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Im Folgenden werden die für die Architektur der GDI-DE maßgeblichen Vorhaben und ausgewählte Anwendungsfälle beschrieben und damit die Ausgangslage für die weitere Architekturentwicklung skizziert.

2.1.    ITIT-Konsolidierung der öffentlichen Verwaltung

Im Rahmen der Architekturentwicklung ist es ebenfalls erforderlich, die Einbettung der GDI-DE exemplarisch in die IT-Konsolidierung des Bundes zu betrachten. Die Ziele der 2015 von der Bundesregierung beschlossenen IT-Konsolidierung sind: 

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IT-Beschaffungen der unmittelbaren Bundesverwaltung werden über die Zentralstelle für IT-Beschaffung (ZIB) gebündelt.
•    IT-Hardware
•    Software
•    Informations- und Kommunikationstechnik sowie
•    IT-Dienstleistungen und IT-nahe Dienstleistungen (Beratung, Instandhaltung sowie sonstige Services). 
Auch mit einfließen sollen in diese Betrachtung die bereits durchgeführten Analysen zur Nutzung der Nationalen Technischen Komponenten und die Vorgaben der GDI-DE. 
Die Digitalisierung bietet immense Chancen und ein enormes Innovationspotenzial für Gesellschaft, Wirtschaft, Wissenschaft und Staat. Die Eckpunkte, die das Kabinett nun beschlossen hat, dienen als Basis für die Entwicklung einer umfassenden Datenstrategie der Bundesregierung.

2.2.    Die Die Datenstrategie des Bundes

Das Kabinett hat Eckpunkte einer Datenstrategie der Bundesregierung beschlossen. Die Bereitstellung und verantwortungsvolle Nutzung von Daten soll in Deutschland signifikant gesteigert werden. Datenmissbrauch will die Bundesregierung konsequent verhindern.

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Für diesen Entwicklungsprozess hat die Bundesregierung vier konkrete Handlungsfelder identifiziert: Die Datenstrategie soll dazu dienen, die Datenbereitstellung und den Datenzugang zu verbessern, eine verantwortungsvolle Datennutzung zu befördern, Datenkompetenz in der Gesellschaft zu erhöhen und den Staat zum Vorreiter einer Datenkultur zu machen. 

2.3.    Daten-Infrastrukturen am Beispiel von GAIA-X

Das Projekt GAIA-X dient dem Aufbau einer leistungs- und wettbewerbsfähigen, sicheren und vertrauenswürdigen Dateninfrastruktur in Europa und sollte daher bei der Weiterentwicklung der Architektur der GDI-DE grundsätzlich betrachtet werden. GAIA-X wurde 2019 vorgestellt und wird in Deutschland unter anderem von Vertretern der deutschen Bundesregierung, Wirtschaft und Wissenschaft getragen. 
GAIA-X baut auf verschiedenen Richtlinien und Grundsätzen auf und erstellt eine technische Zielarchitektur nach den Anforderungen der Daten- und Infrastruktur-Ökosysteme durch den Einsatz der föderierten GAIA-X Services. Dafür wird eine „Architecture of Standards“ entwickelt, um Portabilität, Interoperabilität und Interkonnektivität zu erhöhen. Diese Architektur beschreibt Standards, Nutzungsvoraussetzungen und Richtlinien für die Verarbeitung und Speicherung von Daten. Mit der Verknüpfung verschiedener Architekturebenen schlägt GAIA-X eine Brücke für unterschiedlichste Ökosystem-Anwender:

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Damit stellt GAIA-X eine zukünftige Dateninfrastruktur dar, die bei der Weiterentwicklung der Architektur der GDI-DE Berücksichtigung finden sollte. Weitere Informationen hierzu sind unter https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Dossier/gaia-x.html zu finden. 

