GML - Geography Markup Language

Inhalt

Abbildungsverzeichnis

1. Die Entwicklung von GML zur ISO-Norm
1.1. Einleitung
1.2. OGC - das Spezifikationsgremium der GML
1.3. Versionen und Erweiterungen

2. Anwendungsmodellierung in GML
2.1. Allgemeine Schemendefinition
2.2. GML-Schema
2.2.1. Wesentliche abstrakte Oberklassen von GML
2.2.2. Koordinaten-Referenz-Systeme
2.2.3. Eine Auswahl wichtiger geometrischer Elemente

3. Modellierung eines einfachen 2D-Stadtmodells
3.1. GML-Modellierung für das Stadtmodell
3.2. Anwendungsschema für das Stadtmodell
3.3. Instanzdokument für das Stadtmodell

4. Bewertung von GML

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Die Entwicklung von GML zur ISO-Norm

Abbildung 2: Einfaches Beispiel eines XML-Schemas

Abbildung 3: Ausschnitt einer möglichen zugehörigen XML-Instanz

Abbildung 4: Ein einfaches GML-Modell

Abbildung 5: Beispiel eines Bezugs auf ein Koordinaten-Referenz-System

Abbildung 6: Das Envelope-Element mit zugehöriger Instanz

Abbildung 7: LineString-Schema und zugehörige gültige LineString-Instanz

Abbildung 8: Instanz eines Gebäudes mit Innenhof

Abbildung 9: Modell der Wöhrder Wiese mit Wöhrder Wiesenstraße

Abbildung 10: GML-Modell mit abstrakten und konkreten Klassen

Abbildung 11: GML-Schemendefinition für das 2D-Stadtmodell

Abbildung 12: GML-Instanzdokument für das 2D-Stadtmodell

1. Die Entwicklung von GML zur ISO-Norm

1.1. Einleitung

Die eXtensible Markup Language (XML) ist eine Auszeichnungssprache, die es als Metasprache erlaubt, weitere Sprachen zu definieren. Eine davon ist die Geography Markup Language, kurz GML. Nicht zuletzt durch die rasante Verbreitung von Navigationsgeräten, aber auch durch beliebte 3D-Atlas Software, wie beispielsweise Google Earth, haben Sprachen, die es ermöglichen geografische Objekte zu erfassen, große Verbreitung in der Geoinformatik gefunden. GML wurde für die Beschreibung, den Austausch und die Speicherung von Geodaten konzipiert. Als Geodaten werden Daten bezeichnet, für die eine Position relativ zu einem Bezugspunkt (z.B. zur Erde) angegeben werden kann. Die Daten werden, wie in XML, hierarchisch geschachtelt. Auf Grund dieser Strukturierung hat der Anwender den Vorteil, dass sich die Daten leichter interpretieren lassen. Da die kodierten Daten textbasiert vorliegen, kann der Nutzer die Daten direkt mit jedem beliebigem Editor öffnen und betrachten. Die Struktur der Daten wird über die bereits aus XML bekannten Schemen definiert, auf die im Laufe dieser Arbeit noch genauer eingegangen wird. Spezifiziert wurde GML durch das Open Geospatial Consortium (OGC), welches im folgenden Abschnitt näher vorgestellt wird.

1.2. OGC - das Spezifikationsgremium der GML

Das Open Geospatial Consortium, welches 1994 gegründet wurde, ist ein internationales Standardisierungsgremium, bestehend aus derzeit insgesamt 346 Unternehmen, Regierungsbehörden und Universitäten (Stand: Dez. 2007). Es entwirft Schnittstellen-Spezifikationen für Geodaten und ortsbezogene Dienste, welche im Gegensatz zu ISO-Normen öffentlich frei verfügbar herausgegeben werden. GML zählt neben dem Web Map Service und dem Web Feature Service zu den bekanntesten Standards dieses Gremiums. Der Web Map Service ist eine Schnittstelle um anhand spezifischer Parameter Landschaftskarten zu generieren. Der Web Feature Service regelt den internetgestützten Zugriff auf Geodaten innerhalb eines verteilten Geoinformationssystems. Das OGC ist eine Non-profit Organisation deren Mitgliedschaft jedoch kostenpflichtig ist. Zu den bekanntesten Mitgliedern zählen Oracle,

Google, die NASA und seit Ende Oktober 2007 auch Microsoft [OGC01]. Seit 1998 besteht eine offizielle Zusammenarbeit mit dem ISO/TC 211 Gremium. Dies ist der Bereich der ISO, welcher für die Normung digitaler geografischer Informationen zuständig ist [IsoTc211].

