Das Pilotprojekt „Federated Maritime Spatial Data Infrastructure (FMSDI)“ des Open Geospatial Consortium (OGC) fördert die Interoperabilität, Zugänglichkeit und operative Nutzung mariner Geodaten durch offene Standards und kollaborative Innovation. Aufbauend auf den Ergebnissen von fünf vorangegangenen Pilotphasen markiert FMSDI Phase 6 den nächsten Schritt in dieser Arbeit, indem es bewährte Verfahren für den föderierten Austausch maritimer Daten in komplexen operativen Umgebungen validiert. Das Pilotprojekt konzentriert sich auf dynamischen Datenaustausch, domänenübergreifenden Zugriff, Metadaten- und semantische Interoperabilität sowie Entscheidungsfindung in datenbeschränkten Umgebungen. Die Arktis dient dabei als repräsentatives Anwendungsgebiet, das viele der größten Herausforderungen der globalen maritimen Geodaten-Community vereint.

OGC-Pilotprojekte dienen der Machbarkeitsprüfung und der Entwicklung minimaler, funktionsfähiger Initiativen: Sie dauern in der Regel drei bis sechs Monate und demonstrieren Konzepte, Spezifikationen und neue Standards in realen Einsatzumgebungen. OGC-Pilotprojekte testen, was funktioniert – und was nicht. Aufbauend auf fünf vorangegangenen FMSDI-Phasen markiert Phase 6 einen bewussten Fortschritt von der Dokumentation bewährter Verfahren hin zur Validierung von Best Practices in praxisnahen maritimen Szenarien.

Warum dieses Projekt wichtig ist

FMSDIs haben in fünf vorangegangenen Pilotphasen bedeutende Fortschritte erzielt und den Wert standardbasierter Interoperabilität über Land- und Seegebiete, Regionen und Interessengruppen hinweg unter Beweis gestellt. Dennoch schränken mehrere anhaltende Herausforderungen weiterhin die Fähigkeit von FMSDIs ein, effektiv im großen Maßstab zu funktionieren, darunter:

  • Austausch dynamischer maritimer Echtzeitinformationen
  • Ermöglichung eines sicheren, domänenübergreifenden Zugriffs über Richtlinien- und Klassifizierungsgrenzen hinweg
  • Zusammenführung unterschiedlicher Metadatenansätze in verschiedenen Gemeinschaften
  • Überbrückung von Datenlücken an der Land-Meer-Schnittstelle
  • Betrieb in Umgebungen, in denen der Zugriff auf vertrauenswürdige Daten unvollständig oder umstritten ist

Diese Herausforderungen sind globaler Natur und beeinflussen die Entwicklung, den Reifegrad und die operative Wirkung von FMSDIs weltweit.

Ein Schwerpunkt der FMSDI Phase 6 liegt auf der Arktis, die als repräsentativer Anwendungskontext dient, da sich dort viele dieser Herausforderungen konzentrieren: sich schnell verändernde Umweltbedingungen, dynamische und unsichere Daten, ungleicher Zugang zu verlässlichen Informationen und die Notwendigkeit, die Entscheidungsfindung über mehrere Gemeinschaften und Bereiche hinweg zu unterstützen.

Im Einklang mit den Prioritäten, die von der OGC Marine Domain Working Group (DWG) und der UN-GGIM/IHO Joint Working Group on Marine Geospatial Information (JWGMGI) herausgearbeitet wurden, liegt der Schwerpunkt nicht nur auf der Interoperabilität, sondern auch auf der Weiterentwicklung von entscheidungsbereiten Informationen, Vertrauen und skalierbaren Implementierungsansätzen.

Ziel des Pilotprojekts

Die FMSDI-Phase 6 wird die FMSDIs weiterentwickeln, indem sie aufzeigt, wie offene, standardbasierte Ansätze Folgendes ermöglichen können:

  • Austausch dynamischer maritimer Daten mit unterschiedlichem Zuverlässigkeits- und Aktualitätsgrad
  • Sicherer, richtlinienbasierter, domänenübergreifender Zugriff auf Inhalte und abgeleitete Produkte
  • Interoperabilität über heterogene Metadatenregime und semantische Modelle hinweg
  • Wirksame Entscheidungsunterstützung in Kontexten mit teilweiser, unsicherer oder umstrittener Datenverfügbarkeit
  • Weiterentwicklung von bewährten zu optimalen Vorgehensweisen durch Implementierung, Test und Validierung in komplexen Betriebsszenarien

Das Pilotprojekt wird validierte Architekturen, Prototyp-Implementierungen und umsetzbare Empfehlungen hervorbringen, um die zukünftige Entwicklung von FMSDI, die Weiterentwicklung von Standards und die Implementierungsrichtlinien zu unterstützen.

