Aktuelle GIS Trends

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Bedingt durch äußerst dynamische Entwicklungen der GIS-relevanten Hard- und Software während der letzten Jahre, verbunden mit einer beinahe flächendeckenden Verfügbarkeit von Breitbandinternet, ist das Skizzieren von Trends in einem derart expandierenden Umfeld ein relativ kurzlebiges, wahrscheinlich riskantes Unterfangen. Mit hoher Taktzahl tauchen neue Ideen und GIS-Anwendungen auf, wohingegen vermeintliche Trends wie eine Sternschnuppe am GI-Horizont verglühen.
Trotz alledem wird regelmäßig der Versuch unternommen, einen Überblick über den momentanen Stand von Forschung und Anwendung zu geben und gleichzeitig einen Ausblick auf die nahe und weitere Zukunft zu wagen (siehe aktuelle Beispiele links).

Noch vor wenigen Jahren wurde ernsthaft die Frage diskutiert, ob GIS als eigenständige Domäne, aufgrund der vielen einfach zu bedienenden Werkzeuge, nicht bald seine Daseinsberechtigung verlieren würde. Diese Befürchtung, auf die am Ende der Lektion noch einmal eingegangen werden soll, kann getrost in das Reich nicht eingetroffener Vorhersagen und Befürchtungen verbannt werden. Mehr denn je sind GIS Spezialisten in den unterschiedlichsten Anwendungsgebieten gefragt. Und mehr noch, die Fähigkeit geographische Konzepte und Methoden zu kennen und anwenden zu können ("spatial literacy") erweist sich in einem momentan stark wachsenden Markt als bedeutende Kompetenz.

Die UNO Initiative Global Geospatial Information Management (UN GGIM Link) veröffentlichte 2016 einen Artikel, in dem die Trends der kommenden 5 bis 10 Jahre abgeschätzt werden. Dieser Artikel dient, gemeinsam mit dem sehr allgemein gehaltenen Aufsatz von Michael Goodchild, gewissermaßen als Rückgrat dieser Lektion:

Daneben gibt eine Vielzahl an Online-Beiträgen einen guten Eindruck davon, wohin die Reise in Zukunft gehen wird bzw. kann. Deshalb ist diese Lektion, ähnlich wie die vorangegangenen mit einer Fülle an Links und Beispielen gespickt.

Im Rahmen dieser Lektion werden Sie sehr schnell erkennen, dass "GIS" nicht einfach nur eine etablierte Methode, ein Werkzeug ist, sondern ein hochdynamisches Umfeld darstellt, mit weitreichenden Konsequenzen für den Berufsalltag, den Einsatz von "Geo-Technologien" im Alltag bis hin zu gesamtgesellschaftlichen Prozessen.

Folgende Entwicklungen und Trends wollen wir exemplarisch beleuchten:

GeoWeb und die Einfachheit von (Geo-) IT
Die räumliche Dimension im Internet führt zu immer neuen, innovativen Anwendungen und Geschäftsmodellen.

Räumliche Unternehmens IT
Geschäftsprozesse werden immer häufiger innerhalb eines geographischen Ordnungsrasters etabliert.

Sensorik und Daten
Ortungs-, Mess- und Kommunikationstechnologien erheben und transferieren laufend Daten zum aktuellen Zustand unserer "Umwelt" im weitesten Sinne.

Cloud GIS
Ab in die Wolke mit Infrastruktur, Software und Daten.

Open Source Software & Open Data
GIS-Software ohne Lizenzkosten nutzen. Behördliche Daten online zugänglich. Diese Trends versprechen spannende Anwendungen!

Multidimensionale Modellierung und Simulation
Zunehmend lösen sich GI-Systeme von der zweidimensionalen Kartenanalogie und integrieren weitere Dimensionen, allen voran die dritte Raumdimension und die Zeit.

Die Zukunft von GIS
... oder, wer braucht ein GIS wenn es Google Maps gibt?

Beispiel

Nach Bearbeitung dieser Lektion ...

  • können Sie abschätzen in welchen Bereichen sich GIS auch in Zukunft dynamisch weiterentwickeln wird.
  • wissen Sie, wo zukünftiges Marktpotential am ehesten vorhanden ist.
  • können Sie Schwerpunkte in Ihrer eigenen Beschäftigung mit GIS effektiver setzen.

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9.1 GeoWeb und die Einfachheit von (Geo-) IT

Das Zusammenwachsen von mobiler Kommunikation, Internet-Technologie und GIS bildet die Basis für das sogenannte "Geospatial Web", kurz GeoWeb. Das GeoWeb ist dabei viel weniger eine Technologie, als eine Sammelbezeichnung für neue Nutzungsmuster, die eine geographische Organisation von Informationen, Diensten und Anwendungen im Internet ermöglicht.

