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Document Sample
GDI Testbed II
GDI NRW
Geodateninfrastruktur Nordrhein-Westfalen
Testbed II
Web Mapping Service und Styled-Layer Descriptor
Februar – Dezember 2002
Dokumentation
Version 1.0
Teilnehmer
AED Graphics
con terra
FhG ISST
GIA
GIUB
ibR
IfGI
interactive instruments
lat/lon
4ce89e7a-5ea9-4e43-8a28-dd3db3a1aa1a.doc 1
GDI Testbed II
Bearbeitungshinweise
Redaktion Reinhard Erstling
interactive instruments
Trierer Str. 70-72
D-53115 Bonn
tel. 0228 / 9141071
mail erstling@interactive-instruments.de
Letzte Änderungen
27.05.2002 Initialisierung des Dokumentes
05.08.2002 Nachtrag fehlender Teile, vertiefte Behandlung von SLD, SLD-
Schema
13.08.2002 Zusatz zum generalisierungsfähigen WMS, URIs zu
Koordinatensystemen
23.01.2003 Schlussredaktion
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GDI Testbed II
Inhaltsverzeichnis
1 ÜBER DIESES DOKUMENT 4
2 ZIELSETZUNGEN 5
3 BEZUGNAHME AUF VORHANDENE SPEZIFIKATIONEN 6
4 FACHLICHER RAHMEN 7
4.1 Gegenstand dieser Spezifikation 7
4.2 Use Cases 7
5 TECHNISCHER RAHMEN 9
5.1 Architektur 9
5.1.1 Transport-Protokoll 9
5.1.2 Encodings 9
5.1.3 Exceptions 9
5.2 Spezifikation der Schnittstellen 9
5.2.1 Koordinatensysteme 9
5.2.2 Verhalten bei Überschreiten sinnvoller Scale-Limits 10
5.2.3 Mindestfunktionalität bei WMS/SLD 10
5.2.4 Mindestfunktionalität bei Clients 11
5.3 Anwendungsbeispiel 12
6 REFERENZEN 13
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GDI Testbed II
1 Über dieses Dokument
Die Initiative GDI NRW ist eine Initiative des Landes NRW zur Entwicklung der nationalen
Geodateninfrastruktur.
Zielsetzung und Inhalte der Initiative werden im Referenzmodell GDI NRW beschrieben. Interessierte
und aktive Teilnehmer sind im Rahmen von Special Interest Groups (SIGs) an der Entwicklung des
Referenzmodells beteiligt.
Die im Titel benannten Teilnehmer (alle aktiv in SIGs beteiligt) richten ein gemeinsames Testbed ein,
das zur Prüfung der bestehenden Konzepte und zur Gewinnung weiterer Spezifikationen für das
Referenzmodell genutzt werden soll.
Im Topdokument GDI NRW Testbed II ist der fachliche, technische und organisatorische Rahmen des
Testbeds beschrieben.
Das vorliegende Dokument bezieht sich auf die OGC Spezifikationen für Web Mapping Service
(WMS) und Styled-Layer Descriptor (SLD) und trifft auf dieser Basis zusätzliche fachliche und
technische Festlegungen für den Bereich des GDI NRW Testbed II.
Das Dokument verbleibt im Zeitraum der Spezifikations- und Implementierungsphase im Kreis der an
diesem Testbed aktiv beteiligten Institutionen. Mit Beendigung des GDI Testbed II wird das
vorliegende Dokument veröffentlicht und allen Interessierten in der Initiative GDI NRW zur Verfügung
gestellt. Insbesondere wird es zur weiteren Behandlung in der SIG Architecture mit dem Ziel einer
Übernahme von Ergebnissen in die GDI-NRW-Spezifikationen weitergeleitet.
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GDI Testbed II
2 Zielsetzungen
Das vorliegende Dokument verfolgt das Ziel, die OGC Spezifikationen zum Web Mapping Service
(WMS) und insbesondere dem Styled-Layer Descriptor (SLD) durch zusätzliche Vereinbarungen
soweit zu verfeinern und gegebenenfalls zu erweitern, dass
eine optimale Interoperabilität dieser Dienste innerhalb des Testbed II erzielt wird,
besonders in Hinblick auf SLD der Nutzen für GDI NRW erprobt und bewiesen werden kann
und auf der anderen Seite die Schwachstellen der Spezifikationen erkannt werden.
Die Ergebnisse der Erprobung sollen in das GDI Referenzmodell übernommen werden.