Wichtigste Herausforderungsbereiche

Ein durchgängiges Thema bei diesen Herausforderungen ist die Notwendigkeit, von der grundlegenden Interoperabilität hin zu entscheidungsfähigen Informationen zu gelangen – was eine explizite Berücksichtigung der Datenqualität, der Herkunft, der Eignung für den jeweiligen Zweck und des Vertrauens sowohl in die Quelldaten als auch in die abgeleiteten Produkte erfordert.

Dynamische maritime Informationen

Die maritimen Daten in der Arktis entwickeln sich ständig weiter – beispielsweise Eisbedeckung, Schifffahrt und Umweltbedingungen. Sie stammen aus verschiedenen Beobachtungs- und Modellquellen und weisen unterschiedliche Zuverlässigkeits-, Qualitäts- und Aktualitätsgrade auf.

Zentrale Herausforderung: Wie können FMSDIs dynamische Daten darstellen, austauschen und operationalisieren und dabei Unsicherheit, Aktualität, Herkunft und Zweckmäßigkeit explizit berücksichtigen?

Domänenübergreifender Zugriff und Klassifizierung

Maritime Operationen umfassen zivile, wissenschaftliche, operative und Verteidigungsgemeinschaften mit vielfältigen Richtlinien, Klassifizierungs-, Freigabe- und Zugangsbeschränkungen.

Zentrale Herausforderung: Wie kann ein föderierter Zugriff über verschiedene Domänen hinweg ermöglicht werden, wobei Sicherheitsanforderungen, Datenfreigabevereinbarungen und Vertrauensrahmen, einschließlich der Behandlung abgeleiteter Produkte beim Aufstieg von Informationen in der Wertschöpfungskette, berücksichtigt werden?

Metadaten- und semantische Interoperabilität

Die verschiedenen Interessengruppen verwenden unterschiedliche Metadaten- und semantische Ansätze: leichtgewichtige, flexible Ansätze für schnelle Weitergabe und praktische Anwendung; robustere, strukturierte Ansätze für Governance, Rückverfolgbarkeit und formalen Austausch; und domänenspezifische Vokabulare, Profile und Register, die nicht sauber aufeinander abgestimmt sind.

Zentrale Herausforderung: Wie können FMSDIs die Interoperabilität über unterschiedliche Metadatenphilosophien hinweg unterstützen, ohne eine Konvergenz auf ein einziges Modell zu erfordern? Dies umfasst die strukturelle und semantische Interoperabilität durch maschinenlesbare gemeinsame Vokabulare und eine stärkere Angleichung zwischen Mechanismen wie dem OGC Definition Server, dem IHO Geospatial Information Registry und verwandten Datenqualitätsregistern.

Eingeschränkte oder umstrittene Datenverfügbarkeit

Manchmal werden diese Lücken an der Land-Meer-Schnittstelle oder im arktischen Kontext das „Russland-Problem“ genannt: Der Zugang zu verlässlichen Daten ist in den verschiedenen Regionen ungleichmäßig, Gebietsansprüche und die Datenabdeckung können umstritten sein, und einige Datensätze können unzugänglich, nicht verfügbar oder nicht ausreichend vertrauenswürdig sein.

Zentrale Herausforderung: Wie können FMSDIs die Entscheidungsfindung in datenarmen Umgebungen unterstützen, verschiedene Darstellungsformen mit unterschiedlichem Vertrauensgrad integrieren und die operative Stabilität gewährleisten, wenn vertrauenswürdige Daten nicht vorausgesetzt werden können? Diese Herausforderung hat zwar eine arktisspezifische Dimension, dient aber auch als repräsentatives Beispiel für globale Bedingungen, unter denen der Zugang zu vertrauenswürdigen Geodaten eingeschränkt oder unsicher ist.

