Ruhr-Universität Bochum, Geographisches Institut

Masterarbeit

Entwicklung einer webbasierten
Metadatenbank für raumbezogene
Daten in Anlehnung an die
INSPIRE - Richtlinie

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Inhaltsverzeichnis

1 Einführung in die Thematik 7
1.1 Vorbemerkung 7
1.2 Aufgabenstellung und Zielsetzung 8
1.3 Aufbau der Arbeit 9
2 Grundlagen und Stand der Forschung 11
2.1 Einführung in die Thematik 11
2.2 INSPIRE 15
2.3 Aufbau einer GDI in Deutschland 20
3 Metadaten 24
3.1 Metadaten und ihr Nutzen 24
3.2 Normung Metadaten 25
3.3 Metadatenstandards 26
3.3.1 Dublin Core 27
3.3.2 FGDC 27
3.3.3 Technische Komitee CEN/TC 287 28
3.3.4 OpenGIS Consortium (OGC) 29
3.4 ISO 19000 Norm - Familie 29
3.5 Die ISO - Norm 19115 30
3.5.1Detaillierte Metadatenstruktur der ISO 19115 31
3.5.2 Das Kernmodell der ISO 19115 35
4 Verfügbare Metadateneditoren und Metainformationssysteme auf dem
Markt 39
4.1 Metadateneditoren 39
4.1.1 disy Preludio 40
4.1.2 GeoNetwork 42

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4.2 Metainformationssysteme für Metadaten 43
4.2.1 GeoMIS.Bund 43
4.2.2 PortalU 45
4.2.3 UDK 46
4.2.4 NOKIS 47
5 Technische Grundlagen 49
5.1 Web Server 49
5.2 HTML 50
5.3 PHP 51
5.4 XML 51
5.5 JavaScript 52
5.6 MySQL 53
5.7 phpMyAdmin 54
5.8 XAMPP 54
5.9 UMN MapServer 55
6 Entwicklung des Erfassungs- und Fortführungskonzeptes METEOR 57
6.1 Entwurf des Datenmanagementsystems 58
6.2 Anforderungen an die Anwendung 59
6.3 Allgemeiner Funktionsumfang 61
6.4 Inhalte der METEOR - Metadatenbank 63
6.4.1 Konzept des METEOR - Profils 63
6.4.2 Gemeinsamkeiten und Unterschiede zur ISO - Norm 19115 64
6.4.3 Aufbau des METEOR - Profils 67
7 Realisierung der METEOR - Anwendung 69
7.1 Gestaltung Weboberfläche 69
7.2 Typische Arbeitsweisen mit METEOR 69
7.2.1 Die Anmeldung 70
7.2.2 Die Metadatenerfassung 72
7.2.3 Die Metadatenrecherche 76

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7.2.4 Die Ergebnisse nach der Suche 79
7.3 Programmiertechnische Realisierung von METEOR 83
7.3.1 Anlegen der Datenbank 83
7.3.2 Das Login 89
7.3.3 Erstellung des Editors 95
7.3.3 Erstellung der Suchmaske 105
7.3.5 Anbindung an die METEOR - Datenbank 108
7.3.6 Visualisierung der Geodaten 114
7.4 METEOR - Konfiguration in der Netzwerkumgebung 116
8 Abschlussbetrachtung 119
8.1 Ergebnisse und praktischer Nutzen 119
8.2 Mögliche Verbesserungen 120
8.3 Ausblick und Fazit 122
9 Literaturverzeichnis 124
10 Abbildungsverzeichis 127
11 Tabellenverzeichnis 129
12 Anhang 131

