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Web Mapping: mit Open Source-GIS-Tools

Book Description

Längst ist Web-Mapping, das Bereitstellen von Kartendiensten im Internet, nicht mehr nur ein Thema der eingeschworenen GIS-Community - die Online-Kartografie stößt auch auf reges Interesse einer breit gestreuten Nutzer- und Webentwickler-Gemeinde. Doch gute, umfassende Anleitungen für das Aufbereiten von Geodaten sind rar. Web-Mapping mit Open Source-GIS-Tools zeigt Ihnen anschaulich, wie Sie mit frei verfügbaren Werkzeugen interaktive Karten erstellen können - und wie Sie sie gekonnt auf Ihrer Website präsentieren.

Werden Sie selbst zum Kartenautor:

Tyler Mitchell beschreibt einen vollständigen Entwicklungszyklus für interaktive Karten: Sie erfahren, wo Sie Geodaten finden, wie Sie sie analysieren, konvertieren, visualisieren und speichern und wie Sie Karten mithilfe der standardisierten Webdienste OGC WMS und OGC WFS generieren können. Sehr gut nachvollziehbare Erläuterungen und viele Beispiele bringen Sie dabei auf direktem Weg zu Ihren eigenen digitalen Karten.

Ihr Open Source-Werkzeugkasten für Geodaten:

Dieses Buch stellt zahlreiche Open Source-Werkzeuge für die Verarbeitung von Geodaten vor, unter anderem UMN MapServer, Quantum GIS, GDAL/OGR, OpenLayers, Mapbender und PostgreSQL/PostGIS. Es zeigt Ihnen, wie Sie diese Tools optimal nutzen und kombinieren können, damit sie genau Ihren kartografischen Bedürfnissen entsprechen. Es richtet sich dabei an Einsteiger in die GIS-Welt, lässt Sie aber auch tiefer in fortgeschrittene Themen eintauchen.

Für die deutsche Ausgabe wurde das Buch von Astrid Emde und Arnulf Christl von der WhereGroup umfassend aktualisiert und deutlich erweitert.

Inhalt der CD-ROM:

Die beiliegende Live-CD WebGIS.rlp beinhaltet viele der im Buch beschriebenen Tools sowie räumliche Testdaten. Mithilfe der CD können Sie die beschriebenen Programme und Übungen direkt ausprobieren. Sie wurde von der Initiative zum Aufbau der Geodateninfrastruktur Rheinland-Pfalz erstellt.

Die Website zum Buch:

Unter http://www.webmappingillustrated.com finden Sie alle Codebeispiele aus diesem Buch sowie Beispieldaten und zahlreiche nützliche Links.

