Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe ...€“ WMS, Google Maps, MS Bing Maps, Yahoo Maps, NASA WorldWind, … • Overlay Layers – Point Markers, Simple Feature

Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps

am Beispiel des Projektes „ARDINI“

Jan LoesbrockInstitut für Angewandte Photogrammetrie und Geoinformatik

Jade Hochschule Oldenburg

2Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps

• Gliederung– Einleitung

• Tierartenerfassung

• Projekt ARDINI

– Systementwurf• Datenfluss / Datenmodellierung

– Mobile Erfassung• Anforderungen

• Implementierungsaspekte

– Nachbereitung

– Stand und Ausblick

Themen


• Tierartenerfassung– amtliches Wissen um Tierbestände und ihre Entwicklung

• Nds. Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten‐ & Naturschutz (NLWKN)

– basiert auf Beobachtungen

– wichtig: ehrenamtliches Engagement• NABU, Arbeitsgemeinschaften, …

– allerdings:• alte Methoden (Papier, PDF‐Formulare)

• verzögerte Datenlieferungen

• Formatierungsarbeiten und Plausibilitätskontrollen in Behörden

• rückläufiges Interesse, Überalterung

Einleitung


• ARDINI: Artenerfassung digital in Niedersachsen– zweijähriges Projekt

• Start: ~09/2011

– gefördert durch dieDeutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)

– Tierarten:• Libellen (versch. Stadien)

• Vögel (Brutvögel, Zugvögel)

Einleitung


• ARDINI: Ziele– verbesserter Workflow der Datenerhebung (Zeit & Qualität)

– Verwendung von aktueller Technologien (Smartphones, Web‐GIS)

– möglichst Nutzung von freier Software und (Geo‐)Daten

– Einsatz von Bestimmungshilfen:• Kataloge, Plausibilitätskontrollen, Differentialdiagnostik

• Bilder, Ton (Vogelstimmen)

– Unterstützung bei der Nacharbeitung

– Gewinnung von Nachwuchs bei den Erfassern

– Szenario:• Erfassung Daten behördlich nutzbar

• erfahrene Erfasser oder Anfänger unter Anleitung

Einleitung


• ARDINI‐Projektpartner– Uni Oldenburg, Institut für Biologieund Umweltwissenschaften

• Artenbestimmung, Web‐GIS

– Jade Hochschule, IAPG• mobile Artenerfassung

– IP SYSCON, Hannover• Daten‐Server

– Naturschutzbund Oldenburger Land (NABU)• Erprobung, Artenbestimmung

– Arbeitsgruppe Libellen Weser‐Ems• Erprobung, Artenbestimmung

Einleitung


• Stand der Technik:– Desktop‐Lösungen: Multibase CS, WinArt, MinAvi, …

– Web‐GIS‐Lösungen: naturgucker.de, science4you, ..

– Mobile Lösungen: Spezialgeräte / native Apps

Einleitung

Spezial‐gerät


Entwurf: Datenfluss (Ist & Soll)

Eingabe der Formular‐Daten

am PC

Versenden (per Post oder E‐Mail)Datenaufnahme im Feld

Gelände Home‐Office

Verwaltende Behörde

Netzwerk und Server

Verwaltende Behörde

(Geo‐)Datenbank‐Server

„eMapper“

Versenden der Daten mit automatischer Speicherung

Verwendung der Daten (z.B. GIS /

Geostatistik, Berichts‐pflichten)

Ist‐Zustan

dARD

INI

Abfrage, Ansicht u. Korrektur erfasster

Daten und Einbindung von WMS, WFS

Plausibilitäts‐kontrolle

und Eingabe in DB / GIS

Plausibilitäts‐

kontrolle


• Ausgangspunkt: NLWKN‐Meldebögen (Bsp.: Libellen)

Entwurf: Datenmodellierung


• Definition des Erfassungsablaufs (Bsp.: Libellen I)