2.4.    Onlinezugangsgesetz Onlinezugangsgesetz (OZG)

Das Gesetz zur Verbesserung des Onlinezugangs zu Verwaltungsleistungen (Onlinezugangsgesetz – OZG) verpflichtet Bund, Länder und Kommunen, bis Ende 2022 ihre Verwaltungsleistungen über Verwaltungsportale auch digital anzubieten. Insgesamt wurden knapp 600 gemäß OZG zu digitalisierende Verwaltungsleistungen (OZG-Leistungen) identifiziert. Im sogenannten OZG-Umsetzungskatalog sind die OZG-Leistungen in 35 Lebens- und 17 Unternehmenslagen gebündelt und 14 übergeordneten Themenfeldern (zum Beispiel "Familie & Kind" und "Unternehmensführung & -entwicklung") zugeordnet. Der OZG-Umsetzungskatalog orientiert sich dabei nicht an behördlichen Zuständigkeiten, sondern an der Nutzerperspektive von Bürgerinnen und Bürgern sowie Unternehmen.

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Der auf dem OZG basierende Portalverbund bildet die föderalen Strukturen ab. Dies bedeutet, dass die einzelnen Verwaltungsportale der Länder und des Bundes über jeweils eigene Basisdienste verfügen wie bspw. ePayment-Komponente oder Servicekonto. Ein Online-Gateway sorgt innerhalb des Portalverbundes für eine intelligente Verknüpfung der Portale und ermöglicht dadurch die Recherche von Leistungsbeschreibungen der Verwaltungsleistungen über alle Verwaltungsportale hinweg. Übertragen auf die Architektur der GDI-DE bedeutet dies, dass in allen Portalen von Bund und Ländern der gleiche Metadatenbestand recherchierbar wäre. Darüber hinaus verfügt der Portalverbund über eine einheitliche Komponente zum Suchen und Finden von Verwaltungsleistungen, welche von allen Verwaltungsportalen eingesetzt werden kann. Im Gegensatz zum Geodatenzugangsgesetz (GeoZG), welches zusammen mit den Geodateninfrastrukturgesetzen der Länder die Grundlage für die GDI-DE darstellt, regelt das OZG bereits auf gesetzlicher Ebene, dass die Portale von Bund und Ländern zu verknüpfen sind. Im GeoZG wird von Verknüpfung nur im Zusammenhang des Zusammenwirkens von Metadaten, Geodaten, Geodatendiensten und Netzdiensten gesprochen. Eine „Verknüpfung der Portale“ in der GDI-DE könnte bspw. eine intelligente Verknüpfung der Metadatenportale darstellen. 

2.5.    Open Open Geospatial Consortium (OGC)

Das Open Geospatial Consortium (OGC) ist ein, 1994 gegründeter, Zusammenschluss aller relevanten GIS Anbieter, GIS Nutzer (Behörden, Firmen) und Verbände, der sich zum Ziel gesetzt hat, die Nutzung von GIS und Geodaten durch die Schaffung von Standards zu verbessern. Die Organisation bezeichnete sich bis 2004 als Open GIS Consortium.

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Für den Austausch, die Beschreibung und die Speicherung von Geometrien und den zugehörigen Attributen ist der XML-Dialekt GML (Geography Markup Language) entwickelt worden. 
Zentrale Treiber der Standardisierungs-Arbeit sind die technologische Entwicklung sowie die Beteiligung der Communities. Wichtig ist dabei, dass die Nutzer der auf den Standards basierenden Software mit „State-of-the-Art“-Technologien arbeiten können. Entscheidend ist dabei jedoch auch, dass durch die Nutzung von standardkonformen Schnittstellen Backends langfristig stabil betrieben werden können, obwohl sich die Frontend-Anwendungen an kurzfristigen technologischen Entwicklungen orientieren. Mit der Implementierung der neuen OGC API - Standards, wird der Paradigmenwechsel in der Bereitstellung von Geodaten eingeleitet.

2.6.

