Fundamentale Voraussetzung für alle professionellen Kartendienste ist die Möglichkeit zur Kontrolle der grafischen Präsentation. Aus diesem Grund besteht ein starker Bedarf an der visuellen Darstellung von Geodaten. Diese transformiert rohe Informationen in wichtige und entscheidungstragende Werkzeuge. Der Feature Portrayal Service (FPS) hat die Aufgabe, diese Anforderungen umzusetzen und damit wesentlich zur kartographischen Interoperabilität in Geodateninfrastrukturen beizutragen. Der Dienst entstammt dem internationalen Standard SLD 1.1.0 (Styled Layer Descriptor). Es handelt sich um einen Darstellungsdienst, der die interoperable Nutzung von Vektor-Daten, also von so genannten Features, ermöglicht. Dieser spezielle Web Map Service hat die Aufgabe, Geodaten von beliebigen Web Feature Services sowie rohe GML-Daten in einer gewünschten grafischen Ausprägung zu präsentieren. Dabei ist der jeweilige Nutzer in der Lage, eigene Darstellungen zu definieren und auf einen beliebigen Datenbestand anzuwenden. Datenquellen, Darstellungsvorschriften und der Feature Portrayal Service selbst sind insofern unabhängig voneinander, dass diese drei Komponenten auf verschiedenen und voneinander unabhängigen Servern liegen können. Diese Art der Implementierung bezeichnet man als Component WMS.

Die Usability von Webanwendungen in Geodateninfrastrukturen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Eine große Anzahl von Webanwendungen stellt einem heterogenen und wachsenden Nutzerkreis Geoinformationen auf verschiedene Weise über das Web zur Verfügung. Diese Nutzergruppen benötigen robuste und nutzerfreundliche User-Interfaces. Die Usability der verfügbaren Webanwendungen variiert stark, wobei sich eine unzureichende Usability nicht nur auf die Akzeptanz der Webanwendung, sondern vielfach auf die Akzeptanz der bereitgestellten Geoinformationen bzw. auf die der ganzen Geodateninfrastruktur auswirkt. Die Behebung von Usability-Problemen aus Webanwendungen in Geodateninfrastrukturen (GI-Webanwendungen) ist derzeit mit einem hohen Aufwand verbunden. Ein Grund dafür ist die fehlende Strukturierung wiederkehrender Usability-Probleme, die zur Folge hat, dass Usability-Probleme stets durch Usability-Evaluierungen neu erkannt werden müssen. Strukturierte Usability-Probleme lassen sich durch Lösungsmuster beheben. Die Vielzahl der verfügbaren GI-Webanwendungen lässt darauf schließen, dass für die grundlegenden wiederkehrenden Probleme bereits Lösungen in anderen GI-Webanwendungen existieren. Bisher werden die Lösungen jedoch für jede Anwendung neu entwickelt und implementiert. Es fehlt an Methoden und Konzepten die (häufig) auftretenden Usability-Probleme in GI-Webanwendungen strukturiert zu erfassen und durch Lösungsmuster zu beheben. Die Beiträge der vorliegenden Arbeit bestehen unter anderem in einer Auseinandersetzung mit dem Themengebiet der Usability für Webanwendungen in Geodateninfrastrukturen. Ein Ergebnis der Arbeit besteht in der interdisziplinären Grundlagenbetrachtung zur Usability im Softwareentwicklungsprozess und zu Kernaspekten von Geodateninfrastrukturen und darin verfügbaren Webanwendungen. Im Rahmen der Arbeit erfolgte ebenfalls eine Systematisierung bisheriger Forschungsarbeiten zur Usability in GI-Webanwendungen. Diese zeigte, dass das Bewusstsein für die Bedeutung der Usability in der GI-Domäne bereits vorhanden ist, es zum Teil aber noch an detaillierten Untersuchungen fehlt. Daher wurden in verschiedenen eigenen Usability-Studien Untersuchungen zur Usability in der GI-Domäne durchgeführt. Die daraus resultierende strukturierte Sammlung von Usability-Problemen in GI-Webanwendungen bildet ein Usability-Grundwissen für zukünftige Neuentwicklungen oder Überarbeitungen von GI-Webanwendungen. Die gesammelten Usability-Probleme lassen sich teilweise auch in anderen Anwendungen der Domäne finden, und bilden somit auch für deren Entwicklung bzw. Redesign eine sinnvolle Wissensbasis. Für die strukturierte Erfassung von Usability-Problemen aus GI-Webanwendungen und entsprechende Lösungsvorschläge wird das Konzept der Usability-Patterns für GI-Webanwendungen vorgeschlagen. Durch die Integration des GIDomänenwissens in die Patternstruktur, können Usability-Probleme der Domäne entsprechend spezifischer beschrieben und passende Lösungen aufgefunden werden. Neue Patterntypen und -relationen mit Regeln zur Kombinierbarkeit der Typen und Relationen ermöglichen die Vermeidung mehrfach auftretender Usability-Probleme, wie z. B. des Mangels eines konsistenten Design- und Interaktionskonzepts. Aufbauend auf einem komplexen Anwendungsfall wird die Umsetzbarkeit des Konzepts der Usability-Patterns für GI-Webanwendungen gezeigt. In einer selbst entwickelten Anwendung zur Exploration und Visualisierung wissenschaftlicher GI-Ressourcen werden dazu Beispielpatterns umgesetzt und evaluiert. Die Anwendung implementiert neuartige Visualisierungs- und Interaktionskonzepte für die Exploration von GI-Ressourcen, zeigt aber auch die Übertragbarkeit von Lösungskonzepten aus anderen Domänen. Ein sogenannter Patternbrowser veranschaulicht, wie die Recherche und Exploration von Patterns einer Patternsammlung auf Basis der Patternmerkmale erfolgen kann. Die Webanwendung stellt damit ein Werkzeug für die projektübergreifende Arbeit interdisziplinärer Teams dar. Eine Formalisierung der wesentlichen Patternmerkmale bildet die Grundlage für die vielfältige Nutzung des neuen Konzepts, z. B. in verschiedenen Softwareanwendungen wie GUI-Buildern, und damit verbundene weiterführende Forschungsarbeiten.

