Verfasser:  Würriehausen, F. (2015)

Titel: Semantische und organisatorische Interoperabilität kommunaler Geodaten im Kontext von INSPIRE

Erstgutachter: Prof. Dr. Ralf Bill

Zweitgutachter: Prof. Dr. Hartmut Müller, FH Mainz und Prof. Dr. Theo Kötter, Universität Bonn

Kurztext:

Mit INSPIRE – der Geodateninfrastruktur der Europäischen Gemeinschaft – wird das Ziel verfolgt, umweltrelevante und harmonisierte Geodatenbestände für eine nachhaltige europäische Umweltpolitik und zur allgemeinen Bereitstellung für die Bürger der EU verfügbar zu machen. Die Konzeption und Umsetzung von Diensten der Behörden in Europa muss auf der Grundlage von vernetzten Datenbanken erfolgen. Zur Gewährleistung einer Interoperabilität zwischen den verschiedenen Ebenen und Systemen ist es zwingend notwendig, dass auf den verschiedenen Ebenen die Behörden und Systeme über gemeinsame Standards kommunizieren. Dabei sind sowohl semantische, syntaktische und organisatorische Rahmenbedingungen der Verwaltungen zu berücksichtigen. Diese spiegeln sich vor allem in den vorhandenen E-Government-Aktivitäten, Standardisierungen und Geo-Informationssystemen (GIS) der Verwaltung wieder. Zur Realisierung einer Geodateninfrastruktur in der Europäischen Gemeinschaft sollen die Mitgliedsstaaten ihre bereits vorhandenen Geodatensätze und -dienste stufenweise interoperabel verfügbar machen. Damit soll die Entscheidungsfindung in Bezug auf politische Konzepte und Maßnahmen, die direkte oder indirekte Auswirkungen auf die Umwelt haben können, unterstützt werden. Jedoch haben die gewachsenen Verwaltungsstrukturen mit ihren jeweiligen Besonderheiten zu heterogenen Datenbeständen geführt. Diese Heterogenität behindert wesentlich die interkommunale Zusammenarbeit. Eine Untersuchung, wie die reibungslose Zusammenarbeit auch in einer heterogenen Organisations- und Datenstrukturlandschaft stattfinden kann, ist daher zwingend.

Um einen wissenschaftlichen Beitrag zur Erfüllung der Aufgaben durch kommunale Stellen (Gemeinden, Städte und Landkreise) in der Geodateninfrastruktur des Bundeslandes Rheinland-Pfalz (GDI-RP) zu leisten, werden semantische Problemstellungen untersucht und Lösungen in Form eines Interoperabilitätsmodells für Geodateninfrastrukturen unter Berücksichtigung von INSPIRE aufgezeigt. In dem entwickelten E-Government-Modell einer Geodateninfrastruktur (Geo-Government) kann Interoperabilität auf allen Ebenen nachgewiesen werden. Die technische Interoperabilität wird über ein Netzwerk (Intranet, Internet) sowie eine (Server-) Hardware abgebildet. In Geodatennetzwerken bilden die GIS die Basis der syntaktischen Interoperabilität. Auf der anderen Seite werden aus technologischer Sicht Spezifikationen des Open Geospatial Consortium (OGC) wie der WebMapService (WMS) oder der WebFeatureService (WFS) unterstützt. Durch diese wird die Interoperabilität der Daten sichergestellt, beispielsweise durch die Austauschmöglichkeiten von Geodatenformaten (GML, etc). Auf der semantischen Ebene wird der Austausch durch semantische Datenmodelle (XPlanung, ALKIS, etc) sichergestellt. Gleichzeitig gibt es auf der semantischen Ebene Überschneidungen mit INSPIRE-Datenmodellen zu den Datenthemen Annex I bis III der Richtlinie. Um diese Überschneidungen aufzuheben werden sowohl Regeln für die Modelltransformation von kommunalen Daten, als auch Dienste benötigt, die in der Lage sind, verschiedene, auch kommunale, Geodatenthemen zu integrieren. Basierend auf Untersuchungen kommunaler Datenmodelle im Zusammenhang mit geographischen  Informationen, konnten Datentransformationen durch Nutzung von Standards des Semantic Web und Ontologien (RDF, OWL, etc) implementiert werden. Zudem konnten verteilte, heterogene Geofachdaten im Europäischen Geoportal mit INSPIRE-Metadaten, Darstellungs- und Download-Diensten zugänglich gemacht werden. Damit konnte aufgezeigt werden, dass kommunale Daten und Wissen bis zur Ebene der Europäischen GDI interoperabel ausgetauscht werden können.

