30
Verteilte Geoinformationssysteme Milan Jakesevic Mobile GIS

Mobile GIS - · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

  • Upload
    ngoque

  • View
    218

  • Download
    1

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Verteilte Geoinformationssysteme 

Milan Jakesevic 

Mobile GIS

Page 2: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

   Gliederung:  

 Einführung  Zentralisierte GIS vs. Verteilte GIS  Hauptkomponenten verteilter GIS  Verteilte Softwarekomponenten in verteilten GIS  Architekturmodelle  verteilter GIS 

Page 3: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Einführung 

   GIS Community erkannte die Vorteile des Internets um es für GIS  Anwendungen zu nutzen 

  Zunehmendes Volumen (exponentiell) an Geodaten  die räumlich und logisch in verteilter Form vorliegen 

 Räumliche Analysen werden zunehmend komplex und rechenintensiv     Einfache Bedienbarkeit (Klassische GIS Software zu kompliziert) 

  Geoinformationsdienste werden der  Öffentlichkeit zugänglich gemacht  

Page 4: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Einführung 

     Was sind verteilte GIS?    Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch das Internet vernetzt sind um Geodienste anbieten zu können 

    Ziel und Sinn verteilter GIS:    Benutzer hat Möglichkeit auf eine einfache und günstige Weise auf Geodienste Weltweit zuzugreifen 

Page 5: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Zentralisierte GS vs. verteilte GIS  

   GIS entwickelten sich parallel mit dem Fortschritt des Internets und deren Technologien 

Page 6: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Zentralisierte GS vs. verteilte GIS  

Clients Gis Node Gis Node

Gis Node Gis Node Server

Interface 

Programms 

Data 

Traditionelle GIS Client/Server GIS Verteilte GIS

3 Typen der GIS Architekturen:    Traditionelle GIS (Mainframe,  Standalone Desktop GIS)   Client/Server GIS (Lan basiertes Desktop GIS)   Verteilte GIS 

Page 7: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Zentralisierte GS vs. verteilte GIS  Vergleich: 

GIS Systeme Mainframe GIS Desktop GIS Verteilte GIS Internet GIS Mobiles GIS

Architektur Modelle Monolitisch

Client/Server

(zwei-Schichten)

Web Client/Server

(drei oder n-Schichten )

Wireless Client/

Server (drei oder n-Schichten)

Clients Dumb Terminale Desktop PCs Web Client Wireless Geräte Client – Benutzerschnitstelle

GUI

Web Browswer, Java Beans und

ActiveX controls

Minibrowser

Netzwerk

LAN

LAN oder WAN

Internet

Wireless Netzwerk

und das Internet

Server

Mainframe

Applikations und

Daten Server

Web Server,

Applikations Server, GIS Server und Daten Server

Gateway Server, Web Server und

GIS Server

Anzahl der Erreichbaren Server

Einer Einer oder wenige Tausend oder mehrere

Tausend oder mehrere

Page 8: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Hauptkomponenten verteilter GIS 

  Client 

  Webserver 

  Applikationsserver (Middelware) 

  Datenbankserver 

Web S erver Aplication S erver Map S erver Data S erver

C lient

C lient

C lient

HTTP

HTML ,Images ,Maps

P räs entation L og ik Daten

C G I

Page 9: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Hauptkomponenten verteilter GIS 

Präsentationsebene   Darstellung und Visualisierung von Informationen (Karten, Tabellen, Texte u.s.w.) 

  Rendern von Karten (Vergrössern, Verkleinern und Verschieben von Karten) 

  Durchführung von Informationsanfragen auf den Karten und Auswahl von features 

  Bearbeiten,Verwalten und  Aktualisieren von Geodaten – Wichtig für Sammlung von Daten 

Page 10: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Hauptkomponenten verteilter GIS 

Der Client 

  Ist das Benutzerfrontend  (Webbrowser) um mit räumlichen Objekten und  Analysen interagieren zu können 

  Ergebnisse von Anfragen meistens  in Form von Karten die statisch oder interaktiv sein können 

  Um Interaktivität ermöglichen zu können 

o      Dynamisches HTML o      Plug Ins o      Java Applets o      Active X Controls 

 

Page 11: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Hauptkomponenten verteilter GIS 

