Simplex4TwIS ist eine innovative, neuartige Entwicklung, um Geo- und Umweltdaten themenüber-greifend zusammenzustellen und interoperabel über Fachbereiche hinweg weiterzuverarbeiten.

Für Nutzer/-innen des Systems ergibt sich die Möglichkeit, Daten aus den Fachsystemen herauszuheben und mit Daten anderer Fachsysteme zu verknüpfen. Sie erhalten einen Überblick über alle Daten und Verknüpfungen. Nutzer/-innen von Daten (z. B. in Planungsprojekten, Umweltanalysen bzw. -simulationen, mit künstlicher Intelligenz) können die aktuell noch heterogen angebotenen Daten in Simplex4TwIS importieren. Die Prozesse der Datenaufbereitung werden sich deutlich vereinfachen. Sie gewinnen Zeit für die eigentlichen Fachaufgaben.

Architektur und Komponenten#

Simplex4TwIS ist ein eigenständiges, funktionstüchtiges DataWarehouse. Es ist modular aus einzelnen Containern aufgebaut und besteht aus Open-Source-Komponenten, die bei der Installation angepasst bzw. durch Äquivalente ersetzt werden können. Simplex4TwIS ist also nicht auf die hier beschriebenen Funktionen begrenzt.

Abbildung eines Tetraeders mit den vier Komponenten

Komponenten#

Im Mittelpunkt steht Simplex4Reality, die Datenhaltung, auf der alles aufbaut. Sie basiert im Kern auf einer PostgreSQL-Datenbank und wird durch das Simplex-Datenmodell für Geo- und Umweltdaten strukturiert und gesteuert (dem bekannten Doppeltetraeder – siehe auch RUDOLF „Umweltdaten¬management – Eine Geo-Inspiration“, Bernhard Harzer Verlag, Karlsruhe 2018). Es enthält neben den Fachdaten auch umfangreiche Metadaten in einer homogenen, allgemeingültigen und atomaren Datenstruktur. In diesem Datenmodell sowie in der konsequenten Softwareentwicklung aus dem Datenmodell heraus liegen die einmaligen Stärken des Simplex4TwIS begründet.

Während Simplex4Reality die Daten verwaltet, speichert Simplex4Scenario beliebige Sichten auf diese Daten. Ein solches Szenario bildet eine spezifische Perspektive auf die Daten ab. Mithilfe von Szenarien können formal festgelegte Berichte (z. B. INSPIRE u. a. Berichterstattungen, der Umwelt-, Klimaatlas) erstellt oder die Daten für eine Fachaufgabe bzw. –abfrage vorbereitet werden (z. B. für Analysen, Prognosen, Berechnungen oder Besprechungen, Tagungen, Diskussionsforen). Ebenso können aber auch ad hoc frei konfigurierte Datenzusammenstellungen entstehen, die einer aktuellen Problemstellung folgen. Technisch gesehen werden Szenarien in der dem Simplex4TwIS zugrunde liegenden PostgreSQL-Datenbank als SQL-Views entworfen. Diese sind keine materiellen Kopien der Daten, sondern konfigurierte Anfragen auf die zugrunde liegenden Tabellen (vgl. Dokumentation PostgreSQL). Auf diese Weise bilden Szenarien stets den bei Anfrage aktuellen Zustand aller Daten in der Datenbank.

Um die Datenhaltung herum gruppieren sich die Werkzeuge Simplex4Import zum Einspielen der Daten und der Simplex4Service zur Bereitstellung der Daten.

Simplex4Import stellt Funktionen bereit, um Quelldaten in die Datenhaltung des Data Warehouse zu überführen. In ETL-Prozessen (Extract/Transform/Load) werden die als relevant identifizierten Informationen aus den Formaten der Rohdaten herausgelöst (Extract), in die Datenbank geladen (Load) und dann in das Simplex Datenmodell überführt (Transform). Unabhängig von Format und Komplexität der Quelldaten werden immer dieselben Schritte durchlaufen (Anleitungen dazu finden sich hier).

Der Simplex4Service ist eine universelle, robuste und leicht zugängliche Bereitstellung der Daten, die sich dynamisch an die Datenhaltung anpasst und alle darin verfügbaren Daten anbietet. Natürlich können die Daten in den (klassischen) Standards bereitgestellt werden. Aber der Simplex4TwIS-Ansatz setzt ja gerade darauf, auch die Datenstrukturen zu vereinheitlichen. So bietet Simplex4TwIS einen neuartigen Dienst an – mit themenübergreifend harmonisierten Daten einheitlicher Struktur. Alle (klassischen) Standards können inhaltlich ersetzt werden. Dieser API Features Service kann in Webanwendungen und Standard-GIS-Software eingebunden werden, z.B. auch in QGIS. Ergänzend können auch die klassischen WMS und WFS zu allen in Simplex4TwIS importierten Daten automatisch bereitgestellt werden. Simplex4Service bietet eine standardisierte Schnittstelle für weiterverarbeitende Software. Auch ein manueller Zugriff mittels eines Browsers ist möglich, die Daten können in aggregierter Form heruntergeladen werden. (Siehe auch die Anleitungen zu Visualisierungstools und der Anbindung in Standardsoftware sowie Details zum SimplexService).

