Mit Web-GIS-Anwendungen können Sie Ihre räumlichen Daten und Karten für andere Benutzer zugänglich und intuitiv nutzbar machen, unabhängig davon, wie viel Erfahrung sie bereits mit GIS gesammelt haben. Notwendigerweise ist Ihr Konzept der einzelnen Web-GIS-Anwendungen viel komplexer als die Sicht der Endbenutzer. In diesem Abschnitt werden alle Elemente beschrieben, die Sie als Bestandteil jeder Web-GIS-Anwendung zusammenstellen müssen. Diese Elemente bilden eine Umgebung für die GIS-Erstellung und -Bereitstellung für die Endbenutzer.
Elemente einer Web-GIS-Anwendung
Jede Web-GIS-Anwendung setzt sich aus fünf Hauptelementen zusammen:
- Webanwendung
- digitale Grundkarten
- operationale Layer
- Tasks und Werkzeuge in der Web-GIS-Anwendung
- Eine oder mehrere Geodatabases
Im Folgenden finden Sie eine Kurzbeschreibung dieser Elemente:
Webanwendung
Über die Webanwendung wird die Softwareoberfläche für den Client bereitgestellt, und die entsprechenden Werkzeuge werden zum Visualisieren von geographischen Informationen sowie zum interaktiven Arbeiten mit diesen Daten verwendet. Dies kann eine Anwendung sein, die in einem Webbrowser ausgeführt wird, oder auch eine mobile Anwendung, die auf einem GPS-fähigen mobilen Gerät oder einem Smartphone ausgeführt werden kann.
Es stehen zahlreiche Anwendungen zur Verfügung, die Sie zum Erstellen der einzelnen Web-GIS-Anwendungen für die Endbenutzer verwenden können. Häufig hängt die richtige Wahl der Funktionen, Werkzeuge und Kartenanzeigen davon ab, welche für die Workflows der Benutzer notwendig sind. Genauso oft hängt die Wahl der Anwendung vom Endbenutzer und dessen Erfahrung mit der Nutzung von Computern und dem Arbeitsumfeld ab (z. B. vor Ort, in einer Niederlassung mit langsamer Internetverbindung usw.).
Digitale Grundkarten
In Web-GIS-Anwendungen bieten Grundkarten den geographischen Kontext zu den einzelnen Anwendungen. Der Anwendungstyp (z. B. Hydrologie, Flurstücke, Stromversorger und Naturschutz) definiert häufig den zu verwendenden Typ der Grundkarte. In einer Web-GIS-Anwendung zum Schutz der Wasservögel wäre beispielsweise eine hochauflösende Orthofotografie eine geeignete Grundkarte zum Digitalisieren von Sumpfgebieten.
Nachstehend sind einige Beispiele für häufig verwendete Grundkarten aufgeführt:
- Verkehrsgrundkarten enthalten oftmals Straßen, Straßennamen, Points of Interest, generalisierte Landnutzung, Gewässer und Ortsnamen.
- Topografische Grundkarten enthalten oftmals Verwaltungsgrenzen, Städte, Wasser-Features, physiografische Features, Parkanlagen, Landmarks, Verkehr und Gebäude.
- Terraingrundkarten enthalten oftmals geschummerte Relief-Bilddaten, bathymetrische Daten und Küsten-Wasser-Features, die als neutraler Hintergrund für andere Daten-Layer dienen.
- Bilddaten-Grundkarten enthalten oftmals niedrigauflösende Satellitenbilder für die Welt und hochauflösende Satellitenbilder für ausgewählte Geographien der Welt.
- Hybridgrundkarten enthalten oftmals optionale Layer, die Sie als Kartenüberlagerungen ein- und ausblenden können. Beispielsweise sind Karten-Layer wie Verkehrswesen, Topografie, Terrain und Bilddaten häufig als optionale Grundkartenüberlagerungen enthalten, die zu unterschiedlichen Anzeigezwecken aktiviert und deaktiviert werden können.
Da die Erstellung qualitativ hochwertiger Grundkarten sehr zeitaufwändig und kompliziert sein kann, werden von Esri eine Reihe von Grundkarten gehostet, die Sie in Ihren Web-GIS-Anwendungen nutzen können. Wenn Sie jedoch die Erstellung einer eigenen Grundkarte bevorzugen, bieten ArcGIS Desktop und ArcGIS Pro alle Werkzeuge, die Sie für die effiziente Zusammenstellung, Erstellung und das Cachen attraktiver Grundkarten benötigen. Weitere Informationen finden Sie im Thema Erstellen einer eigenen Grundkarte.
Beachten Sie immer, dass Grundkarten dazu tendieren, relativ statisch zu sein. In einer typischen Umgebung werden Grundkarten unregelmäßig aktualisiert. Für ein Verkehrsnetzwerk kann beispielsweise eine jährliche Aktualisierung geplant werden, um Änderungen am Straßennetz einer großen Weltstadt zu berücksichtigen. Im Gegensatz dazu wird eine topografische Grundkarte aufgrund der Abhängigkeit von einer nationalen Volkszählung oder einer Vermessung möglicherweise nur einmal in zehn Jahren aktualisiert.