1.3. Versionen und Erweiterungen

GML 1.0, die erste Version der Spezifikation von GML, wurde im Mai 2000 veröffentlicht. Damals wurde die Struktur der Geodaten noch über die Dokumenttypdefinition (DTD) beschrieben. DTD kann als Satz von Regeln verstanden werden um den Aufbau bzw. die erlaubten Werte einzelner Elemente festzulegen. Darüber hinaus waren in der ersten Version lediglich „einfache Features“ definiert. Als Features werden in GML, Geoobjekte mit spezifischen Eigenschaften bezeichnet. Auf Features wird in Kapitel 2.2. noch genauer eingegangen. Mit Erreichen der GML 2.0 Spezifikation im darauf folgenden Jahr, wurde schließlich die Dokumententypdefinition durch die wesentlich mächtigeren XML-Schemas abgelöst. Diese bieten nun die Möglichkeit, einzelne Elemente auf bestimmte Attribute wie Texte oder Zahlen einzuschränken, au- ßerdem wurden die Namensräume eingeführt. In den nächsten Versionen 2.1.1 und 2.1.2 wurden lediglich Fehlerkorrekturen durchgeführt. Eine Erweiterung um komplexe Geometrien, Topologien und die Zeit fand darauf folgenden Jahr wurde die Version 3.1.1 bei der ISO TC 211 zur Abstimmung vorgelegt, um diese als ISO-Norm zu verabschieden. Nach weiteren drei Jahren wurde schließlich die aktuelle Version 3.2.1 zur ISO-Norm 19136 ernannt. Die Spezifikation von GML 2.0 umfasste damals 68 Seiten, die aktuelle Version 3.2.1 bringt es mittlerweile auf beachtliche 437 Seiten. Die nachfolgende Abbildung 1 soll die Entwicklungsstufen von GML bis zur ISO-Norm aufzeigen [OGC01].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Die Entwicklung von GML zur ISO-Norm

2. Anwendungsmodellierung in GML

2.1. Allgemeine Schemendefinition

Um die Anwendungsmodellierung mit GML zu verstehen, ist es wesentlich, die bereits aus XML bekannte Schemendefinition zu verstehen. Deshalb wird an dieser Stelle auf die XML-Schemendefinition genauer eingegangen. Ein XML-Schema-Dokument beschreibt ein XML-Instanzen-Dokument. Dies bedeutet, dass das Schema die Datenelemente definiert, die in einer Dokumenteninstanz vorkommen dürfen. Grundlegende Elemente und Datentypen die für die Modellierung von Geoobjekten mit GML notwendig sind, werden bereits durch das OGC in 29 GML-Basisschemen definiert und zur Verfügung gestellt [OGC02]. Diese können über das <import schemaLocation=“..“> -Tag in das jeweilige Anwendungsschema importiert werden. Für eine konkrete Anwendung werden die benötigten Basis-Schemen eingebunden und davon ein anwendungsspezifisches Schema abgeleitet, welches durch zusätzliche, für das jeweilige Fachgebiet relevante, Inhalte und Zusammenhänge ergänzt wird. Eigene Schemen können zum einen aus UML-Diagrammen mit Hilfe spezieller IT-Werkzeuge abgeleitet werden oder alternativ mit Hilfe von XML-Editoren direkt als GML-Schema kodiert werden.

Abbildung 2 zeigt einen Ausschnitt eines XML-Schemas für eine Bestellung. Die erste Zeile liefert Angaben zur verwendeten XML-Version. Weiterhin wird ein Namensraum xsd deklariert. Das Element mit dem Namen Bestellung ist vom eigens defi- nierten Typ BestellungType, welches wiederum aus einer Folge von vier weiteren Elementen (liefernAn, rechnungAn, anmerkung und waren) besteht. Das Element Bestellung hat noch ein Attribut bestellDatum vom einfachen Datentyp date. Der Typ Adresse besteht aus den drei string-Elementen name, strasse, stadt und dem vierten Element plz vom Typ decimal.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Einfaches Beispiel eines XML-Schemas

Da es in XML bei der Wahl der Elementnamen keine Einschränkungen gibt, ist die mehrfache Nutzung identischer Elementnamen nicht ausgeschlossen. Hier bieten die XML-Namensräume eine Möglichkeit Elementund Attributnamen in XML-Dokumenten eindeutig zu benennen. Die Elementund Attributnamen werden mit eindeutigen Namensräumen verknüpft, die über URI-Verweise identifiziert werden. Durch die Angabe und Nutzung von Kürzeln für die Namensräume können Elemente aus verschiedenen Schemen gemeinsam benutzt werden.

Die Abbildung 3 zeigt zum XML-Schema aus Abbildung 2 einen Ausschnitt einer möglichen zugehörigen XML-Instanz. Das Bestellung-Tag ist das Wurzelelement, dieses darf nur einmal im gesamten Dokument vorkommen. Als Attribut hat es das bestellDatum. In diesem Beispiel wird nur das liefernAn -Element, welches vom Typ Adresse ist, mit Daten gefüllt. Der Typ Adresse besteht, wie in Abbildung 2 definiert, aus den Elementen name, strasse, stadt und plz [Erlen03].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Ausschnitt einer möglichen zugehörigen XML-Instanz

2.2. GML-Schema

Das GML-Schema ist ein Meta-Format zur Spezifikation von Austauschformaten für Geoinformationen. Die Spezifikation gibt durch die abstrakten Elemente und Typen den Modellierungsrahmen vor. Aufgrund der objektorientierten Modellierungsmöglichkeit ergeben sich die Vorteile der Vererbung. Die Spezifikation bietet bereits eine große Auswahl an direkt verwendbaren Geometrieund Topologieelementen. Das konkrete Austauschformat ergibt sich aber erst durch die Definition anwendungsspezifischer Typen und Elemente. Diese werden von den abstrakten GML-Typen bzw.

-Elementen abgeleitet und nach Bedarf entweder erweitert oder eingeschränkt. Somit haben verschiedene Anwendungen jeweils eigene und damit unterschiedliche Anwendungsschemata. Jedes Anwendungsmodell definiert seine konkreten und anwendungsspezifischen GML-Typen und -Elemente. Beispielsweise hat ein Anwendungsmodell für Verkehr und Transport andere Anforderungen und Eigenschaften als ein Anwendungsmodell aus der Telekommunikationssparte.

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