ¹ ermöglicht werden. Ein OWS-Proxy verhält sich wie der OWS ¹ selbst, bietet aber folgende Filtermöglichkeiten für die Ein- und Ausgabe.

x Einsatz von mehreren Schichten auf einen OWS. Verschiedene Nutzer haben nur Zugriff auf eine Teilmenge dieser Schichten (WMS1 für Planung, WMS2 für Topographie, etc.). x Unterschiedliche Nutzer können nur auf bestimmte Layer zugreifen. x Ein Zugriff kann räumlich und thematisch eingeschränkt werden (z.B. nur ein bestimmtes Stadtviertel, eine maximale Auflösung, etc.).

_________________________________

¹ Vgl. lat/lon GmbH: Deegree-Produkte, 2007

² Vgl. o.V.: OGC, 2007

10

2.1.2.3 Web Security Service

Ein wesentliches Merkmal interoperabeler verteilter Systeme ist, dass ihre Schnittstellen bekannt und frei zugänglich sind. Diese Regelung gilt daher auch für alle vom OGC ¹ spezifizierten Web Services. Problematisch ist diese Offenheit jedoch, wenn Daten nur einem eingeschränkten Nutzerkreis zur Verfügung gestellt werden sollen. Kein OGC ¹ spezifizierter Dienst kennt von Beginn an eine Möglichkeit, nutzerabhängige Zugriffe zu beschränken.

Eine Neuregelung im Rahmen der GDI-NRW ergab daher eine Spezifikation eines so genannten deegree Web Security Service (WSS) ² , der seinerseits als Web Service realisiert ist und zur Absicherung des OWS ² sowie beliebig weiterer Web Services eingesetzt werden kann.

Ein anmeldender Benutzer authentifiziert sich zunächst und erzeugt auf dem WSS ² eine Session, die über eine ID identifiziert werden kann. Anfragen, z.B. ein GetMap-Request, die vom Benutzer gesendet werden, werden dann zusammen mit einer SessionID, eingebettet in ein XML-Dokument, mittels HTTP-Post an den gesicherten WSS ² gesendet. Dieser überprüft die mitgeschickte SessionID und leitet im Falle der Gültigkeit die Anfrage über eine gesicherte Verbindung (SSL) ebenfalls mittels HTTP-Post an den gesicherten Dienst weiter.

2.1.2.4 Web Authentification Client

Durch Einsatz des WSS ² wird der abgesicherte Zugriff auf einen Web Service also in der Form ermöglicht, dass eine Anfrage von einem Benutzer mittels HTTP-Post an den WSS ² geschickt wird. Dieser leitet die Anfrage weiter und schickt die Antwort ebenfalls mittels HTTP-Post an den Client zurück. Da die wenigsten eingesetzten WebMap-Clients dieses Protokoll beherrschen, werden Anfragen stattdessen mittels HTTP-Get direkt an den WMS ² geschickt.

Abhilfe schafft hier der deegree Web Authentification Client (WAC) ² , der für die installierten WebMap-Clients als WMS-konforme Fassade auf einen WSS ² arbeitet. Gegenüber dem WSS ² agiert der WAC ² als WSS-Client, indem er sich mit einer Nutzerkennung gegenüber diesem authentifiziert. Gegenüber dem Benutzer ist der WAC ² unsichtbar hinter einer Fassade verborgen und erscheint ihm als normaler WMS, beherrscht jetzt jedoch die Kommunikation mit dem WSS ² über dessen Protokoll.

_________________________________

¹ Vgl. o.V.: OGC, 2007

² Vgl. lat/lon GmbH: Deegree-Produkte, 2007

11

2.1.4 Einbindung des Catalog Service CS-W 2.0.0

Die Darstellung der Metadaten bei der Stadt Wuppertal wird realisiert über einen Katalog Service nach dem Standard OGC CS-W 2.0.0 ¹ . Durch die Erweiterung des Wuppertaler Umwelt- und Geodatenportal ² um diesen Catalog Service konnte das Portal um folgende Funktionen ergänzt werden.

x Suche nach bestimmte Daten

x Speichern der Suchergebnisse

x Darstellung der Suchergebnisse im Kartenfenster des Portal

Der Begriff Catalog Service wird an dieser Stelle für den weiteren Verlauf der Diplomarbeit wie folgt definiert.