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GDI Testbed II
3 Bezugnahme auf vorhandene Spezifikationen
Die folgende Tabelle listet alle für diese Spezifikation relevanten existierenden (Prä-)Standards. Die in
der Tabelle genannten Versionsnummern und -bezeichnungen dieser (Prä-)Standards gelten für jede
weitere Nennung dieser Standards im weiteren Dokument.
Spezifikationstitel Kurzbeschreibung, Version und Quelle
Web Map Service Service zum georeferenzierten Abruf von Bildern, Versionen 1.1.0 und
Implementation 1.1.1, Open GIS Consortium
Specification
Styled-Layer Descriptor Ergänzende Format-Spezifikation zum Web Map Service zur Steuerung
Implementation der grafischen Ausgestaltung von Bildern anhand inhaltlicher Kriterien,
Specification Version 1.0.0, Open GIS Consortium
Filter Encoding Ergänzende Format-Spezifikation zum Styled-Layer Descriptor (und zu
Implementation anderen Spezifikationen) für eine einfache Feature-Abfragesprache,
Specification Version 1.0.0, Open GIS Consortium
Hinweis: Die Styled-Layer Descriptor und Filter Encoding Impementationsspezifikationen wurden in
der Version 1.0.0 erst im September – also kurz vor Abschluss der Entwicklungsarbeiten des
Testbeds von OGC – festgeschrieben. Davor waren interne Vorversionen der Dokumente verwendet
worden (teilweise mit notwendigen Änderungen, z.B. wegen nicht validen XML-Schema-Definitionen).
Hierbei wurde allerdings den laufenden Diskussionen innerhalb der jeweiligen OGC-Kreise mit Blick
auf die Versionen 1.0.0 gefolgt.
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GDI Testbed II
4 Fachlicher Rahmen
4.1 Gegenstand dieser Spezifikation
Web Map Services (WMS) stellen ein erprobtes und bewiesenermaßen nützliches Mittel dar, Karten
über das Internet zu publizieren und in Applikationen zu integrieren. Der Integrationsnutzen ist
besonders deshalb sehr hoch, weil die Karten georeferenziert abgefragt und in überlagerbaren
Bildformaten erzeugt werden, die es erlauben, Bilder verschiedener Web Map Services in einer
Applikation zusammen darzustellen.
Das Datenangebot der reinen Web Map Services macht sich an „Layers“ fest, deren grafische
Ausgestaltungen an „Styles“. Beide sind der Applikation per Namen bekannt und werden von ihr
gezielt abgerufen. Es besteht keine Möglichkeit, auf die Inhalte oder grafischen Ausgestaltungen
seitens der Applikation Einfluss zu nehmen.
Dies wird erst durch den „Styled-Layer Descriptor (SLD)“ möglich. Ein SLD-fähiger WMS kann sowohl
die Definition neuer Layer gestatten als auch die Festlegung der grafischen Ausgestaltung neuer oder
vordefinierter Layers durch Definitionen der Applikation. Die Auswahl der Daten für die Definition von
Layers als auch die Zuordnung von grafischen Elementen zu Geometrien und Daten erfolgt dabei auf
der Grundlage und entlang der Modellierungsmuster des Web Feature Service.
Die Bandbreite, die durch SLD-fähige WMS (WMS/SLD) funktionell abgedeckt wird, wird durch
folgende Gegenüberstellung zweier Extremfälle sichtbar:
Komponentenfähiger WMS/SLD
Ein solcher WMS/SLD besitzt überhaupt kein eigenes Datenangebot. Er gewinnt seine Daten
dadurch, dass man ihm seitens der Applikation einen Web Feature Service nennt und aus dessen
Daten Styles und Layers formt.
Integrierter WMS/SLD
Es handelt sich um einen WMS, der für einzelne Layers seine Daten entlang der Modellierungsmuster
des Web Feature Service nur vom Schema her sichtbar macht. Für die Daten können dann Styles
definiert werden und die Kartenerzeugung des WMS erfolgt mittels dieser Grafikvorgaben. Die
Dateninhalte werden in diesem Falle nicht veröffentlicht, sodass auch kein „wirklicher“ Web Feature
Service als Systemkomponente auftreten muss.
Eine weitere Dimension in der Bandbreite der SLD-Funktionalität liegt bei den realisierten
Möglichkeiten der grafischen Ausgestaltung und der Fähigkeiten bei der Spezifikation von Auswahl
auf den Features (Umfang des Filter Encoding). Hier wird man Mindestspezifikationen für
verschiedene Anwendungsfälle erproben müssen.
