Datenmodell

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Siehe auch: UML, INTERLIS.

Allgemeines

(Daten-)Modellieren ist ein Prozess mit dem Hauptziel der Dokumentation von (Software-)Systemen und der Verständigung unter Fachleuten.

Datenmodellieren, Datenbeschreibungen und Dokumentationen bedienen sich möglichst allgemeinverständlicher aber präziser Sprachen und Zeichen. Diese sind in Standards (de-jure und de-facto) geregelt und genormt (Normen). Wir verwenden dafür manchmal das Wort "Spezifikation und vermeiden dieses im Zusammenhang mit Systemen; dafür bevorzugen "Dokumentation von Systemen".

Eine vollständige Datenbeschreibung (Daten-Dokumententation), insbesondere im Geoinformationsbereich, besteht aus folgenden Dokumenten:

  • (Geo-)Datenmodell-Dokumententation
  • (Geo-)Darstellungsmodell-Dokumententation
  • Geo-Metadaten-Dokumententation
  • Ggf. Protokoll-Dokumententation
  • Ggf. Prozess-Dokumentation

Wichtig: Geodaten sind grafiklos. Aus einem Geodatensatz kann man verschiedene Grafiken erzeugen.

Definitionen:

Def. Datenmodell (Quelle Glossar zu INTERLIS 2)
Exakte Beschreibung von Daten (sogenanntes konzeptionelles Schema), die vollständig und in sich geschlossen ist. Das D. ist das hierarchisch höchste Modellierungselement. Syn.: Modell, Datenbeschreibung.
Bemerkung: Vorsicht! In der Datenbanktheorie ist D. gebräuchlich als Syn. für konzeptionellen Formalismus (d.h. ein D. wird als Methode für die Herstellung eines konzeptionellen Datenschemas betrachtet).
Bemerkung: Ein D. besteht aus mindestens einem Thema (umgangssprachlich: 'Layer').
Def. Darstellungsmodell (Quelle angelehnt an Def. im Glossar zu INTERLIS 2)
Ein D. legt die kartografische Darstellung von Geodaten fest. Wird festgelegt durch eine Menge von Grafikdefinitionen, die auf einer Sicht oder einer Klasse basieren. Eine Grafikdefinition ordnet durch Zeichnungsregeln dieser Sicht oder Klasse je eine Grafiksignatur zu, damit Grafikobjekte erzeugt werden können.
Bemerkung: Ein Darstellungsmodell besteht grundsätzlich aus zwei Komponenten: 1. Einer Zuordnung von Daten zu Signaturen (Symbolen) und 2. den Signaturen (Symbolen, Symbolbibliotheken, Styling) selber.
Def. Grafiksignatur (Quelle Glossar zu INTERLIS 2)
In einem eigenen Datenmodell (Signaturenmodell) definierte Signaturen (Punktsymbol, Linie, Flächenfüllung, Textanschrift).
Def. Legende
Beschriftung und Erklärung einer Karte, bzw. eines Plans und der dabei verwendeten Grafiksignaturen.

Normen und Standards

Normen und Standards für Datenmodelle:

Normen und Standards für Darstellungsmodelle:

  • ISO 19117 - Geographic Information Portrayal (CD 2008, IS 2010-06) => "rule based", abstrakt
  • OGC: keine Spezifikation speziell für Darstellungsmodelle vorhanden, doch Bezug zu
    • "Symbology Encoding" (SLD/SE) => Eine Art "rule based"
    • "Styled Layer Descriptor (SLD) for WMS"; "SLD Component WMS for WFS" (incl. SVG), verwendet SLD/SE
  • INTERLIS 2.3 (2006) inkl. Anhang J Signaturenmodelle: => "rule based"

Grafiksignaturen:

  • SVG (Styles)
  • Systemspezifische, dokumentierte (z.B. UMN Mapserver)
Grafikdefinition

Stand / Beispiele

  • Darstellungsmodelle (CH): tabellarisch/Legende
  • (AV: Übersichtsplan, Plan für das GB)
  • Naturgefahren, St. Gallen (2006)
  • SIA 405 MB 2015, Leitungskataster (2005)
  • Plan für das Grundbuch, Amtl. Verm. (2007)
  • SIA 424, Rahmennutzungsplanung (2007)
  • SIA 425, Erschliessungsplanung (2008)
  • Darstellungsmodelle (intl.): CityGML (DE), und X-Planung (DE)

Fazit: Umgesetzte Standards und Symbolbibliotheken fehlen praktisch!

Wie nun Modellieren und Dokumentieren?

Datenmodelle modellieren

Wir empfehlen INTERLIS (siehe auch das Geoinformationsgesetz des Bundes (Schweiz)).

Darstellungmodelle modellieren: Stand

Ein Darstellungsmodell besteht grundsätzlich aus zwei Komponenten: 1. Einer Zuordnung von Daten zu Signaturen (Symbolen) und 2. den Signaturen (Symbolen, Symbolbibliotheken, Styling) selber.