„Katalogdienste implementieren Suchfunktionen für räumliche Daten und Dienste. Dabei wird auf Metadaten zurückgegriffen, die für die Daten und Dienste abgelegt wurden. Die Nutzung der Dienste, nachdem sie gefunden wurden, werden GIS und Web-GIS Anwendungen überlassen.“ 3

Zur Realisierung des Catalog Service ¹ im Wuppertaler Geodatenportal ² wird ein CSW-Client ⁴ verwendet, um eine Suchfunktion nach Metadaten zu ermöglichen. Dazu wurde ein CSW-Client-Modul ⁴ in das iGeoPortal ⁴ eingebunden, das über einen Link den Einstieg in die Metadatensuche ermöglicht.

Die Menüleite des Portals wurde bei Einrichtung des CS-W ¹ um ein Element KATATLOG (s. Abb.2.2, zweite von Links) ergänzt, um die Metadatensuche zu aktivieren. Durch einen Klick auf diesen Eintrag öffnet sich das CSW-Client-Modul ⁴ zur Suche nach den Metadaten.

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¹ Vgl. GDI NRW - Geodateninfrastruktur Nordrhein-Westfalen: Testbed II, 2002

² Vgl. o.V.: Geodatenportal, 2007

³ o.V.: MapbenderWiki, 2007

⁴ Vgl. lat/lon GmbH: Deegree-Produkte, 2007

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2.1.4.1 Metadatensuche mit Hilfe des CSW-Client-Moduls

Das Modul zur Metadatensuche (s. Abb.2.3) gliedert sich in zwei Bereiche. Links befindet sich ein Navigationsmenü, in dem zwischen der einfachen Suche und der detaillierten Suche (s. Abb.2.4) gewechselt werden kann. Jederzeit kann die bisherige Auswahl an Suchergebnissen angesteuert werden. Im rechten Teil des Fensters werden navigationsabhängig die jeweiligen Inhalte dargestellt.

Mittels der einfachen Suche kann der Nutzer durch Eingabe von einzelnen Stichworten eine Metadatensuche nach Datensätzen und Datensatzreihen starten. Die detaillierte Suche bietet mehr Möglichkeiten zur Beschreibung der zu suchenden Daten. Zusätzlich zur thematischen Suche kann sowohl eine zeitliche als auch eine räumliche Eingrenzung erfolgen.

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2.1.4.2 Metadatendarstellung

Wurde ein oder mehrere Datensätze gefunden, werden diese in einer Trefferliste angezeigt. Wird ein Treffer ausgewählt, gelangt man zur Übersicht über einen Metadatensatz. Es öffnet sich ein neues Fenster (s. Abb.2.5), das eine Auswahl an Metadateninformationen enthält.

Unterhalb der aufgeführten Informationen zu dem ausgewählten Datensatz befinden sich Schaltflächen zur weiteren Navigation. Hier kann zwischen einer Übersicht und einer Detailansicht gewechselt oder das Fenster geschlossen werden. Die Übersicht enthält die wichtigsten Metadaten, während die Detailübersicht weitere Informationen zum aktuellen Datensatz enthält.

Ausschlaggebend für die Darstellung der Suchergebnisse sowie der Metadatenansicht sind vier XSL-Dateien, die im Wuppertaler Client installiert sind. Im Zuge des Aufbaus des Katalogservice bei der Stadt Wuppertal wurde die Ansicht angepasst und konfiguriert. In den späteren Kapiteln wird näher auf die notwendigen Arbeitsschritte der Konfiguration sowie der Anpassung der Ansicht eingegangen.

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2.2 Datenhaltung der Metadaten

Die Speicherung der ISO-Metadaten erfolgt bei der Stadt Wuppertal in zwei Datenbanken (Produktionsdatenbank und Geoportaldatenbank) nach dem Standart PostGIS ¹ . In diesen Datenbanken lassen sich beliebig viele Metadatensätze speichern, bearbeiten und anzeigen.

2.2.1 DbVisualiser

Bearbeitungen in der Metadatenbank erfolgen mit dem Programm DbVisualizer (s. Abb.2.6) der Firma Minq ² . Das Programm bietet als universelles Datenbank-Tool alle wichtigen Funktionen von relationalen Datenbanken und ist damit für eine Organisation der gespeicherten Metadaten geeignet.

