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Schlüssel

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Bezeichnung

Architektur der GDI-DE – Ziele und Grundlagen

Autor

Arbeitskreis Architektur

Erstellt am

1020.07.2023

Bearbeitungsstand

In Bearbeitung


Vorgelegt


☐ Abgestimmt

Dokumentablage

Kollaborationsplattform GDI-DE

Beteiligte

Lukas Fingerhut (Landesbetrieb Geoinformation und Vermessung Hamburg)

Manuel Fischer (Betrieb GDI-DE, Bundesamt für Kartographie und Geodäsie)

Conrad Franke (Landesvermessung und Geobasisinformation Brandenburg)

Nicole Heinrich (Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Wohnen Berlin)

Dieter Heß (Ministerium für Landesentwicklung und Wohnen Baden-Württemberg)

Holger Meuel (Landesamt für Geoinformation und Landesvermessung Niedersachsen)

Katrin Pinkert (Landesamt für Geoinformation und Landesvermessung Niedersachsen)

Michael Riedel (Landesamt für Vermessung und Geoinformation Schleswig-Holstein)

Burkhard Schlegel (Bezirksregierung Köln)

Markus Schaffert (Hochschule Mainz)

Anja Schupp (Hessisches Landesamt für Bodenmanagement und Geoinformation)

Markus Seifert (Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung)

Mark Stscherbina (Informationszentrum Bund)

René Wiesner (Ministerium für Infrastruktur und Digitales des Landes Sachsen-Anhalt)

Falk Würriehausen (Kst. GDI-DE, Bundesamt für Kartographie und Geodäsie)

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10

Version

Datum

Änderung

Ersteller

0.1

27.03.2013

Erstfassung des Dokuments zur Abstimmung im AK Architektur und mit externen Experten

AK Architektur

0.8

14.08.2013

Kommentare aus dem informellen Review eingearbeitet (alle Kapitel)

AK Architektur

0.11

20.11.2013

Kommentare aus dem öffentlichen Review eingearbeitet (alle Kapitel)

AK Architektur

3.0.0 beta

25.11.2013

Version zur Vorlage zur 20. Sitzung LG GDI-DE erzeugt

AK Architektur

3.0.0

14.05.2014

Beschluss im LG GDI-DE

Kst. GDI-DE

3.1.0 beta

10.10.2014

Aufbereitung als Vorlage zur Beschlussfassung im LG GDI-DE

Kst. GDI-DE

3.1.0

26.11.2014

Beschluss im LG GDI-DE

Kst. GDI-DE

3.1.1

30.10.2017

Überarbeitung vor dem Hintergrund der NGIS sowie zur Vertretung von Wirtschaft

AK Architektur

3.1.2

01.10.2019

Redaktionelle Anpassungen und Hinweis zur Langzeitspeicherung

AK Architektur

4.0.0 alpha

23.03.2023

Entwurf zur Neufassung des Dokumentes

AK Architektur

4.0.0 beta

20.07.2023

Vorlage zur Beschlussfassung im LG GDI-DE (in Bearbeitung)

AK Architektur


Inhalt


Inhalt

Abkürzungsverzeichnis

Abkürzung

Langfassung

AdV

Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland

BKG

Bundesamt für Kartographie und Geodäsie

BMU

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit

CEN

European Committee for Standardization
(Europäisches Komitee für Normung)

DIN

Deutsches Institut für Normung

GDI-DE

Geodateninfrastruktur Deutschland

GeoNutzV

Verordnung zur Festlegung der Nutzungsbestimmungen für die Bereitstellung von Geodaten des Bundes

HTML

Hypertext Markup Language

HTTP

Hypertext Transfer Protocol

IETF

Internet Engineering Task Force

IMAGI

Interministerieller Ausschuss für Geoinformationswesen

INSPIRE

Infrastructure for Spatial Information in the European Community (Richtlinie 2007/2/EG)

ISA

Interoperability Solutions for European Public Administrations

ISO

International Organization for Standardization
(Internationale Organisation für Normung)

IT-PLR

IT-Planungsrat - zentrales Gremium von Bund, Ländern und Kommunen für die föderale Zusammenarbeit in der Informationstechnik