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Infrastructure for Spatial Information in Europe (INSPIRE)

INfrastructure for SPatial InfoRmation in Europe (INSPIRE) steht für das Vorhaben, eine gemeinsame Geodateninfrastruktur in Europa aufzubauen. Das Europäische Parlament und der Rat verabschiedeten dazu die Richtlinie 2007/2/EG. Diese trat am 15. Mai 2007 in Kraft und wurde inzwischen von den Mitgliedstaaten in nationales Recht umgesetzt. Die INSPIRE-Richtlinie definiert den rechtlichen Rahmen für den Aufbau der europäischen Geodateninfrastruktur. Fachliche und technische Einzelheiten regelt die EU in Durchführungsbestimmungen, die für die Mitgliedstaaten direkt rechtlich verbindlich sind. In der Praxis fordert INSPIRE eine einheitliche Beschreibung der Geodaten und deren Bereitstellung im Internet, mit Diensten zur Suche, Visualisierung und zum Download. Auch die Daten selbst müssen in einem einheitlichen Format vorliegen.  Die weitere Entwicklung von INSPIRE ist daher essenziell für die Strategie zur Weiterentwicklung der Architektur der GDI-DE. Das INSPIRE Committee hat für die Weiterentwicklung und Begleitung der Umsetzung von INSPIRE mit der Maintenance and Implementation Group (MIG) ein Gremium eingesetzt, welches unter anderem zur Aufgabe hat, Probleme bei der Implementierung von INSPIRE zu identifizieren und Lösungsvorschläge zu erarbeiten. Darüber hinaus werden neue Standards auf ihre Übertragbarkeit für die INSPIRE-Umsetzung geprüft und Umsetzungsvorschläge formuliert. Derzeit befindet sich bspw. eine INSPIRE-konforme Umsetzung des Spatial Data on the Web Standards des OGC in Bearbeitung. Dabei soll insbesondere auch ein Community-basierter Ansatz zur Entwicklung entsprechender Vorgaben angewandt werden, wie er bei der Standardisierung des OGC mittlerweile praktiziert wird.

Die Weiterentwicklung von INSPIRE ist für Architektur der GDI-DE maßgeblich, da eine gesetzliche Pflicht besteht, die INSPIRE-Vorgaben auf nationaler Ebene umzusetzen.

2.7.

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Nationale Geoinformations-Strategie (NGIS)

Von zentraler Bedeutung für die Weiterentwicklung der GDI-DE und insbesondere ihrer Architektur ist die Betrachtung der Nationalen Geoinformations-Strategie (NGIS). Dabei stellt die NGIS eine Ergänzung zur Nationalen eGovernment-Strategie (NEGS) dar und ist im Sinne einer Vision als Referenz im Geokontext in die Digitalisierungsbestrebungen in Deutschland eingebettet. 

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4 Ziele und Grundsätze der GDI-DE

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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. Geodaten infrastrukturen 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 einhergehende Nutzerrückmeldungen gefördert werden.

4.1 Zieldefinition der GDI-DE

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• die Erledigung von gesetzlichen Aufgaben auf allen Verwaltungsebenen zu unterstützen,
• die Automation von Verwaltungsverfahren mit Raumbezug im Rahmen des E-Governments voranzutreiben,
• die räumlichen Daten für die unternehmerischen Aufgaben in der Wirtschaft, vor allem für die Entwicklung innovativer Geschäftsmodelle von Unternehmen, bereitzustellen,
• zu einer raumbezogenen Wissensbasis für die Forschung beizutragen und
• die Öffnung der öffentlichen Verwaltung im Rahmen des Open Government durch Bereitstellung von Geodaten zu fördern.