Der DbVisualizer bietet unter anderem die nachfolgenden Funktionen.

x Gleichzeitige Verbindung von mehreren Datenbanken

x Erstellung von Abfragen (Query Builder) x Importieren und Exportieren von Daten

x Erstellen und Editieren von Tabellen (Table Data Editor) und Views x Vielseitige Unterstützung von Datenbanktreibern (Informix, JDBC, MySQL, Oracle, etc.) x Ausführen von SQL-Befehlen (SQL Editor) und Anzeige von SQL-Abfragen (Monitor)

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¹ Vgl. o.V.: PostGIS, 2007

² Vgl. o.V.: DbVisualizer, 2007

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2.2.2 Bisheriges Metadatenauskunftssystems

Die Datenhaltung der Metadaten erfolgte erstmals in einer nicht standardkonformen PostgreSQL-Datenbank ¹ , welche nur für die Mitarbeiter der Stadt Wuppertal im Intranet unter dem Namen Metadatenbank RaumInfo (s. Abb.2.7) zur Verfügung stand. Im Zuge des Aufbaus des Katalogservices ist diese Datenbank auf eine ISO-konforme Datenbank umgestellt und alle Daten in die neue Datenbank überstellt worden.

2.2.3 Neue Metadatenbank nach ISO-Norm

Um nationale und internationale Interoperabilitäten zu gewährleisten wurden die Standards von ISO ² (ISO 19115 - Metadata ³ , ISO 19119 - Services ⁴ ) verwendet, um die Datenbank an die ISO-Normen anzupassen. Die neue Metadatenbank setzt, durch Integration von geographischen Daten, jetzt nicht mehr auf dem Standard PostgreSQL ¹ , sondern auf PostGIS ⁵ , auf. Eingerichtet wurden hier zwei unabhängige Datenbanken. Eine Produktionsdatenbank zur Überarbeitung der Datensätze mit dem Editor geoway sowie eine Geoportaldatenbank zur Bereitstellung der Daten ins Geoportal. Das Kopieren von Datensätzen aus einer Datenbank in die andere wird später durch den Metadateneditor möglich sein.

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¹ Vgl. o.V.: PostreSQL, 2007

² Vgl. o.V.: ISO, 2007

³ Vgl. ISO/TC 211 Geographic information/Geomatics: ISO19115, 2002

⁴ Vgl. ISO/TC 211 Geographic information/Geomatics: ISO19119, 2003

⁵ Vgl. o.V.: PostGIS, 2007

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2.2.4 Umstellung der alten Datenbank in die ISO-konforme Datenbank

Zur Umstellung der Altdatenbank ist ein Migrationschema aufgestellt worden, welches von einer externen Firma umgesetzt wurde, um den Altdatenbestand mittels einer Migration vom Altsystem in das neue System zu portieren.

Der Begriff Migration wird für den weiteren Verlauf der Diplomarbeit an dieser Stelle wie folgt definiert.

„Unter Migration versteht man im Rahmen der Informationstechnik ... den Transfer von Daten aus einer Umgebung in eine andere. ... Die Migration von Daten kann sowohl die Dateiformate als auch die internen Strukturen (Schemata) betreffen.“ 1

Zu jedem Attribut aus dem Altdatenmodell wurde ein passendes Element aus der ISO-Norm gesucht, zugeordnet und eine Tabelle gemäß der Abb.2.8 aufgestellt. Bei der Aufstellung des Migrationsschemas kamen neben den Normen ISO 19115 ² und ISO 19119 ³ , das DE-Profil ⁴ des länderübergreifenden Arbeitskreis Metadaten (AK Metadaten), der GeoInfoDok ⁵ der Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen (AdV) und das Berlin/Brandenburgische-Profil ⁶ zum Gebrauch um passende Metadatenelemente zu finden.

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¹ o.V.: Wikipedia, 2007, Suche nach dem Begriff Migration (Informationstechnik)

² Vgl. ISO/TC 211 Geographic information/Geomatics: ISO19115, 2002

³ Vgl. ISO/TC 211 Geographic information/Geomatics: ISO19119, 2003

⁴ Vgl. Länderübergreifender Arbeitskreis Metadaten: DE-Profil, 2005

⁵ Vgl. AdV-Arbeitskreisen Liegenschaftskataster, Geotopographie und Raumbezug.: GeoInfoDok, 2003

⁶ Vgl. SIG Metadaten: Berlin/Brandenburgisches-Profil, 2006

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2.3 Konfiguration der Metadatendarstellung im Geoportal

Um die Darstellung der Metadaten im Geoportal zu ermöglichen, bedarf es einiger Arbeiten. Da die Metadaten aus den ISO-Datenbanken nur mittels XML abgerufen und angezeigt werden können, muss diese XML-Darstellung in eine HTML-Ansicht transformiert werden.

