Case Study Artenkataster

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Artenkataster des Landesbetrieb Geoinformation und Vermessung Hamburg

Einleitung

Die Behörde für Stadtentwicklung und Umwelt (BSU) der Freien und Hansestadt Hamburg ist unter anderem für die Koordination staatlicher Aufgaben auf dem Gebiet des Umwelt- und Naturschutzes zuständig. So wird im Amt für Natur- und Ressourcenschutz zurzeit das IT-Vorhaben „Artenkataster“ umgesetzt.

Artenrelevante Daten werden von diversen Stellen intern und extern erhoben. Hierbei kommen unterschiedliche Softwarelösungen für die Datenerfassung, -haltung und -fortführung zum Einsatz. Infolge dessen liegen die Informationen an verschiedenen Stellen und in unterschiedlichen Formaten vor. Sie weisen zum Teil inhomogene Strukturierungen auf, und eine Georeferenzierung ist, obwohl in der Regel ein Raumbezug vorhanden ist, nicht immer gegeben.

Ziel ist es daher, alle „Altanwendungen“ folgendermaßen zu migrieren:

• auf eine leistungsfähige Datenbank
• bei gleichzeitigem Re-Design und
• notwendiger Erweiterung der Datenstruktur und der Benutzeroberfläche
• sowie unter Einbindung von ArcGIS

Dienststellen der Stadt Hamburg und Externe sollen über geeignete Intranet- bzw. Internet-Schnittstellen auf die Daten lesend und schreibend zugreifen können. Zu diesem Zweck wird zurzeit, im Auftrag der BSU, -IT-Referat-, Projekte und Integration vom Landesbetrieb Geoinformation und Vermessung (LGV) eine Anwendung für das Internet, bestehend aus einer Erfassungs- und einer Auskunftskomponente, als ein Baustein des Artenkatasters entwickelt.

Um eine Integration des Systems in die Geodateninfrastruktur Hamburg zu gewährleisten, wurde bei der Entwicklung der Webanwendung auf die Einhaltung bestehender Standards und Normen gemäß OGC-Spezifikationen Wert gelegt. Die Darstellung der Fachdaten erfolgt auf Basis verschiedener Hintergrundkarten wie der Regional- oder Stadtkarte von Hamburg, der Digitalen Karte 1:5.000 (DK5) oder digitalen Orthophotos. Diese Geobasisdaten werden zentral vom LGV als Web-Map-Services (WMS) zur Verfügung gestellt. Die Visualisierung und Erfassung der Geofachdaten erfolgt ebenfalls über OGC-konforme Webdienste.

Die WMS-Dienste zur Darstellung der Geofachdaten werden über das OpenSource-Framework „deegree“ bereit gestellt. Für die Erfassung und Bearbeitung der Geofachdaten wird ein transaktionaler Web-Feature-Service (WFS-T) verwendet. Als Softwarelösung kommt hierbei auf Serverseite der GeoServer zum Einsatz. Als Client-Anwendung dient das Web-Framework Mapbender. Sämtliche Geofachdaten werden in einer Datenbank vorgehalten. Als Datenbankmanagementsystem wird PostgreSQL mit der Erweiterung PostGIS verwendet.

Für die Nutzung der Client-Anwendung ist eine Benutzer-Authentifizierung notwendig. Hierbei wird zwischen drei Benutzerrollen unterschieden:

• Administratoren
• Privilegierte Anwender
• Standard-Anwender

Während die Administratoren mit umfassenden Rechten zur Verwaltung des Systems ausgestattet sind, beschränken sich die Rechte der Standard-Anwender auf die Nutzung der Kartenanwendung mit der Möglichkeit, eigene Daten zu erfassen, zu ändern und zu löschen. Die privilegierten Anwender haben gegenüber den Standard-Anwendern zusätzlich die Möglichkeit, Benutzerkonten zu verwalten.

Nach erfolgreicher Anmeldung wird dem User die grafische Benutzeroberfläche mit dem Kartenfenster präsentiert. Neben den üblichen Standard-Funktionen zur Kartennavigation, Erzeugung von PDF-Kartenauszügen, Sachdatenabfrage und Adresssuche verfügt das System über verschiedene Werkzeuge zur Datenerfassung und -manipulation. Geodaten können in Form von punkt-, linien- oder flächenhaften Geometrien erzeugt werden. Stützpunkte können verschoben, ergänzt oder gelöscht werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, vorhandene Objekte einschließlich der zugehörigen Sachattribute zu kopieren, an eine andere Position zu verschieben und mit den geänderten Koordinaten zu speichern.