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1. Einführung
1.1. Vorbemerkung
Geoinformationen spielen in der heutigen Welt eine entscheidende gesellschaftliche und wirtschaftliche Rolle. Der Einsatz Geographischer Informationssysteme (GIS) ist in der Wirtschaft, Wissenschaft und Verwaltung unabdingbar geworden. In den Bereichen Umwelt- und Katastrophenschutz, Agrar- und Verkehrswirtschaft sowie Raum- und Stadtplanung werden seit langer Zeit die Erkenntnisse aus der Erhebung und Verwertung von räumlichen Informationen genutzt. Diese stetig wachsende Nachfrage nach Geodaten fordert zunehmend Unternehmen, Geoinformationen weiter zu entwickeln und für eine ständige Aktualisierung zu sorgen. Sowohl in privatrechtlichen Unternehmen als auch in der öffentlichen Verwaltung werden diese Daten gepflegt, erfasst und bereitgestellt. Aber auch qualitativ hochwertige Geodaten nutzen wenig, wenn sie nicht gut dokumentiert und nach festgelegten Suchkriterien auffindbar sind. Für eine wirtschaftliche Nutzung sind nicht nur die Geodaten, sondern auch die beschreibenden Informationen der Daten von großer Wichtigkeit.
Um der immer größer werdenden Datenflut gerecht zu werden, ist es notwendig, geeignete Systeme und Anwendungen zu entwickeln, die diese verwalten können. Hierbei geht es nicht nur um ein strukturiertes Abspeichern, sondern viel mehr um die Erhöhung der Widerauffindbarkeit und Nutzbarkeit dieser Daten. Zu diesem Zweck müssen zu den Datensätzen Informationen erfasst werden, welche sie beschreiben. Diese Daten über Daten (Metadaten) gewannen in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung und sind heute im Bereich der Geowissenschaften ein fester Bestandteil der Aufgabe zur Beschreibung großer Datenmengen.

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1.2 Aufgabenstellung und Zielsetzung
Mit dem Thema Umwelt - Metadaten und der Rolle internationaler Normierungsprozesse für Umweltinformationen beschäftigen sich seit Jahren Gremien, Fachexperten und Anwendungsentwickler von Umweltinformationssystemen. Im Zuge der INSPIRE - Richtlinie und der Entwicklung des ISO - Standards 19115 für Metadaten steht diese Thematik derzeit in der Diskussion.
Der Schwerpunkt dieser Masterarbeit liegt im Bereich Metadaten - Informationssysteme im Hinblick auf deren Einsatz innerhalb eines Planungsbüros.
Das Ingenieur- und Planungsbüro Lange befasst sich mit einem breiten Spektrum der umweltgutachterlichen Tätigkeiten als projektbegleitende und projektsteuernde Dienstleistung in allen Planungs- und Genehmigungsebenen. Erarbeitet werden bundesweit Umweltverträglichkeitsstudien, landschaftspflegerische Begleitpläne, Biotopmanagementpläne, Grünordnungs- und Gestaltungspläne sowie Sondergutachten für hydrogeologische, forstliche und faunistische Fragestellungen. Dabei werden eine Vielzahl an kartographischen und topographischen Informationen zu den unterschiedlichsten Umweltbereichen erhoben. Ein großes Angebot an Geoinformationen setzt jedoch eine gewisse Struktur und Ordnung der Daten voraus. Der Umgang und die gezielte Suche in diesen Datenbeständen stellen dementsprechend eine wesentliche Herausforderung dar. Eine transparente und zentrale Anwendung, die die Datenverwaltung und den Datenzugriff der digitalen Daten erleichtert und beschleunigt, kann somit ein wichtiger Bestandteil des Büros werden.
In dieser Arbeit wird ein Konzept für das Datenmanagementsystem entwickelt, dessen zentraler Bestandteil ein Metainformationssystem in Form einer Metadatenbank ist. Grundlage für das Konzept bilden die Ergebnisse einer Ist - Erhebung. In dieser werden die Ziele und Anforderungen festgestellt.