Anwendungskontext in der Arktis

Die Arktis stellt die maritime Entscheidungsfindung vor komplexe Herausforderungen, darunter sich rasch ändernde Umweltbedingungen, die Charakterisierung verschiedener Eistypen, das Fehlen einer einheitlichen, maßgeblichen Definition von Eisgrenzen und die begrenzte Aussagekraft statischer Datensätze unter hochdynamischen Bedingungen.

FMSDI Phase 6 wird Ansätze wie die folgenden untersuchen:

  • Die Schiffbarkeit wird anhand der Eisfreiheit dargestellt, anstatt sich ausschließlich auf feste Grenzen oder einzelne Darstellungen von Eisrändern zu stützen.
  • Unterstützung mehrerer gleichzeitiger Darstellungen von Umweltbedingungen, bei denen unterschiedliche Methoden oder Forschungsgruppen unterschiedliche Ergebnisse liefern
  • Die Berücksichtigung von Vertrauen, Herkunft und Aktualität bei der Darstellung und Interpretation von Navigations- und anderen Indikatoren
  • Darstellung von Entscheidungsfindungsansätzen bei Unsicherheit und Uneinigkeit zwischen Datenquellen

Die Herausforderung des „weißen Bandes“ – die anhaltende Diskrepanz zwischen Land- und Meeresdaten an der Schnittstelle – bleibt ein wichtiger gemeinsamer Kontext, in dem viele dieser Probleme zusammenlaufen, insbesondere in Küsten- und Arktisgebieten.

Ausrichtung an internationalen Prioritäten im Bereich der marinen Geodaten

Die FMSDI-Phase 6 orientiert sich an den Prioritäten, die im Rahmen der OGC Marine DWG und der JWGMGI ermittelt wurden, darunter:

  • Von bewährten Verfahren zu Best Practices für föderierte maritime Geodateninfrastrukturen
  • Kapazitätsaufbau und Schaffung gleicher Wettbewerbsbedingungen bei der Erfassung, Integration und Nutzung mariner Daten.
  • Verbesserung der Metadatenkonsistenz für alle Meeresdaten, nicht nur für S-100- oder herkömmliche GIS-Inhalte
  • Die Weiterentwicklung der Kartierung der Land-Meer-Schnittstelle ist eine gemeinsame Priorität für alle Länder und Organisationen.
  • Unterstützung der Anpassung an neue Technologien, einschließlich KI-gestützter Analysen und Arbeitsabläufe

Das Pilotprojekt reagiert auch auf die weitergehende Beobachtung, dass die maritime Gemeinschaft vor der gleichen Herausforderung steht wie die breitere Geodaten-Gemeinschaft: Wie lassen sich unterschiedliche Metadatenmodelle und -profile überbrücken, ohne dass jeder Teilnehmer seine Metadaten in eine einheitliche Standarddarstellung umwandeln muss?

Vorgeschlagene Arbeitsabläufe

Die folgenden Arbeitspakete übersetzen die zentralen Herausforderungsbereiche des Pilotprojekts in konkrete, testbare Aktivitäten. Wie bei allen OGC-Pilotprojekten gestalten und verfeinern die Sponsoren diesen Umfang direkt; neue Sponsoren sind eingeladen, die unten aufgeführten Arbeitspakete zu ergänzen oder anzupassen.

1. Dynamischer Datenaustausch, Unsicherheit und Eignung für den Zweck

  • Definieren Sie Modelle zur Darstellung von Vertrauen, Aktualität, Herkunft und Unsicherheit in maritimen Beobachtungen, Vorhersagen und abgeleiteten Indikatoren.
  • Implementieren Sie einen standardbasierten, API-gesteuerten Zugriff auf dynamische Datenströme wie Eis-, Wetter-, Schiffsbewegungs- und verwandte Umweltbeobachtungsdaten. Diese Arbeiten werden mit dem OGC Testbed-22 Thema 2 (EDR API-Erweiterung) koordiniert, wobei FMSDI Phase 6 als maritime operative Validierungsumgebung für diese Ergebnisse dient.
  • Entwicklung von Eignungsindikatoren, um Anwendern zu helfen, zu verstehen, wie Daten und Produkte in verschiedenen operativen Kontexten eingesetzt werden können.
  • Demonstrieren Sie Visualisierungs- und Analysemethoden, die den zeitlichen Zustand, die Zuverlässigkeit und die Variation über verschiedene Quellen hinweg vermitteln.