Das hinterlegte Datenmodell sieht eine Gliederung der zu erfassenden Tierarten in mehrere Artengruppen vor. Für jede dieser Objektklassen wurde ein eigener Feature Type mit individuellem Datenschema angelegt. Die Tierartenvorkommen werden als Punktgeometrien erfasst. Darüber hinaus können, z. B. zur Abgrenzung von Untersuchungsgebieten oder zur Kennzeichnung von Amphibienzäunen, auch Polygone oder Linienzüge erzeugt werden.

Für die Erfassung der Attributdaten wurde für jeden Feature Type eine individuelle Erfassungsmaske erstellt. Da das Datenmodell für einige Feature Types eine Vielzahl unterschiedlicher Attribute vorsieht und die Eingabeformulare trotzdem möglichst übersichtlich ausfallen sollten, wurden die Attribute mit Hilfe von Karteireitern nach thematischen Aspekten gegliedert. Bei den meisten Datenfeldern gewährleisten Auswahllisten mit vorgegeben Werten eine standardisierte Erfassung der Sachinformationen. Der Benutzername und das Bearbeitungsdatum werden automatisch erfasst. Die Visualisierung der erfassten Tierartenvorkommen kann auf verschiedene Weise angepasst werden. Zunächst hat der Anwender natürlich die Möglichkeit, über die Layersteuerung einzelne Ebenen mit Tierartengruppen manuell an- und auszuschalten. Darüber hinaus kann die grafische Ausgestaltung der Tierarten-Layer über dynamisch erzeugte SLD-Definitionen (Styled Layer Descriptor) zur Laufzeit im Web-Client geändert werden. Jeder Datensatz eines erfassten Tierartenvorkommens weist als Sachattribut den Benutzernamen des Erfassers auf. Diese Information wird verwendet, um die Darstellung auf die vom jeweils angemeldeten User erzeugten Datensätze zu beschränken. Sämtliche Objekte, die unter einer anderen Benutzerkennung erfasst worden sind, werden bei der Visualisierung des entsprechenden WMS per Filterregel in dem dynamisch erzeugten SLD-Dokument ausgeblendet. Der lesende und schreibende Zugriff auf die von anderen Nutzern erfassten Daten über den eingebundenen WFS ist gesperrt.

Während der zuvor beschriebene Darstellungsfilter automatisch, also ohne Interaktion des Users, eingebunden wird, hat der Anwender darüber hinaus die Möglichkeit, die Visualisierung der Tierfundorte auf eine bestimmte Tierart zu beschränken. Hierzu wird zunächst über ein Formular nach der gewünschten Tierart gesucht. Als Ergebnis erhält man neben einer Trefferliste eine angepasste Darstellung des zugehörigen WMS. Diejenigen Datensätze, die nicht dem Suchkriterium entsprechen, werden im Kartenausschnitt ausgeblendet. Auch hierzu kommen entsprechende Filter im zugehörigen SLD-Dokument zum Einsatz.

Fazit

Mit der vorgestellten Web-GIS-Lösung steht ein System zur Verfügung, das eine dezentrale Erfassung strukturierter Daten bei zentraler Datenhaltung ermöglicht. Auf Anwenderseite beschränken sich die technischen Voraussetzungen zur Nutzung des Systems auf ein Eingabegerät mit Internetverbindung und einen aktuellen Browser. Auf diese Weise erschließt sich ein großer potentieller Anwenderkreis. Die erfassten Daten sind aufgrund der Verwendung standardisierter Geodienste ohne Konvertierungsaufwand interoperabel verwendbar. Sie lassen sich mit einer Vielzahl verschiedener Geoinformationssysteme herstellerübergreifend nutzen, sofern die Software über eine WMS- bzw. WFS-Schnittstelle verfügt.

Bei der Entwicklung der Anwendung wurde das Ziel verfolgt, dem Anwender alle benötigten Funktionen in möglichst komfortabler Form bereit zu stellen, aber gleichzeitig ein schlankes und übersichtliches System zu entwickeln. Das System sollte auch von Benutzern, die hinsichtlich der Erfassung von

Geodaten über wenig oder keine Erfahrung verfügen, möglichst intuitiv zu bedienen sein. Die ersten Erfahrungen im Produktiveinsatz zeigen, dass dieses Ziel weitgehend erreicht wurde. Für die Zukunft ist eine Erweiterung des Datenmodells geplant, so dass weitere Tierarten mit ihren zugehörigen spezifischen Attributen erfasst werden können.