IT-Rat

Rat der IT-Beauftragten der Bundesregierung

KoSIT

Koordinierungsstelle für IT-Standards

Kst. GDI-DE

Koordinierungsstelle der Geodateninfrastruktur Deutschlands

LABO

Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Bodenschutz

LANA

Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Naturschutz, Landschaftspflege und Erholung

LG

Lenkungsgremium

LOD

Linked Open Data

MIG

Maintenance and Implementation Group

NGDB

Nationale Geodatenbasis

NGIS

Nationale GeoInformations-Strategie

NTK

Nationale Technische Komponenten

OASIS

Organization for the Advancement of Structured Information Standards

OGC

Open Geospatial Consortium

SAGA

Standards und Architekturen für E-Government-Anwendungen

W3C

World Wide Web Consortium

WMS

Web Map Service (Kartendienst im Internet)

XÖV

XML in der öffentlichen Verwaltung
(Sammlung von Standards)

XML

Extensible Markup Language

Management Summary

TODO

1 Einführung

Der Begriff Geodateninfrastruktur Deutschland (GDI-DE) steht für das gemeinsame Vorhaben von Bund, Ländern und Kommunen, ihre Datenbestände mit Raumbezug (Geodaten) auf standardisierte und einfache Weise über das Internet bereitzustellen.

Geodaten haben bereits in viele Lebensbereiche Eingang gefunden. In Verwaltung, Wirtschaft und Wissenschaft sind sie aus der täglichen Arbeit nicht mehr wegzudenken. Bürgerinnen und Bürger erzeugen oder nutzen Geodaten und setzen sie täglich im privaten Umfeld ein. Geodateninfrastrukturen helfen, Daten über reale Objekte nach gemeinsamen Regeln zu verorten und diese dann nach räumlichen oder sachlichen Kriterien zu recherchieren, zu analysieren und zu visualisieren. Das besondere Informations- und Wertschöpfungspotenzial einer Geodateninfrastruktur entsteht dadurch, dass vielfältige Daten aus unterschiedlichen Quellen mittels standardisierter Webtechnologie und durch ihren Raumbezug einfach miteinander in Beziehung gebracht werden können – über räumliche, fachliche und institutionelle Grenzen hinweg. Neues Wissen entsteht, Mehrwerte werden geschaffen, Effizienz und Qualität der Erledigung von Aufgaben mit Raumbezug steigen. Die Qualität der Geodaten selbst kann durch die vermehrte Nutzung und damit ein-hergehende Nutzerrückmeldungen gefördert werden. 

Die Geodateninfrastruktur Deutschland (GDI-DE) schafft die Voraussetzungen zur standardisierten Bereitstellung und Nutzung von verteilt vorgehaltenen Geodaten aus verschiedenen Bereichen. Die Architektur der GDI-DE beschreibt die technischen Regeln und Komponenten, die dem Betrieb der GDI-DE zugrunde liegen, sowie deren Ausbau und Weiterentwicklung. Um ein reibungsloses Zusammenwirken der technischen Komponenten der GDI-DE zu ermöglichen, sind organisatorische und technische Rahmenvorgaben erforderlich, die zusammenfassend als Architekturkonzept der GDI-DE bezeichnet werden. Die Architektur wurde in einem breit angelegten Konsensprozess mit den Beteiligten (Stakeholdern) abgestimmt und dient den Akteuren der GDI-DE als gemeinsame Handlungsgrundlage. Die Architektur der GDI-DE richtet sich an Entscheider, Fachexperten, Projektleiter und IT-Spezialisten aus öffentlicher Verwaltung, Wirtschaft und Wissenschaft sowie alle Interessierte, die zum Betrieb und Ausbau der GDI-DE beitragen.

Die Architektur der GDI-DE steht dabei in Bezug zur Nationalen Geoinformations-Strategie (NGIS) und ist im Besonderen an den Zielen dieser in 2015 beschlossenen Grundsatzstrategie ausgerichtet. Der IT-Planungsrat hatte im gleichen Jahr die NGIS „als wichtige Ergänzung der Nationalen E-Government-Strategie (NEGS)“ angesehen und in seinen beiden Beschlüssen für die NGIS ihre „grundlegende Bedeutung für föderale IT- und E-Government-Infrastrukturen“ herausgestellt und die „Umsetzung der NGIS insgesamt unterstützt“.