GeoWeb
Bausteine des GeoWeb

Die elementaren Bausteine des GeoWeb sind sogenannte Geobrowser, von denen Google Maps der wohl bekannteste ist.
Durch die äußerst einfache Bedienbarkeit und die Zur-Verfügung-Stellung einer Programmierschnittstelle (API) schafften die Betreiber von Geobrowsern (neben Google sind vor allem Microsoft Bing Maps und Here zu nennen, sowie zunehmend große Softwarehäuser wie ESRI mit ArcGISonline ), was Behörden und Institutionen trotz vielfältiger Bemühungen nicht gelingen wollte: die umfassende Verwendung räumlicher Information durch Laien im Alltag.

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Beispiel für ein Mash-Up: Mundraub

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Sammlung von Google Maps Mash-Ups

 

 

Durch die Einfachheit der Kartenerstellung und die Beliebtheit standortbezogener, mobiler Anwendungen ("Smartphone Apps"), werden aktuell mehr Geodaten und mehr Karten als jemals zuvor generiert. Das Rezept dahinter lässt sich relativ einfach auf folgende Aspekte reduzieren: mobile Endgeräte mit billigen Sensoren und hoher Rechenleistung, hohe Bandbreiten, enorme Serverinfrastrukturen und die extrem einfache, vordergründig kostenfreie Nutzung attraktiver Anwendungen bzw. Benutzeroberflächen.

Das "Kombinations-Prinzip" hinter den meisten Karten und Anwendungen, denen wir täglich im Internet begegnen, wird als Mash-Up bezeichnet. Darunter versteht man das Zusammenführen mehrerer Datenschichten, wobei die räumlichen Koordinaten als gemeinsamer Nenner dienen.
In den meisten Fällen werden punktuelle, räumliche Informationen mit einer darunterliegenden Hintergrundkarte kombiniert. Damit können visuell, d.h. implizit, räumliche Charakteristika und Beziehungen abgeleitet werden (Standorte der Spielplätze) oder die Daten räumlich analysiert (Dichteberechnung) und beschrieben werden.

Beispiel für ein Karten Mash-Up. Die Daten der Spielplatzstandorte stammen vom OGD-Portal der Stadt Salzburg und müssen nicht lokal gespeichert werden.

Die Vielzahl der Anwendungen demonstriert die Möglichkeiten des GeoWeb:

Aus Daten, die im GeoWeb generiert werden, lassen sich interessante Informationen ableiten:

 

Genau wie die links abgebildeten Standorte von Kinderspielplätzen, können beliebige Daten mit räumlichem Bezug in Geobrowsern dargestellt werden. Dabei ist es egal, ob es sich um Fotos (z.B. Flickr ), um Social Media Einträge (z.B. Twitter ), Hotelstandorte (z.B. bei Buchungsplattformen wie Booking.com oder Tripadvisor ) oder eben Daten von Behörden, Statistikämtern und internationalen Agenturen handelt. Wird ein solcher Datensatz mit einer räumlichen Koordinate versehen, spricht man vom Geo-Tagging.

Neben den unzähligen Mash-Up Karten und Anwendungen etabliert sich momentan der Trend zu so genannten Smart Maps (intelligente Karten). Dabei wird dem Nutzer beim Laden von Daten eine bestmögliche Visualisierungsform, auf Grundlage einer unmittelbaren Datenanalyse, vorgeschlagen. Die resultierenden Karten gehen über die einfache Darstellung der Daten per Punktsymbol weit hinaus. Typische Visualisierungsformen in diesen intelligenten Karten sind Dichtekarten oder größenproportionale Punktsignaturen.

smartmap
Beispiel für eine Smart Map: WC Anlagen in Wien (OGD Daten) dargestellt in ArcGIS online .

Der Trend von der einfachen Datendarstellung auf Hintergrundkarten hin zu intelligenten Karten geht einher mit der Integration von immer mehr GIS-Funktionalitäten in Geobrowsern. Symptomatisch dafür ist beispielsweise die Forcierung von Web-Plattformen wie ArcGIS online von ESRI.
Für AnwenderInnen ergeben sich durch derartige Angebote gute Möglichkeiten Daten ansprechend visualisieren und, bis zu einem gewissen Grad, analysieren zu lassen.

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9.2 Räumliche Unternehmens IT

Ähnlich der immer weiteren Verbreitung von GIS-Komponenten im KonsumentInnen- bzw. AnwenderInnensektor, spielt "räumliche Intelligenz" in Businessanwendungen eine immer größere Rolle. Der Grund dafür ist augenscheinlich: Firmen sitzen, wissend oder auch nicht, auf Geodatenschätzen: Adressen von KundInnen, Standortdaten, Statistiken von Filialen, Lieferantennetzwerke und viele mehr. Aus diesen räumlichen Daten Kapital zu schlagen ist das Ziel der Integration von GIS in die Unternehmens-IT.
enterprise-gisIm Vergleich zu einigen früheren Anwendungen, kommt im Unternehmensbereich heute kaum mehr eigenständige GIS Software zum Einsatz. Vielmehr werden GIS Funktionalitäten in bestehende Systeme integriert. Dadurch entstehen hybride Anwendungen, die einerseits, wie gehabt, die Geschäftsprozesse unterstützen und andererseits direkt räumliche Information speichern und verarbeiten können. Beispiele für diese integrierten Lösungen finden sich in großer Zahl. Bekannte Systemanbieter aus der Unternehmens IT, die GIS-Funktionalitäten mit anbieten, wären SAP Link oder Oracle Link. Gleichzeitig geht auch der Trend bei GIS Softwareherstellern immer mehr dahin, maßgeschneiderte Komplettsysteme für KundInnen bereitzustellen. ESRI Link oder Caliper Link wären als Beispiele in diesem Zusammenhang anzuführen.