Nowadays, geoprocessing has moved in large parts from isolated desktop usage into the Web. Thereby, the overall availability of geoprocessing functionality has theoretically improved. Nevertheless, web-based geoprocessing functionality is still not readily available and usable as means to find and subsequently compare functionality are yet missing. Discoverability and exchangeability of geoprocessing functionality are limited, and the fundamental benefits of online usage are not fully exploited. To close this gap, this thesis defines a conceptualization with geooperators representing well-defined geoprocessing functionality, and categories representing distinct geooperator attributes as a starting point. Geooperators and categories are connected by associative and hierarchical links forming an interlinked network. The conceptualization serves as basis for two purposes: On the one hand, discovery of geooperators has to be improved. There is a multitude of different GIS users from varying backgrounds, all having a slightly different view on geoprocessing functionality. To embrace these varying views, several actually existing and established categorizations for geooperators are integrated into the conceptualization and structured hierarchically. Thus, multiple different perspectives on geooperators are enabled. The perspectives and the underlying categorizations are integrated into a geooperator browser serving as client that users can employ for discovery. The geooperator browser offers a faceted browsing interface based on the derived perspectives and categories. Several different search modes are offered and can be used simultaneously, thereby facilitating an improved discovery. On the other hand, to establish comparability and subsequently semantically interoperable exchangeability of geooperators, respective geooperator attributes are defined. Thereby, backend and provider independence of geoprocessing services is achieved. The conceptualization is formalized to allow for machine readability and processing which is required for usage in Spatial Data Infrastructures and the Semantic Web. The formalized conceptualization is labeled geooperator thesaurus. It is encoded by Semantic Web standards and offered in a Semantic Web compliant manner. The integration into geoprocessing service metadata is enabled by injecting semantic annotations that link to the respective concepts in the geooperator thesaurus. The thesaurus serves as the underlying data model for the geooperator browser. The thesis concludes with an outlook and discussions of future work. Foremost, the content of the geooperator thesaurus needs to be extended as it currently only comprises a representative subset of geooperators. An approach is suggested to involve the geoprocessing community as an important source of geoprocessing expertise in the maintenance and further development of the thesaurus. On a conceptual level, the thesaurus needs to be extended to a fully-fledged ontology including a formal geoprocessing algebra to support the creation of geooperator workflows. From a discovery point of view, the concept of geoprocessing patterns is outlined. Geoprocessing patterns list geooperators that are commonly used for certain geoprocessing tasks, and provide best practices about applying them in a meaningful manner and sequence. / An Stelle von isolierter Desktop-basierter Nutzung von Geoprozessierung werden heutzutage mehr und mehr webbasierte Angebote zur Verfügung gestellt. Dadurch hat sich die generelle Verfügbarkeit von Geoprozessierungsfunktionalität theoretisch verbessert. Da jedoch das Auffinden und anschließend oft notwendige Vergleichen von Funktionalität nur eingeschränkt möglich ist, können die Vorteile einer webbasierten Verfügbarkeit nicht vollständig genutzt werden. Um dieser Problematik zu begegnen, wird im Rahmen der vorliegenden Arbeit eine Konzeptualisierung entwickelt, die wohldefinierte Geoprozessierungsfunktionalität als Geooperatoren und Kategorien als Unterscheidungsmerkmale für Geooperatoren zur Verfügung stellt. Geooperatoren und Kategorien sind über assoziative und hierarchische Links zu einem Netzwerk verknüpft. Diese Konzeptualisierung erfüllt zwei grundlegende Aufgaben: Einerseits muss das Auffinden von Geooperatoren für Nutzer mit unterschiedlichsten Anwendungshintergründen möglich sein. Diese Nutzer haben unterschiedlichste Sichten auf Geooperatoren, die berücksichtigt und unterstützt werden sollen. Dazu werden etablierte Kategorisierungen aus Literatur und Praxis in die Konzeptualisierung integriert, entsprechend hierarchisch strukturiert und als Perspektiven auf Geooperatoren für den Zugriff nach Außen zur Verfügung gestellt. Diese Perspektiven und die darunterliegenden Kategorien werden als Facetten in einen Geooperatorbrowser integriert, der als webbasierter Client von den Nutzern für das Auffinden von Geooperatoren verwendet werden kann. Die explorative Suche über Facetten nach Geoprozessierungsfunktionalität wird durch eine Schlüsselwortsuche und einen geführten Suchmodus ergänzt und damit insgesamt die Auffindbarkeit von Geooperatoren verbessert. Andererseits sollen die Vergleichbarkeit und der anschließend semantisch interoperable Austausch von Geooperatoren ermöglicht werden. Dazu werden durch einen Vergleich von Geooperatorattributen Ähnlichkeiten von Geooperatoren definiert und zusammen mit der Konzeptualisierung als Geooperatorthesaurus formalisiert. Durch die Formalisierung wird eine Maschinenlesbarkeit und -prozessierbarkeit erreicht. Nur so kann ein anbieter- und backendunabhängiger Austausch von Geoprozessierungsdiensten in Geodateninfrastrukturen ermöglicht werden. Der Thesaurus nutzt Semantic-Web-Standards und wird in einer Semantic-Web-kompatiblen Art und Weise im Web publiziert. Die Integration in Metadaten von Geoprozessierungsdiensten wird durch semantische Annotationen erreicht, die auf die entsprechenden Konzepte im Thesaurus verlinken. Der Thesaurus dient als Datenbasis für den Geooperatorenbrowser. Die Arbeit schließt mit einem Ausblick auf und einer Diskussion von zukünftigen Forschungsarbeiten ab. Da der Thesaurus zurzeit nur eine repräsentative Menge an Beispieldaten enthält, muss als erster wichtiger Schritt der Inhalt des Thesaurus erweitert werden. Für die mittel- und langfristige Instandhaltung und Weiterentwicklung des Thesaurus wird ein Konzept zur Einbindung der GIS-Community vorgeschlagen, da hier gebündelte Geoprozessierungsexpertise vorhanden ist. Auf einer konzeptuellen Ebene muss der Thesaurus für eine semantisch und technisch verbesserte Verkettung von Geooperatoren zu einer vollständigen Ontologie mit einer formalen Geoprozessierungsalgebra weiterentwickelt werden. Für eine weitere Verbesserung der Auffindbarkeit von Geooperatoren wird das Konzept von Geoprozessierungspatterns skizziert, die Geooperatoren zusammenfassen, die oft im Kontext einer bestimmten Aufgabe zusammen genutzt werden. Zusätzlich werden über die Patterns Best Practices zur sinnvollen Anwendung und Verkettung der enthaltenen Geooperatoren zur Verfügung gestellt.