Darüber hinaus sind weitere Entwicklungen der Digitalisierung in der Verwaltung zu berücksichtigen. Im Folgenden werden die für die Weiterentwicklung der Architektur der GDI-DE maßgeblichen Vorhaben und ausgewählte Anwendungsfälle beschrieben und damit die Ausgangslage für die weitere Architekturentwicklung skizziertDie GDI-DE wurde 2003 von Bund und Ländern beschlossen. Seit 2004 setzen Bund und Länder auf der Grundlage einer Verwaltungsvereinbarung in Kooperation mit den Kommunalen Spitzen verbänden die GDI-DE mit konkreten Maßnahmen um. Ein erster Meilenstein des gemeinsamen Aufbaus war die Verabschiedung eines gemeinsamen Architekturkonzepts der GDI-DE im Jahr 2007. Das Architekturkonzept der GDI-DE wird seitdem regelmäßig weiterentwickelt und fortgeschrieben. Es beschreibt die technischen Regeln und Komponenten, die dem Betrieb der GDI-DE zugrunde liegen, sowie deren Ausbau und Weiterentwicklung.

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2 Grundlagen und Rahmenbedingungen

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1.1 Definition Geodateninfrastruktur

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Das Architekturkonzept steht dabei in Bezug zur Nationalen GeoInformations-Strategie (NGIS) und ist im Besonderen an den Zielen dieser in 2015 beschlossenen Grundsatzstrategie ausgerichtet. Der IT-Planungsrat hatte im gleichen Jahr die NGIS „als wichtige Ergänzung der Nationalen E-Government-Strategie (NEGS)" angesehen und in seinen beiden Beschlüssen für die NGIS ihre „grundlegende Bedeutung für föderale IT- und E-Government-Infrastrukturen" herausgestellt und die „Umsetzung der NGIS insgesamt unterstützt". In der Folge hatten der Chef des Bundeskanzleramtes und die Chefinnen und Chefs der Staats- und Senatskanzleien der Länder „die Unterstützung der Umsetzung der NGIS" auf ihrer Besprechung in November 2015 beschlossen. In der weiteren Befassung werden bei den künftigen Aktivitäten der GDI-DE die Ziele der NGIS berücksichtigt, bspw. in der „Architektur der GDI-DE". Hier besteht fortan ein konkret definiertes Handlungsfeld zur Ausrichtung des Architekturkonzeptes auf die Ziele der NGIS.Mit der Fortentwicklung

Seit Veröffentlichung der Version 3.1.1 2 des Architekturkonzepts im Oktober 2017 2019 sind zusammenfassend folgende Veränderungen eingetreten, die eine geringfügige grundlegende Fortschreibung erforderten:
*
Einarbeitung der Langzeitspeicherung gemäß Protokoll der 28. Sitzung des LG GDI-DE, Pradigmenwechsel in der Standardisierung des OGC und W3C bzgl. "Spatial Data on the Web/Linked Data"
* Aufnahme neuer Grundlagen und Rahmenbedingungen wie GAIA-X, Datenstrategie des Bundes oder OZG

* Durchführungsbeschluss zur Überwachung und Berichterstattung vom 19.08.2019 und
* Änderung der Bezeichnung des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU).* Definition SMART'er Ziele für die Architektur der GDI-DE, Version 4.0

1.3 Aufbau und Fortführung der Architektur

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Die Zählung der Versionen eines Dokuments erfolgt dreistufig:

Die Hauptversion (z. B. 2 3.0.0 auf 3 4.0.0) wird hochgezählt, wenn sich inhaltliche oder strukturelle Änderungen mit Auswirkungen auf viele Dokumente ergeben haben. Hierfür ist vor der Veröffentlichung ein Beschluss des LG GDI-DE erforderlich.

Die Unterversion (z.  BB. 34.0.0 auf 34.1.0) wird hochgezählt, wenn sich Änderungen geringeren Umfangs an den Inhalten eines Dokuments ergeben haben. Auch hierfür ist vor der Veröffentlichung ein Beschluss des LG GDI-DE erforderlich.

Der Korrekturstand (z.  BB. 34.0.0 auf 34.0.1) wird hochgezählt, wenn sich editorische oder geringfügige inhaltliche Änderungen an Dokumenten ergeben. Das LG GDI-DE wird über die Änderungen informiert. Ein Beschluss des LG GDIDE vor der Veröffentlichung ist nicht vorgesehen.