Operationale Layer
Dabei handelt es sich um eine kleine Gruppe von Layern, mit denen Sie direkt arbeiten oder die Sie infolge eines Vorgangs (beispielsweise einer Abfrage) in einer Web-GIS-Anwendung ableiten. Diese Layer werden oftmals von einem GIS-Spezialisten auf eine bestimmte Gruppe von Benutzern zugeschnitten. Ein Stadtplaner verwendet beispielsweise ein Smartphone, auf dem eine GIS-Anwendung ausgeführt wird, um die Position von Kanaldeckeln in einem Layer für sanitäre bzw. Abwasserkanäle zu aktualisieren.
Operationale Layer bestehen aus Folgendem, ohne darauf beschränkt zu sein:
- Beobachtungen oder Sensordaten: Dies können beliebige Informationen zu Zuständen oder Situationen sein, beispielsweise Tatorte, Verkehrsmessdaten, aktuelle Wetterbedingungen, Angaben von Messgeräten (wie Flusspegel), Beobachtungen von Geräten oder Außendienstmitarbeitern, Prüfergebnisse, Adressen von Kunden, Ausbreitungsgebiete von Krankheiten, Angaben zur Luftqualität und -verschmutzung usw. Diese Informationsquellen werden häufig als Statusinformationen in Web-GIS-Karten angezeigt. Außerdem werden sie häufig als Eingaben für Analysevorgänge verwendet, die auf dem Server berechnet werden.
- Bearbeitungs- und Datenzugriffs-Layer: Dies sind die Karten-Layer, mit denen die Benutzer arbeiten, um beispielsweise Features zu bearbeiten, Abfragen auszuführen und Features für Analysen auszuwählen.
- Abfrageergebnisse: In vielen Fällen stellen die Anwendungen eine Abfrageanforderung an den Server und geben Ergebnisse in Form von Datensätzen zurück. Diese können einen Satz einzelner Features oder Attributdatensätze enthalten. Die Benutzer zeigen diese Ergebnisse häufig als Kartengrafiken in Web-GIS-Anwendungen an und verwenden sie.
- Ergebnis-Layer, die von analytischen Modellen abgeleitet sind: GIS-Analysen können ausgeführt werden, um neue Informationen abzuleiten, die von Endbenutzern neuen Karten-Layern hinzugefügt und anschließend untersucht, visualisiert, interpretiert und verglichen werden können.
In den meisten GIS-Anwendungen arbeiten die Benutzer mit operationalen Informationen (manchmal mit mehreren operationalen Layern) auf der Grundlage der Grundkarte, die den geographischen Kontext bereitstellt. In anderen Fällen wird der operationale Layer unter anderen Layern angezeigt, die bei der Bereitstellung des Positionskontexts helfen. Wenn Sie beispielsweise Postleitzahlengebiete nach demografische Informationen klassifizieren und anzeigen, werden diese Ergebnisse oftmals mit Transportlinien und Ortsnamen überlagert, um den Positionskontext bereitzustellen.
Operationale Layer sind häufig dynamisch und werden von der GIS-Datenbank abgerufen und zur Laufzeit angezeigt, beispielsweise beim Schwenken, Zoomen oder Aktualisieren der Karte. Im Allgemeinen werden operationale Layer mit einem fokussierten Bereich von Kartenmaßstäben und Auflösungen eingesetzt. Im Gegensatz dazu sind Grundkarten für die Verwendung mit einem größeren Bereich von Kartenmaßstäben vorgesehen. Beispielsweise ist mit Grundkarten normalerweise ein Zoomen auf eine viel größere Kartenausdehnung möglich.
Weitere Informationen finden Sie im Thema Operationale Layer.
Tasks und Werkzeuge in der Web-GIS-Anwendung
Web-GIS-Anwendungen stellen oftmals Werkzeuge bereit, die Prozesse jenseits der Zuordnung ausführen. Diese Werkzeuge reichen von allgemeinen Typen (beispielsweise zum Suchen einer Adresse) bis hin zu spezifischeren Typen, wie zur Berechnung des monatlichen Sonnenenergiepotenzials der Dächer einer Großstadt.
Für die Ausführung der Tasks haben Sie zwei Möglichkeiten:
- Ausführung durch den Client: Diese Methode eignet sich für relativ einfache Prozesse und ist auch dann geeignet, wenn sich alle benötigten Daten auf der Client-Seite befinden. Typische Beispiele beinhalten darstellende Analyseergebnisse und das Generieren von Wärmebildern auf Grundlage einer Reihe von Punkt-Features.
- Ausführung durch den Server: Diese Methode eignet sich für komplexe Prozesse und ist auch dann geeignet, wenn sich die benötigten Daten nicht auf Client-Seite befinden. Typische Beispiele sind die Suche von Einrichtungen und entsprechende Routenerstellungen, das Berechnen von Fließgeschwindigkeiten und das Suchen des besten Lebensraums durch Überlagern einer Reihe von Daten-Layern.