Die Usability von Webanwendungen in Geodateninfrastrukturen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Eine große Anzahl von Webanwendungen stellt einem heterogenen und wachsenden Nutzerkreis Geoinformationen auf verschiedene Weise über das Web zur Verfügung. Diese Nutzergruppen benötigen robuste und nutzerfreundliche User-Interfaces. Die Usability der verfügbaren Webanwendungen variiert stark, wobei sich eine unzureichende Usability nicht nur auf die Akzeptanz der Webanwendung, sondern vielfach auf die Akzeptanz der bereitgestellten Geoinformationen bzw. auf die der ganzen Geodateninfrastruktur auswirkt. Die Behebung von Usability-Problemen aus Webanwendungen in Geodateninfrastrukturen (GI-Webanwendungen) ist derzeit mit einem hohen Aufwand verbunden. Ein Grund dafür ist die fehlende Strukturierung wiederkehrender Usability-Probleme, die zur Folge hat, dass Usability-Probleme stets durch Usability-Evaluierungen neu erkannt werden müssen. Strukturierte Usability-Probleme lassen sich durch Lösungsmuster beheben. Die Vielzahl der verfügbaren GI-Webanwendungen lässt darauf schließen, dass für die grundlegenden wiederkehrenden Probleme bereits Lösungen in anderen GI-Webanwendungen existieren. Bisher werden die Lösungen jedoch für jede Anwendung neu entwickelt und implementiert. Es fehlt an Methoden und Konzepten die (häufig) auftretenden Usability-Probleme in GI-Webanwendungen strukturiert zu erfassen und durch Lösungsmuster zu beheben. Die Beiträge der vorliegenden Arbeit bestehen unter anderem in einer Auseinandersetzung mit dem Themengebiet der Usability für Webanwendungen in Geodateninfrastrukturen. Ein Ergebnis der Arbeit besteht in der interdisziplinären Grundlagenbetrachtung zur Usability im Softwareentwicklungsprozess und zu Kernaspekten von Geodateninfrastrukturen und darin verfügbaren Webanwendungen. Im Rahmen der Arbeit erfolgte ebenfalls eine Systematisierung bisheriger Forschungsarbeiten zur Usability in GI-Webanwendungen. Diese zeigte, dass das Bewusstsein für die Bedeutung der Usability in der GI-Domäne bereits vorhanden ist, es zum Teil aber noch an detaillierten Untersuchungen fehlt. Daher wurden in verschiedenen eigenen Usability-Studien Untersuchungen zur Usability in der GI-Domäne durchgeführt. Die daraus resultierende strukturierte Sammlung von Usability-Problemen in GI-Webanwendungen bildet ein Usability-Grundwissen für zukünftige Neuentwicklungen oder Überarbeitungen von GI-Webanwendungen. Die gesammelten Usability-Probleme lassen sich teilweise auch in anderen Anwendungen der Domäne finden, und bilden somit auch für deren Entwicklung bzw. Redesign eine sinnvolle Wissensbasis. Für die strukturierte Erfassung von Usability-Problemen aus GI-Webanwendungen und entsprechende Lösungsvorschläge wird das Konzept der Usability-Patterns für GI-Webanwendungen vorgeschlagen. Durch die Integration des GIDomänenwissens in die Patternstruktur, können Usability-Probleme der Domäne entsprechend spezifischer beschrieben und passende Lösungen aufgefunden werden. Neue Patterntypen und -relationen mit Regeln zur Kombinierbarkeit der Typen und Relationen ermöglichen die Vermeidung mehrfach auftretender Usability-Probleme, wie z. B. des Mangels eines konsistenten Design- und Interaktionskonzepts. Aufbauend auf einem komplexen Anwendungsfall wird die Umsetzbarkeit des Konzepts der Usability-Patterns für GI-Webanwendungen gezeigt. In einer selbst entwickelten Anwendung zur Exploration und Visualisierung wissenschaftlicher GI-Ressourcen werden dazu Beispielpatterns umgesetzt und evaluiert. Die Anwendung implementiert neuartige Visualisierungs- und Interaktionskonzepte für die Exploration von GI-Ressourcen, zeigt aber auch die Übertragbarkeit von Lösungskonzepten aus anderen Domänen. Ein sogenannter Patternbrowser veranschaulicht, wie die Recherche und Exploration von Patterns einer Patternsammlung auf Basis der Patternmerkmale erfolgen kann. Die Webanwendung stellt damit ein Werkzeug für die projektübergreifende Arbeit interdisziplinärer Teams dar. Eine Formalisierung der wesentlichen Patternmerkmale bildet die Grundlage für die vielfältige Nutzung des neuen Konzepts, z. B. in verschiedenen Softwareanwendungen wie GUI-Buildern, und damit verbundene weiterführende Forschungsarbeiten.:1 Einleitung 9 1.1 Motivation 9 1.2 Forschungsfragen 11 1.3 Aufbau der Arbeit 13 2 Usability und Webanwendungen in Geodateninfrastrukturen 16 2.1 Usability und Usability-Evaluierungsmethoden 16 2.2 Webanwendungen in Geodateninfrastrukturen 25 3 Untersuchungen zur Usability in Geodateninfrastrukturen 34 3.1 Abgrenzung der Usability in GI-Webanwendungen 35 3.2 Usability-Evaluierungsmethoden für GI-Webanwendungen 36 3.3 Konzeption und Durchführung von Usability-Inspektionen für GIWebanwendungen 41 3.4 Usability-Probleme in GI-Webanwendungen 57 4 Patterns in der Softwareentwicklung 61 4.1 Patterns und Design-Patterns 61 4.2 Mensch-Computer-Interaktions-Patterns 63 4.3 Usability-Patterns 65 4.4 Organisationsprinzipien von Patterns 70 4.5 Formalisierung von Patterns 73 5 Konzeption von Usability-Patterns für GI-Webanwendungen 76 5.1 Anwendbarkeit der Usability-Patterns auf GI-Webanwendungen 76 5.2 Allgemeine Anforderungen und Patternbeispiele 80 5.3 Integration von Hilfsstrukturen zur Patternnutzung und des GIDomänenwissens in die Patternstruktur 82 5.4 Modellierung eines konsistenten Design- und Interaktionskonzepts 88 6 Umsetzung und Evaluierung des Konzepts 100 6.1 Fallstudie: GLUES – Suchen wissenschaftlicher GI-Ressourcen 100 6.2 Exemplarische Umsetzung von Usability-Patterns 106 6.3 Usability-Studie zur Umsetzung der Usability-Patterns 111 7 Unterstützung bei der Nutzung des Patternkonzepts 132 7.1 Patternbrowser zur Suche nach Usability-Patterns 132 7.2 Formalisierung von Usability-Patterns für GI-Webanwendungen 134 8 Zusammenfassung 144 8.1 Diskussion und Beantwortung der Forschungsfragen 144 8.2 Ausblick und zukünftige Arbeiten 148 9 Anhang 152 9.1 Modelle 152 9.2 Usability-Studien 153 9.3 Eyetracking-Studie 159 10 Verzeichnisse 185 10.1 Abbildungsverzeichnis 185 10.2 Tabellenverzeichnis 188 10.3 Listingverzeichnis 190 10.4 Literaturverzeichnis 191