2 Rahmenbedingungen

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3 Organisation der GDI-DE

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BegriffDefinition/Beschreibung

Langzeitspeicherung

Unter dem Begriff der Langzeitspeicherung wird die Auswahl, revisionssichere Aufbewahrung, Erhaltung und Wiedernutzbarmachung von älteren, nicht mehr regelmäßig verwendeten elektronischen Dokumenten/Geodaten verstanden. Die Daten der Langzeitspeicherung werden für den Zeitraum der Aufbewahrungsfrist und mit einer definierten Übergabe von Datenpaketen an die Archivverwaltungen langzeitgespeichert.

Langzeitarchivierung

Dauerhafte Aufbewahrung und Erhaltung von Unterlagen durch Archive nach Ablauf der Aufbewahrungsfrist zur Bewahrung historischer Überlieferungen. Zur Archivierung gehören die Festlegung der archivwürdigen Datensätze bzw. Eigenschaften eines Datensatzes und die Wiederherstellung für die Nutzbarmachung.

GAIA-X

GAIA-X ist ein Projekt zum Aufbau einer leistungs- und wettbewerbsfähigen, sicheren und vertrauenswürdigen Dateninfrastruktur für Europa, das von Vertretern aus Wirtschaft, Wissenschaft und Verwaltung (federführend) aus Deutschland und Frankreich, gemeinsam mit weiteren, vorwiegend europäischen Partnern getragen wird.

Geodaten

Geodaten sind alle Daten mit direktem oder indirektem Bezug zu einem bestimmten Standort oder geografischen Gebiet. Während ein direkter Raumbezug üblicherweise über Koordinaten hergestellt wird, kann ein indirekter Bezug beispielsweise durch eine Adresse oder eine statistische Einheit gegeben sein. Die Bereitstellung und Speicherung von Geodaten ist zeitlich versioniert und dauerhaft sicherzustellen.

Metadaten

Metadaten sind Informationen, die Geodaten oder Geodatendienste beschreiben und es ermöglichen, Geodaten und Geodatendienste zu ermitteln, in Verzeichnisse aufzunehmen und zu nutzen.

Geodatendienste

Geodatendienste sind vernetzbare Anwendungen, welche Geodaten und Metadaten in strukturierter Form zugänglich machen.

Interoperabilität

Interoperabilität ist die Kombinierbarkeit von Daten beziehungsweise die Kombinierbarkeit und Interaktionsfähigkeit verschiedener Systeme und Techniken unter Einhaltung gemeinsamer Standards.

Geodateninfrastruktur

Geodateninfrastruktur ist eine Infrastruktur bestehend aus Geodaten, Metadaten und Geodatendiensten, Netzdiensten und -technologien, Vereinbarungen über gemeinsame Nutzung, über Zugang und Verwendung sowie Koordinierungs- und Überwachungsmechanismen, -prozesse und -verfahren mit dem Ziel, Geodaten verschiedener Herkunft interoperabel verfügbar zu machen.

Geoportal

Geoportal ist eine elektronische Kommunikations-, Transaktions- und Interaktionsplattform, die über Geodatendienste und weitere Netzdienste den Zugang zu den Geodaten ermöglicht.

Netzdienste

Netzdienste sind netzbasierte Anwendungen zur Kommunikation, Transaktion und Interaktion.

Datensatz

Als Datensatz wird eine in sich abgeschlossene Sammlung von Geodaten bezeichnet, z. B. ein digitaler Datenbestand zu einem bestimmten fachlichen Thema und einem bestimmten Zeitpunkt.

Datenraum

Ein Datenraum ist ein sicherer virtueller Speicherort, der es ermöglicht, vertrauliche Daten und Dokumente zu speichern, zu teilen und zu verwalten, während der Zugriff und die Kontrolle streng geregelt sind.

Serie

Als Serie wird eine Sammlung von Datensätzen mit derselben Produktspezifikation bezeichnet. Sie stellt z. B. eine Folge von gleichartigen Datensätzen, die sich in der zeitlichen Aussage zum Gültigkeitszeitraum unterscheiden, dar.