2.3.1 XSL - Extensible Stylesheet Language

Die Extensible Stylesheet Language (XSL) ¹ ist eine Familie von Sprachen zur Erzeugung von Layouts für XML-Dokumente. Der Dialekt XSL Transformations ¹ (XSLT) kann auch zur Übersetzung oder Transformation eines XML-Dialektes in ein anderes Format dienen. Diese Layouts (auch Stylesheets) können in die zu formatierenden XML-Dokumente eingebunden werden, wobei sich dann Layouts speziellen Medien zuordnen lassen. Zu XSL ¹ gehören die nachfolgenden Teile.

x das XML-basierte eigentliche XSL ¹ für die Beschreibung eines Dokuments als Baum mit Formatierungsanweisungen und Stielangaben

x das XML-basierte XSLT ¹ für die Transformation eines beliebigen XML-Dokuments in einen anderen Baum

x und indirekt auch XPath ¹ für die Adressierung von Baumbestandteilen

Für die Metadatendarstellung im Geoportal werden die Funktionen von XSL ¹ benötigt, um aus der XML-Darstellung eine HTML-Ansicht (s. Abb.2.9) zu erzeugen. Bei der Stadt Wuppertal gibt es vier Dateien, die für diese Transformation ausschlaggebend sind.

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¹ Vgl. o.V.: SELFHTML, 2007

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2.3.2 Transformationsdateien

Konfiguriert werden die Auflistungen der Ergebnisse bei der Katalogsuche und die Ansicht bei der Darstellung der Datensätze. Für die Konfiguration gibt es folgende Dateien.

x metaList2html.xsl: Mit ihr wird die Darstellung der gefundenen Suchtreffer bei einer Suche im Katalog konfiguriert. Das Verhalten, wie die gefunden Treffer einer Suchanfrage aufgelistet werden, wird hier definiert.

x metaContent2html.xsl: Dient zur Anzeige eines Metadatensatzes. Hier wird zur Darstellung ein neues Fenster geöffnet. Außerdem wird hier der Wechsel zwischen Übersicht und Detailansicht der Metadaten ermöglicht.

x metaOverview2html.xsl: Definiert die einfache Übersicht der Metadaten. Hier werden nur die wichtigen Metadateninformationen aufgeführt.

x metaDetails2html.xsl: Definiert die Detaildarstellung der Metadaten. Enthält mehr Daten als die Übersicht und stellt alle gewünschten Metainformationen bereit.

2.3.3 Notwendigkeiten für die Konfiguration

Bevor die Konfiguration vorgenommen werden kann bedarf es einiger Vorarbeiten. Zum einen müssen zuerst einmal alle Attribute, die ins Geoportal bereitgestellt werden sollen, erfasst werden. Dazu muss überlegt werden, welche Attribute überhaupt dargestellt werden sollen und in welcher Ansicht sie erscheinen sollen (Übersicht, Detailansicht oder beides). Anschließend müssen die Kardinalitäten der Attribute, ob es sich um ein Pflichtelement oder ein optionales Element handelt, festgelegt werden.

Der Begriff Kardinalität wird an dieser Stelle für den weiteren Verlauf der Diplomarbeit wie folgt definiert.

„Die Kardinalität beschreibt in der Datenbanktechnik die Komplexität oder den Grad einer Beziehung (engl: Relationship) zwischen zwei Entitätstypen in einem Entity-Relationship-Diagramm (ER-Diagramm). ... Die Kardinalität eines Beziehungstyps (Relationship-Typs) gibt an, mit wie viel anderen Entitäten eine Entität eines bestimmten Entitätstyps in einer konkreten Beziehung stehen muss bzw. kann.“ 1

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¹ o.V.: Wikipedia, 2007, Suche nach dem Begriff Kardinalität (Datenbanken)

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2.3.3.1 Ermittlung der Attribute für die Darstellung

Alle Attribute, aus dem Migrationsschema sowie alle weiteren gewünschten Attribute der ISO 19115 ¹ , wurden zusammengestellt und gemäß Abb.2.10 aufgestellt. Bezeichnung entspricht dabei dem einleitenden Namen im Geoportal, Variable(n) den Namen der Attribute, Welche Ansicht? legt fest, in welcher Ansicht das Attribut auftauchen soll und Abbildung wie die Attribute dargestellt werden sollen.

2.3.3.2 Besonderheiten und Regelungen

Für die Darstellung der Attribute wurden entsprechend die Dateien metaOverview2html.xsl für die Übersicht (Overview) und metadetails2html.xsl für die Detailansicht (Details) angepasst, wobei die Werte aus den festgelegten Variablen (wo die Werte der XML-Datei gespeichert waren) entnommen wurden.