Weitere Eigenschaften von Simplex4TwIS#

Sind die Daten importiert, so stehen sie sofort als API-Features Service in einem Simplex4-Standardszenario zur Verfügung. Das Aufsetzen von Diensten entfällt komplett.

Die Metadaten sind nichts anderes als eine spezielle Fachapplikation in Simplex4TwIS, die nach genau denselben Strukturen aller importierten Fachdaten aufgebaut ist. Damit gibt es automatisch ein Simplex4-Metadatenszenario, sodass auch die Metadaten über den API-Features Service bereitgestellt werden. Ein gesondertes Aufsetzen von Metadatendiensten entfällt.

Beliebige Simplex4-Fachszenarien werden auf ganz einfache Art und Weise mit dem ScenarioEditor kreiert. Die Simplex4-Fachszenarien stehen natürlich auch automatisch als API-Features Service zur Verfügung. So können in ganz kurzer Zeit neue Sichten auf die Daten definiert und als Dienste zur Weiterverarbeitung angeboten werden.

Simplex4TwIS basiert auf Web-Interfaces. Die Bedienung erfolgt über einen Browser, der auf zentrale Funktionen des Servers zurückgreift. Dieser Server kann beim Kunden stehen oder durch Simplex4Data gehostet werden. Clientseitig muss keine Software installiert werden, es werden auch keine Cookies benutzt.

OGC API-Features Standard und Simplex4Service#

Simplex4Service beruht auf dem OGC API-Features Standard (https://ogcapi.ogc.org/features/) und erweitert ihn um die Verknüpfungen von Objektklassen. Sämtliche Teile (parts) des Standards sind in Simplex4TwIS umgesetzt:

  • part 1: Core

  • part 2: Coordinate Reference Systems

  • part 3: Filtering

  • part 4: Create, Replace, Update, Delete

Die letzten beiden Parts sind aktuell noch im Entwurfsstadium des Standards, aber dennoch in Simplex4TwIS bereits implementiert. Damit sind auch alle Voraussetzungen gegeben, schreibend auf Simplex4Reality zuzugreifen. Auf diese Weise können eigene Fachanwendungen in Simplex4TwIS umgesetzt werden.

Sowohl lesend als auch schreibend können die Objekte (Features) und auch die Verknüpfungen zwischen den Objekten (Links) bearbeitet werden. Die Spezifikation des Simplex4Service steht unter: https://db01.simplex4data.de/simplexservice/doc

Weitere Eigenschaften des Simplex4TwIS#

  • Sind die Daten importiert, so stehen sie sofort als API-Features Service in einem Simplex-Standardszenario zur Verfügung. Das Aufsetzen von Diensten entfällt komplett.

  • Die Metadaten sind nichts anderes als eine spezielle Fachapplikation in Simplex4TwIS, die nach genau denselben Strukturen aller importierten Fachdaten aufgebaut ist. Damit gibt es automatisch ein Simplex-Metadatenszenario, sodass auch die Metadaten über den API-Features Service bereitgestellt werden. Ein gesondertes Aufsetzen von Metadatendiensten entfällt.

  • Beliebige Simplex-Fachszenarien werden auf ganz einfache Art und Weise mit dem ScenarioEditor kreiert. Die Simplex-Fachszenarien stehen natürlich auch automatisch als API-Features Service zur Verfügung. So können in ganz kurzer Zeit neue Sichten auf die Daten definiert und als Dienste zur Weiterverarbeitung angeboten werden.

  • Simplex4TwIS basiert auf Web-Interfaces. Die Bedienung erfolgt außerhalb des Servers über Browser, der die Datenbank und die übrigen Komponenten hostet. Es muss keine Software installiert werden.

  • Simplex4TwIS ist selbst Open Source und besteht ausschließlich aus Open-Source-Komponenten.

  • Simplex4TwIS funktioniert als eigenständige Lösung, ist aber auch offen und anschlussfähig für andere Software. Simplex4TwIS konkurriert nicht mit Fachapplikationen, sondern stellt die Daten der einzelnen Fachverfahren in einen gemeinsamen Kontext mit gegenseitigen Verweisen. Dadurch entsteht eine neue Qualität themenübergreifend harmonisierter Daten. Auf diese Weise kann Simplex4TwIS ergänzend in vorhandene Infrastrukturen eingebunden werden.