Entwurf: Ablauf der Erfassung


• Definition des Erfassungsablaufs (Bsp.: Libellen II)



• Definition des Erfassungsablaufs (Bsp.: Libellen III)



• Allgemeine Anforderungen– Aufnahme der Daten des NLWKN‐Meldebogens

– Übertragung der erfassten Daten zum Server

– Einsatz auf gängigen Geräten

– Orientierung und Datenverortung per GPS

– Abbildung der Libellen‐Bestimmungshilfe

– Plausibilitätskontrolle

– einfache Bedienung

Mobile Erfassung


• Technische Anforderungen/Rahmenbedingungen (I)– gängige Smartphones sollen unterstützt werden

• iOS (iPhone / iPad), Android, [ Windows Phone 7.5 ? ]

• nicht: Windows Mobile 6.x, Symbian

– Eingabe per Touchscreen, Gesten

– Bildanzeige und Tonwiedergabe

– Kartenanzeige• proprietär (Google, OSM), WMS

• GPS‐Position

– möglichst weitgehend konfigurierbar• Artenlisten, Abkürzungen, …

– Offline‐Fähigkeit

Mobile Erfassung


• Technische Anforderungen/Rahmenbedingungen (II)– Native Programmierung

• hoher Funktionsumfang möglich

• schlechte Portierbarkeit

• höherer Programmieraufwand

• langfristige Nutzbarkeit nicht immer gegeben– Bsp.: SVG‐Viewer in C++ unter PocketPC 2003+ / Windows Mobile 6.x

– WebApp• reduzierter Funktionsumfang (kein direkter Hardware‐Zugriff), schlechtere Performance

– 1. Antragsentwurf an DBU Sept. 2008: hinreichender Funktionsumfang?

– Performance: bei aktuellen Geräten okay

• gute Portierbarkeit; Hoffnung: langfristige Nutzbarkeit

Mobile Erfassung


• WebApp– HTML5

• Geolocation API

• Web SQL Database

• Web Storage API

– CSS3

– JavaScript

– iOS / Android / Blackberry 6:• WebKit‐basierter Web‐Browser

Mobile Erfassung

Mobiles Endgerät

Lokalierungs-hardware

(ggf. auch extern)

Web Browser

HTML: für Präsentation und Eingaben

JavaScript: für Ablaufsteuerung, Manipulation der Präsentation, Auswertung der Eingaben, Lokalisierung und Kommunikation

Kommunikations-hardware

fragt ab nutzt

Web Cache: Offline-Kartenlokale DB: Offline-Eingaben

speichert / fragt ab

Mobiles Endgerät

Lokalierungs-hardware

(ggf. auch extern)

Web Browser

HTML: für Präsentation und Eingaben

JavaScript: für Ablaufsteuerung, Manipulation der Präsentation, Auswertung der Eingaben, Lokalisierung und Kommunikation

Kommunikations-hardware

fragt ab nutzt

Web Cache: Offline-Kartenlokale DB: Offline-Eingaben

speichert / fragt ab


• Seitengestaltung– Framework zur Programmierungvon WebApps: Sencha Touch

• HTML5 / CSS3

• Unterstützung vieler Gesten

• gut für dynamische Inhalte geeignet

• Daten‐Bindung an visuellen Komponentenmit Unterstützung der Offline‐Speicherung

• http://www.sencha.com/products/touch/

Mobile Erfassung


• Ortung: Geolocation API– W3C Candidate Recommendation 07.09.2010

– diverse Quellen (Funkzelle, WLAN, GPS)

– asynchrone Abfrage („getlocation“ / „watchlocation“)• Parameter:

– erhöhte Genauigkeit erlauben (ggf. langsamer / höherer Energieverbrauch)

– Time Out (ms), Cache‐Alter (ms)

• Callbacks für Erfolgsfall und für Fehlerfall (Zugriff verweigert, Position nicht verfügbar, Timeout)