Kachel

Als Kachel wird eine räumliche Untereinheit eines Datenbestandes bezeichnet. Dies können eine Unterteilung in einzelne räumlich begrenzte Datenbestände (z.B. regionale Einteilung von Planwerken), Einheiten eines Blattschnittes oder einer Fortführungsblockung eines übergeordneten Ganzen sein. In Ergänzung zu den für alle diese Kacheln gemeinsam geltenden, verpflichtenden Metadaten auf der Ebene Datensatz können hier gezielt Metadaten zu den einzelnen Bestandteilen der entsprechend organisierten Datenbestände abgelegt werden.

Objektart

Als Objektart wird eine fachliche Untereinheit eines Datenbestandes aufgrund der enthaltenen Objektarten (Featuretypes) bezeichnet. Dies ermöglicht z.B. die Herstellung des Bezugs zu Download-Diensten, die auf einzelne, bestimmte Objektarten fokussieren. In Ergänzung zu den für alle diese Objektarten gemeinsam geltenden, verpflichtenden Metadaten auf der Ebene Datensatz können hier gezielt Metadaten zu den einzelnen Objektarten abgelegt werden.

Geo-Objekt

Die abstrakte Darstellung eines Phänomens der Realwelt in Bezug auf einen bestimmten Standort oder ein geografisches Gebiet.

Qualität

Nach EN ISO 19101 die Gesamtheit der Merkmale eines Produkts, die sich auf dessen Eignung beziehen, festgelegte oder vorausgesetzte Erfordernisse zu erfüllen.

Plattform

Eine Plattform ist ein Produkt, das als Basis genutzt wird, um komplexere Produkte zu gestalten oder Dienstleistungen zu liefern. Ein Kommunikations-Netzwerk ist z.B. eine Plattform für die Übermittlung von Wissen oder Daten. Charakteristisch für digitale Plattformen ist ihre Netzwerkstruktur. Viele Teilnehmer der Plattformen tauschen Informationen aus und sind miteinander vernetzt - der Nutzen und die Attraktivität der Plattform steigen mit der Anzahl ihrer Teilnehmer.

Linked Data

Eine Vernetzung offener Daten über das Internet und das World Wide Web im Sinne von „Linked Data“ eröffnet die Möglichkeit, die Daten über Domänen und Organisationsgrenzen hinweg, etwa für Statistiken, Auswertungen, Karten und Publikationen zu nutzen und durch eine Verknüpfung Zusammenhänge in kurzer Zeit zu verstehen. Mehrwerte ergeben sich, wenn Datenbestände, die zuvor noch nicht miteinander verknüpft waren, miteinander kombiniert werden und dies zu neuen Erkenntnissen führt. Vor allem die leichte Adressierbarkeit von Datenbeständen im Internet hilft, vorhandene Hürden beim Datenabruf zu senken. Linked Data funktioniert nach dem Prinzip, Daten in sogenannten Tripeln zu beschreiben und miteinander zu verknüpfen. Ein Triple ist eine Aussage aus den drei Elementen Subjekt, Prädikat, Objekt, zum Beispiel Fluss – ist ein – Gewässer. Jedes dieser Elemente wird über einen persistenten, dereferenzierbaren Uniform Resource Identifier (URI) identifiziert. 

Spatial Data on the Web

Der Begriff “Spatial Data on the Web” wurde durch eine gemeinsame Arbeitsgruppe des World Wide Web Consortium (W3C) und des Open Geospatial Consortium (OGC) geprägt und beschreibt in Form von Best Practices die Anforderungen zur Veröffentlichung von Geodaten im Web. Prinzipien wie "Linked Data" und weitere Standard Web-Technologien werden dabei angewendet.

Paradigmenwechsel

Die Entwicklung und Nutzung von Webservices in der Mainstream-IT haben sich in den letzten Jahren grundlegend verändert. Der Weg führt weg von komplexen und speziellen Architekturen wie z. B. SOAP hin zu leichtgewichtigeren Lösungen auf Basis von REST (Representational State Transfer). Das Open Geospatial Consortium (OGC) hat sich der Herausforderung gestellt und will nun mit der Einführung der OGC APIs einen Paradigmenwechsel einleiten. Wichtige Ziele sind dabei die Vereinfachung des Zugriffs auf verteilte Geodaten, sowie die einfachere Integrierbarkeit in beliebige Webanwendungen und Prozesse.