Bei Attributen mit Kardinalitäten von 0..1 oder 0..* erfolgt nur eine Ausgabe des jeweiligen Elementes, wenn überhaupt Werte vorhanden sind, bei Mehrfach-Attributen mit Kardinalitäten von 0..* oder 1..* erfolgt eine Ausgabe aller Werte mit Kommatatrennung hintereinander.

Die englischen Bezeichnungen, die sich aus den verwendeten Codelisten ergaben, wurden in entsprechende deutsche Bezeichnungen konvertiert, wobei hier für die Stadt Wuppertal als Grundlage das Wuppertaler-Profil der ISO19115/19119 ² zum Zuge kam.

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¹ Vgl. ISO/TC 211 Geographic information/Geomatics: ISO19115, 2002

² Vgl. o.V.: Wuppertaler-Profil, 2007

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3 Strukturen von Metadaten

Dieses Kapitel befasst sich mit der Beschreibung, wie Metadatensätze zu erfassen sind und jegliche Besonderheiten die zu beachten gilt. Insbesondere wird hier auf Normierungen und Standardisierungen der Metadaten sowie auf die verschiedenen Arten von Datensätze, die erfasst werden können und auf Hierarchieebenen eingegangen.

Grundlage ist das Wuppertaler-Profil der ISO19115/19119 ¹ , in dem alle Regelungen und Besonderheiten, die bei der Umsetzung der Metadaten bei der Stadt Wuppertal vorgenommen wurden, aufgeführt sind. Der letzte Abschnitt des Kapitels beschreibt, wie eine Erfassung von ISO-konformen Datensätzen sowie eine Prüfung auf Vollständigkeit erfolgen kann.

3.1 Anwendungen und Nutzen von Metadaten

Im Folgenden werden die wichtigsten Anwendungen und der Nutzen von Metadaten, insbesondere im Rahmen einer GDI, zusammenfassend dargestellt.

x Nur durch Bereitstellung von Metadaten sind Suchfunktionen realisierbar, bei denen auf der Grundlage von Anwenderkriterien die entsprechenden Datenbestände identifiziert werden.

x Metadaten helfen dem Nutzer über die Eignung der recherchierten Daten und Dienste zu entscheiden.

x Metadaten sind Voraussetzung für einen weit reichenden Datenaustausch. x Auch innerhalb einer Institution sind Metadaten von Nutzen, indem eine interne Organisation und Verwaltung der Datenbestände realisiert wird.

3.1.1 Standardisierung der Metadaten

Die Metadaten sind einer Normung und Standardisierung unterzogen worden. Dabei sind sie zum einen klassifiziert und zum anderen in zwingende und optionale Informationen eingestuft worden. Im Folgenden werden die Bestrebungen, die bezüglich der Standardisierung der Metadaten von OGC ² und ISO ³ vorgenommen wurden, vorgestellt.

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¹ Vgl. o.V.: Wuppertaler-Profil, 2007

² Vgl. o.V.: OGC, 2007

³ Vgl. o.V.: ISO, 2007

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3.1.1.1 International Standardization Organisation

Die International Standardization Organisation ¹ ist eine Organisation, die Standards in verschiedenen Bereichen weltweit entwickelt. Das für die Geoinformation zuständige Technical Committee (Fachausschuss) TC 211, erarbeitet Standards (Formal die Normen 191xx) für alle Arten von Informationen, Methoden, Werkzeugen und Diensten, die einen Raumbezug haben. Ein weiteres Ziel des TC 211 ist die Verbesserung der Verfügbarkeit, den Zugriff und den Austausch von Geoinformationen.

Im Bezug auf Metadaten sind nachfolgende Standardisierungen vorgenommen worden.

x ISO 19115 Geographic Information - Metadata 2

Diese Norm beschäftigt sich mit der Struktur und Semantik von Metadaten über Geodaten. Es folgen Festsetzungen eines Mindestumfangs (Kernmodell), Einteilung in Kategorien und die Unterscheidung in verpflichtende und optionale Metadaten. Dabei werden alle denkbaren Aspekte (ca. 400 Merkmale) zu Metadaten aufgelistet. x ISO 19119 Geographic Information - Services 3

Diese Norm definiert eine Schnittstelle zur Realisierung von Diensten sowie die Struktur und Semantik von Metadaten über Geodienste. Diese Dienste sollen den interoperablen Informationsaustausch ermöglichen und proprietäre Schnittstellen vollständig ersetzen. x ISO 19139 Geographic Information - Metadata Implementation Specification ⁴ Die logische Struktur von ISO 19115 ² wird durch einen Satz von XML-Schemata durch Regelung der Art und Weise der Beschreibung und Austausch von Metadaten umgesetzt. Auf diese Weise wird versucht, ein einheitliches Austauschformat zu schaffen.