– Resultat:• Pflicht: Position (WGS‘84), Zeitstempel, Positionsgenauigkeit (m)

• optional: Höhe (m), Höhengenauigkeit (m)

• optional: Bewegungsrichtung (°), Geschwindigkeit (m/s)

Mobile Erfassung


• Kartenanzeige– Google Maps V3

• insbes. auch für mobile Geräte optimiert

– Open Layers• Client‐Framework für Geo‐Webanwendungen

• mobil / Gesten: ja (versionsabhängig)

• Lizenz: „BSD Style“

• Raster Layers– WMS, Google Maps, MS Bing Maps, Yahoo Maps, NASA WorldWind, …

• Overlay Layers– Point Markers, Simple Feature Geometry

– GML, KML, WFS

Mobile Erfassung


• Kartendaten– Satellitenbilder

• Google Maps

– Straßenkarten• abseits der Straßen istOpenStreetMap (OSM)oftmals besser

– thematische Karten• z.B. Biotopsgrenzen

• behördliche undandere WMS

Mobile Erfassung


• Offline‐Speicherung– Web SQL Database API

• W3C‐Spezifikationsprozess unterbrochen: alle nutzen SQLite

• relationale Speicherung, SQL

• Erfassungsdaten in lokaler DB

• gewisse Browser‐Spezifika

– Web Storage• W3C Working Draft 08.02.2011

• Speicherung Key‐Value‐Pairs

• Konfigurationsdaten

– Offline Web Application Specification (Teil von HTML5)• spezieller Browser Cache

• Speicherung der Ressourcen der Anwendung

Mobile Erfassung


Mobile Erfassung


• Impressionen (Libellen)

Mobile Erfassung


• Merkmale– Verwaltung der Meldungen

– Nutzer‐ / Gruppenverwaltung

– Anlegen von Projekten• Layer zu relevanten Flächen

– Brut‐, Gastvögel

– selektive Biotoptypenkartierung

– Naturraumeinheiten

– Digitalisierung von Polygonen (Projektflächen, Brutpaare)

– Kartenansicht, Filter

– Datenfreigabe, Export der Daten (Shapefile)

Nachbearbeitung „eMapper“


• Struktur

– Liferay Portal: für Web Portal (CMS, Rechte, Administration)



• Impressionen



• Tests– durch verschiedene Nutzergruppen

• Studierende der Biologie Uni OL– Stand Mitte 2011: größtenteils keine Erfahrung mit Smartphones

• erfahrene Erfasser von Libellen („AG Libellen“)

• erfahrene Vogelerfasser des NABU (Ornithologische AG OL)

• (Zivis im Naturpark Wattenmeer)

– Abwicklung• Gerätestellung (inkl. Datenflat) <‐> Mitwirkungsvereinbarung

• Schutz durch OtterBox und Umhängeband

– Rückmeldung• Diskussionen (mit Betreuer / Entwickler)

• Kurzfragebogen

Evaluierung


• Stand und Ausblick– Projektstand: Halbzeit

• Libellen: weitgehend abgeschlossen

• Vögel: Einzelmeldungen, Zugvögel

• positive Rückmeldung bei ersten Tests

– WebApp‐Ansatz ist praktikabel• Funktionsumfang und Performance okay

• möglichst einheitliche Bedienung angestrebt

• gewisse Geräteabhängigkeit

• starker Sonnenschein Problem

– Daten• (+) freie / kostenlose Geodaten

• (±) Tierabbildungen, Vogelstimmen

Das Ende naht …


• Ausblick– Brutvogelerfassung

• über mehrere Zeitpunkte

• Tierverhalten (Flug, Brutverhalten)

– Differentialdiagnostik• im Datenmodell vorgesehen

• von der Anwendung noch nicht berücksichtigt

• ? Vogelstimmenvergleich ?

– Tests• erfahrene Vogelerfasser

Das Ende naht …


• Danke für die Aufmerksamkeit!!!

Das Ende naht …

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