2. Domänenübergreifender Zugriff, Richtliniendurchsetzung und Vertrauen

  • Prototypische, richtlinienorientierte Zugriffsmechanismen für die Bereiche Zivilschutz, Wissenschaft, operative Einsätze und Verteidigung.
  • Testen Sie föderierte Identitäts-, Zugriffskontroll-, Filter- und Informationsfreigabeansätze innerhalb standardbasierter Architekturen.
  • Evaluieren Sie Vertrauensrahmen für den domänenübergreifenden Datenaustausch und die Nutzung abgeleiteter Produkte.
  • Erforschen Sie, wie Integrität, Herkunft und Vertrauen gewahrt werden können, wenn Informationen von Rohdaten zu entscheidungsfähigen Indikatoren fließen.

3. Metadaten und semantische Interoperabilität

  • Vergleichen Sie die von den beteiligten Akteuren verwendeten Ansätze für leichte und robuste Metadaten.
  • Entwickeln Sie Zuordnungen, Überbrückungsmechanismen oder Profilstrategien, die eine interoperable Nutzung ermöglichen, ohne dass eine umfassende Metadatentransformation erforderlich ist.
  • Semantische Interoperabilität durch gemeinsame Vokabulare und maschinenlesbare Definitionen über verschiedene Domänen hinweg einbeziehen.
  • Es soll eine praktische Abstimmung zwischen Mechanismen wie dem OGC Definition Server, dem IHO Geospatial Information Registry und verwandten Datenqualitätsressourcen untersucht werden. Diese Arbeit wird mit dem OGC Testbed-22 Thema 7 (Metadaten-Interoperabilität) koordiniert, das die Standardisierungsarbeit mit derselben IHO/UN-GGIM JWGMGI-Community vorantreibt.
  • Beurteilen Sie, ob OGC API – Environmental Data Retrieval (EDR) schafft Mehrwert in Datennutzungs- und Analyse-Workflows, die Datenwürfel und die beliebige Extraktion von Informationen beinhalten.

4. Betrieb unter eingeschränkten oder umstrittenen Datenbedingungen

  • Entwicklung von Ansätzen zur Integration von autoritativen und nicht-autoritativen Datenquellen in Umgebungen, in denen die Abdeckung unvollständig oder der Zugriff eingeschränkt ist.
  • Widersprüchliche räumliche Ansprüche darstellen und verwalten, einschließlich unterschiedlicher Grenzen, Abdeckung und anderer räumlicher Interpretationen.
  • Erforschen Sie Strategien zur Entscheidungsunterstützung, wenn Informationen unvollständig, nicht verfügbar oder nur bedingt vertrauenswürdig sind.
  • Nutzen Sie das arktische „Russlandproblem“ als konkretes Beispiel für eine breitere Klasse globaler Herausforderungen, die den eingeschränkten Zugang zu vertrauenswürdigen Geodaten betreffen.

5. Arktische Schifffahrt und die Land-Meer-Schnittstelle

  • Implementieren Sie szenariobasierte Arbeitsabläufe mit Fokus auf Navigation und Situationsbewusstsein in eisbeeinflussten Gewässern.
  • Erforschen Sie Ansätze, die die Schifffahrt sowohl durch die Abwesenheit von Eis als auch durch konkurrierende Darstellungen der Eisausdehnung und des Eiszustands definieren.
  • Mehrere gleichzeitige Interpretationen von Umweltbedingungen unterstützen und aufzeigen, wie diese verglichen und operationalisiert werden können.
  • Demonstrieren Sie ein umfassendes Lagebild über alle beteiligten Systeme an der Land-See-Schnittstelle hinweg, einschließlich der Auswirkungen auf Sicherheit, Infrastruktur und Betrieb.

6. Kapazitätsaufbau und Umsetzungswege

  • Identifizieren Sie praktische Hindernisse für die Übernahme von FMSDI-Best-Practices in verschiedenen Regionen und Organisationen mit unterschiedlichem Reifegrad.
  • Entwicklung von Umsetzungsleitfäden, Schulungskonzepten und Referenzansätzen, die für unterschiedliche regionale, umweltbedingte und budgetäre Gegebenheiten geeignet sind.
  • Förderung eines umfassenderen Verständnisses relevanter Standards und Profile in den teilnehmenden Gemeinschaften.
  • Sammeln Sie Erkenntnisse, die dazu beitragen können, Chancengleichheit herzustellen und die breitere Anwendung bewährter Verfahren zu beschleunigen.