Was sind nun typische Funktionalitäten und Anwendungsfälle einer räumlichen Unternehmens IT? Im Folgenden sollen vier Aspekte kurz behandelt werden (basierend auf einem Artikel Link von Steve Benner):

  • Visualisierung räumlicher Daten
  • Die geographischen Koordinaten als gemeinsamer Nenner verteilter Datensätze
  • Karten als Interaktionsmedium
  • Geographische Analysen und Optimierungen

Visualisierung räumlicher Daten

Karten haben den großen Vorteil, mehrere Informationsschichten implizit miteinander zu verbinden. Werden nun Daten, beispielsweise die Filialstandorte, in einer Karte visualisiert, lassen sich sehr intuitiv eine Reihe von Fragen beantworten: Sind die Daten gleichmäßig, zufällig oder geclustert im Raum verteilt? Wo gibt es Häufungen? Gibt es mögliche Zusammenhänge mit infrastrukturellen Einrichtungen oder landschaftlichen Gegebenheiten?
Karten erlauben es, anders als tabellarische oder grafische Darstellungen, Daten in einen räumlichen Kontext zu betten und miteinander in Beziehung zu setzen. Die dabei gewonnenen Einsichten und erstellten Hypothesen können in einem weiteren Schritt mittels räumlicher Analysemethoden untermauert werden.

Beispiel

In dieser Karte sind die Standorte von Filialen der Baumarktkette Home Depot in den USA zu sehen. Welche Aussagen zur räumlichen Verteilung können Sie ableiten? Welche Ursachen könnten der Verteilung zu Grunde liegen?
Welche Beobachtungen können Sie mit welchen Grundkarten machen? Wie weit helfen die Bevölkerungsdaten beim Erstellen von Hypothesen zur Standortverteilung weiter?


In einer größeren Karte ansehen Link

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Beispiel für die Zusammenführung von BIM und GIS: FME
 

Die geographischen Koordinaten als gemeinsamer Nenner verteilter Datensätze

Stellen Sie sich vor, Sie wären für das Management von Mehrparteienhäusern zuständig. Die Aufgabe umfasst sämtliche Abrechnungen (Steuern, Betriebskosten, Versicherungen etc.), die Kommunikation mit den BesitzerInnen und den MieterInnen, die Instandhaltung sowie weitere Serviceleistungen. Für die Bewältigung dieser Aufgaben ist eine Fülle von verschiedenen Daten notwendig. Abrechnungen werden in einer Software für Finanzverwaltung administriert und in einer integrierten Datenbank gespeichert. Hauspläne liegen in einem CAD digital vor. Versicherungspolizzen werden in einem Filesystem verwaltet und die Telefonnummern aller Kontaktpersonen sind in einer Excel-Datei hinterlegt. Klingt kompliziert - ist es auch!
Immer mehr Fachanwendungen, wie - um beim Beispiel einer Hausverwaltung zu bleiben - BIM Systeme nutzen die geographische Koordinate um verteilte Datensätze zusammen zu führen. Dabei werden alle Daten, unabhängig davon, wo sie physisch liegen, über den gemeinsamen geographischen Bezug verbunden. Die Geographie dient in einem solchen Fall also als Ordnungsraster für heterogene Datenbestände in der Dateninfrastruktur eines Unternehmens.

Karten als Interaktionsmedium

Sind Datenbestände erst einmal über die geographische Koordinate zusammengeführt und in einer Karte visualisiert, ist der Schritt zur Bearbeitung kein großer. Stellen Sie sich vor, wie KundInnendaten über eine Kartenschnittstelle neu erstellt, Routen berechnet oder bestehende Standortdaten geändert werden können.
Unternehmens IT-Infrastrukturen mit räumlicher Intelligenz können die Karte als primäre Schnittstelle für sämtliche Transaktionen nutzen. Die Vorteile liegen auf der Hand: neben der intuitiven Interaktion können die Eingaben bzw. Abfrage- und Analyseergebnisse sofort visuell überprüft werden. Damit können beispielsweise Eingabefehler umgehend korrigiert werden und müssen nicht aufwendig im Nachhinein aufgespürt und behoben werden (denken Sie beispielsweise an Adresseingaben).
Wie mächtig die Karte als Interaktionsmedium ist, zeigt Google mit seinem Kartendienst Google Maps. Hier können nicht nur Standortabfragen gemacht und Routen berechnet werden, sondern Hotels gebucht, Restaurants bewertet und Karten reserviert werden.

