Normen sind ein Schlüsselelement der FAIR-Prinzipien der Auffindbarkeit, Zugänglichkeit, Interoperabilität und Wiederverwendbarkeit. Daher unterstützt das Open Geospatial Consortium (OGC) die FAIR-Prinzipien für Geodaten seit seiner Gründung vor 30 Jahren.
Nach der jüngsten Kodifizierung der FAIR-Prinzipien wird ihr Potenzial zur Verbesserung der Datenproduktion, -speicherung, -austausch und -verarbeitung zunehmend anerkannt. Daher werden sie zur Unterstützung und Verbesserung aktueller technologischer Entwicklungen wie künstlicher Intelligenz, Crowdsourcing, Datenräumen, digitalen Zwillingen, Cloud Computing und mehr eingesetzt. Dieser Blogbeitrag bietet daher einen Überblick über ausgewählte OGC-Standards und -Komponenten, die FAIRness bei Geodaten unterstützen.
Innerhalb der gesamten OGC-Standards-Suite können wir grob zwei Arten von Standards unterscheiden: Datenformat- und Übertragungsstandards, die den Datenaustausch zwischen Systemen erleichtern, und semantische Interoperabilitätsstandards, die ein gemeinsames Verständnis der Bedeutung von Daten unterstützen. Beispielsweise definieren OGC-Standards interoperable geometrische Informationsformate, wie 3D Tiles, GML, GeoPackage, GeoTiff oder KML, unterstützen Sie FAIRness, indem Sie den Datenzugriff und die Wiederverwendung erleichtern.
Kommunikationsstandards
Beginnen mit OGC Web Map Service (WMS) 1.0 im Jahr 2000 entwickelte sich die Suite der OGC Web Services Standards zur beliebtesten und erfolgreichsten Suite von OGC-Standards. Dienste, die OGC Web Services Standards implementieren, ermöglichen den Zugriff auf verschiedene Arten von Daten über das Web. Die meisten OGC Web Services bieten Anweisungen zum Senden einer Nachricht oder zum Erstellen einer Abfrage-URL, die Zugriff auf die Daten hinter dem Dienst bietet. Die URL enthält eine auszuführende Aktion und Parameter zum Ändern der Aktion und zum Festlegen der Form des Ergebnisses.
Obwohl sie perfekt funktionieren, folgen die OGC Web Services Standards nicht vollständig den modernen Praktiken im Web. Insbesondere konzentrieren sie sich nicht auf Ressourcen, sondern auf Operationen. Um dieses Problem zu beheben, entwickelt das OGC die OGC Web Services zu den OGC-APIs – offene Web-APIs, die Ressourcen definieren und HTTP-Methoden verwenden, um sie abzurufen. Jede OGC-API hat unterschiedliche Funktionen, wie unten erläutert.
Kommunikationsstandards zur Datensuche
Die Katalogdienst für das Web (CSW) ist ein OGC-Webdienst, der die Möglichkeit bietet, eine Sammlung von Metadaten abzufragen und die Daten oder Dienste zu finden, die der Benutzer benötigt. Die Bereitstellung eines CSW (z. B. eines GeoNetwork Instanz) ist eine Möglichkeit, das FAIR-Subprinzip einzuhalten "F4. (Meta-)Daten werden in einer durchsuchbaren Ressource registriert oder indiziert." CSW ist mit Dublin Core- und ISO 19115-Metadatendokumenten kompatibel. Ein interessantes Merkmal des GeoNetwork ist die Möglichkeit, Anhänge an die Metadaten zu speichern. Dies bietet eine Möglichkeit, die eigentlichen Daten als Anhang zu speichern und mit dem Verteilungsabschnitt eines ISO 19115 zu verknüpfen. Dies gewährleistet nicht nur die Auffindbarkeit der Metadaten, sondern auch die Auffindbarkeit der Daten. Im Open Earth Monitor (OEMC)-ProjektCSW kann effektiv genutzt werden, um Metadaten über die In-situ-Daten und einige der Ergebnisse der Pilotprojekte zu speichern, sodass diese im Internet auffindbar sind. Die ursprünglichen Fernerkundungsdaten werden über eine Räumlich-zeitlicher Asset-Katalog (STAC).