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Die Metadatenbank wird dabei als zentrales Dokumentations- und Verweissystem eingesetzt, um den Datenzugriff und die Datenverwaltung effektiver zu gestalten. Im Laufe dieser Masterarbeit wird näher auf die Erfassung von Metadaten, die Inhalte der Metadatenbank und dessen Realisierung im relationalen Datenbanksystem MySQL eingegangen. Hierbei stehen vor allem die Entwicklung eines Erfassungs- und Fortführungskonzeptes sowie die Konfiguration für ein automationsunterstütztes Anlegen von Datensätzen im Vordergrund. Durch die Suche nach bestimmten Themen sowie weiteren beschreibenden Informationen zu den bereitgestellten Daten wird die Anwendung erweitert.
1.3 Aufbau der Arbeit
Das Ziel dieser Arbeit ist es, ein Metadatenmodell zu erstellen und dieses in einer Datenbank umzusetzen, welche in einem Intranet abgefragt werden kann. Dem Aufbau des Systems liegt die ISO 19100 - Normfamilie, die den Zweck hat digitale geographische Informationen zu standardisieren und Werkzeuge, Methoden und Dienste zur Verwaltung von Geoinformationen zu spezifizieren, zugrunde. Angelehnt an der ISO 19115 - Norm, die Vorgaben zur Standardisierung von geographischen Metadaten gibt, wird eine Metadatenbank aufgebaut. Für dessen Implementierung wurde eine gängige Kombination von Open Source - Projekten gewählt. Die Datenspeicherung übernahm die Internetdatenbank MySQL. Die Verbindung zwischen Server und Datenbank wurde mittels der Skriptsprache PHP hergestellt. Als Grundlage der Visualisierungskomponente wurde der frei verfügbare MapServer der Universität von Minnesota (UMN MapServer) gewählt. Im Allgemeinen wurde bei der Entwicklung der Anwendung und der Metadatenbank darauf geachtet, dem Anwender das Suchen, die Eingabe und die Verwaltung von Geodaten zu erleichtern.

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Im Folgenden wird ein kurzer Überblick über den Aufbau und die Struktur der Arbeit gegeben. Der theoretische Teil der Arbeit bietet eine Einführung in die Thematik. Hier werden Grundlagen und existierende Standards zur Verwaltung von Metadaten beschrieben, sowie bestehende Produkte näher betrachtet. Im praktischen Abschnitt wird näher auf die Funktionen der Anwendung eingegangen.
Nachdem im Kapitel 1 die Zielsetzung festgelegt und der Aufbau der Arbeit erläutert werden, geht Kapitel 2 auf die Bedeutung der grundlegenden Begriffe ein und gibt eine Einführung in die Thematik. Dort werden die Probleme im Zusammenhang mit einer Geodateninfrastruktur (GDI) bzw. die nationalen und internationalen Bestrebungen zum Aufbau einer GDI betrachtet. Im dritten Kapitel wird näher auf die Normung und Standardisierung der Metadaten eingegangen. Kapitel 4 beschreibt einige auf dem Markt verfügbare Metadateneditoren und Metainformationssysteme. Dabei werden exemplarisch zwei Systeme (disy preludio und GeoNetwork) herausgegriffen und kurz beschrieben.
Die nächsten drei Kapitel beschäftigen sich mit der Entwicklung der Anwendung. Zuerst werden die technischen Grundlagen erläutert (Kapitel 5). Anschließend wird das Erfassungs- und Fortführungskonzeptes für die Metadaten beschrieben (Kapitel 6). Hier wird festgelegt, welche praktischen Ergebnisse am Ende der Arbeit stehen sollen. Darauf folgt die Realisierungsphase mit der Gestaltung der Weboberfläche und der Struktur der Anwendung. Darin werden die Ergebnisse dargelegt und die typischen Arbeitsweisen erläutert (Kapitel 7).
Das letzte Kapitel fasst alle Ergebnisse zusammen und gibt einen Ausblick auf mögliche, weitere Funktionen, die auf der Basis des Erreichten realisierbar sind und schon vorhandene Lösungsansätze.