Geographische Analysen und Optimierungen

Was bisher spezialisierten GIS Softwareanwendungen vorbehalten war, wandert zusehends direkt in Geschäftsanwendungen: räumliche Analysen, die über das kartenbasierte Suchen, Finden und Editieren hinausgehen. Vor allem Systemanbieter aus dem Bereich der Business Intelligence (BI) setzen vermehrt auf GIS Analysefunktionalitäten zur Optimierung der Prozessabläufe.

Analyse

Typische Anwendungsfälle sind im Infrastrukturmanagement, im Marketing oder in der Logistikbranche zu finden.

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mashup
Entwicklung der Sensorik in Smartphones: Samsung Galaxy
 

9.3 Sensorik und Daten

Durch die radikale Reduktion der Kosten für Sensorik entstand in den letzten Jahren eine wahre Datenflut, die quantitativ und qualitativ in den kommenden Jahren weiter wachsen wird. Denken Sie beispielsweise an Ihr Smartphone, das sie um wenige hundert Euro gekauft oder gar kostenfrei zu Ihrem Mobilfunkvertrag erhalten haben. Damit haben Sie Sensoren in der Hosentasche, die noch vor wenigen Jahren einigen wenigen Spezialisten vorbehalten waren.
Internet of ThingsNeben mobilen Endgeräten sind es vor allem "intelligente Geräte", die als Sensoren dienen und zu einem immer genaueren, digitalen Abbild der Realität beitragen. Was zu Beginn der 1990er Jahre von Mark Weiser noch als Vision weiser für das 21. Jahrhundert formuliert wurde, ist mittlerweile in vielen Ansätzen schon Realität: die intelligente, digitale Verknüpfung von Personen und Geräten, die als Sensoren miteinander verbunden sind. Dieses hoch dynamische Netzwerk mit einer Vielzahl an Knoten wird als Internet of Things bezeichnet. Was für die einen ein Überwachungsalbtraum ist, stellt für die anderen nicht weniger als die Antwort auf sämtliche Probleme, vom Klimaschutz bis zum automatischen Nachkauf des Waschmittels, dar. Wie auch immer man dazu steht, die Anzahl an Sensoren und damit an Daten wird weiter wachsen.

Ultraleicht Drohne:

3D Modellierung:

Drohnen für Laserscans:

 

 

 

 

UAVNeben Sensoren, die passiv Daten generieren und übermitteln, geht auch der Trend bei Sensoren, die zur aktiven Datenerfassung eingesetzt werden, Richtung kompakte, kostengünstige Modelle. Große Erwartungen werden dabei vor allem in UAVs, umgangssprachlich als Drohnen bezeichnet, gesetzt. Damit können vergleichsweise kostengünstige Fernerkundungsdaten (von Luftbildbefliegung bis Laserscanning) erhoben und in weiterer Folge zu hochwertigen Geoprodukten, wie beispielsweise hochauflösende Gebäudemodelle, verarbeitet werden. In Modul 3 werden Sie sich noch ausführlich mit der Thematik beschäftigen.

Eng verwandt mit der passiven und aktiven (Geo-) Datenerhebung ist die Frage der Positionierung. Hier waren in der Vergangenheit vor allem GNSS (meist allgemein als GPS bezeichnet) Geräte relevant. Aktuell geht der Trend in diesem Zusammenhang in Richtung kombinierte bzw. alternative Technologien zur Positionierung. Das bedeutet, dass mehrere Sensoren zur Positionsbestimmung kombiniert oder Alternativen zu GNSS verwendet werden. Die damit zu erreichende Genauigkeit ist nur ein Grund für das Hinzuziehen mehrerer Sensoren.
Als viel gewichtigeres Argument wird die Möglichkeit der Indoor-Positionierung und damit Navigation erachtet. GNSS kann in Gebäuden oder urbanen Häuserschluchten nicht oder nur sehr schlecht genutzt werden. Aus diesem Grund greifen immer mehr Endgeräte bzw. Anwendungen auf alternative Sensoren zur Positionsbestimmung zurück. Neben WLAN sind das vor allem Bluethooth weiser und RFID weiser, welches schon länger für das Warentracking in der Logistikbranche verwendet wird.

TwitterDie Menge an Daten, die mit bisher beschriebenen Sensoren und Technologien generiert wird, ist gewaltig. Sie zu bewältigen, wird eine der zentralen Herausforderungen der Zukunft. Auch wenn die Kapazitäten der IT-Infrastrukturen stets erhöht werden, reichen sie bei Weitem nicht aus, alle erfassten Daten auch zu speichern, geschweige denn sinnvoll zu verarbeiten. Der "Datenheuhaufen" ist höchst dynamisch und darin die Nadel, also relevante Information, zu finden, ist Aufgabe intelligenter Datenbankarchitekturen und Algorithmen. Dem geographischen Raum kommt hierbei eine wesentliche Rolle als Bezugsraster für den Datenstrom zu.