Die OGC API – Aufzeichnungen Standard ist eine Alternative zu CSW, die die oben erwähnte ressourcenorientierte Architektur verwendet. Es gibt jedem im Katalog gespeicherten Metadaten-/Datensatz eine URL und entspricht damit dem FAIR-Unterprinzip. "F1. (Meta-)Daten erhalten eine weltweit eindeutige und persistente Kennung.„Der OGC API – Records Standard befindet sich noch in der Entwurfsphase und die Autoren bemühen sich, die bewährten Verfahren von STAC zu nutzen und beide kompatibel zu machen.
Aus Flexibilitätsgründen ist in den CSW- und OGC API – Records Standards ein Metadatensatz nicht obligatorisch, obwohl er in vielen Fällen wünschenswert ist. Dies ist nützlich für eine bessere Auffindbarkeit, aber auch für Aufbewahrungszwecke, wenn der Datensatz möglicherweise nicht mehr verfügbar ist. Dies gewährleistet die Kompatibilität mit dem FAIR-Unterprinzip "A2. Metadaten sind zugänglich, auch wenn die Daten nicht mehr verfügbar sind."
Kommunikationsstandards für den Datenzugriff
Die OGC Web Feature Service (WFS) und der Web Coverage Service (WCS) ermöglichen den Zugriff auf Feature- oder Coverage-Daten unabhängig vom Datenmodell oder -schema der Daten. Die Implementierungen dieser Dienste basieren auf offenen Standards, die kostenlos implementiert werden können. Dies entspricht dem FAIR-Unterprinzip "A1.1 Das Protokoll ist offen, kostenlos und universell implementierbar." Es ist möglich, die gesamte Ressource oder eine Teilmenge davon basierend auf räumlichen oder thematischen Abfragen abzurufen. Diese Dienste basieren jedoch auf einer serviceorientierten Architektur und stellen nicht notwendigerweise eine URI für jede Ressource bereit.
Je neuer OGC API – Features mit einem OGC API – Abdeckungen Standards bieten jedoch ähnliche Funktionen mit einer ressourcenorientierten Architektur. Sie stellen eine URI für jede Ressource bereit, die sie bereitstellen. Dies macht die OGC API-StandardsSowie das SensorThings API, konform mit dem FAIR-Subprinzip "A1. (Meta-)Daten sind über ihre Kennung mittels eines standardisierten Kommunikationsprotokolls abrufbar." OGC Web Services und OGC APIs verwenden beide das HTTP-Protokoll über das Internet und können die aktuellen Standards und Praktiken zur Authentifizierung und Autorisierung nutzen, wie zum Beispiel OpenID Connect.
Die ressourcenorientierte Architektur der OGC-API-Standards bedeutet jedoch, dass sie besser in der Lage sind, bewährte Verfahren für Authentifizierung und Autorisierung zu übernehmen. In diesem Paradigma kann die Autorisierung für georäumliche Ressourcen für jede Ressourcen-URI auf die gleiche Weise wie für jede andere Ressource im Web fein abgestimmt werden. OGC API – Features, OGC API – Coverages und The Sensor Things API entsprechen dem FAIR-Unterprinzip „A1.2 Das Protokoll ermöglicht bei Bedarf ein Authentifizierungs- und Autorisierungsverfahren"
Semantische Interoperabilitätsstandards
Der OGC RAINBOW
Um das „interoperable“ FAIR-Prinzip bei der Anwendung semantischer Interoperabilität besser zu unterstützen, implementiert OGC OGC RAINBOW (früher OGC Definitions Server) als webbasierte Informationsquelle zu Konzepten und Vokabularen, die OGC definiert oder die von Communities bei OGC gehostet werden sollen. Dabei werden FAIR-Prinzipien auf die Schlüsselkonzepte angewendet, die der Interoperabilität in Systemen mit OGC-Spezifikationen zugrunde liegen.