Logik ‐ Ebene  

  Webserver   Applikationsserver (Middleware Service)   Mapserver 

  Behandlung der Benutzeranfragen 

o  Benutzeranfragen empfangen 

o  Bearbeiten der Benutzeranfragen 

o  Das Resultat an den Client übergeben 

Page 12: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Hauptkomponenten verteilter GIS 

Der Webserver 

  Nimmt Clientanfragen entgegen und leitet diese eventuell an andere Server (z.b. Mapserver) weiter 

  Überträgt Dokumente (vorgefertigte Karten) an den  Webbrowser     Kommunikation Client  Webserver  via HTTP  und HTTPS 

  Grössten Anteil Apache und IIS 

Page 13: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Hauptkomponenten verteilter GIS 

Der  Mapserver 

  Kernkomponente  in den verteilten GIS zur Bereitstellung von Geodiensten 

  Hauptfunktionen: 

o  Generiert Karten auf Basis der Benutzeranfrage o  Navigation (Zoom ‐ und Panfunktion) o  Abfragefunktionalitäten o  Durchführung von räumlichen Analysen wie Buffering, Überlagerung von Flächen, Netzwerkanalysen u.s.w. o  Aufrufen von anderen Mapservern um bestimmte Analysen auszuführen 

        (Cascading Map Server ) 

Page 14: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Hauptkomponenten verteilter GIS 

Der  Applikationsserver 

  Direkte Kommunikation  zwischen Web und Mapserver nicht möglich da diese in unterschiedlichen „Sprachen” sprechen 

  Hauptaufgaben des Applikationsserver:  

o  Herstellung der Verbindung zwischen Web und Mapserver o  Benutzeranfragen vom Webserver übersetzen und an den              Mapserver weiterleiten o  Übersetzung der  Ausgaben vom Mapserver in HTML o  Verwaltung von Transaktionen und gleichzeitigen Anfragen o  Sicherheit und Lastenausgleich des Mapserver            Load Balance Service 

 

Page 15: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Hauptkomponenten verteilter GIS 

Daten‐Ebene 

  Bietet räumliche und nichträumliche Geodaten und wird durch den Datenbankserver repräsentiert 

Der SQL Datenbankserver   o   Proces‐ per – Client Architektur o   Multithreaded Architektur o   Hybride Architektur 

Page 16: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Hauptkomponenten verteilter GIS 

Proces – per – Client Architektur  

P rozess

P rozess

P rozess

Datenbank

C lient

C lient

C lient

S erver

Page 17: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Hauptkomponenten verteilter GIS 

Multithreades Architektur 

Multithreaded P rozess

Datenbank

C lient

C lient

C lient

S erver

Page 18: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Hauptkomponenten verteilter GIS 

Hybride Architektur 

L is tener P rogram

Datenbank

C lient

C lient

C lient

S erver

P rezess

P rozess

P rozess

Warteschlange

P rezess

P rozess

P rozess

Page 19: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Hauptkomponenten verteilter GIS 

Mobile GIS 

  Clients sind mobile Geräte wie Handys, PDAs und Laptops 

 Kommunikation zwischen Client und Server  via Wireless Netzwerk 

  Ausser den üblichen Komponenten (Webserver, Applikationsserver, Map – und Datsnserver)  Gateway Service notwendig : 

o  Verbindet mobiles Gerät mit Webserver  und übersetzt die Benutzeranfragen in HTTP für Webserver  

  Grössere Einschränkung bezüglich Rechenleistung, Bildschirmgrösse, Datenübertragung und Interaktiion mit Gerät  

Page 20: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Verteilte Softwarekomponenten in verteilten GIS 

Unter einer verteilten Komponente versteht sich ein ready‐to‐run Paket von Code das dynamisch in das vorhandene System geladen wird um dessen Funktionalität zu erweitern     Softwarekomponenten in verteilten GIS sind modular Aufgebaut und werden am besten anhand der LEGO Metapher erklärt 

  Lego Blöcke können miteinander gekoppelt, umgeordnet und abgebaut werden damit ein Block auch eine sinnvolle und funktionale Einheit bilden kann 

  Analog werden die Softwarekomponenten in verteilten GIS dynamisch miteinander gekoppelt  um den Benutzer eine entsprechende GIS Funktionalität bieten zu können 

Page 21: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Verteilte Softwarekomponenten in verteilten GIS 

F onts  and F ormat C ontrol

S pelling C heck C omponent

P rint P riview C omponent

P rojection C ontrol C omponent

Vector D isplay C omponentGUI C omponentMap Display C omponent S ymbol D isplay C omponent

