Promotionsvorhaben

Ziel der Dissertation ist es 3D Geodaten standardisiert über die offene OGC Web Processing Service (WPS) Schnittstelle mittels Grid Computing Technologien effizient und interoperabel zu verarbeiten und zu analysieren.

Herausforderungen

Zum ersten gilt es dabei die Interoperabilitätsfrage bisheriger WPS Implementierungen zu erforschen und ein Semantik-orientiertes WPS Application Profile für die Modellierung, Verarbeitung und Analyse von 3D Geodaten zu definieren (3D WPS Application Profile). Zum zweiten gilt es eine Möglichkeit für eine effiziente Prozessierung und Speicherung von großvolumigen Geomassendaten (insbesondere Laserscannderdaten) zu finden, indem die WPS Architektur eines Web-basierten Geoprozessierungsdienstes für Grid Computing Infrastrukturen entsprechend adaptiert wird.

Methodik

Bisherige WPS Implementierungen beschreiben eine sehr offene und generische Webdienstschnittstelle, welche mehr oder weniger komplexe Analysefunktionalitäten in unterschiedlicher Granularität ermöglicht. Um jedoch eine voll-automatische Interoperabilität zwischen WPS Prozess-Implementierungen garantieren zu können und Analysefunktionalitäten schnell auffinden und in verschiedenen Geo-Domänen austauschen zu können, müssen die WPS Prozesse detailliert beschrieben und in Form einer Taxonomie sinnvoll klassifiziert werden. Bisherige Studien beschränken sich bei der Klassifizierung meist auf den zwei-dimensionalen (2D) Raum. In dieser Arbeit wird eine Taxonomie für GIS-Analysefunktionaltiäten im drei-dimensionalen Raum entwickelt und formalisiert. Hierbei gilt es die Herausforderungen hinsichtlich der 3D Modellierung und der Klassifizierung von 3D Verarbeitungs- und Analysefunktionalitäten abzuhandeln und daraus zum einen ein WPS Profil für grundlegende 3D Analyseprozesse (Basic WPS Profile) und zum anderen für typische 3D Anwendungen exemplarisch zu entwickelt (spezialisierte domänenspezifische WPS Application Profile).

Aus Sicht der technischen Implementierung und der Architektur des Geoprozessierungsdienstes (Service-Aufbau) bzw. der Prozesslogik gilt es hochvolumige 3D Daten mit Hilfe der Grid Computing Infrastruktur als `backend´ Verarbeitungsumgebung für den WPS zu nutzen. Hierfür muss zum einen die Frage der verteilten räumlichen Berechnung der Datensätze (Parallelisierung), der Datenzugriff im und aus dem Grid heraus (Sicherheitsinfrastruktur) sowie die Orchestrierung und Synchronisierung (Workflow) der einzelnen Prozesse in der Grid Computing Infrastruktur beantwortet werden. Ergebnis. Diese Arbeit soll die Möglichkeiten verdeutlichen, die durch die Entwicklung und Nutzung von Web Processing Services (insbesondere von WPS Profilen) und Grid Computing Ressourcen für 3D Anwendungen in der Geo-Community eröffnet werden. Als Proof-of-Concept erfolgt die Konzeptualisierung eines generischen WPS Profils für die Generalisierung von Geländeoberflächen für 3D Stadtmodelle sowie eines domänenspezifischen WPS Application Profiles für die Solarpotenzialanalyse auf Basis von Laserscannerdaten. Hierfür erfolgt die Implementierung von Grid-fähigen Web Processing Services.