Pilotprojekt für die Federated Marine Spatial Data Infrastructure (FMSDI): Phase 3 – Verbindung von Land und Meer zum Schutz der arktischen Umwelt

Einführung

Die Arktis hat einen entscheidenden Einfluss auf den Klimawandel der Welt. Die Auswirkungen des Klimawandels sind bereits jetzt deutlich spürbar, beispielsweise durch veränderte Schiffbarkeit, veränderte Meeresströmungen, schmelzenden Permafrost und sich rasch verändernde Küstenlinien. Gleichzeitig ist die Arktis Lebensraum indigener Gruppen und in zunehmendem Maße Wirtschaftsraum.

Aufbauend auf den Bemühungen früherer FMSDI-Phasen hat dieses Pilotprojekt gezeigt, wie offene, frei verfügbare Standards wie die von OGC und IHO die Auffindbarkeit von Daten und ihre kostengünstigere Nutzung erleichtern können. Offene, internationale Standards machen Daten für viele Interessengruppen nutzbar und einer breiteren Benutzergemeinschaft zugänglich.

Dank der Förderung durch die NGA, die Abteilung Collaborative Solutions & Innovation (COSI) des OGC und der Beteiligung und harten Arbeit von sieben engagierten Teilnehmern konnte im Pilotprojekt gezeigt werden, wie der Zugriff auf und die Veröffentlichung von Daten auf Grundlage der FAIR-Datenprinzipien (Findable, Accessible, Interoperable, Reusable) die Entscheidungsfindung bei einem Notfall auf See verbessern kann.

Die Herausforderung

Die Herausforderung beim Verständnis der Arktis und der dort stattfindenden Veränderungen besteht in der effektiven und effizienten Entdeckung, Integration und Analyse der verfügbaren Daten. Dies wird an der Grenze zwischen Land und Meer noch deutlicher betont. Unterschiedliche Datenformate, unterschiedliche räumliche Referenzsysteme, unterschiedliche Anbieter und sehr unterschiedliche Perspektiven auf die Daten können die Integration zu einer Herausforderung machen.

Um diese Herausforderungen zu meistern, wurden in dieser Phase des Pilotprojekts die neuesten offenen Standards eingesetzt. Der Schwerpunkt lag auf der Integration einer Vielzahl von Land- und Seedaten einer vielfältigen Gruppe von Anbietern. So konnten die Beteiligten mithilfe leicht verfügbarer Geodaten und -dienste besser auf einen maritimen Notfall in der Arktis reagieren.

Szenario und Methodik

Aufgrund der Klimaveränderungen in der Arktis ist der Schiffsverkehr (und damit auch das Risiko von Zwischenfällen) deutlich gestiegen. Ein seegestütztes Transport-, Gesundheits- und Sicherheitsszenario, bei dem ein Expeditionskreuzfahrtschiff mit 200 Passagieren und Besatzungsmitgliedern im Kotzebue Sound an der Westküste Alaskas auf Grund läuft. Dieses Gebiet umfasst Nationalparks und mehrere große Meeresökosysteme (Large Marine Ecosystems, LME) mit schwierigen Navigationsbedingungen. 

Von den Teilnehmern entwickelte Unterszenarien zeigten, wie Technologien und Daten in Verbindung mit OGC- und IHO-Standards, wie etwa den OGC-APIs und IHO S-100, die Entscheidungsfindung im Notfall wirksam unterstützen können.

Im Rahmen der FMSDI Pilotphase 3, die zwischen Juli 2022 und Februar 2023 durchgeführt wurde, wurde untersucht, was marine Datendienste (aus Geodateninfrastrukturen, aus Webportalen und direkt zugänglichen Daten in der Cloud) derzeit leisten können und wo es noch Defizite gibt. Ergänzt wurde dies durch eine Online-Umfrage, welche zusätzlichen Daten von Interesse sind und für welche Bereiche sie eingesetzt werden können.

Die Teilnehmer waren gleichermaßen auf die Bereitstellung eines Fusion-Servers oder eines erweiterten Clients angewiesen. Die Serveranbieter waren für den Zugriff auf die Daten über OGC-APIs verantwortlich, vor allem die OGC API – Features. Durch diese Funktionsaufteilung wurde die Interoperabilität der Komponenten nachgewiesen. 

Ergebnisse

Alle Teilnehmenden implementierten erfolgreich ihre jeweiligen Server- oder Clientkomponenten und bewältigten dabei die Herausforderung der begrenzten Datenlage. Sie erstellten Demonstrationsvideos und dokumentierten ihre Arbeit in einem technischen Bericht, der aufzeigt, wie Daten mithilfe von OGC-APIs und IHO-S-100-Daten gefunden, abgerufen, genutzt, wiederverwendet, geteilt, verarbeitet, analysiert und visualisiert werden können. Jeder Teilnehmende demonstrierte die aktuellen Möglichkeiten und die bestehenden Lücken bei den im Internet verfügbaren Daten und Ressourcen.

Aus technischer Sicht hat das Pilotprojekt erneut die Leistungsfähigkeit der OGC API-Schnittstellenstandards unter Beweis gestellt. Darüber hinaus hat es gezeigt, wie Datenintegrationsprobleme durch den Einsatz diskreter globaler Grid-Systeme (DGGS) gelöst werden können.

 

Zukünftig muss die Erstellung von Digitalen Zwillingen der Arktis vorangetrieben werden. Erst die Integration und Analyse einer Vielzahl von Daten ermöglicht es, diesen komplexen Lebens- und Wirtschaftsraum besser zu verstehen. Die Digitalen Zwillinge müssen zudem „Was-wäre-wenn“-Szenarien unterstützen, damit die Auswirkungen von Maßnahmen berücksichtigt und bewertet werden können.

Nur wenn alle vier Kriterien „Findable, Accessible, Interoperable, Reusable“ erfüllt sind, kann eine schnelle und kostengünstige Integration gelingen. Dieser Pilot hat erneut gezeigt, dass die verfügbaren OGC-APIs und IHO-Standards mit ihrem Leistungsspektrum den Anbietern dabei helfen, diese Kriterien zu erfüllen. Nun liegt es an den Datenanbietern, diese konsequent zu nutzen und ihre eigenen Daten entsprechend anzubieten.

Für weitere Informationen zu diesem innovativen Projekt kontaktieren Sie bitte ******** @ * gc.org.