The ever increasing demand of our information society for reliable Geographic Information (GI) is the moving power for the development and maintenance of Spatial Data Infrastructures (SDI). Consequently, an SDI works to full benefit of its users if the SDI data collection is accessible and can be efficiently used by all users in spatial problem solving and decision-making. Current development and use of SDI focuses on handling geospatial data entirely by means of information technology. Thereby, low awareness seems to be paid to a user-friendly and understandable presentation of geospatial data. Based on the understanding that GI is the result of human geospatial information processing, it is argued that cartography is essential in the SDI context in order to achieve the objectives of SDI. Specifically, the thesis aimed at exploring the concept of user-oriented map design in relation to SDI and elaborating a methodology for creating effective cartographic representations for SDI relevant user types. First of all, the SDI concept, its objectives and principles are explored using the example of the current European SDI initiatives as to the human aspect of an SDI. Secondly, in order to determine the role and task of cartography in the SDI context, the conceptual framework of contemporary cartography is reviewed to provide the theoretical and technological framework for a user-oriented map design. Given this, the SDI environment is assessed in relation to cartography with respect to the services providing access to the SDI data collection. Further, an SDI map production framework is elaborated utilising Spiess’ concept of the graphic filter as a model for the transformation of SDI data into useful cartographic representations. Besides, the map design strategy by Grünreich provides the starting point for developing the process of map production. The main tasks are detailed and justified taking into consideration the semiotic-cognitive and action-related concepts underpinning contemporary cartography. The applied research encompasses a case study which is performed to implement and, thus, evaluate the proposed methodology. It starts from a use case scenario where an international spatial planning team requires getting familiar with the overall geographic characteristics of a European cross-border area. Following the process steps of user-oriented map design in the SDI environment, a map design specification is elaborated and implemented under real world conditions. The elaborated methodology for creating user-friendly and understandable cartographic representations of geospatial data in the SDI environment is based on theoretical and technological foundation of contemporary cartography. Map design in the SDI context, first of all, means to establish a graphic filter that determines the parameters and rules of the cartographic transformation process to be applied. As both an applied art and engineering the design of the graphic filter is a creative process developing a map design solution which enables SDI users to easily produce their map. It requires on the one hand an understanding of map use, map user and map use situation, and on the other hand insight into the data used as the source. The case study proves that the elaborated methodology is practicable and functional. Cartographic reverse engineering provides a systematic and pragmatic approach to the cartographic design task. This way, map design solutions can be built upon existing cartographic experience and common traditions as suggested by the INSPIRE recommendation for portrayal. The resulting design solution constitutes a prototype of a European Reference Map at medium scale built upon existing cartographic experience and common traditions. A user-friendly, understandable and comparable presentation of geospatial data in Europe would support the human and institutional potential for cross-border cooperation and collaboration. Besides that, the test implementation shows that tools are available which make it technically feasible and viable to produce a map from geospatial data in the SDI data collection. The research project raises awareness to the human aspect of SDI inherit in its objective to support end users to derive GI and knowledge from the geospatial data gathered in the SDI data collection. The role and task of cartography in the SDI context is to contribute to the initiation, creation, and maintenance of portrayal services to facilitate a comprehensive access to the underlying geospatial data by means of a user-friendly and understandable graphic interface. For cartography to take effect in the SDI development and use, cartographic design knowledge has to be made explicit and operational. It is the responsibility of cartographic professionals to prepare the map design. The wide range of map use contexts requires a great flexibility of design variants depending on the dimension of human-map interaction. Therefore, the design of the maps needs to be user-driven to enable an efficient map use in the user’s task. Besides their function as a graphic interface, maps facilitate a common understanding of the depicted geographic features and phenomena when sharing GI between SDI users. In other words, map design can be regarded a measure to establish interoperability of geospatial data beyond the technical level. The research work is in the scope of communication cartography, a research domain seeking to deepen the understanding of the role of cartographic expressions when understanding and communication of GI is involved. / Der wachsende Bedarf unserer Wissensgesellschaft an zuverlässigen Informationen über räumliche Strukturen und Sachverhalte ist die treibende Kraft bei Aufbau und Einsatz von Geodateninfrastrukturen (GDI). Eine Geodateninfrastruktur wirkt zum vollen Nutzen der Gesellschaft, wenn die Daten in der GDI zugänglich sind und effektiv für Erkenntnis- und Entscheidungsprozesse genutzt werden können. Die gegenwärtige Entwicklung von GDI setzt auf moderne Informationstechnologien bei der Geodatenverarbeitung. Dabei, wird einer bedarfsgerechten und