Table of Contents

  1. Web-Mapping mit Open Source-GIS-Tools
    1. Vorwort
    2. Einleitung
      1. Entdeckungen in der Kindheit
      2. Werkzeuge in diesem Buch
      3. Was erwartet Sie in diesem Buch?
      4. Wie ist dieses Buch aufgebaut?
      5. Informationen zur deutschen Ausgabe
      6. CD-ROM und Codebeispiele
      7. Typografische Konventionen
      8. Danksagung zur englischen Ausgabe
    3. 1. Einführung in die digitale Kartografie
      1. Die Macht digitaler Karten
      2. Die Herausforderungen beim Erstellen von Karten
        1. Persönliche Karten
        2. Technologische Grenzen
        3. Hintergrund: Freie und Open Source-Software
      3. Verschiedene Arten der Web-Kartografie
        1. Wer sind die Benutzer von webbasierten Karten?
        2. Beispiele für webasierte Kartenanwendungen
          1. Was passiert im Hintergrund?
          2. Erstellen Sie Ihre eigene Web-Mapping-Anwendung
    4. 2. Aufgaben und Werkzeuge der digitalen Kartografie
      1. Welche Aufgaben erwarten Sie beim Erstellen von Karten?
      2. Was ist beim Umgang mit Geodaten zu beachten?
        1. Auffinden guter Datenquellen
        2. Abhängigkeit von digitalen Werkzeugen
        3. Datenformate verstehen
        4. Verwendung der richtigen Werkzeuge
      3. Ermittlung der Arbeitsschritte eines Projekts
        1. Anzeige von Geodaten in Karten
        2. Geodaten analysieren
        3. Geodaten erzeugen und bearbeiten
        4. Datenkonvertierung
        5. Datenaustausch
    5. 3. Daten konvertieren und betrachten
      1. Rasterdaten und Vektordaten
      2. Quantum GIS
      3. OpenEV
      4. UMN MapServer
        1. Datenzugriff und Performance
        2. Portabilität
      5. Die GDAL – Geospatial Data Abstraction Library
        1. Von GDAL unterstützte Rasterformate
        2. GDAL-Bibliotheken
        3. GDAL-Hilfsprogramme
      6. Die OGR Simple Features Library
        1. Von OGR unterstützte Vektorformate
        2. OGR-Hilfsprogramme und Beispiele
      7. PostGIS
        1. Räumliche Analysen mithilfe von SQL
      8. Zusammenfassung der Anwendungen
    6. 4. MapServer installieren
      1. So funktionieren MapServer-Anwendungen
      2. Ein Blick auf die wichtigsten Bestandteile von UMN MapServer
        1. Das MapServer-Executable
        2. Die MapServer-Mapdatei
        3. Datenquellen
        4. Kartenausgabe
      3. Installation von MapServer
        1. Plattformen
        2. Download der MapServer-Binärdateien
          1. MapServer für Windows
          2. Linux-Binärdateien
          3. GIS-Distributionen für Linux
          4. RPM-Versionen für Linux
          5. Debian und Ubuntu Linux-Versionen
          6. Mac OS X
        3. Kompilieren des MapServer-Source-Codes
          1. Quellcode herunterladen
          2. Konfiguration der Quellen
          3. configure – mögliche Optionen
          4. Abhängigkeiten
          5. Kompilieren mit make
          6. Installation
          7. Testen der Installation
      4. MapServer-Support
    7. 5. Bezugsquellen für Geodaten
      1. Bewertung des Datenbedarfs
        1. Vektor- oder Rasterdaten?
        2. Welche Arten von Vektordaten werden benötigt?
        3. Welche Art von Rasterdaten werden benötigt?
        4. Welcher Maßstab wird benötigt?
        5. Dritte Dimension gefällig?
      2. Beschaffung geeigneter Daten
        1. Wo finden Sie vorgefertigte Karten?
        2. Wo finden Sie Satellitenbilder oder Höhenmodelle?
        3. Wo finden Sie Geodaten?
          1. OSGeo und öffentliche Geodaten
          2. Freie Geodaten
        4. Öffentliche Geodaten in Europa
          1. Deutschland
          2. Schweiz
          3. Österreich
    8. 6. Geodaten analysieren
      1. Download der Demodaten
      2. Installation von GDAL und FWTools
