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

1 Inhaltsverzeichnis

2 Abbildungsverzeichnis

3 Tabellenverzeichnis

4 Einführung

5 Projektbeschreibung
5.1 Allgemeines
5.2 Rahmenbedingungen
5.3 Projektinhalte
5.4 Projektablauf
5.5 Projektphasen - Phasenmodell
5.6 Projektphasenplan und Projektmeilensteinplan

6 Inhalt
6.1 Strukturierung von Geographische Daten
6.2 Datenbankmanagementsysteme (DBM) zur Verwaltung von GIS-Daten
6.3 Datenorganisation von GIS Daten
6.4 UMN-Mapserver der WIGeoAPI Developer Umgebung– Beschreibung und Funktionsweise
6.5 Die Einbindung der Script-Sprache PHP/Mapscript Die WiGeoAPI Programmierumgebung
6.6 Die zur Verwendung kommenden Module der WIGeoAPI Programmierumgebung
6.6.1 Modul XML MapEngine
6.6.2 Modul XML GeoCoder
6.6.3 Modul XML NextDoor
6.7 Systemarchitektur und Systemmodell
6.8 Beschreibung des Dateimanagements
6.8.1 Logisches Datenmodell
6.8.2 Physisches Datenmodell
6.9 Beschreibung des Prototyps der WiGeoAPI Programmierumgebung
6.9.1 Analyse
6.9.2 Design
6.9.3 Implementierung
6.9.4 Test
6.10 Beschreibung der API von Google Maps
6.11 Beschreibung des Prototyps der API Google Maps
6.11.1 Analyse
6.11.2 Design
6.11.3 Implementierung
6.11.4 Test

7 Zusammenfassung und Ausblick

8 Source Code
8.1 Quellcodebeispiele

9 Literaturreferenzen
9.1 Literaturverzeichnis
9.2 Online Quellen

10 Anhang
10.1 Bildreferenzen GIS-TOOL „Filialfinder“
10.2 Dokumentation WiGeoAPI Programmierumgebung

2 Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Schema des Wasserfallmodells

Abbildung 2: Projektphasenplan

Abbildung 3: Darstellung eines Layer Modells

Abbildung 4: Architektur eines Data Warehouse

Abbildung 5:Funktionsweise des UMN Mapservers

Abbildung 6: Beispiel eines PHP-Skripts

Abbildung 7: Objektabhängigkeiten mit PHP/Mapscripts

Abbildung 8: Funktionsweise des Moduls ‚XML NextDoor’

Abbildung 9: WIGeoAPI Prototyp mit Eingabefeld

Abbildung 10: Ergebnis der Geokodierung einer Adresse

Abbildung 11: Generierung des Google Maps API Key

Abbildung 12: Skriptbeschreibung der XHTML und VML-Kompatibilität

Abbildung 13: GUI und Navigationsleiste des Google Maps Prototypen

Abbildung 14: GUI und Navigationsleiste des Google Maps® Prototypen

Abbildung 15: Skript Code API Google Maps, Teil 1

Abbildung 16: Skript Code API Google Maps, Teil 2

3 Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Konzeption eines Phasenmodells

Tabelle 2: Projektmeilensteinplan

Tabelle 3: Beispiele von selektierten Attributedaten

4 Einführung

Die vorliegende Studie gibt einen Einblick in die Möglichkeiten der Programmier- und Entwicklungsumgebung WIGeoAPI Developer Net der Firma ‚WIGeoGIS Softwareerstellungs- und Handelsgesellschaft m.b.H.’ sowie deren Werkzeuge (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 erfasst 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 Apotheken bzw. 4.859 Ärztepraxen genau jene zu geokodieren die am nächsten beim Kunden verortet sind. Diesbezüglich wird auf die Strukturierung von Geographischen 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 Verwendung 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 arbeitet und die gezielte Standortsuche zum Inhalt hat. Die zum Praxisteil überleitenden Kapitel 6.7 und 6.8 beschreiben die Systemarchitektur, das Dateimanagement sowie das Datenmodell näher. Anschließend wird der Prototyp in Kapitel 6.9 anhand der Phasen des Wasserfallmodells (siehe Kap. 5.4 Projektablauf, Seite 10) beschrieben. Der Prototyp „Apothekenfinder“, verwendet die Funktionalitäten 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.