4.2

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Zieldefinition der Architektur

Für den operativen Ausbau und Weiterentwicklung der Architektur

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In der GDI-DE wirken viele Organisationen und Stellen an einem komplexen Bündel von rechtlichen, fachlichen, technischen und organisatorischen Maßnahmen mit. Um das Ziel ist es notwendig, operative Ziele zu definieren. Sie dienen der zukünftigen Ausrichtung der Architektur der GDI-DE zu erreichen, müssen die einzelnen Maßnahmen aufeinander abgestimmt werden. Dabei sollen die nachfolgenden fachlichen Grundsätze berücksichtigt werden:

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• Mehrfachnutzung von Geodaten
  Von einer Stelle für einen konkreten Zweck erfasste Geodaten sollen auch für andere Zwecke zugänglich gemacht werden, damit sie im Rahmen der geltenden Bestimmungen genutzt werden können.

• Transparenz und Recherchierbarkeit
  Um Transparenz über das Daten- und Dienstangebot zu schaffen, sollen alle Geodaten und Geodatendienste durch öffentlich publizierte Metadaten beschrieben werden.

• Zentralität des Zugangs
  Für den vereinfachten Zugriff auf die Geodaten aus der öffentlichen Verwaltung in Deutschland wird ein zentraler Suchdienst betrieben. Dieser steht öffentlich zur Verfügung und wird unter anderem von dem Geoportal der GDI-DE genutzt. Die Einrichtung von Suchdiensten und Portalen zu Daten einzelner Verwaltungseinheiten ist davon unberührt.

• Dezentralität der Geodaten
  Geodaten werden durch die fachlich originär zuständigen geodatenhaltenden Stellen nach Maßgabe der rechtlichen Vorgaben eigenverantwortlich dezentral erfasst und geführt. Die Bereitstellung innerhalb der GDI-DE soll unter Wirtschaftlichkeits- und Effizienzaspekten vorgenommen werden und kann Kooperationen zur Bereitstellung einschließen.

• Vermeidung von Redundanzen
  Die dauerhafte Haltung von Sekundärdaten bei Datennutzern soll – soweit möglich – vermieden werden.

• Harmonisierung von Geodaten und Geodatendiensten
  Für Geodaten, Geodatendienste und Metadaten werden die anzuwendenden oder empfohlenen Spezifikationen festgelegt und veröffentlicht. Die Einhaltung dieser Spezifikationen ist Voraussetzung für die interoperable Datenbereitstellung in der GDI-DE in semantisch, geometrisch und strukturell harmonisierter Form.

• Definierte und dokumentierte Qualität von Geodaten und Geodatendiensten
  Die Qualität von Geodaten und Geodatendiensten soll von den Anbietern durch Einhaltung vorgegebener Daten- und Dienstspezifikationen sichergestellt und transparent für die Geodatennutzer in den Metadaten nachgewiesen werden. Dies schließt Angaben über eine ausreichend hohe Verlässlichkeit, Sicherheit, Leistungsfähigkeit und Verfügbarkeit der Geodatendienste ein.

• Einfache Zugangs- und Nutzungsregelungen
  Geodaten sollen unter möglichst einfachen, einheitlichen und offenen Zugangs- und Nutzungsregelungen bereitgestellt werden, um ihre Nutzung zu fördern. Die finanziellen Interessen der Geodatenanbieter und der Geodatennutzer sind in Ausgleich zu bringen, damit die Verwendung der Geodaten nicht unangemessen behindert wird.

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Abbildung 5: Fachliche Grundsätze der GDI-DE 

4.3 Architekturgrundsätze

Es bedarf einheitlicher, langfristig zu verfolgender Architekturgrundsätze, um in der GDI-DE nachhaltige und wirtschaftliche IT-Lösungen – und damit Investitionssicherheit – zu schaffen. Die nachfolgenden Grundsätze sind aus dem Dokument SAGA-Modul Grundlagen Version 5.1.0 (SAGA 5, 2011) abgeleitet. Sie gelten für alle Handlungsfelder der GDI-DE, sowohl für die Aufstellung und Fortschreibung des Architekturkonzepts als auch für Entwurf und Realisierung der einzelnen Komponenten, für die Methoden zur Daten- und Prozessmodellierung sowie für die technischen Vorgaben und Empfehlungen:

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. Die Erreichung der Ziele wird übergreifend anhand von regelmäßig durchzuführenden Evaluationen gemessen.