4.2 Use Cases
Nachfolgend sind die Anwendungsfälle beschrieben, die im Rahmen des Testbeds praktisch durch die
einzelnen Beteiligten untersucht werden sollen. Die use cases liefern ein grobes Profil der fachlichen
Anforderungen für Web Mapping und die Kontrolle über grafische Ausgestaltung der Maps.
Grundsätzlich werden zwei prinzipielle Anwendungsfälle gesehen:
Low Profile - Interaktionsechos für einen Auskunftsarbeitsplatz
Durch eine sehr beschränkte Anwendung der WMS/SLD-Spezifikation können Web-Map-Karten in
einem Umfang „interaktionsfähig“ gemacht werden, der es erlaubt, einzelne Features hervorzuheben
und so das Interaktionskonzept „Selektion“ auszudrücken. In diesem Falle muss der „Integrierte
WMS/SLD“ seine bedeutenden Features (z.B. Straßen, Abschnitte, Äste, etc.) einem SLD inhaltlich
zugänglich machen.
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GDI Testbed II
Ein im Umfang stark begrenzter SLD kann dann einzelne Features auswählen (durch Filter Encoding)
und in einer anderen, hervorgehobenen Signaturierung darstellen. Die Auswahl kann durch Nennung
der Ids geschehen oder durch einfache inhaltliche Abfragen.
High Profile – Abdeckung der fachlichen Signaturierungsanforderungen
Der Umfang der durch SLD beschreibbaren Signaturierung ist beschränkt. Es ist z.B. deutlich sichtbar,
dass die meisten Kartenprodukte des Vermessungswesens außerhalb der Reichweite der
Spezifikation liegen.
Für andere fachliche Felder (z.B. das Straßen- und Verkehrswesen) besteht durchaus die Möglichkeit,
akzeptable Kartenwerke auf der Basis von SLD zu beschreiben und damit voll spezifizierbar zu
machen. Die SLD-Spezifikationen sind zu diesem Zweck möglicherweise geringfügig zu erweitern.
Ein „komponentenfähiger WMS/SLD“ wird im Testbed II nicht erprobt werden.
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GDI Testbed II
5 Technischer Rahmen
5.1 Architektur
5.1.1 Transport-Protokoll
Gültige GDI Testbed II Web Map Server müssen wenigstens http GET Requests verstehen können.
Im Falle des WMS/SLD ist wenigstens der SLD_BODY-Parameter zu unterstützen.
5.1.2 Encodings
Für das Encoding der neu zu schaffenden XML-Dokumente wird „iso-8859-1“ verwendet. Das
Encoding übernommener XML-Dokumente bleibt unverändert (meist „UTF-8“).
Als XML-Schemabeschreibungssprache wird XML-Schema für alle neuen Schemata und solche
übernommenen Schemata vereinbart, die auch in XML-Schema vorgegeben sind. Schemata, die nur
als DTDs vorliegen, werden nicht umgestellt.
Ein gültiger GDI Testbed II WMS oder WMS/SLD erzeugt wenigstens das Format PNG.
5.1.3 Exceptions
Exceptions wie im OGC Basis Service Model.
5.2 Spezifikation der Schnittstellen
Ein gültiger GDI Testbed II WMS ist ein gültiger OGC Web Map Server entsprechend den
Spezifikationen „Web Map Service Implementation Specification“ der Versionen 1.1.0 oder 1.1.1.
Ein gültiger GDI Testbed II WMS/SLD entspricht zusätzlich der OGC Spezifikation „Styled-Layer
Descriptor Implementation Specification“ Version 1.0.0.
Ein gültiger GDI Testbed II WM-Client kann WMS beider Versionen 1.1.0 und 1.1.1 bedienen. Ein
gültiger WM-Client mit SLD entspricht zusätzlich der genannten OGC-Spezifikation zum SLD.
Die folgenden zusätzlichen Vereinbarungen für das Testbed II setzen zusätzliche
Mindestanforderungen an Server und Clients, um eine optimale Interoperabilität der Mapping
Komponenten im Testbed II zu erreichen. D.h. trotz des Erfüllens der zusätzlichen Anforderungen
bleiben die Komponenten verträglich mit den genannten OGC-Spezifikationen.