Ein weiterer Kernteil dieser Arbeit ist die Erstellung eines Location Based Services (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 beschrieben. 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 Klassen, Methoden und Funktionen erklärt. Zusätzlich werden Abbildungen des Prototyps 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 Modellierungs- und Designmöglichkeiten der vorgestellten Prototypen wider.

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 eigenen Programmierumgebung (siehe Kapitel 10.2 Dokumentation WIGeoAPI Programmierumgebung, Seite 61) eigenständig mit Hilfe von GIS-Tools zu modellieren 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 Funktionen, Parameter und Befehle beinhalten (z.B. XML-Geocoder, beinhaltet Funktion 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, graphischen 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.

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. Michael 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 Barenscher 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 Abstimmung 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 Datensätze der Apotheken bzw. Ärzte im Wiener Raum) sowie technische Fragen (z.B. Verwendung der XML Module sowie die für den Prototyp benötigten Funktionalitäten 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 Geoinformationssystemen 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.
- Erstellen eines Systemmodells in Absprache mit den Projektbetreuern der Partnerfirma 'WIGeoGIS Softwareerstellungs- und Handelsgesellschaft 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 interface) , welcher auf das Systemmodell aufbaut. Dieser Teil des Projekts gliedert sich in die Implementierungs- und Testphase.

5.4 Projektablauf

Der Projektablauf orientiert sich an dem Wasserfallmodell. Das Wasserfallmodell berücksichtigt teilweise die Möglichkeit von Rückschritten. Es sieht eine Abfolge der Arbeitsschritte, Anforderung und Voruntersuchung, Analyse, Design, 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 dargestellt:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

5.5 Projektphasen - Phasenmodell

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

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 1: Konzeption eines Phasenmodells

5.6 Projektphasenplan und Projektmeilensteinplan

In den nachfolgenden Tabellen wird der Projektphasen- (siehe Abbildung 2 Projektphasenplan, Seite 12 f.) und Projektmeilensteinplan (siehe Tabelle 3 Projektmeilensteinplan, Seite 13) dargestellt. Hierbei ist wichtig zu erwähnen, dass nach dem Wasserfallmodell vorgegangen wird (siehe Kap. 5.4 Projektablauf, Seite 10).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Projektphasenplan

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 2: Projektmeilensteinplan

6 Inhalt

6.1 Strukturierung von Geographische Daten

Der Begriff „Geodaten“ hat sich im Sprachgebrauch der Geomarketinganbieter als Bezeichnung für die Menge sämtlicher Daten etabliert, welche als Ausgangsbasis für Geomarketing-Aktivitäten dienen. Zwei unterschiedliche Geodaten-Sektoren sind hierbei zu unterscheiden:

Sämtliche geometrische Daten, welche einen expliziten Raumbezug in Form von einem oder mehreren geographischen Koordinatenpaaren aufweisen, werden als „raumbezogene Geodaten“ (engl. spatial data) bezeichnet, diese können eindeutig Punkten auf der Erdoberfläche zugeordnet werden.

Im Gegensatz dazu bezeichnet man als „attributbezogene Daten“, „thematische Daten“ oder „Sachdaten“ (engl. attribute data) die Menge aller Daten, welche bzgl. der raumbezogenen Daten eine erklärende Funktion innehaben. Tabelle 3 (siehe Tabelle 3 Beispiele von selektierten Attributedaten, Seite 15) stellt mögliche Formen von Attributedaten dar und bildet folgende Kriterien ab: Raumbezug, Herkunft der Daten, angewandte Erhebungsverfahre n und Unterscheidung nach Inhalt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 3: Beispiele von selektierten Attributedaten [nach Stau98]

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