UCity
Intelligente Städte der Zukunft:
Stadt als digitales Netzwerk
New Songdo U-City

 

smarthome
Wo der Kühlschrank mit der Heizung spricht

 

Mit der Verfügbarkeit und den Technologien zur Verarbeitung der geschilderten Datenmengen gehen Anwendungen und Paradigmen einher, die bis vor kurzem noch eher als Science Fiction gegolten hätten, nunmehr aber das Potenzial haben, Teile des Alltags und der Gesellschaft grundlegend zu verändern (mehr dazu in der nächsten Lektion). Unter anderem in diesen Bereichen spielt geographische Information eine zentrale Rolle:

  • Smart Cities: darunter versteht man die Digitalisierung von städtischen Einrichtungen und Akteuren um die Effizienz in diversen Bereichen zu erhöhen. Besonderer Fokus liegt unter anderem auf der Energieeffizienz, der Verkehrssteuerung oder der Versorgungsinfrastruktur.
  • Smart Homes: durch die digitale Vernetzung von Geräten und Steuerungseinrichtungen sollen alltägliche Abläufe in Haushalten optimiert und insgesamt "intelligenter" gestaltet werden. Dabei ist es wichtig zu wissen, wer bzw. was sich zu welchem Zeitpunkt wo befindet. Verlassen Sie beispielsweise die Wohnung wird automatisch das Gas am Herd abgedreht und die Raumtemperatur gesenkt.
    Mehrere, vernetzte Smart Homes können wiederum Teil von Smart Cities sein. Dadurch kann z.B. die Auslastung von Leitungsnetzen, die Versorgung mit Frischwasser oder die Zuteilung von Internetbandbreite optimiert werden.
  • Selbstfahrende Autos: als quasi letzter, nicht vernetzter Raum wird das Auto zunehmend in die digitale Umwelt integriert und vernetzt. Um die Vision selbstfahrender Autos überhaupt zu ermöglichen sind, neben einer ausgefeilten Sensorik, hochgenaue Geodaten zur Navigation im Straßenraum notwendig.

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Cloud

 

9.4 Cloud GIS

Das Auslagern von IT-Infrastruktur, Plattformen oder Software ins Internet, zusammengefasst als Cloud Computing bezeichnet, ist ein Trend, der schon einige Jahre besteht und sich in vielen Alltagsapplikationen, wie Email Diensten oder Foto- und Videoplattformen, niederschlägt.
Trotz der bereits recht breiten Anwendung ist das Ende der Fahnenstange potentieller Anwendungen und Entwicklungen noch nicht absehbar, geschweige denn erreicht. Laut einer IHS-Studie Link werden sich die Ausgaben für Cloud Computing 2017 im Vergleich zu 2011 verdreifacht haben und sich dann auf 235 Milliarden US Dollar belaufen!
Die Technologie des Cloud Computings an sich ist nicht neu, allerdings haben enorme Rechenkapazitäten und die Verfügbarkeit entsprechender Bandbreiten zur Datenübertragung die Tür für ein neues Geschäftsmodell geöffnet: Von einfachen Anwendungen bis hin zur kompletten IT-Infrastruktur wird alles zu Cloud Anbietern, von denen Amazon der bekannteste ist, ausgelagert und angeboten. Dabei wird nur die Leistung bezahlt, die auch tatsächlich in Anspruch genommen wurde (Pay-as-you-go). Allgemein bekannte Anwendungen aus der Cloud sind Google Drive, Microsoft Office online, Flickr, Dropbox, oder diverse Webmail Dienste.

 

Die Idee des Cloud Computings hat mittlerweile auch im GIS-Bereich Einzug gehalten und ist drauf und dran die beiden bisher verwendeten Modelle, Desktop und Server-Client abzulösen. Der Unterschied zum herkömmlichen Server-Client Ansatz ist, dass nicht mehr jede Organisationseinheit eine eigene Serverinfrastruktur inklusive der Software betreiben und warten muss, sondern einen maßgeschneiderten Dienst bei einem Cloudanbieter einrichtet und zur Verfügung stellt.
Für die meisten GIS AnwenderInnen macht sich die Etablierung von Cloud GIS beispielsweise mit der Verfügbarkeit von GIS-Applikationen im Webbrowser bemerkbar. Das heißt, dass für die Speicherung, Analyse und Visualisierung von Geodaten weder ein GIS-Programm zur Bearbeitung noch die Daten lokal vorhanden sein müssen. Ein Webbrowser und eine genügend große Bandbreite genügen.
Für AnbieterInnen von GIS-Dienstleistungen hat die Auslagerung in die Cloud den Vorteil Fixkosten zu sparen und Kapazitätsengpässe zu vermeiden. Der Schweizer Geodatenviewer map.geo.admin Link ist beispielsweise in die Amazon-Cloud ausgelagert. Durch die Skalierbarkeit der Infrastruktur kann der Dienst selbst bei sehr hohen Zugriffszahlen ohne Verzögerung angeboten werden:

Swisstopo
Präsentation von Hanspeter Christ, Swisstopo

Auch wenn die Erwartungen an die Möglichkeiten und Entwicklungspotentiale von Cloud GIS sehr hoch, manchmal fast euphorisch, sind, gibt es nach wie vor einige ungeklärte Fragen.
Dazu zählen insbesondere der Datenschutz, die Lokalisierbarkeit und Zuordenbarkeit der Daten in der Cloud und eingeschränkte Möglichkeiten des Transfers zu einem alternativen Cloud Anbieter (Gefahr des Lock-In). Diese Aspekte sind mitunter ein Grund für die (noch) sehr große Zurückhaltung von Behörden und Gebietskörperschaften voll auf die Dienste von Cloud GIS zu setzen.

Angesichts der relativ hohen Lizenz- und Infrastrukturkosten von GIS-Systemen, sind, neben dem Rückgriff auf OpenSource Produkte, Cloud GIS Dienste vor allem für kleinere Unternehmen mit gelegentlicher GIS-Nutzung eine wirtschaftlich hochinteressante Option, da bei Cloud Anwendungen nur für die tatsächlich genutzte Leistung bezahlt wird.
Für AnbieterInnen auch ressourcenintensiver Diensten mit hohen Nutzungsschwankungen bietet Cloud GIS die Möglichkeit der flexiblen Erweiterung, ohne die eigene IT-Infrastruktur weiter ausbauen zu müssen.

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Unter dem Begriff "Open Source Software" wird eine Vielzahl von Lizenzierungsmöglichkeiten zusammengefasst. Allen gemeinsam ist die Offenlegung des Quellcodes und die Möglichkeit der Weiterentwicklung.

 

9.5 Open Source Software & Open Data

Open Source Software und frei verfügbare Daten an sich sind nichts wirklich Neues. Neu ist, dass immer mehr Firmen und Behörden ihre gesamte GI--Infrastruktur auf Open Source Software aufbauen und/oder alle behördlich erhobenen Daten im Internet frei zur Verfügung stellen.

Seit der Lizenzierung des offenen Betriebssystems Linux vor rund 25 Jahren ist Open Source Software Link immer mehr zu einer ernstzunehmenden Alternative zu kommerziellen Produkten herangereift.
Im GIS-Bereich fand diese Entwicklung zuerst in der (Map)Server- und Datenbankinfrastruktur ihren Niederschlag. Darauf aufbauend haben sich in den letzten Jahren einige Desktop GIS Anwendungen derart entwickelt, dass sie für den breiten Alltagseinsatz in jeder Hinsicht (z.B. BenutzerInnenfreundlichkeit, Stabilität, Funktionalität) geeignet sind.

Immer mehr Behörden und privatwirtschaftliche Firmen erhoffen sich durch den Einsatz von Open Source GI-Software Einsparungs-, aber auch Innovationspotential. Die Vorteile des Einsatzes von OS-Produkten liegen auf der Hand:

  • Kürzere Innovationszyklen durch laufende Weiterentwicklung bei gleichzeitiger Bereitstellung.
  • Direkte Kommunikation mit EntwicklerInnen und AnwenderInnen durch Internetforen und Community-Treffen.
  • Verteilte Entwicklungskosten
  • Keine Lizenzkosten.
  • Skalierbarkeit und Flexibilisierbarkeit durch offengelegten Quellcode. Die Produkte können exakt an die eigenen Bedürfnisse angepasst werden (sofern man die nötigen Fähigkeiten dazu besitzt oder zukauft).
  • Plattformunabhängigkeit. OS Software ist in der Regel für alle Betriebssysteme konzipiert.

QGIS
QGIS

gvsig
gvSIG

Open Jump
OpenJUMP

 

Was einem noch breiteren Einsatz von OS GI-Software momentan noch entgegensteht, sind der Migrationsaufwand, Unsicherheiten bezüglich Support und Stabilität, bestehende Bindungen durch langfristige Verträge und ein vergleichsweise größeres "Vertrauen" in etablierte SystemanbieterInnen.
Die eher kulturellen Vorbehalte gegenüber Open Source Software sind mitunter auf das Selbstverständnis der jeweiligen AnbieterInnen bzw. BereitstellerInnen zurückzuführen: kommerzielle AnbieterInnen verkaufen ein fertiges Produkt, wohingegen die Verwendung von Open Source Software eher der Teilnahme an einem Projekt gleich kommt.