      3. Dateninhalte untersuchen
        1. ogrinfo – Ausgabe von Basisinformationen zu Vektordaten
        2. ogrinfo zur Ausgabe von Detailinformationen zu Vektordaten
        3. gdalinfo zur Ausgabe von Informationen zu Rasterdaten
      4. Werkzeuge zum Zusammenfassen der Informationen
        1. Installation der Werkzeuge auf Nicht-GNU-Plattformen
        2. ogrinfo zur Ausgabe der Daten einer Shape-Datei
        3. Verwendung von grep, um lediglich die Namen der Flughäfen auszugeben
        4. Verwendung von wc, um die Namen der Flughäfen zu zählen
        5. Verwendung von sed, um bestimmte Suchmuster im Namen der Flughäfen zu finden
        6. Formatierung der Ausgaben mit sed
        7. Nutzung von sed zum Entfernen von Zeilen und zur Bearbeitung der Zeilenanfänge
        8. sort zur Erstellung einer nach Höhenangaben geordneten Liste
        9. uniq zum Entfernen doppelter Zeilen
        10. Weitere Textverarbeitungswerkzeuge
    9. 7. Geodaten konvertieren
      1. Geodaten konvertieren
      2. Vektordaten konvertieren
        1. Geography Markup Language (GML)
        2. Gefilterte Ausgabe von Objekten
        3. Speichern eines Flughafens in einer neuen Shape-Datei
        4. Konvertieren von Shape in andere Datenformate
        5. Konvertieren in eine PostgreSQL-Datenbank
      3. Rasterdaten konvertieren
        1. Konvertieren eines Bilds in ein anderes Format
        2. Erzeugen des JPEG-Vorschaubilds eines Satellitenfotos mit gdal_translate
        3. Bereiche aus einem Satellitenbild ausschneiden und als JPEG sichern
    10. 8. Geodaten in einem Desktop-GIS visualisieren
      1. Desktop-GIS-Programme
        1. Open Source-Desktop-GIS-Programme
          1. JUMP
          2. uDig
          3. gvSIG
          4. OpenEV
          5. GRASS
          6. SAGA
          7. OSSIM
        2. Weitere kostenlos zur Verfügung stehende Desktop-GIS
      2. Einführung in Quantum GIS (QGIS)
        1. Installation von Quantum GIS
        2. Beispieldaten und Start von Quantum GIS
        3. Aufbau der grafischen Benutzeroberfläche von Quantum GIS
          1. ❶ Menüleiste
          2. ❷ Werkzeugleiste
          3. ❸ Kartenlegende
          4. ❹ Kartenfenster
          5. ❺ Kartenübersicht
          6. ❻ Statusleiste
      3. Quantum GIS zur Visualisierung von Geodaten verwenden
        1. Laden von Vektordaten
        2. Anpassung der Ebeneneigenschaften
          1. Allgemeine Ebeneneinstellungen
            1. Maßstabsbereich festlegen
            2. Räumlicher Index
            3. Auswahl des räumlichen Referenzsystems
            4. Metadaten
            5. Anpassen der Darstellung der Ebene über das Register Bezeichnungen
            6. Beschriftungen
        3. Navigationsmöglichkeiten in Quantum GIS
        4. Attributinformationen ausgeben
        5. Einbinden und Konfigurieren von Rasterdaten
          1. Pyramiden erzeugen
          2. Bezeichnungen
        6. Daten aus der PostgreSQL/PostGIS-Datenbank laden
        7. OGC Web Map Service (WMS) eines entfernten Servers als Datenquelle nutzen
        8. Das Projekt im Druck ausgeben
        9. Export des QGIS-Projekts in eine MapServer-Mapdatei
        10. Speichern des Projekts
      4. Erzeugen einer 3-D-Ansicht
        1. Aufbereiten der DEM-Datei
        2. Vorbereitung der Daten
        3. Initialisierung der 3-D-Ansicht
        4. Navigation in der 3-D-Ansicht
    11. 9. Eigene Geodaten erzeugen und bearbeiten
      1. Planen Sie Ihr eigenes Projekt
        1. Bestehende Daten zur Orientierung nutzen
        2. Darstellungsbereich und Maßstab auswählen
        3. Welche Datenquellen sollen genutzt werden?
          1. GPS
          2. Luftbildinterpretation
          3. Geodaten aufbereiten
          4. Persönliche Daten