Die OGC-Register für zugängliche Namenskennungen und grundlegende Ontologien für das Web (RAINBOW) ist ein Linked-Data-Server, der von OGC veröffentlicht und gepflegt wird und zur Verwaltung und Veröffentlichung von Referenzvokabularen, Standarddefinitionen mit Profilen, Ontologien und Ressourcen verwendet wird. Er ist als Knotenpunkt in einem interoperablen Ökosystem von Ressourcen gedacht, die von verschiedenen Communities veröffentlicht werden. Er unterstützt ein breites Spektrum an Ressourcen und ermöglicht es, mehr Wert aus Daten zu schöpfen. Der Zugriff ist möglich unter opengis.net/def.
OGC RAINBOW wird implementiert mit Verknüpfte Daten Prinzipien, die eine verbesserte Auffindbarkeit bieten und es mit den FAIR-Unterprinzipien konform machen "F1. (Meta-)Daten erhalten eine weltweit eindeutige und persistente Kennung" mit einem "F4: (Meta-)Daten werden in einer durchsuchbaren Ressource registriert oder indexiert" Der Zugriff erfolgt über das Internet über das HTTP-Protokoll und ist daher auch kompatibel mit "A1. (Meta-)Daten sind über ihren Identifikator mittels eines standardisierten Kommunikationsprotokolls abrufbar" mit einem "A1.1 Das Protokoll ist offen, kostenlos und universell umsetzbar"
Die im RAINBOW oder in anderen Vokabularen gespeicherten Konzepte können von Daten und Metadaten verwendet werden, um die FAIR-Unterprinzipien einzuhalten. "I1. (Meta-)Daten verwenden eine formale, zugängliche, gemeinsame und breit anwendbare Sprache zur Wissensrepräsentation" mit einem "I2. (Meta-)Daten verwenden Vokabulare, die den FAIR-Prinzipien folgen"
Die OGC SensorThings API
Die OGC SensorThings API ist ein offener und kostenloser Standard, der dem FAIR-Unterprinzip entspricht "A1.1 Das Protokoll ist offen, kostenlos und universell umsetzbar.” Es beinhaltet ein Datenmodell, das zwei Eigenschaften enthält, die die Verknüpfung mit URLs für „Maßeinheiten“ und „beobachtete Eigenschaften“ (z. B. Verweise auf Variablendefinitionen) ermöglichen, was es mit dem FAIR-Unterprinzip konform macht “I2. (Meta-)Daten verwenden Vokabulare, die den FAIR-Prinzipien folgen" Andere Dienste und APIs, wie beispielsweise OGC API – Features mit einem OGC API – Abdeckungenwird nicht angegeben, wie dies in der Praxis umgesetzt werden könnte; in dieser Hinsicht ist also noch weitere Arbeit erforderlich.
Andererseits nutzen die neuen OGC-APIs Verknüpfungsmechanismen, um Datensätze, Ressourcen und Ressourcensammlungen für verschiedene Zwecke mit anderen Ressourcen zu verbinden, wodurch sie mit dem FAIR-Unterprinzip konform sind. "I3 (Meta-)Daten enthalten qualifizierte Verweise auf andere (Meta-)Daten"
Ebenso das Neue OGC SensorThings API plus (STAplus) Standard enthält ein zusätzliches Element namens „Relation“, das es ermöglicht, eine Beobachtung mit anderen internen oder externen Beobachtungen in Beziehung zu setzen. Es fügt außerdem ein Element namens „Lizenz“ hinzu, das mit dem Datenstrom oder der Beobachtungsgruppe verknüpft ist und dem FAIR-Unterprinzip entspricht.R1.1. (Meta-)Daten werden mit einer klaren und zugänglichen Datennutzungslizenz veröffentlicht" Darüber hinaus kann das STA-Datenmodell auf domänenspezifische Bereiche erweitert werden, indem einige der Entitäten, wie z. B. „Ding“ und „Beobachtung“, in Unterklassen unterteilt werden, wodurch das FAIR-Unterprinzip erfüllt wird.R1.3. (Meta-)Daten erfüllen domänenrelevante Gemeinschaftsstandards"
STAplus berücksichtigt viele Aspekte für einen sicheren Betrieb und kann Authentifizierung und Autorisierung durch die Implementierung von Geschäftslogik unterstützen, wodurch es mit dem FAIR-Unterprinzip konform ist.A1.2. Das Protokoll ermöglicht bei Bedarf ein Authentifizierungs- und Autorisierungsverfahren"
Andere standardmäßige thematische Datenmodelle
OGC bietet auch Standards an, die thematische Datenmodelle und Wissensrepräsentationen definieren. Zum Beispiel: WasserML ist ein Informationsmodell zur Darstellung von Wasserbeobachtungsdaten. Darüber hinaus PipelineML definiert Konzepte, die den interoperablen Datenaustausch in Bezug auf Öl- und Gaspipelinesysteme unterstützen. Der PipelineML Core befasst sich mit zwei kritischen Geschäftsanwendungsfällen, die spezifisch für die Pipeline-Industrie sind: Neubauuntersuchungen und Pipeline-Sanierung.