nutzerfreundlichen Präsentation von Geodaten in ansprechender visueller Form wenig Aufmerksamkeit zuteil. Da Geoinformation erst durch die Interaktion des Nutzers mit den Geodaten entsteht, ist es Aufgabe der Kartographie, bedarfsgerechte Kartendarstellungen zu gestalten und an der Schnittstelle zwischen einer Geodateninfrastruktur und ihren Nutzern bereitzustellen. Ziel der vorliegenden Dissertation ist es, eine Methodik für den Kartenherstellungsprozess in einer GDI-Umgebung zu entwickeln und beispielhaft zu erproben. Zunächst, werden Konzept, Ziele und Prinzipien von Geodateninfrastruktur beispielhaft anhand der Europäischen GDI-Initiativen dargestellt und hinsichtlich des Bedarfs an kartographischen Darstellungen untersucht. Danach wird, ausgehend von der Forderung nach verständlichen und gut interpretierbaren Geoinformationen, die Rolle der Kartographie im GDI-Kontext bestimmt. Dabei werden zunächst Funktion und Aufgaben der Kartographie sowie die tragenden Konzepte und Grundlagen einer nutzerorientierten Kartengestaltung dargelegt. Der Vergleich der bestehenden Geodatenzugangsdienste zur Funktion der Kartographie ergibt eine Lücke, die es zu schließen gilt, um den Nutzeranforderungen gerecht zu werden. Dazu wird der Gesamtprozess für die Herstellung von Karten im GDI-Kontext beschrieben. In diesem Prozess kommt dem Graphikfilter von Spiess (2003) besondere Bedeutung als Modell eines wissensbasierten Systems zur Aufstellung und Umsetzung von kartographischen Gestaltungsregeln zu. Den Ausgangspunkt für die Ausarbeitung der Teilprozesse bieten die von Grünreich (2008) vorgeschlagenen Teilaufgaben der Kartographie im Rahmen der GDI. Mittels eines Anwendungsfalls im Europäischen Kontext wird der vorgeschlagene Gesamtprozess erprobt. Dieses Beispiel geht davon aus, dass eine internationale Planungsgruppe im Zuge der Konzeption einer grenzüberschreitenden Verkehrsverbindung eine anschauliche Beschreibung der Landschaft in Form einer einheitlich gestalteten und flächendeckenden Karte benötigt. Durch Anwendung des kartographischen Reverse Engineering anerkannt gut gestalteter Karten werden die Vorgaben für die Kartengestaltung ermittelt. Einschließlich der Anwendung auf konkrete GDI-Daten wird der zuvor entwickelte Herstellungsprozess ausgeführt und diskutiert. Die entwickelte Methodik für den Kartenherstellungsprozess in der GDI-Umgebung basiert auf den semiotisch-kognitiven und handlungstheoretischen Konzepten der modernen Kartographie. Kartengestaltung im Kontext von Geodateninfrastrukturen bedeutet die Entwicklung eines Graphikfilters, der eine optimale bedarfsgerechte Visualisierung der Geodaten mittels nutzerspezifischer Parameter und Gestaltungsregeln ermöglicht. Wie das Fallbeispiel zeigt, ist es die durch die entwickelte Methodik möglich, brauchbare und nützliche Kartendarstellungen zu gestalten. Die Anwendung des kartographischen Reverse Engineering erlaubt es, Kartendarstellungen zu entwickeln, die - wie von INSPIRE empfohlen - bewährten kartographischen Erfahrungen und allgemeinen Traditionen entsprechen. Das Ergebnis des Anwendungsfalls ist ein Prototyp einer Europäischen Referenzkarte im Maßstab 1: 250,000. Die einheitliche und somit vergleichbare Darstellung über Grenzen hinweg unterstützt das Planungsteam in seiner Arbeit. Die praktische Umsetzung der Karte zeigt zudem, dass funktionsfähige Werkzeuge und Technologien für die regelbasierte Kartenherstellung aus GDI-Daten vorhanden sind. Die Dissertation trägt dazu bei, das Bewusstsein für den menschlichen Aspekt der Nutzung einer Geodateninfrastruktur zu schärfen. Der Beitrag der Kartographie zur Nutzung der Geodaten einer GDI besteht in der Initiierung, Gestaltung und Pflege von Darstellungsdiensten, da die Nutzbarkeit der Geodaten am besten gewährleistet ist, wenn die Gestaltungsmethoden der Kartographie angewendet werden. Dabei liegt es in der Verantwortung der Kartographen, die nutzerseitigen Aspekte dieser graphischen Schnittstelle unter Berücksichtigung der modernen kartographischen Konzepte zu betreuen. Gemäß INSPIRE-Richtlinie werden auf Karten gestützte Informationen bei zahlreichen Tätigkeiten verwendet. Für eine effektive visuelle Informationsverarbeitung durch den Nutzer ist daher eine nutzerorientierte Kartengestaltung in Abhängigkeit von der geplanten Interaktion (z.B. Kommunikation oder Analyse) unerlässlich. Neben der Funktion als Schnittstelle machen kartographische Darstellungen räumliche Strukturen verständlich. Daher ist die Kartenherstellung im GDI-Kontext eine Maßnahme, um Interoperabilität von Geodaten über die technische Ebene hinaus auf menschlicher Ebene zu ermöglichen. Die Relevanz dieser Forschungsarbeit liegt im Bereich der Kommunikationskartographie, die die Effektivität und Verbindlichkeit der Kommunikation über räumliche Strukturen und Sachverhalte zu vertiefen sucht.

Fundamentale Voraussetzung für alle professionellen Kartendienste ist die Möglichkeit zur Kontrolle der grafischen Präsentation. Aus diesem Grund besteht ein starker Bedarf an der visuellen Darstellung von Geodaten. Diese transformiert rohe Informationen in wichtige und entscheidungstragende Werkzeuge. Der Feature Portrayal Service (FPS) hat die Aufgabe, diese Anforderungen umzusetzen und damit wesentlich zur kartographischen Interoperabilität in Geodateninfrastrukturen beizutragen. Der Dienst entstammt dem internationalen Standard SLD 1.1.0 (Styled Layer Descriptor). Es handelt sich um einen Darstellungsdienst, der die interoperable Nutzung von Vektor-Daten, also von so genannten Features, ermöglicht. Dieser spezielle Web Map Service hat die Aufgabe, Geodaten von beliebigen Web Feature Services sowie rohe GML-Daten in einer gewünschten grafischen Ausprägung zu präsentieren. Dabei ist der jeweilige Nutzer in der Lage, eigene Darstellungen zu definieren und auf einen beliebigen Datenbestand anzuwenden. Datenquellen, Darstellungsvorschriften und der Feature Portrayal Service selbst sind insofern unabhängig voneinander, dass diese drei Komponenten auf verschiedenen und voneinander unabhängigen Servern liegen können. Diese Art der Implementierung bezeichnet man als Component WMS.