      2. Daten mithilfe von Quantum GIS aufbereiten und erfassen
        1. Einrichten des Projekts
        2. Eigene Daten erheben
          1. Anlegen einer neuen Vektorebene
          2. Erzeugen von Geometrien
          3. Geometrien verändern
        3. GPS-Daten importieren
          1. Wanderroute definieren und als GPX-Datei exportieren
          2. Laden der GPX-Datei in Quantum GIS
        4. Laden von Punkten aus Textdateien
        5. Georeferenzieren von Rasterdaten
    12. 10. Erstellen statischer Karten – erster Einstieg in die MapServer-Mapdatei
      1. MapServer-Hilfsprogramme
      2. Die Kommandozeilenprogramme im Einsatz
        1. Bereitstellung von Basisdaten
        2. Erstellen einer einfachen Mapdatei für den UMN MapServer
        3. Regeln und Tipps für den Aufbau der Mapdatei
        4. Erzeugen Sie Ihr erstes Kartenbild
        5. Die Karte um Beschriftungen erweitern
        6. Ausgabe eines anderen Darstellungsbereichs
        7. Erzeugen klassifizierter Karten
        8. Was bedeuten die einzelnen Operatoren?
        9. Eine Legende für die Karte erstellen
        10. Erzeugen einer Maßstabsleiste über das SCALEBAR-Objekt
        11. Die fertige Mapdatei
      3. Das Format des Ausgabebilds bestimmen
    13. 11. Interaktive Karten im Web veröffentlichen
      1. MapServer einrichten und testen
        1. MapServer für Windows (MS4W)
        2. MapServer unter Linux mit Apache
        3. Apache konfigurieren
          1. Das temporäre Verzeichnis unter Windows
          2. Der temporäre Verzeichnis unter Linux
        4. MapServer testen
          1. mapserv.exe unter Windows testen
          2. MapServer (mapserv) mit Apache unter Linux testen
        5. MapServer-Einstellungen mithilfe einer Mapdatei testen
      2. Anpassen des Startbereichs
        1. Anpassen des anfänglichen Darstellungsbereichs der Karte
        2. Ändern der Projektion der Karte
          1. Angabe der Karten- und Ebenenprojektion
          2. Wahl der richtigen Kartenprojektion für die Ausgabe
          3. EPSG-Codes oder Projektionsparameter
          4. Anpassung des Darstellungsbereich der Karte
        3. Anpassen der Bildgröße an den Darstellungsbereich
        4. Erweitern des HTML-Clients um Werkzeuge zum Zoomen und Zentrieren
        5. Liste zur Auswahl der Ebenen einfügen
          1. Button zum Neuzeichnen der Karte hinzufügen
        6. Einbinden der Legende als separates Bild
          1. Die in der Karte dargestellte Legende entfernen
          2. Einbau der separaten Legende in das HTML-Template
        7. Einbinden der Maßstabsleiste als separate Datei
        8. Hinzufügen einer Übersichtskarte
      3. Weiterführende Informationen
    14. 12. Kartenzugriff über standardisierte Webdienste
      1. Kartendienste
        1. Wie werden OGC-Webdienste in der digitalen Kartografie eingesetzt?
        2. Das Open Geospatial Consortium (OGC)
        3. Was spricht für den Einsatz standardisierter Dienste?
        4. Verschiedene Anforderungen an Kartendienste
      2. Nutzung von OGC-Webdiensten mit UMN MapServer
        1. Von UMN MapServer unterstützte OGC-Standards
      3. OGC Web Map Service (WMS)
        1. Anfordern des WMS Capabilities-Dokuments
        2. Karten manuell von einem WMS anfordern
        3. UMN MapServer als WMS-Client
        4. Übersicht verschiedener Open Source-WMS-Clients
        5. UMN MapServer als WMS-Server
        6. Ein Blick auf Ihr WMS Capabilities-Dokument
      4. OGC Web Feature Service (WFS)
        1. Einsatzgebiete des WFS
        2. Aufruf des WFS Capabilities-Dokuments
        3. Der WFS- DescribeFeatureType-Request
        4. WFS-Datenanfragen über den GetFeature-Request
        5. UMN MapServer als WFS-Client
        6. UMN MapServer als WFS-Server