Ein weiteres Beispiel ist das Land- und Infrastrukturkonzeptmodell (LandInfra) für Infrastruktureinrichtungen im Land- und Tiefbau. Zu den Themenbereichen gehören Einrichtungen, Projekte, Ausrichtung, Straßen, Eisenbahnen, Vermessung, Grundstücksmerkmale, Grundstücksaufteilung und „nasse“ Infrastruktur (Sturmentwässerung, Abwasser- und Wasserverteilungssysteme). CityGML soll Stadtobjekte in 3D-Stadtmodellen darstellen. Die (bevorstehende) Modell zur Definition und Integration unterirdischer Daten (MUDDI) stellt Informationen zu unterirdischen Versorgungsleitungen dar. IndoorGML bietet ein Datenmodell zur Darstellung von Gebäudeinnenmerkmalen. Schließlich GeoSciML ist ein Modell geologischer Merkmale, die üblicherweise in geologischen Karten, Querschnitten, geologischen Berichten und Datenbanken beschrieben und dargestellt werden. Dieser Standard beschreibt ein logisches Modell für den Austausch geologischer Kartendaten, geologischer Zeitskalen, Bohrlöcher und Metadaten für Laboranalysen.
Die Existenz dieser Standards kann jedem Themenbereich dabei helfen, das Unterprinzip der FAIR-Interoperabilität einzuhalten. "I1. (Meta-)Daten verwenden eine formale, zugängliche, gemeinsame und breit anwendbare Sprache zur Wissensrepräsentation" Neben diesen Standards würde die Anbindung ihrer Vokabeln an Informationssysteme oder Datenbanken ihre Nützlichkeit deutlich erhöhen und das Prinzip der Wiederverwendbarkeit fördern. "R1.(Meta-)Daten sind ausführlich beschrieben mit einer Vielzahl genauer und relevanter Attribute" und Unterprinzipund "R1.3 (Meta-)Daten erfüllen domänenrelevante Community-Standards"
FAIR bei allem, was wir tun
Die Mission des OGC, um „Standortinformationen auffindbar, zugänglich, interoperabel und wiederverwendbar (FAIR) zu machen“, stellt die FAIR-Prinzipien in den Mittelpunkt all unserer Aktivitäten. Dieser Beitrag hat gezeigt, wie OGC-Standards die FAIR-Prinzipien explizit berücksichtigen, um zu FAIR-Geodaten beizutragen.
Die hier gezeigten Standards wurden aufgrund ihrer Popularität und Nützlichkeit ausgewählt, stellen aber nur einen kleinen Teil dessen dar, was OGC bietet. Sie finden die vollständige Suite der OGC-Standards unter ogc.org/standards.
Ausführlichere Informationen zu den OGC-API-Standards, einschließlich Entwicklerressourcen, Neuigkeiten zu bevorstehenden Code-Sprints oder Informationen dazu, wie die Familie der OGC-API-Standards zusammenarbeitet, um modulare „Bausteine für die Standortbestimmung“ bereitzustellen, die sowohl einfache als auch die komplexesten Anwendungsfälle abdecken, finden Sie unter ogcapi.org.