Die erarbeiteten Architektur-Ziele werden nach den sogenannten SMART-Kriterien definiert. Das bedeutet, jedes formulierte Ziel muss den folgenden Kriterien genügen:

•    Spezifisch - Das Ziel ist konkret, unmissverständlich und detailliert beschrieben.
•    Messbar - Das Ziel kann qualitativ und quantitativ beurteilt werden.
•    Attraktiv - Das Ziel ist angemessen und attraktiv für alle Beteiligten. 
•    Realistisch - Das Ziel kann mit den vorhandenen Ressourcen realistisch erreicht werden.
•    Terminiert - Das Ziel ist zu einem bestimmten Zeitpunkt umsetzbar. 

Die folgenden Ziele wurden in der Architektur der GDI-DE nach diesen Kriterien formuliert.

Ziel Z-1: Die Architektur der GDI-DE kann flexibel angepasst werden

Die Architektur der GDI-DE muss so ausgestaltet werden, dass deren Komponenten flexibel an veränderte technische wie organisatorische Entwicklungen angepasst werden kann. Die zu entwickelnde Architektur muss bereits in ihrer initialen Version Mechanismen vorweisen, die dies berücksichtigen. 

Ziel Z-2: Die Architektur der GDI-DE ermöglicht eine interoperable Integration mit den umgebenen Infrastrukturen

Die Architektur der GDI-DE berücksichtigt neben den Anforderungen, die sich aus der INSPIRE-Richtlinie ergeben auch die Anforderungen zur Integration der GDI-DE in Dateninfrastrukturen auf nationaler Ebene. Das bedeutet, die Architektur der GDI-DE sieht Konzepte, die die verstärkte In-tegration mit dem im Rahmen der Umsetzung des Onlinezugangsgesetzes zu schaffenden Portalverbund ermöglichen, vor. Konzepte zur Integration in die im Rahmen der IT-Konsolidierung des Bundes zu schaffenden Diensten zur Bereitstellung von E-Government-Informationsbereitstellungsdiensten und Konzepte zur Digitalisierung in den Ländern sind zu beachtende Rahmenbedingungen. 

Ziel Z-3: Die Architektur der GDI-DE ermöglicht einen benutzerfreundlichen Zugriff auf Geoinformationen

Die Architektur der GDI-DE muss Konzepte vorsehen, die die Anforderungen der Norm DIN EN ISO 9241 Ergonomie der Mensch-System-Interaktion für die Bereitstellung von Geoinformationen be-rücksichtigen. Die Bereitstellung von Geoinformationen soll sich auf offene APIs stützen, welche maschinenlesbare Daten, aber auch eine benutzerfreundliche Mensch-System-Interaktion ermöglichen.

Ziel Z-4: Die Architektur trägt zu einer erhöhten Sichtbarkeit der GDI-DE bei

Die Architektur der GDI-DE trägt durch noch zu definierende Maßnahmen, bspw. im Bereich der Standardisierung durch Best Practices und Nutzung im Internet dazu bei, dass die GDI-DE eine erhöhte Sichtbarkeit bei Nutzern von Geoinformationen erreicht. Die Erreichung des Ziels wird anhand von regelmäßig durchzuführenden Evaluationen gemessen.

Ziel Z-5: Die Architektur der GDI-DE fördert eine hohe Geodatenqualität

Die Architektur der GDI-DE unterstützt durch zu definierende Maßnahmen und Vorgaben, die Qualität von bereitgestellten Geodaten, Geodiensten und Metadaten nachhaltig zu erhöhen. Das Ziel wird mit Hilfe eines regelmäßigen Qualitätsmanagements erreicht.