5.2.1 Koordinatensysteme
Ein gültiger GDI Testbed II WMS oder WMS/SLD kann seine Maps mindestens in folgenden
SRS/CRS abliefern:
o Gaußkrüger Streifen 2 (EPSG:31466)
o Gaußkrüger Streifen 3 (EPSG:31467)
Zusätzlich wünschenswert ist:
o „Platte Carrée“ (EPSG:4326)
Die SLD-Spezifikation referiert für die Darstellung von Geometrien auf die Spezifikationen zu GML
2.1.2. Dort tragen Geometrien (Elemente gml:_Geometrie und gml:Box) ein
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GDI Testbed II
srsName=anyURI
Attribut, welches das Koordinatensystem für der Koordinaten angibt.
Für die Verwendung im Testbed II werden die folgenden URIs (mit offensichtlicher Bedeutung)
zugelassen:
EPSG:31466
EPSG:31467
EPSG:4326
5.2.2 Verhalten bei Überschreiten sinnvoller Scale-Limits
Gültige GDI Testbed II WMS oder WMS/SLD liefern beim Überschreiten sinnvoller
Skalierungsbereiche leere oder vereinfachte Bilder. Sie veröffentlichen die sinnvollen Skalenbereiche
in den Capabilitities.
5.2.3 Mindestfunktionalität bei WMS/SLD
Ein gültiger GDI Testbed II WMS/SLD besitzt wenigstens die Möglichkeit zur Definition von UserStyles
für die zentralen Objekte seiner Thematik.
Der Server muss durch den Request DescribeLayer die graphisch beeinflussbaren „FeatureTypes“
veröffentlichen sowie den WFS, der diese FeaturesTypes realisiert. Letzterer muss wenigstens
WFS:GetCapabilities und WFS:DescribeFeatureType unterstützen. Durch letzteren Service sollen die
relevanten Properties des FeatureTypes veröffentlicht werden. Es ist nicht erforderlich, dass der
WMS/SLD mit einem beliebigen anderen WFS zusammenarbeiten kann.
Anforderungen aus dem Low Profile Anwendungsfall aus 4.2:
Das Filter Encoding für den muss wenigstens die Scalar_Capabilities
o Logical_Operators
o Simple_Comparisons
aufweisen.
Die graphischen Möglichkeiten umfassen wenigstens die Wahl von Farbe und im Falle von Linien die
Möglichkeit zur Wahl von Strichstärken. Punktsymbole müssen mit einer festen Auswahl sogenannter
„Marks“ belegbar sein.
Anforderungen aus dem High Profile Anwendungsfall aus 4.2:
Mindestens die Anforderungen von Low Profile. Zusätzlich jedoch alle Anforderungen, die sich aus
den Signaturierungsrichtlinien der abgedeckten Fachbereiche ergeben.
Die folgenden Erweiterung an dem SLD-Schema war hierbei zur angemessenen Darstellung der
Karten im Testbed erforderlich:
1. Erweiterung im Textbereich, die es erlaubt, Hintergrund-Rechtecke und Kreise für Textausgaben
zu definieren. Folgendes Element in StyledLayerDescriptor.xsd wurde hierzu geändert:
<xsd:element name="TextSymbolizer">
<xsd:annotation>
<xsd:documentation>A "TextSymbolizer" is used to render text labels according to various graphical
parameters.</xsd:documentation>
</xsd:annotation>
<xsd:complexType>
<xsd:sequence>
<xsd:element ref="sld:Geometry" minOccurs="0"/>
<xsd:element ref="sld:Label" minOccurs="0"/>
<xsd:element ref="sld:Font" minOccurs="0"/>
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GDI Testbed II
<xsd:element ref="sld:LabelPlacement" minOccurs="0"/>
<xsd:element ref="sld:Halo" minOccurs="0"/>
<xsd:element ref="sld:Fill" minOccurs="0"/>
<!-- The following is an extensions by interactive instruments, Bonn -->
<xsd:element ref="sld:Background" minOccurs="0"/>
</xsd:sequence>
</xsd:complexType>
</xsd:element>
Folgendes Element wurde ergänzt:
<xsd:element name="Background">
<xsd:annotation>
<xsd:documentation>Background requests particular shapes, fills and strokes for the background of
text extent. NOTE: This is an extension to SLD by interactive instruments, Bonn</xsd:documentation>
</xsd:annotation>
<xsd:complexType>
<xsd:sequence>
<xsd:element name="Shape" minOccurs="0">
<xsd:simpleType>
<xsd:restriction base="xsd:string">
<xsd:enumeration value="Rectangle"/>
<xsd:enumeration value="Circle"/>
</xsd:restriction>
</xsd:simpleType>
</xsd:element>
<xsd:element name="Enlargement" type="sld:ParameterValueType" minOccurs="0"/>
<xsd:element ref="sld:Fill" minOccurs="0"/>
<xsd:element ref="sld:Stroke" minOccurs="0"/>
</xsd:sequence>
</xsd:complexType>
</xsd:element>
Die Änderung war nötig, um Symbole mit Textinhalten in Straßenkarten angemessen darstellen zu
können.