3.1.1.2 Open Geospatial Consortium

Das Open Geospatial Consortium ⁵ ist ein internationals Industriekonsortium und sorgt für die Verbreitung räumlicher Informationen, so dass ein Anwender von der Nutzung dieser Daten profitieren kann. Aus diesem Grund wurden die OGC-Spezifikationen geschaffen, die es ermöglichen, von definierten Schnittstellen aus räumliche Informationen über Netze verschiedener Plattformen und Produkte hinweg austauschen und anwenden zu können.

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¹ Vgl. o.V.: ISO, 2007

² Vgl. ISO/TC 211 Geographic information/Geomatics: ISO19115, 2002

³ Vgl. ISO/TC 211 Geographic information/Geomatics: ISO19119, 2003

⁴ Vgl. ISO/TC 211 Geographic information/Geomatics: ISO19139, 2007

⁵ Vgl. o.V.: OGC, 2007

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Das OGC ¹ arbeitet eng mit der ISO ² und dem World Wide Web Consortium (W3C) ³ zusammen. Viele abstrakte Spezifikationen des OGC ¹ sind gleichzeitig ISO-Normen (s. Abb.3.1). Die ISO ² und das OGC ¹ sehen sich nicht als Konkurrenten sondern versuchen gemeinsam, neue Spezifikationen und Standards zu entwickeln.

Im Bezug auf Metadaten wurden nachfolgende Bestrebungen des OGC ¹ unternommen.

x Abstract Specification:

o Topic 11: Metadata (Übernommen von ISO 19115 - Metadaten für Daten ⁴ )

o Topic 12: Service Architecture (Übernommen von ISO 19119 - Metadaten für Dienste ⁵ ) x Implementation Specification

o Catalogue Services 2.0.1 (CAT/CSW) 6

o Catalogue Service for the Web x Recommendation Paper

o CSW 2.0 ISO 19 115 / 19 119 Application Profile

Definiert, wie Katalogdienste für ISO-Metadaten organisiert und implementiert werden. Dies umfasst die Suche nach, den Zugriff auf und das Management von Metadaten.

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¹ Vgl. o.V.: OGC, 2007

² Vgl. o.V.: ISO, 2007

³ Vgl. o.V.: W3C, 2007

⁴ Vgl. ISO/TC 211 Geographic information/Geomatics: ISO19115, 2002

⁵ Vgl. ISO/TC 211 Geographic information/Geomatics: ISO19119, 2003

⁶ Vgl. GDI NRW - Geodateninfrastruktur Nordrhein-Westfalen: Testbed II, 2002

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3.1.2 Metadateninformationssystem zur Auskunft von Metadaten

Sind Metadaten (digital) verfügbar, bietet sich die Verwaltung und Organisation in einem Metadateninformationssystem (MIS) ¹ an. Durch Integration von einer oder mehreren Datenbanken wird die Verbreitung und Auffindung von Metadaten ermöglicht. Ein MIS ¹ ist somit ein wichtiges Instrument zur Vermarktung von Datenbeständen mittels Metadaten.

Im Bezug auf Geodateninfrastrukturen erweisen sich Metadateninformationssysteme ¹ als wichtige Komponenten zur systematischen Beschreibung und Verfügbarmachung der vorhandenen Datenbestände für Nutzer. Eine Eingliederung des MIS ¹ bzw. der Metadaten in eine GDI zeigt die Abb.3.2.

Die Aufgaben eines Metadateninformationssystem ¹ bestehen in der Information über die Herkunft, Qualität, Aktualität und Verfügbarkeit von Geodaten sowie gegebenenfalls über verschiedene fachspezifische Angaben. Das MIS ¹ hat den Zweck, Nutzer über den Geodatenbestand zu informieren und ihnen den Zugriff darauf zu ermöglichen. Im Wesentlichen werden von einem Nutzer zuerst Informationen über Geodaten und erst in zweiter Phase die eigentlichen Daten benötigt.