Abstimmung mit verwandten OGC-Initiativen

Die FMSDI-Phase 6 ergänzt andere Initiativen des OGC-Innovationsprogramms und behält gleichzeitig einen klar definierten operativen Schwerpunkt bei.

Die Arbeitspakete 1 und 3 überschneiden sich mit den geplanten parallel laufenden OGC-Projektaktivitäten, insbesondere mit den Themen 2 (EDR-API-Erweiterung) und 7 (Metadaten-Interoperabilität) des OGC-Testbeds 22. Beide beziehen die gleiche IHO/UN-GGIM JWGMGI-Community zu maritimen Metadaten und EDR-API-Themen ein. Während Testbed 22 die zugrunde liegenden Standards und technischen Werkzeuge weiterentwickelt, wendet FMSDI Phase 6 diese Ergebnisse in operativen maritimen Szenarien an und validiert sie. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen in zukünftige Testbed-Iterationen einfließen.

Die Programmkoordination wird auch mit dem Trusted Data Systems Testbed aufrechterhalten, sofern entsprechende Ergebnisse zur Modernisierung von Metadaten und zum API-gesteuerten Zugriff sowohl für terrestrische als auch für maritime Datenökosysteme gelten.

Erwartete Ergebnisse

Operative Vorführungen

  • Szenarien zur Veranschaulichung der dynamischen, domänenübergreifenden maritimen Datenintegration
  • Arktisbezogene Anwendungsfälle zur Unterstützung von Navigation, Lagebewusstsein und Entscheidungsfindung unter Unsicherheit

Ergebnisse aus den Bereichen Ingenieurwesen und Best Practices

  • Ein FMSDI-Ingenieurbericht, der Architektur, Ergebnisse, gewonnene Erkenntnisse und Empfehlungen dokumentiert.
  • Identifizierung von Standardlücken und Verbesserungspotenzialen
  • Empfehlungen an OGC, IHO und zugehörige Gemeinschaften zu Wegen von guten zu besten Praktiken

Strategische Wirkung

  • Weiterentwicklung der FMSDI-Reife
  • Praktische Umsetzungshinweise für Regierungen, Industrie und andere Interessengruppen
  • Stärkere Interoperabilität, mehr Vertrauen und eine höhere Implementierungsbereitschaft im gesamten globalen maritimen Geodaten-Ökosystem

Teilnahme-Möglichkeiten

Organisationen, die an der FMSDI-Phase 6 teilnehmen, haben die Möglichkeit, die Entwicklung von FMSDI und verwandten Standards und Best Practices zu beeinflussen; frühzeitig Einblicke in neue Ansätze für dynamischen Datenaustausch, Vertrauen, semantische Interoperabilität und Implementierung zu gewinnen; Führungsstärke bei der Bewältigung komplexer maritimer Geodatenherausforderungen mit arktischer und globaler Relevanz zu beweisen; und mit einem internationalen Netzwerk von FMSDI, IHO, JWGMGI und verwandten Interessengruppen zusammenzuarbeiten.

Wie bei allen OGC-Pilotprojekten unterstützt die Förderung die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten der Teilnehmenden und präsentiert gleichzeitig deren Innovationskraft und Kompetenz. OGC übernimmt die komplexe Beschaffung, von der Übersetzung der Förderanforderungen in konkrete Arbeitspakete bis hin zur Vertragsverwaltung, sodass Organisationen jeder Größe mitwirken können – und die Teilnahme an diesem Pilotprojekt schließt die Durchführung größerer Folgeprojekte nicht aus.

Mehr erfahren

Für Organisationen, die an der Gestaltung der FMSDI-Phase 6 interessiert sind, ist jetzt ein separater Sponsorenaufruf verfügbar. Der Aufruf beschreibt Sponsoringmöglichkeiten, Vorteile der Teilnahme und den Ablauf der Beteiligung.

Weitere Informationen zum Pilotprojekt, zu früheren FMSDI-Phasen und zu den Möglichkeiten der Teilnahme finden Sie in den entsprechenden FMSDI-Ressourcen und im aktuellen Aufruf zur Einreichung von Sponsorenanfragen.