Überblick der Ansätze zur Zuordnung von Daten zu Signaturen:

  • "Rule based" ('abstrakt'), textuell
  • Tool-basiert interaktiv, grafisch
  • Tabellarisch (Legende), textuell

Grafiksignatur/Signaturenmodell (Symbole):

  • Es ist uns kein explizites Signaturenmodell bekannt, ausser das INTERLIS 2-Signaturenmodell.
  • Man unterscheidet folgende Symbol-Typen:
    • Raster: bekannte Rasterformate, wie gif, png, jpg
    • Vektor: SVG (welches SVG?)
    • Symbol-Font: => Font-Standards wie OpenType (TrueType)
  • Farben: Es gibt das CIE-LCh/CIE-Lab und optional RGB (Bildschirm), CMYK (Druck).

Darstellungsmodelle dokumentieren: Diskussion

Wir beginnen mit den Darstellungsmodell-Elementen, zu denen praktische Lösungen (d.h. klare Regelungen und z.T. Software) vorliegen zuerst:

  • Für Farben empfehlen wir eine Tabelle mit CIE-LCh/CIE-Lab (verbindlich, Toleranz +/-5 Grad) und zur Illustration RGB (Bildschirm), CMYK (Druck) optional. SLD/SE 'Symbolizers' verwenden RGB (Red, Green, Blue in Hex-Zahlen mit einem Hash (#)-Zeichen vorangestellt).
  • Für Signaturen (Symbolen, Styling) stehen zwei Lösungen im Vordergrund:
    • SVG gem. Einschränkungen der SLD/SE Symbology Encoding
    • ev. UMN MapServer-Symbole

Es gibt kaum systemneutrale Tools zur interaktiven Dokumentation. Von ISO 191000 erwarten wir nichts Implementierbares. Regelbasiert wird sich in irgendeiner Form wohl etablieren. OGC's SLD/SE bleibt bleibt zurzeit der einzige Strohhalm, an den internationale Standard-gebundene Projekte sich orientieren können. Ich gehe davon aus, dass man international erst in ein paar Jahren weiter kommt. In der Schweiz entscheidet sich mit der Umsetzung des GeoIV beim Bund (KOGIS) in den nächsen Monaten, ob INTERLIS 2-Grafik wieder Schwung bekommt und angepasst wird.

Wir hoffen, dass projektspezifisch langsam Tools/Werkzeuge entstehen. Standard-zu-GIS-Konverter kennen wir keine (BasisAtlasStyler?). Bestimmte GIS-zu-Standard-Konversionen sind denkbar, bzw. ansatzweise vorhanden: u.a. ArcMap=>SLD, ArcGIS=>SLD, Mapfile (UMN MapServer)=>SLD.

Wir empfehlen allen (Schweizer) Fachanwendern folgendes:

  • Datenmodelle mit INTERLIS dokumentieren.
  • Eine systemneutrale, menschen- und maschinenlesbare Dokumentation für Darstellungsmodelle ist noch nicht absehbar. Einzelne meinen gar, dass das nicht machbar ist und schlagen interaktive Tools vor (die noch nicht existieren), die dann nur noch maschinenlesbare Dokumente erzeugen, bzw. austauschen. Projektspezifische Lösungen sind denkbar und ebnen den Weg zur gemeinsamen Vorstellung, was man mit Darstellungsmodellen alles kann und will.
  • Es bleibt den Fachanwendern daher nur, den Teil "Zuordnung Daten->Grafik" tabellarisch/textuell zu dokumentieren und dies zusammen mit Symbolbiliotheken in einem internen Referenz-GIS (ob Web oder Desktop) zu implementieren.
  • Der Teil Symbolbiliothek (d.h. die Symbolgeometrien selber) kann kann ggf. in SLD/SE systemneutral dokumentiert werden. Dabei auf die INTERLIS-Klassen-Namen (im OGC-Filter) Bezug nehmen.
  • Für die Farb-Dokumentation empfehlen wir eine Tabelle mit CIE-LCh/CIE-Lab, RGB und CMYK - auch für SLD/SE 'Symbolizers' (vgl. oben).

Aufbau tabellarische, textuelle Dokumentation

Experten beiziehen!

  • "Legende": Liste von Themen und ihren Elementen mit Verweisen auf Signaturen und Kommentaren.
  • Symbolbiliothek: Liste der Signaturen (Symbole), textuell mit Grafik-Beispielen: Punkt-, Linien-, sowie Flächensymbole
  • Farben-Liste

Besonders zu beachten sind dabei:

  • Prioritätenregelung (1..100, 1 zuoberst)
  • Zielmassstab, bzw. 'Massstabsreihen'
  • Massstabsabhängigkeit (Darstellung einer Signatur von Massstab... bis Massstab...)
  • Highlighting
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