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¹ Vgl. o.V.: Metadateninformationssystem, 2007

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Grundlage zur Verwirklichung eines MIS ¹ liegt dabei auf Seite der Datenanbieter. Dessen Aufgabe ist es, seine Daten durch Metadaten zu beschreiben und die Metadaten verfügbar zu machen. Durch Verwendung von entsprechenden Diensten (CS-W ² ) müssen die Metadaten für die Anwendung in einer GDI bereitgestellt werden bzw. ins Geoportal eingebunden werden.

3.1.3 Spezifikationen des OGC CS-W

Mit Hilfe eines Catalog Service ² wird also die Realisierung eines MIS ¹ in einem Geoportal ermöglicht. Die Spezifikation des OGC CS-W ² besagen, das die Publikation und Bereitstellung von Metadaten zu Geodaten, Geodiensten und Geoanwendungen möglich sind. Es lassen sich folgende Definitionen ableiten.

x Geodaten

Digitale oder analoge Informationsobjekte mit direktem oder indirektem Bezug zur Erdoberfläche. Spezifiziert in der ISO 19115 ³ , die Informationen über Metadaten zu Geodaten enthält. Hier wird zwischen Datensätzen (Dataset) und Datensatzreihen (Series) unterschieden. Eine Series ist dabei ein übergeordneter Datensatz zu einem Dataset. x Geodienste

Dienste, die Zugriff auf räumliche Informationen (oder Verarbeitung dieser) über standardisierte Schnittstellen realisieren. Spezifiziert in der ISO 19119 ⁴ , die Informationen zu Metadaten zu Geodiensten enthält. x Geoanwendungen

Applikationen, die eine Verwendung von räumlichen Informationsobjekten durch eine Software ermöglichen.

Durch den CS-W ² werden gewisse Operationen (ausführbare Funktionen) ermöglicht, mit denen gespeicherte Datensätze aus der Datenbank abgerufen werden können. Dadurch lässt sich jeder beliebige Datensatz in einem Internetbrowser als XML-Dokument betrachten. Die Darstellung der XML-Ansicht wird dabei über die ISO 19139 ⁵ , welche die XML-Schemata der Darstellung vorgibt, definiert.

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¹ Vgl. o.V.: Metadateninformationssystem, 2007

² Vgl. GDI NRW - Geodateninfrastruktur Nordrhein-Westfalen: Testbed II, 2002

³ Vgl. ISO/TC 211 Geographic information/Geomatics: ISO19115, 2002

⁴ Vgl. ISO/TC 211 Geographic information/Geomatics: ISO19119, 2003

⁵ Vgl. ISO/TC 211 Geographic information/Geomatics: ISO19139, 2007

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Gemäß den Spezifikationen des CS-W ¹ werden insgesamt sieben Operationen bereitgestellt um gespeicherte Informationen abzurufen, die im nachfolgenden genannt werden.

x GetCapabilities: Liefert die Metadaten des Dienstes.

x GetDomain: Liefert eine inhaltliche Übersicht zum Katalog. x GetRecords: Sucht Datensätze und zeigt diese an. x GetRecordById: Sucht einen Datensatz nach einer ID und zeigt diesen an. x DescribeRecord: Liefert das XML-Schema für die Ergebnisdatei der Operationen GetRecords und GetRecordById.

x Harvest: Übernimmt Metadaten dritter Stellen in einen zentralen Katalogserver. x Transaction: Definiert eine Schnittstelle zum Erstellen, Ändern und Löschen von Datensätzen.

3.2 Das Wuppertaler Profil der ISO19115/19119

Bei der Umsetzung des ISO-konformen Informationssystems sind zahlreiche Regelungen und Besonderheiten zu beachten. Zur Festlegung, wie die Metadatenelemente aus den ISO-Normen umgesetzt wurden, dient dabei ein kommunales Profil. Das Profil dient zur Dokumentation der Umsetzung mit Vorschlägen zur Standardisierung. Zu diesem Zweck wurde das Wuppertaler-Profil der ISO19115/19119 ² aufgestellt, welches die Umsetzung der Metadatenelemente der Stadt Wuppertal dokumentiert.

Dieses Profil gibt wieder, welche Elemente bei der Stadt Wuppertal erfasst und wie sie definiert wurden. Aufgelistet werden hier die Metadatenelemente, die aus den ISO-Normen übernommen wurden, mit entsprechenden deutschen Übersetzungen, Erläuterungen, Angaben von Kardinalitäten und des Wertebereichs zur Darstellung der Strukturenumsetzung.