Nachstehend werden einige weitere Aspekte dazu angeführt, wie Sie Tasks und Werkzeuge in der Web-GIS-Anwendung verwenden können:
- Benutzer, die Bearbeitungen durchführen möchten, benötigen eine Reihe fokussierter Werkzeuge, mit denen sie die speziellen Workflows und Zuordnungen ausführen können. Beispielsweise unterscheiden sich Werkzeuge für die Bearbeitung einer Vermessungs- oder Flurstückumgebung von Werkzeugen, mit denen elektrische Einrichtungen oder hydrologische Informationen zusammengestellt werden.
- Viele Endbenutzer verfügen über einen Satz von Ziel-Layern und einen entsprechenden Werkzeugsatz, um mit diesen Layern zu arbeiten, beispielsweise Werkzeuge für die Suche nach der nächsten Einrichtung und einer Route dahin, für die Berechnung von Abflüssen basierend auf aktuellen Bedingungen oder für die Durchführung von Punktmusteranalysen für eine Reihe von Unfallorten.
- Für Sensordaten stehen häufig Werkzeuge zur Verfügung, um die im Außeneinsatz ermittelten Daten anzuzeigen, zusammenzufassen, darzustellen und zu analysieren.
- Zahlreiche Web-GIS-Anwendungen weisen Softwarefunktionen zur Ausführung von GIS-Modellierungen und -Analysen sowie Werkzeuge auf, die dazu dienen, mit den Ergebnissen zu arbeiten, sie zu visualisieren und zu analysieren. Es ist beispielsweise eine Reihe von Werkzeugen denkbar, mit denen die Ergebnisse als Diagramm dargestellt, analysiert und verstanden werden können (beispielsweise Klassifizieren und Zuordnen von Ergebnissen, Erstellen statistischer Zusammenfassungen, Generieren tabellarischer Berichte und Grafiken usw.).
- In einigen Web-GIS-Anwendungen übermitteln die Benutzer Abfragen an den Server, der eine Reihe von Features mit den zugehörigen Attributen zurückgibt. Diese Ergebnisse werden auf der Karte als interaktive Grafiken und beschreibende Informationen angezeigt. Sie können grafisch dargestellt und zusammengefasst werden und als Hyperlinks auf detailliertere Informationen verweisen.
Eine oder mehrere Geodatabases
Jede GIS-Anwendung ist auf eine stabile Umgebung für die Verwaltung räumlicher Daten angewiesen, in der die zur Unterstützung der Anwendung verwendeten Informationen gespeichert werden können. Dies können eine oder mehrere Geodatabases sein. Eine Geodatabase ist eine Sammlung von Shapefiles, verschiedener tabellarischer Datenbanken und Kalkulationstabellen, CAD-Dateien, Entwurfsdateien, Bildern, HTML-Webseiten usw.
In der professionellen GIS-Community liegt der Schwerpunkt auf Investitionen in hochwertige geographische Informationen und deren Berechnung. Die Antworten, die Sie aus Ihrem GIS ableiten, können nur so gut sein, wie die Qualität der Informationen in der Geodatabase. GIS-Datasets müssen übereinstimmend kompiliert, harmonisiert und integriert werden, damit sie in einer geographischen Umgebung zusammenpassen. Viele GIS-Benutzer investieren viel in die Erstellung und Verwaltung der räumlichen Datenbanken. Diese Informationsspeicher sind von enormem Wert im Hinblick auf verschiedenste Fragen. Umfassende geographische Daten haben eine noch größere Bedeutung, wenn Sie nicht nur Beobachtungen auf einer Grundkarte anzeigen möchten.
ArcGIS-Geodatabases sind eine wichtige Datenverwaltungstechnologie für die Modellierung, Organisation und Verwaltung umfassender GIS-Informationen zur Unterstützung Ihrer Arbeit. Geodatabases sind darauf ausgelegt, alle Ebenen der GIS-Implementierung zu unterstützen – von den einfachsten Geodatenmodellen bis hin zu sehr ausgeklügelten.
Web-Services unterstützen Sie bei der Implementierung dieser Umgebung
Beachten Sie, dass jedes dieser Elemente in einer Web-GIS-Anwendung mit ArcGIS Server gehostet und bereitgestellt werden kann. So können beispielsweise verschiedene Web-Services als Bestandteil der Web-GIS-Anwendung geöffnet und zusammengestellt werden – dies können Grundkartenservices, operationale Kartenservices, Geoverarbeitungsservices, Geodatenservices, Image-Services usw. sein.
Eine der herausragenden Stärken von Web-GIS-Anwendungen besteht darin, dass Sie Remote-Web-Services mit eigenen lokalen Inhalten mischen können, um Ihre Web-GIS-Anwendungen zusammenzustellen. Sie sollten sich unbedingt die Zeit nehmen, darüber nachzudenken, wie Sie die Services von anderen Organisationen zusammen mit eigenen Ressourcen in Ihren Web-GIS-Anwendungen nutzen könnten.