Weiterhin wurde im Testbed festgestellt, dass die SLD-Spezifikationen oft Freiräume lassen. Ein
Beispiel ist die Platzierung von Texten an Liniengeometrien. Ohne zusätzliche Regelungen wird sich
jeder WMS/SLD anders verhalten. Sofern eine stärkere Einheitlichkeit der Kartenpräsentation
erforderlich ist, sind hierzu zusätzliche Festlegungen erforderlich.
5.2.4 Mindestfunktionalität bei Clients
1
Ein gültiger GDI Testbed II WM Client kann die Bilder wenigstens zweier GDI Testbed II WMS
überlagert darstellen. Er erlaubt die Darstellung und Auswahl verschiedener Layers sowie Zoom- und
Pan-Operationen.
Ein gültiger WM Client mit SLD kann bei Zugriff auf einen SLD-fähigen Server wenigstens einen
FeatureType mit anderer, interaktiv wählbarer Farbe darstellen.
5.2.5 Generalisierungsfähiger WMS
Die Visualisierung von Geodaten durch einen OGC-konformen Web Map Service erfolgt in der Regel
ausschließlich für einen bestimmten Maßstabsbereich. Sofern die Darstellung für einen kleineren als
den kleinsten vorgesehenen Maßstab angepasst wird, geschieht dies meist durch Verändern der
Datenbasis (etwa indem anstelle von gerenderten Vektordaten eine gescannte Rasterkarte dargestellt
wird) oder durch einfaches Herauszoomen bei unveränderter Geometriedarstellung. Letzteres kann zu
1
Der Begriff Client wird im Sinne „Applikation“ verstanden. Die Überlagerung kann auch „serverseitig“
erfolgen.
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GDI Testbed II
einer Überfrachtung des Kartenbildes und somit zu einer erheblichen Verschlechterung der Lesbarkeit
führen. Um eine ansprechende Darstellung in kleinen Maßstäben zu erreichen, müssen solche
geometrischen Konflikte in den verkleinerten Kartendarstellungen mit Hilfe von
Generalisierungsapplikationen bereinigt werden.
Als Erweiterung der OGC-WMS-Specification wird daher ein zusätzlicher, optionaler
Requestparameter eingeführt, der den Zielmaßstab für die Aufbereitung der angeforderten
Kartendarstellung angibt.
Erläuterung:
Aus den Parametern BBOX, WIDTH und HEIGHT ergibt sich rechnerisch ein Darstellungsmaßstab in
der Einheit Pixel/Datenbankeinheit. Je nach Ausgabemedium (Bildschirm, Drucker etc.) ergibt sich
folglich ein nicht vorhersehbarer Maßstab für die Darstellung der Kartenausgabe. Im ungünstigsten
Fall führt dies zu unleserlichen oder unbrauchbaren Darstellungen. Um dem vorzubeugen, soll ein im
Hinblick auf Ausgabemedium und -maßstab festgelegter Parameter TARGETSCALE die Aufbereitung
der Daten ermöglichen. Dabei ist nicht festgelegt, wie der generalisierende WMS diesen Parameter
intern nutzt. In der Regel werden daraus serverseitig Mindestabstände und weitere Maße errechnet
werden, die in die Generalisierungsalgorithmen einfließen.
Nachfolgend ist ein HTTP-Request an einen generalisierungsfähigen Web Map Server dargestellt (der
Übersicht halber umgebrochen). Beispielhaft wurde hier ein Zielmaßstab 1:25000 angegeben.
http://my.gen.server.de/scriptname
?VERSION=1.1.1
&REQUEST=getMap
&BBOX=...
&WIDTH=400
&HEIGHT=300
&FORMAT=image/png
&TARGETSCALE=25000
5.3 Anwendungsbeispiel
Siehe WMS- und SLD-Spezifikation.
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GDI Testbed II
6 Referenzen
Neben den o.g. Referenzen: keine.
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