Momentan sind es vor allem größere Firmen oder Behörden sowie "Ich-AGs" die, ausgehend von unterschiedlichen Motivationslagen, OS GI-Software einsetzen. Bei einer entsprechenden Stabilität der Anwendungen, wird sich dieser Trend in Zukunft bestimmt verstärken und auf breite GIS-AnwenderInnenschichten ausweiten. Um Open Source GI-Software erfolgreich einsetzen zu können, sind jedenfalls eine grundsätzliche Offenheit gegenüber dem Open Source Gedanken und grundlegende GIS- und/oder Programmierkenntnisse nötig.

Eng verbunden mit der Idee der Open Source Software ist die kostenfreie, transparente Bereitstellung von Daten, zusammengefasst unter dem Begriff Open Data.

Was in den USA schon längst Gang und Gebe ist, scheint nun auch in Europa langsam aber sicher zu funktionieren. Insbesondere das, in dieser Hinsicht bisher sehr restriktive, Großbritannien avanciert zum Antriebsmotor bei der Bereitstellung behördlicher Daten. Dieses Engagement wird durch die politische Unterstützung auf ministerieller Ebene unterstrichen. Eine Voraussetzung, die für die tatsächliche Umsetzung der Open Data Idee unabdingbar erscheint.

 

Nach den Plänen der europäischen Kommission soll durch die Öffnung der behördlichen Datenbestände der Umsatz in der GI-Branche verdoppelt werden. Man spricht in diesem Zusammenhang vom Öffnen einer Goldmine Link.
Die Argumentation klingt einleuchtend: der volkswirtschaftliche Nutzen einer erhöhten wirtschaftlichen Aktivität in der GIS-Branche durch die kostenlose Bereitstellung von Geodaten ist aufgrund des erhöhten Rückflusses an Steuern größer als durch die Einhebung von zum Teil erheblichen Lizenz- und Nutzungsgebühren, die für viele Anwendungen prohibitiv sind. Daneben werden sozialpolitische Aspekte, wie die erhöhte Transparenz und Zugänglichkeit, ins Treffen geführt, die zu mehr Demokratie und Bürgerbeteiligung führen sollen.

OpenData
Übersicht über Open Data Initiativen

Bereits jetzt setzen einige Staaten, Städte und Behörden die Open Data Idee erfolgreich um, was zu einer Vielzahl sehr innovativer Anwendungen (z.B. als Smartphone App) geführt hat. Als Beispiele können hier der offene Haushalt Link Deutschlands, oder die aktuelle Position der U-Bahn Züge Link in London (die Daten werden als Open Data von Transport for London Link zur Verfügung gestellt) genannt werden.zum Seitenanfang

Raum-zeitliche Modellierung Raum-zeitliche Modellierung: Beispiel Siedlungswachstum

 

9.6 Multidimensionale Modellierung & Simulation

Obwohl im Bereich 3D und Raum-Zeit-Modellierung sehr viel geforscht und entwickelt wird, berücksichtigen die meisten tatsächlich angewandten GIS Konzepte nur zwei räumliche Dimensionen. Die Orientierung an der Analogie zur zweidimensionalen Landkarte wirkt sich nach wie vor sehr stark auf die digitale, räumliche Modellierung aus.
Auch wenn "echte" dreidimensionale Geometrien wie Minen, Höhlen, Innenräume usw. in GIS mittlerweile adäquat modelliert und abgebildet werden können, ist analytische 3D-Funktionalität Mangelware. Gründe dafür liegen nach wie vor in konzeptionellen Unklarheiten (z.B. wie kann bei einem dreidimensionalen Modell eine klassische GIS-Funktion wie ein Overlay durchgeführt werden) und in Limitationen bezüglich Datenverfügbarkeit und Rechenleistung.

Die Integration von Zeit als zusätzliche Dimension stellt für die meisten GI-Systeme eine weitere Herausforderung dar. Zahlreiche, sehr grundlegende Aspekte im Zusammenhang mit der raum-zeitlichen Modellierung sind nach wie vor nicht geklärt. Dazu zählt vor allem eine passende digitale Repräsentation der Beziehungen zwischen Raum und Zeit.

Ungeachtet der noch bestehenden konzeptionellen Herausforderungen, wird vor allem im Bereich der Visualisierung und Simulation, aber auch in Analyseverfahren, vermehrt die dritte Raumdimension und die zeitliche Komponente berücksichtigt.
Wurden die räumliche und zeitliche Dimension bis vor kurzem noch getrennt betrachtet, modelliert und analysiert, ist aktuell ein zunehmendes Verschmelzen der vier Dimensionen, sowohl in der Simulations-, als auch in der GIS-Ecke zu beobachten.