Die Arbeit sollte die technische Machbarkeit der Verwendung digitaler Metadaten in Geodateninfrastrukturen aufzeigen und wenn möglich prototypisch umsetzen. Dabei sollten die Metadaten über Topographische Karten, welche in dem Metainformationssystem GeoMIS.Sachsen und über einen entsprechenden Katalogdienst (CSW) verfügbar sind, in einem Geoportal visualisiert werden. Im Ergebnis wurde ein Workflow entwickelt und umgesetzt, welcher die Metadaten automatisch abruft, die Metadaten entsprechend transformiert und abschließend die Metadaten über einen Kartendienst (WMS) für beliebige Geoportale bereitstellt. Dadurch ist es möglich die Aktualität von bereits vorhanden Kartendiensten bzw. deren Daten abzufragen. Durch die zyklische Ausführung des Prozesses auf dem Server stehen dem Nutzer jederzeit aktuelle Blattschnittübersichten zur Verfügung. Darüber hinaus steht ebenfalls ein Kartendienst für Vektordaten bereit über den die Geometriedaten und zusätzliche Sachinformationen direkt abgerufen werden können. Außerdem wird ein direkter Verweis (Link) auf den entsprechenden Metadatensatz im GeoMIS.Sachsen angegeben. Weiterhin wurde eine Transformation entwickelt, welche die im XML vorliegenden Metadaten in eine SVG überführt. Diese interaktive Blattschnittübersicht kann direkt auf Webseiten eingebunden werden. Außerdem kann aus dem SVG Format wiederum automatisiert ein PDF Dokument erstellt werden. Die Arbeit konnte nachweisen, dass zukünftig eine doppelte und getrennte Datenführung von Metadaten und Blattschnittübersichten nicht notwendig ist. Die Verwendung der IT Standardtechnologie XSLT zur Transformation von XML Daten hat sich bewährt und ermöglicht auch die Unterstützung weiterer Formate wie z.B. XHTML, KML (google) oder XCPF. Der erarbeitete Ansatz ist auch für andere Geodaten wie z.B. Luftbilder, historische Karten oder Bebauungspläne anwendbar. Durch die Visualisierung der textbasierten Metadaten war außerdem eine Qualitätssicherung der Metadaten möglich. / The work shows the technical feasibility of digital metadata within Spatial Data Infrastructures. The visualization of digital geo-metadata in geoportals was prototypical implemented. The use case was a map sheet index of topographical maps who is prepared automatically. Geo-metadata are described in the metadata information system GeoMIS.Sachsen and provided by a catalogue service (CSW). As a result a workflow was developed and implemented which calls the metadata automatically, transforms the metadata into GML and finally prepares the metadata through a web map service in geoportals. Thereby it is possible to analyze the actuality of the topographical maps through map sheet index. Because of the cyclical update of the data the map patterns are always up to date. There is also a map service for vector data (WFS) implemented which enables a user to directly retrieve additional factual information. Furthermore a direct URL to the metadataset in the GeoMIS.Sachsen is stated. Besides the GML transformation another one was developed, which converts the metadata in XML format into scalable vector graphics (SVG). This interactive map sheet index could be integrated directly on websites. It is also possible to create a PDF document automatically out of the SVG with appropriate software tools. By using the XSLT standard additional formats could also be served. For example a transformation of the XML source data into KML (Google), XHTML or XCPF is possible. This work demonstrates that there is no need for a separation of metadata and map sheet index any more. The usage of XSLT was profitable and supports a lot of formats. The workflow is also usable for other geo data like air photography, historical maps or development plans. In addition it is possible to use the workflow to visualize other metadata like resolution or prices of each map. Because of the visualization of the text based metadata a quality check of the data is possible.