        7. Prüfen des WFS Capabilities-Dokuments
        8. Anfordern von Daten über GetFeature
        9. Definitionen von Filtern zur gezielten Ausgabe von Informationen
        10. Einsatz von WFS
      5. Mapdateien für den Einsatz als WMS und WFS
    15. 13. Kartendienste nutzen und verwalten
      1. Verschiedene Clients für Kartendienste
        1. Desktop-GIS
        2. JavaScript-Clients
        3. Hybride WebGIS-Clients
        4. Wohin geht die Reise?
      2. OpenLayers – Karten nach Maß
        1. Ganz, ganz einfach
        2. Hinter den Kulissen
          1. Der OGC WMS-Aufruf im Detail
          2. Es gibt keine dummen Fragen
          3. Karteninhalte wechseln
        3. OpenLayers auf dem eigenen Server
        4. Andere OGC WMS-Kartendienste hinzufügen
          1. Startausschnitt setzen
          2. Markierung setzen
      3. Mapbender – Kartenanwendungen nach Maß
        1. Einsatzgebiete und Funktionsumfang
        2. Grundlagen – Wie funktioniert Mapbender?
          1. Die drei Grundobjekte in Mapbender
          2. Zusammenspiel der Grundobjekte
        3. Benutzer und Gruppen
          1. Authentifizierung (Überprüfung der Echtheit)
          2. Autorisierung (Berechtigung)
        4. Die GUI – Anwendung und Berechtigung
        5. Kartendienste und deren Verwaltung
        6. Kartendienst laden (OGC WMS Capabilities)
          1. Kartendienst in GUI einbinden
          2. WMS-Einstellungen ändern
        7. Anwendung veröffentlichen
        8. Nutzung von Mapbender als Geoportal
          1. Mapbender-Benutzer anlegen
          2. Anwendung öffnen
          3. Oberflächenelemente
      4. Mapbender-Anwendungen entwickeln
        1. Administrationsbereiche
          1. GUI-Verwaltung
          2. GUI-Elemente editieren
          3. Schaltflächen entfernen
          4. Eigenschaften von Schaltflächen ändern
          5. Kartengröße ändern und fixieren, Rahmen entfernen
        2. Neue Oberflächen erstellen
          1. Oberflächenelemente hinzuladen
        3. Kartendienst in Anwendungen einbinden
        4. Mapbender-Anwendung in die eigene Webseite einbinden
        5. Beispielanwendungen
          1. Stadtplandienste
          2. Geoportale
    16. 14. PostgreSQL/PostGIS – Einsatz von räumlichen Datenbanken
      1. Einführung in PostgreSQL/PostGIS
      2. Was ist eine räumliche Datenbank?
        1. Vorteile eines serverbasierten GIS
      3. Installation von PostgreSQL und PostGIS
        1. PostGIS für Windows
        2. PostGIS für Linux
          1. RPM-Pakete
          2. Installation unter Debian/Ubuntu
        3. PostgreSQL und PostGIS für Mac OS X
        4. PostgreSQL und PostGIS selbst kompilieren
      4. PostGIS einrichten Schritt für Schritt
        1. Datenbank-Administrationswerkzeuge
        2. Aufbau einer PostGIS-Datenbank
        3. Anlegen einer Datenbank
        4. Aktivieren der Sprache PL/pgSQL
        5. Laden des Skripts lwpostgis.sql
        6. Laden des Skripts spatial_ref_sys.sql
        7. Überprüfen der PostGIS-Funktionalität der Datenbank
          1. Einstieg in den Umgang mit psql
      5. createdb – Anlegen einer räumlichen Datenbank
      6. Geodatenhaltung in PostGIS
      7. Geodaten selbst erzeugen
        1. pgAdmin als grafischer Datenbankclient
        2. Visualisieren der Daten mit Quantum GIS
      8. Laden von Geodaten
        1. shp2pgsql
        2. ogr2ogr
      9. Räumliche Daten abfragen
          1. Erstellung von Sichten (Views) zur Speicherung der Abfragen
        1. GIST – räumlicher Index
        2. Einsatz von Indizes zur Zugriffsoptimierung
        3. Vorstellung einiger PostGIS-Funktionen
          1. ST_Extent(geometry)
          2. ST_X(geometry) und ST_Y(geometry)
          3. ST_TRANSFORM(geometry, integer)