Sichtbarkeitsanalyse

 

 

Umfangreiche Simulationswerkzeuge wie beispielsweise PowerSim ließen den räumlichen Kontext nahezu unberührt, während GI-Systeme die Zeit maximal als statische Eigenschaft einer Geometrie berücksichtigten. Mittlerweile ist jedoch eine Annäherung der beiden "Welten" festzustellen, wie die Beispiele links zeigen.
Was mit einfachen "3D-Spaziergängen" und Überflügen begann, hat sich vor allem in der Stadt- und Landschaftsplanung sehr innovativ entwickelt.
Hierbei geht es beispielsweise um die Simulation von Katastrophen, wie Überflutungen oder Muren, die Ausbreitung von emittierten Stoffen, oder die Auswirkungen von Baumaßnahmen auf das Landschaftsbild. Dreidimensionale Darstellungen eignen sich sowohl für analytische Fragestellungen (Solarpotential-, oder Sichtbarkeitsanalysen), als auch zur effektiven Kommunikation komplexer Vorhaben. Hier ist wichtig festzuhalten, dass nicht mehr nur die Visualisierung im Vordergrund steht, sondern auch bei der Datenaufnahme, -modellierung und -analyse die dritte Raumdimension mehr und mehr berücksichtigt wird.
Außerdem wurde spätestens durch Google Streetview die dreidimensionale Darstellung von Städten als ideale Tourismus- und Werbeplattform entdeckt.

  • Augmented Reality:
    - Gipfelnamen
    - AR App des britischen Ordnance Survey
  • Live Sicht in den Straßenuntergrund: Vidente
 

Virtual Reality
"The next big thing?" - fragt sich ein Artikel Link im Frühjahr 2017 zu den Möglichkeiten von GIS-Anwendungen im Kontext von Augmented und Virtual Reality.

Eng verwandt mit der multidimensionalen Modellierung und Simulation ist die Etablierung von Augmented und Virtual Reality Anwendungen. Dabei wird in Echtzeit der dreidimensionale Raum mit digitaler Information angereichert. Durch diese Überblendung des physischen und virtuellen Raumes bzw. durch die Generierung eines komplett virtuellen Raumes entstehen hoch informative, aber einfach erfassbare Applikationen.

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9.7 Die Zukunft von GIS

Die Frage nach der Notwendigkeit spezialisierter GIS-EntwicklerInnen und AnwenderInnen angesichts der weiten Verbreitung von einfachen Webb-Applikationen wie Google Maps, ist natürlich zu Beginn des UNIGIS-Studiums von größtem Interesse.

Auf die Frage: "Kann ich das Gelernte dann überhaupt in Wert setzen?" kann zum jetzigen Zeitpunkt auf alle Fälle mit "Ja" beantwortet werden. Dafür gibt es mehrere Gründe:

  • GIS ist eine Zukunftsbranche: Das US Arbeitsministerium Link zählt den Bereich "Geospatial Technology", neben der Biotechnologie, Raumfahrt und Medizin (Auswahl) zu den Branchen mit dem größten Innovations- und Wachstumspotential und konstatiert einen weiter steigenden Bedarf an Experten.
  • GIS ist ein Wachstumsmarkt: Egal welche Studie zum wirtschaftlichen Potential der GIS-Branche herangezogen wird, überall werden längerfristige Wachstumsraten weit über dem durchschnittlichen Wirtschaftswachstum erwartet. Für 2017-2023 wird für den GI-Bereich ein jährliches Wachstum von rund 10% geschätzt Link.
  • Je größer die Verbreitung von GI-Technologie ist, umso höher ist der Bedarf an ExpertInnen: Der steigende Bedarf an GIS-ExpertInnen im öffentlichen und staatsnahen Dienst wird auch in Zukunft anhalten. Dazu tragen auf der einen Seite Effizienzsteigerungen bei, die mit der Verwendung von GI-Technologie verbunden sind. Andererseits erfordern rechtliche Vorgaben, wie die zwingende Umsetzung der INSPIRE-Richtlinie, dass sich eine zunehmende Zahl von MitarbeiterInnen mit GIS auseinandersetzt. Daneben entdecken auch immer mehr privatwirtschaftliche Firmen den hohen Mehrwert von GIS. Sei es als Werkzeug für die eigene Fachdomäne (Anwendungsfelder: siehe Lektion 1) oder aber als Grundlage für neue, innovative Geschäftsmodelle.

GIS-Experten
Unter dem Titel "The Future Looks Bright for Spatial Thinkers"Linkschreibt Jack Dangermond von ESRI über die Zukunftschancen von GIS-Experten.

Die Fülle an GIS-Anwendungsfeldern und der breite Einsatz grundlegender GI-Technologie in nahezu allen Bereichen lässt es schwierig erscheinen umfassend auszubilden. Genügte es vor einigen Jahren vielfach noch eine digitale Karten erstellen zu können, werden mittlerweile oft deutlich komplexere und spezialisiertere Anforderungen an professionelle GIS-Anwender gestellt.
Nichtsdestotrotz muss festgehalten werden, dass jede Spezialisierung nur dann sinnvoll erworben und eingesetzt werden kann, wenn die grundlegenden Konzepte der geographischen Informationsverarbeitung internalisiert wurden. Genau diese werden in den kommenden UNIGIS-Modulen behandelt, um eine solide Grundlage für eine weitere persönliche Spezialisierung (z.B. im Zuge des Wahlpflichtfaches) zu schaffen.

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