Die Arbeit sollte die technische Machbarkeit der Verwendung digitaler Metadaten in Geodateninfrastrukturen aufzeigen und wenn möglich prototypisch umsetzen. Dabei sollten die Metadaten über Topographische Karten, welche in dem Metainformationssystem GeoMIS.Sachsen und über einen entsprechenden Katalogdienst (CSW) verfügbar sind, in einem Geoportal visualisiert werden. Im Ergebnis wurde ein Workflow entwickelt und umgesetzt, welcher die Metadaten automatisch abruft, die Metadaten entsprechend transformiert und abschließend die Metadaten über einen Kartendienst (WMS) für beliebige Geoportale bereitstellt. Dadurch ist es möglich die Aktualität von bereits vorhanden Kartendiensten bzw. deren Daten abzufragen. Durch die zyklische Ausführung des Prozesses auf dem Server stehen dem Nutzer jederzeit aktuelle Blattschnittübersichten zur Verfügung. Darüber hinaus steht ebenfalls ein Kartendienst für Vektordaten bereit über den die Geometriedaten und zusätzliche Sachinformationen direkt abgerufen werden können. Außerdem wird ein direkter Verweis (Link) auf den entsprechenden Metadatensatz im GeoMIS.Sachsen angegeben. Weiterhin wurde eine Transformation entwickelt, welche die im XML vorliegenden Metadaten in eine SVG überführt. Diese interaktive Blattschnittübersicht kann direkt auf Webseiten eingebunden werden. Außerdem kann aus dem SVG Format wiederum automatisiert ein PDF Dokument erstellt werden. Die Arbeit konnte nachweisen, dass zukünftig eine doppelte und getrennte Datenführung von Metadaten und Blattschnittübersichten nicht notwendig ist. Die Verwendung der IT Standardtechnologie XSLT zur Transformation von XML Daten hat sich bewährt und ermöglicht auch die Unterstützung weiterer Formate wie z.B. XHTML, KML (google) oder XCPF. Der erarbeitete Ansatz ist auch für andere Geodaten wie z.B. Luftbilder, historische Karten oder Bebauungspläne anwendbar. Durch die Visualisierung der textbasierten Metadaten war außerdem eine Qualitätssicherung der Metadaten möglich.:1 Ziel des Projektes 2 Grundlagen 2.1 Geoportale 2.2 Geodienste 2.2.1 OGC WMS 2.2.2 MapServer 2.3 Metadaten 2.4 XSL Transformation 3 Entwurfsentscheidung 4 Implementierung 4.1 Verwendete Programme 4.2 Datenabfrage 4.3 Transformation 4.4 Aufsetzen eines WMS 4.4.1 Installation MapServer 4.4.2 Mapfile 4.4.3 HTML Template 4.4 Aktualisierung der Daten 5 Ergebnis und Anwendungsmöglichkeiten 6 Aufwand und Nutzen 6.1. Einarbeitung 6.2. Produktion 6. 3. Nutzen 7 Ausblick 7.1 Klassifizierung 7.2 Direkte Verlinkung zum GeoMIS.Sachsen 7.3 Anwendung auf weitere Daten 7.4 Bereitstellung als WFS 7.5 Direkte Anbindung der Datenbank des GeoMIS und ggf. on-the-fly Visualisierung 7.6 Bereitstellung der Daten als Download 7.7 Verknüpfung der Produktionsdaten mit dem GeoMIS 8 Quellenverzeichnis 8.1 Literaturquellen 8.2 Internetquellen ANHÄNGE A Übersicht der einzelnen Blattschnitte B Empfohlene Verzeichnisstruktur C Übersicht Transformationen D Übersicht MAP File E Übersicht HTML Templates F Installation des Map Server und Einrichtung des Web Map Service G Aufruf des Web Map Service I WFS / The work shows the technical feasibility of digital metadata within Spatial Data Infrastructures. The visualization of digital geo-metadata in geoportals was prototypical implemented. The use case was a map sheet index of topographical maps who is prepared automatically. Geo-metadata are described in the metadata information system GeoMIS.Sachsen and provided by a catalogue service (CSW). As a result a workflow was developed and implemented which calls the metadata automatically, transforms the metadata into GML and finally prepares the metadata through a web map service in geoportals. Thereby it is possible to analyze the actuality of the topographical maps through map sheet index. Because of the cyclical update of the data the map patterns are always up to date. There is also a map service for vector data (WFS) implemented which enables a user to directly retrieve additional factual information. Furthermore a direct URL to the metadataset in the GeoMIS.Sachsen is stated. Besides the GML transformation another one was developed, which converts the metadata in XML format into scalable vector graphics (SVG). This interactive map sheet index could be integrated directly on websites. It is also possible to create a PDF document automatically out of the SVG with appropriate software tools. By using the XSLT standard additional formats could also be served. For example a transformation of the XML source data into KML (Google), XHTML or XCPF is possible. This work demonstrates that there is no need for a separation of metadata and map sheet index any more. The usage of XSLT was profitable and supports a lot of formats. The workflow is also usable for other geo data like air photography, historical maps or development plans. In addition it is possible to use the workflow to visualize other metadata like resolution or prices of each map. Because of the visualization of the text based metadata a quality check of the data is possible.:1 Ziel des Projektes 2 Grundlagen 2.1 Geoportale 2.2 Geodienste 2.2.1 OGC WMS 2.2.2 MapServer 2.3 Metadaten 2.4 XSL Transformation 3 Entwurfsentscheidung 4 Implementierung 4.1 Verwendete Programme 4.2 Datenabfrage 4.3 Transformation 4.4 Aufsetzen eines WMS 4.4.1 Installation MapServer 4.4.2 Mapfile 4.4.3 HTML Template 4.4 Aktualisierung der Daten 5 Ergebnis und Anwendungsmöglichkeiten 6 Aufwand und Nutzen 6.1. Einarbeitung 6.2. Produktion 6. 3. Nutzen 7 Ausblick 7.1 Klassifizierung 7.2 Direkte Verlinkung zum GeoMIS.Sachsen 7.3 Anwendung auf weitere Daten 7.4 Bereitstellung als WFS 7.5 Direkte Anbindung der Datenbank des GeoMIS und ggf. on-the-fly Visualisierung 7.6 Bereitstellung der Daten als Download 7.7 Verknüpfung der Produktionsdaten mit dem GeoMIS 8 Quellenverzeichnis 8.1 Literaturquellen 8.2 Internetquellen ANHÄNGE A Übersicht der einzelnen Blattschnitte B Empfohlene Verzeichnisstruktur C Übersicht Transformationen D Übersicht MAP File E Übersicht HTML Templates F Installation des Map Server und Einrichtung des Web Map Service G Aufruf des Web Map Service I WFS