Ziel Z-6: Die Architektur der GDI-DE ist kompatibel zu Cloud-basierten Bereitstellungsmodellen

Die Architektur der GDI-DE ermöglicht durch entsprechende Konzepte die Einbettung in Dateninfrastrukturen wie GAIA-X. 

Ziel Z-7: Die Architektur der GDI-DE fördert das Open Data Prinzip

Die Architektur der GDI-DE vereinfacht unter Berücksichtigung der existierenden Rahmenbedingungen die Bereitstellung von Geodaten nach dem Open Data Prinzip. Die GDI-DE erarbeitet Empfehlungen, die der Umsetzung der gesetzlichen Vorgaben im Bereich von Open Data dienen. Des Weiteren wird die Nutzung von Open API und (wenn möglich) Open Source mit dem Ziel unterstützt.

4.3. Betrachtungszeitraum

Als Betrachtungszeitraum für die Ziele der Architektur der GDI-DE, Version 4.0 wird der von der Nationalen Geoinformationsstrategie (NGIS) vorgegebene Zeitraum bis 2025 definiert.

Tabelle 1: Umsetzungsdaten der Ziele der Architektur

4.4 Fachliche Grundsätze

Die Maßnahmen zum Aufbau der GDI-DE sollen die FAIR-Prinzipien für Interoperabilität berücksichtigen, um eine optimale Auffindbarkeit, Zugänglichkeit, Interoperabilität und Nachnutzbarkeit von Geodaten und Geodatendiensten zu gewährleisten.

a) Auffindbarkeit (Findable): Alle Geodaten und Geodatendienste in der GDI-DE sollen durch öffentlich publizierte Metadaten umfassend beschrieben werden, um ihre Auffindbarkeit zu gewährleisten. Die Metadaten sollten präzise und eindeutig sein, damit die Geodaten leichter gefunden werden können.

b) Zugänglichkeit (Accessible): Die Geodaten und Geodatendienste sollen über geeignete Suchdienste, einschließlich eines zentralen Suchdienstes, auffindbar und zugänglich sein. Dabei müssen die Zugangs- und Nutzungsregelungen einfach, einheitlich und offen gestaltet sein, um die Nutzung der Geodaten zu fördern.

c) Interoperabilität (Interoperable): Die Geodaten und Geodatendienste in der GDI-DE sollen in semantisch, geometrisch und strukturell harmonisierter Form bereitgestellt werden, indem die anzuwendenden oder empfohlenen Spezifikationen festgelegt und veröffentlicht werden. Die Einhaltung dieser Spezifikationen ist entscheidend, um eine reibungslose Zusammenarbeit und Austauschbarkeit der Daten zu gewährleisten.

d) Nachnutzbarkeit (Reusable): Die Qualität von Geodaten und Geodatendiensten soll durch Einhaltung vorgegebener Daten- und Dienstspezifikationen sichergestellt und transparent für die Geodatennutzer in den Metadaten nachgewiesen werden. Dadurch wird eine hohe Nachnutzbarkeit der Daten gewährleistet, und die Geodaten können für verschiedene Zwecke wiederverwendet werden.

Die Integration der FAIR-Prinzipien in die fachlichen Grundsätze der Architektur der GDI-DE strebt eine engere Verknüpfung von Daten, Diensten und Nutzern an, um eine effiziente und effektive Nutzung der Geodaten in der gesamten GDI-DE zu fördern.

5 Rechtliche Grundlagen

Rechtliche Grundlagen für den Aufbau der GDI-DE sind das Geodatenzugangsgesetz des Bundes und die sechzehn die Geodateninfrastruktur betreffenden Gesetze der Länder, nach denen die bundes- und landesbezogenen Geodateninfrastrukturen als Teil der nationalen Geodateninfrastruktur GDI-DE aufgebaut werden. Die genannten Rechtsvorschriften und ergänzende Rechtsverordnungen in Deutschland setzen die INSPIRE-Richtlinie (EU-Kommission, 2007) in nationales Recht um.

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