3.2.1 Aufbau des Profils

Der erste Teil des Wuppertaler-Profils der ISO19115/19119 ² gibt zunächst eine Einleitung mit allen Besonderheiten und Regelungen, die zu beachten gilt. Gefolgt von der Umsetzung der Metadatenelemente der Stadt Wuppertal im Kapitel 6, wobei zunächst die Feststetzungen und Definitionen der Aufstellung erklärt werden.

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¹ Vgl. GDI NRW - Geodateninfrastruktur Nordrhein-Westfalen: Testbed II, 2002

² Vgl. o.V.: Wuppertaler-Profil, 2007

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Die Abb.3.3 zeigt einen Ausschnitt der Umsetzung der Tabelle MD_Metadata gemäß Wuppertaler-Profil ¹ .

3.2.2 Festlegungen und Abweichungen von der ISO-Norm

Festlegungen, wie die tabellarischen Auflistungen der Metadatenelemente (Abb.3.3) erfolgten, finden sich im Wuppertaler-Profil ¹ unter Metadatenelemente der GDI WU im Kapitel 6 wieder. Hier wurde wie folgt eine Festlegung der Kardinalitäten vorgenommen.

x 1..1: Element muss genau einmal vorkommen.

x 1..*: Element muss mindestens einmal vorkommen. x 0..1: Element kann keinmal oder einmal vorkommen. x 0..*: Element kann keinmal, einmal oder mehrmals vorkommen.

Danach erfolgte die Aufstellung der Auflistungen der Metadatenelemente mit folgenden Definitionen.

x line: Entspricht den Nummerierungen der Elemente in der ISO-Norm. x Name/Role name: Angabe der Tabelle (grau hinterlegt) gefolgt von den Attributen. Nicht übernommene Attribute wurden entsprechend weggelassen. Handelt es sich um ein Kernelement der Stadt Wuppertal, wird dieses durch einen verstärkten linken Rand (durchgezogen für Pflichtelemente, punktiert für optionale Elemente) hervorgehoben. x Short name: Kurzname aus der ISO-Norm.

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¹ Vgl. o.V.: Wuppertaler-Profil, 2007

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x Definition: Englische Erläuterung aus der ISO-Norm.

x Kard.: Angabe der Kardinalitäten, die sich aus dem Wuppertaler Modell ergaben, wobei Pflichtelemente mit 1..1 oder 1..* und optionale Elemente mit 0..1 oder 0..* angegeben wurden. Ist eine Abweichung zur ISO-Norm vorhanden, wird diese durch einen Verweis in Form von ISO [] sowie durch entsprechende farbliche Hervorhebungen gekennzeichnet. x Name: Gibt einen passenden deutschen Namen zum Attribut an. Entspricht dieser Name der Bezeichnung im Geodatenportal (s. Abb.2.10 Spalte Bezeichnung), wird diese fett hervorgehoben.

x Wertebereich: Angabe, wie die Attribute definiert wurden, z.B. als Text. Verweist das Attribut auf eine andere Tabelle oder auf eine Codeliste, sind blau unterstrichene Verweise angegeben.

x Erläuterungen: Deutsche Beschreibung zum Attribut.

3.3 Besonderheiten bei der Erfassung von Metadaten

Bei der Erfassung von Metadatensätzen ist zuerst einmal zu unterscheiden zwischen Pflichtelementen und optionalen Elementen. Pflichtelemente sind diejenigen Attribute, die für einen nach ISO-Norm konformen Datensatz zwingend belegt werden müssen. Alle anderen Attribute sind optionale Elemente, welche je nach belieben definiert werden können.

Bei der Stadt Wuppertal erfolgte die Festlegung der Elemente gemäß dem Wuppertaler-Profil der ISO19115/19119 ¹ , wobei die Kernelemente der Stadt Wuppertal, die bei jedem Datensatz zu erfassen sind, entsprechend hervorgehoben waren.

3.3.1 Kernelemente aus den ISO-Normen

Die ISO 19115 ² besagt, dass für einen ISO-konformen Metadatensatz so genannte Kernelemente (Grundgerüst für den Datensatz) definiert werden müssen. Hierbei werden zum einen Klassen bzw. Tabellen und zum anderen Elemente bzw. Attribute genannt, die entweder als Pflichtelemente (engl. mandatory), als optionale Elemente (engl. optional) oder als Pflichtelemente unter besonderen Voraussetzungen (engl. conditional) definiert werden.

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¹ Vgl. o.V.: Wuppertaler-Profil, 2007

² Vgl. ISO/TC 211 Geographic information/Geomatics: ISO19115, 2002

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