Schlagwörter: Interoperabilität, Semantik, GIS, Geodateninfrastruktur, Kommune, Geo-Government, INSPIRE

Abstract:

The Infrastructure for Spatial Information in Europe (INSPIRE) requirements for environmental applications are referenced in the INSPIRE-directive. The framework for the implementation is given by key components specified through technical implementing rules. The rules enable sharing of environmental spatial information among public sector organizations and better facilitate public access to spatial information across the European Union. From the sharing of heterogeneous data in the context of cross-border SDI, new value creating insights are gained. The linkage of geographic references with other kinds of information in an interoperable way becomes very important within the context of e-government activities of municipalities in the Member States of the European Union. Special emphasis of data and language heterogeneity specifically is given to the integration of municipal data within the higher infrastructure levels. Cases of interoperability at the semantic and organisational level as well as results of data transformation and cartographic enhancement of local government data within the European Union spatial data infrastructure will be illustrated. Integrated data concepts and data models can help to guarantee for the smooth cooperation even in a heterogeneous environment of organization units. In depth analysis of data structures and organisational requirements, therefore, is imperative.

In order to make a scientific contribution to the tasks by municipal bodies (municipalities, cities and counties) in the spatial data infrastructure of the federal state of Rhineland-Palatinate (GDI-RP), semantic problems are investigated and solutions of an interoperability model for spatial data infrastructures, including INSPIRE requirements, are discussed. In the developed e-government model of a spatial data infrastructure (geo-government), interoperability can be demonstrated at all levels. Technical interoperability is tracked via a technical network (Intranet, Internet) and a (server-) hardware. In spatial data networks, the Geographic Information Systems (GIS) form the basis of syntactic interoperability. On the other hand specifications of the Open Geospatial Consortium (OGC) as the WebMapService (WMS) or WebFeatureService (WFS) are supported from a technological point of view. By this, the interoperability of data, for example by the exchanges of spatial data formats (GML, etc) is ensured. On the semantic level, the exchange of semantic data models is enabled as with XPlanung or by the use of ALKIS. At the same time at the semantic level there are overlaps with INSPIRE data models to the data subjects Annex I to III of the Directive. Particularly needed are agreed rules for the provision of municipal data, as well as for services which are able to process comprehensive spatial data based on different, even municipal, spatial data themes. Based on the current situation in the context of geographic information, data transformation and the usage of standards of the semantic web and ontologies (RDF, OWL, etc) to solve heterogeneity problems in data management are discussed. It obviously makes much more sense to share existing records rather than to acquire new data for each application separately. The need to use heterogeneous and distributed data becomes evident particularly in current developments of existing European geo-portal with INSPIRE-Metadata, View- and Download-Services on the Internet. In that way, it can be demonstrated how extensive knowledge which is already available for local government data can be used at the European level.

Keywords: Interoperability, Semantic, GIS, Spatial Data Infrastructures, Municipalities, Geo-Government, INSPIRE

URL: http://dgk.badw.de/fileadmin/docs/c-749.pdf

München 2015, 978-3-7696-5161-4, 194 S.

http://rosdok.uni-rostock.de/resolve/id/rosdok_disshab_0000001422