          4. ST_Length(geometry)
          5. In welchem Land befindet sich eine bestimmte Koordinate?
          6. Welche Länder grenzen aneinander?
      10. Nutzen der PostGIS-Daten in anderen Applikationen
        1. Exportieren von PostGIS-Daten nach Shape oder GML
        2. PostGIS-Daten mit einem Desktop-GIS visualisieren
        3. PostGIS-Daten mit MapServer darstellen
          1. Klassifizierung der Daten
          2. Einbinden von komplexeren Abfragen als Datenquelle
          3. Beschriftungen über PostGIS-Attribute
        4. PostGIS-Support durch weitere Anwendungen
    17. 15. Programmieren mit MapServer MapScript
      1. Was ist MapScript?
        1. Woher bekommen Sie MapScript?
        2. MapScript selbst kompilieren
        3. Bereitstellung von MapScript-Versionen
        4. Unterstützung im Umgang mit MapScript
      2. Die MapScript-Objekte
      3. Beispiele für die Verwendung von MapScript
        1. Beispiel-Mapdatei
        2. Einsatz von MapScript mit Python
          1. Öffnen der Mapdatei und Zeichnen der Karte
          2. Manipulation der Eigenschaften des Map-Objekts
          3. Dynamisches Erzeugen von Mapdateien
        3. Einsatz von PHP MapScript
          1. Dynamisches Erzeugen eines Map-Objekts, über das ein WMS im Layer-Objekt angesprochen wird
          2. Nutzung von PHP MapScript als WMS-Server
        4. Verweise zu weiteren Beispielen
        5. MapScript-Beipiele für verschiedene Programmiersprachen
    18. A. Eine kurze Einführung in die Kartenprojektionen
      1. Die Gestalt der Erde
        1. Eindeutige Festlegung von Objektpositionen
      2. Geografische Koordinatensysteme
        1. Bestimmung der geografischen Breite
        2. Bestimmung der geografischen Länge
        3. Verebnete Koordinatensysteme/Projektionen
        4. Netze aus fest vermarkten Punkten und Datumsdefinitionen
        5. Das geodätische Datum und der Begriff des Bezugssystems
        6. Transformationen zwischen unterschiedlichen Koordinatenreferenzsystemen
        7. Übersichten über existierende Koordinatenreferenzsysteme
        8. Praktische Umsetzung von Koordinatentransformationen mit PROJ.4
          1. Einfache Transformationen
      3. Beispiele für Kartenprojektionen mit MapServer
          1. EPSG oder epsg?
      4. Vorstellung ausgewählter Kartenprojektionen
        1. Einfache zylindrische Projektion
          1. MapServer-Syntax
        2. Orthografische Projektion
        3. Mercatorprojektion
        4. Transverse Mercatorprojektion
        5. Albers flächentreuer Kegelentwurf
        6. Stereografische Projektion
        7. UTM – Universale Transversale Mercator-Projektion
      5. Einsatz von Projektionen in anderen Anwendungen
      6. Weiterführende Informationen
        1. Bücher
    19. B. MapServer-Referenz für den Zugriff auf Vektordaten
      1. Vektordaten
        1. Zugriff auf Vektordaten mit UMN MapServer
          1. Verwendung von OGR für den Zugriff auf Vektordaten
        2. Verschiedene Datenformattypen
          1. Dateibasierte Daten
          2. Verzeichnisbasierte Daten
          3. Datenbankverbindungen
      2. Vorstellung verschiedener Vektordatenformate
        1. ESRI Shape (SHP)
        2. PostGIS/PostgreSQL-Datenbank
        3. MapInfo-Dateien (TAB/MID/MIF)
        4. Oracle Spatial-Datenbank
        5. Web Feature Service (WFS)
        6. Geography Markup Language (GML)
        7. Virtueller Datenzugriff (ODBC/OVF)
        8. TIGER/Line-Dateien
        9. ESRI ArcInfo Coverage-Dateien
        10. ESRI ArcSDE(SDE)
        11. Microstation Design Files (DGN)
        12. IHO S-57-Dateien
        13. Spatial Data Transfer Standard-(SDTS-)Dateien
        14. MapServer-Features
        15. National Transfer Format-(NTF-)Dateien
    20. Kolophon