Nowadays, geoprocessing has moved in large parts from isolated desktop usage into the Web. Thereby, the overall availability of geoprocessing functionality has theoretically improved. Nevertheless, web-based geoprocessing functionality is still not readily available and usable as means to find and subsequently compare functionality are yet missing. Discoverability and exchangeability of geoprocessing functionality are limited, and the fundamental benefits of online usage are not fully exploited. To close this gap, this thesis defines a conceptualization with geooperators representing well-defined geoprocessing functionality, and categories representing distinct geooperator attributes as a starting point. Geooperators and categories are connected by associative and hierarchical links forming an interlinked network. The conceptualization serves as basis for two purposes: On the one hand, discovery of geooperators has to be improved. There is a multitude of different GIS users from varying backgrounds, all having a slightly different view on geoprocessing functionality. To embrace these varying views, several actually existing and established categorizations for geooperators are integrated into the conceptualization and structured hierarchically. Thus, multiple different perspectives on geooperators are enabled. The perspectives and the underlying categorizations are integrated into a geooperator browser serving as client that users can employ for discovery. The geooperator browser offers a faceted browsing interface based on the derived perspectives and categories. Several different search modes are offered and can be used simultaneously, thereby facilitating an improved discovery. On the other hand, to establish comparability and subsequently semantically interoperable exchangeability of geooperators, respective geooperator attributes are defined. Thereby, backend and provider independence of geoprocessing services is achieved. The conceptualization is formalized to allow for machine readability and processing which is required for usage in Spatial Data Infrastructures and the Semantic Web. The formalized conceptualization is labeled geooperator thesaurus. It is encoded by Semantic Web standards and offered in a Semantic Web compliant manner. The integration into geoprocessing service metadata is enabled by injecting semantic annotations that link to the respective concepts in the geooperator thesaurus. The thesaurus serves as the underlying data model for the geooperator browser. The thesis concludes with an outlook and discussions of future work. Foremost, the content of the geooperator thesaurus needs to be extended as it currently only comprises a representative subset of geooperators. An approach is suggested to involve the geoprocessing community as an important source of geoprocessing expertise in the maintenance and further development of the thesaurus. On a conceptual level, the thesaurus needs to be extended to a fully-fledged ontology including a formal geoprocessing algebra to support the creation of geooperator workflows. From a discovery point of view, the concept of geoprocessing patterns is outlined. Geoprocessing patterns list geooperators that are commonly used for certain geoprocessing tasks, and provide best practices about applying them in a meaningful manner and sequence. / An Stelle von isolierter Desktop-basierter Nutzung von Geoprozessierung werden heutzutage mehr und mehr webbasierte Angebote zur Verfügung gestellt. Dadurch hat sich die generelle Verfügbarkeit von Geoprozessierungsfunktionalität theoretisch verbessert. Da jedoch das Auffinden und anschließend oft notwendige Vergleichen von Funktionalität nur eingeschränkt möglich ist, können die Vorteile einer webbasierten Verfügbarkeit nicht vollständig genutzt werden. Um dieser Problematik zu begegnen, wird im Rahmen der vorliegenden Arbeit eine Konzeptualisierung entwickelt, die wohldefinierte Geoprozessierungsfunktionalität als Geooperatoren und Kategorien als Unterscheidungsmerkmale für Geooperatoren zur Verfügung stellt. Geooperatoren und Kategorien sind über assoziative und hierarchische Links zu einem Netzwerk verknüpft. Diese Konzeptualisierung erfüllt zwei grundlegende Aufgaben: Einerseits muss das Auffinden von Geooperatoren für Nutzer mit unterschiedlichsten Anwendungshintergründen möglich sein. Diese Nutzer haben unterschiedlichste Sichten auf Geooperatoren, die berücksichtigt und unterstützt werden sollen. Dazu werden etablierte Kategorisierungen aus Literatur und Praxis in die Konzeptualisierung integriert, entsprechend hierarchisch strukturiert und als Perspektiven auf Geooperatoren für den Zugriff nach Außen zur Verfügung gestellt. Diese Perspektiven und die darunterliegenden Kategorien werden als Facetten in einen Geooperatorbrowser integriert, der als webbasierter Client von den Nutzern für das Auffinden von Geooperatoren verwendet werden kann. Die explorative Suche über Facetten nach Geoprozessierungsfunktionalität wird durch eine Schlüsselwortsuche und einen geführten Suchmodus ergänzt und damit insgesamt die Auffindbarkeit von Geooperatoren verbessert. Andererseits sollen die Vergleichbarkeit und der anschließend semantisch interoperable Austausch von Geooperatoren ermöglicht werden. Dazu werden durch einen Vergleich von Geooperatorattributen Ähnlichkeiten von Geooperatoren definiert und zusammen mit der Konzeptualisierung als Geooperatorthesaurus formalisiert. Durch die Formalisierung wird eine Maschinenlesbarkeit und -prozessierbarkeit erreicht. Nur so kann ein anbieter- und backendunabhängiger Austausch von Geoprozessierungsdiensten in Geodateninfrastrukturen ermöglicht werden. Der Thesaurus nutzt Semantic-Web-Standards und wird in einer Semantic-Web-kompatiblen Art und Weise im Web publiziert. Die Integration in Metadaten von Geoprozessierungsdiensten wird durch semantische Annotationen erreicht, die auf die entsprechenden Konzepte im Thesaurus verlinken. Der Thesaurus dient als Datenbasis für den Geooperatorenbrowser. Die Arbeit schließt mit einem Ausblick auf und einer Diskussion von zukünftigen Forschungsarbeiten ab. Da der Thesaurus zurzeit nur eine repräsentative Menge an Beispieldaten enthält, muss als erster wichtiger Schritt der Inhalt des Thesaurus erweitert werden. Für die mittel- und langfristige Instandhaltung und Weiterentwicklung des Thesaurus wird ein Konzept zur Einbindung der GIS-Community vorgeschlagen, da hier gebündelte Geoprozessierungsexpertise vorhanden ist. Auf einer konzeptuellen Ebene muss der Thesaurus für eine semantisch und technisch verbesserte Verkettung von Geooperatoren zu einer vollständigen Ontologie mit einer formalen Geoprozessierungsalgebra weiterentwickelt werden. Für eine weitere Verbesserung der Auffindbarkeit von Geooperatoren wird das Konzept von Geoprozessierungspatterns skizziert, die Geooperatoren zusammenfassen, die oft im Kontext einer bestimmten Aufgabe zusammen genutzt werden. Zusätzlich werden über die Patterns Best Practices zur sinnvollen Anwendung und Verkettung der enthaltenen Geooperatoren zur Verfügung gestellt.

Die Chemnitzer Linux-Tage fanden am 13. und 14. März 2010 auf dem Campus der Technischen Universität Chemnitz statt. Neben den Präsentationen im Foyer zogen vor allem die Vorträge über 2500 Besucher zur 12. Auflage der Veranstaltung. Der Band vereint den Inhalt von 15 Hauptvorträgen und die Abstrakts von 76 weiteren Beiträgen und stellt damit einen Überblick über das weit gefächerte Programm der Veranstaltung dar. / The Chemnitz Linux Days took place at the campus of the Chemnitz University of Technology. Besides the presentations at the foyer the lectures were first of all attractive for more than 2.500 visitors. This volume contains the content of 15 main lectures and abstracts of 76 further talks and hence gives a survey of the broadly based program of this event.