Word processor Map display C omponent

Beispiel:  •   Textverarbeitungsprogramm besteht aus verschiedenen Komponenten (GUI, Fonts and Format Control, Speeling Check Component…) 

•  Map Display Komponente kann in Textverarbeiungsprogramm dynamisch hinzugefügt werden  

Page 22: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Verteilte Softwarekomponenten in verteilten GIS 

  Vier Hauptkomponenten notwendig um den Augau der Softwarekomponenten nach dem “LEGO Prinzip zu ermöglichen” 

o  Viewer und Editors 

o  Catalogs  

o  Repositories 

o  Operators 

Page 23: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Architekturmodelle in verteilten GIS 

  Beschreiben  die Funktion und den Zusammenhang  zwischen den einzelnen Komponenten, deren Abhängigkeiten und den Datenfluss zwischen diesen 

  3 Architekturmodelle: 

o  Distributed Web Mapping Architektur 

o  Restricted Client/Server GIS Architektur 

o  Open Distributed Distributed GIS Architektur  

Page 24: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Architekturmodelle in verteilten GIS 

  Beschreiben  die Funktion und den Zusammenhang  zwischen den einzelnen Komponenten, deren Abhängigkeiten und den Datenfluss zwischen diesen 

  3 Architekturmodelle: 

o  Distributed Web Mapping Architektur 

o  Restricted Client/Server GIS Architektur 

o  Open Distributed Distributed GIS Architektur  

Page 25: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Architekturmodelle in verteilten GIS 

 Distributed Web Mapping Architektur  Viewers  & editors

C atalog s

Operators

R epos itoriesMetadaten

R elationships

Daten

Names

Web Map S erver

C oord.T rans

S imple features

G rid C overages

C atalog S ervices

S earchC onstruct

P oint to

C reate

Hold

S tore & R etreive

Invoke

C ontain

Describe

Hold

Page 26: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Architekturmodelle in verteilten GIS 

Restricted Distributed GIS Architektur 

  Beschränkt auf kleinere Anzahl von Servern – Client hat seinen Webserver, Applikationsserver, ein oder mehrere Mapserver und Datenserver 

  Kommuniziert nicht mit anderen GIS Komponenten durch das Internet 

  Geeignet für kleinere Anzahl von Benutzeranfragen 

  Fehlende Redundanz – kann mit einem multiserver System umgangen werden 

   Zwei Modelle: 

o  Distributed Server System o  Mirrored Server System 

Page 27: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Architekturmodelle in verteilten GIS 

C lient

C lient

C lient

Web S erver

Application S erver (with 

C atalog & Load Balance S ervice)

Map S erver 1F unction 1

Map S erver 2F unction 2

Map S erver nF unction n

Data R epos itory

Data S erver 1Dataset 1

Data S erver 2Dataset 2

Data S erver nDataset n

C lient

C lient

C lient

Web S erverApplication S erver 

Map S erver 1F unction 1

Map S erver 2F unction 1

Map S erver nF unction n

Data R epos itory

Data S erver 1All Data

Data S erver 2All Data

Data S erver nAll Data

Distributed Server System 

Mirrored Server System 

Page 28: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Architekturmodelle in verteilten GIS 

Open Distributed GIS Architektur 

Page 29: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Vielen Dank führ Ihre Aufmerksamkeit!

Fragen?

Page 30: Mobile GIS -   · PDF fileEinführung Was sind verteilte GIS? Heterogenes System bestehend aus unterschiedlichen Servern die weltweit miteinander durch

Quellen: [1] Zhong – Ren Peng, Ming Hsiang Tsou, Michael F. Goodchild: GIS, InternetGIS, and distributed GIS Services, S.1-33, S.207-237. [2] Christian Fürpaß, Mapserver als Hilfsmittel zur Datenvisualisierung im Internet, http://www.carto.net/papers/christian_fuerpass/diplomarbeit-fuerpass.pdf, Besucht am 20.05.2011. [3] AA.Alesheik, H.Helali, HA.Behroz, WebGIS Technologies and Its Applications, http://www.carto.net/papers/christian_fuerpass/diplomarbeit-fuerpass.pdf, Besucht am 10.06.2011. [4] Michael Nolde, Rainer Duttmann, Michael Blaschek, Ulrike Klein, Geodateninfrastrukturen und Ihre Anwendung in der Praxis, 2010.