Das Open Geospatial Consortium (OGC) hat die Ergebnisse seiner größten Forschungs- und Entwicklungsinitiative des Jahres 2021, Testbed-17, veröffentlicht. Die wichtigsten Ergebnisse, darunter detaillierte technische Berichte, sind auf der Webseite „OGC Public Engineering Reports“ frei zugänglich. Die folgende Liste bietet einen Überblick über alle Themen. Für einen ersten Überblick können Sie die Aufzeichnung der Ergebnispräsentation von Testbed-17 herunterladen, die im Dezember 2021 im Rahmen des OGC-Mitgliedertreffens stattfand. Testbed-17 war in drei thematische Bereiche („Threads“) gegliedert, die Forschung und Entwicklung (F&E) zu folgenden zukunftsweisenden Geodaten-Technologien durchführten:

Thread 1: Erweiterte Sensorintegration für bewegte und statische Objekte 

  • Sensorintegration
    • Technischer Bericht zur Bewertung des Sensorintegrationsframeworks: Diese Aufgabe konzentrierte sich auf die Integration von Sensorsystemen unabhängig von ihren technischen Einschränkungen und ihrer Einsatzumgebung. Dies wurde durch die Implementierung von Konzepten demonstriert, die im Sensor Integration Framework (SIF)-Standard beschrieben sind, der vom National System for Geospatial Intelligence (NSG) und dem United States MASINT System (USMS) entwickelt wurde. Ein sekundäres Ziel war die Demonstration der Möglichkeit der Integration eines OGC SensorThings API Server mit einer vorhandenen SIF-Implementierung namens MASBUS. Die entwickelten Implementierungen zielen auf Systeme ab, die in Unternehmensnetzwerken sowie in DDIL-Umgebungen (Denied, Degraded, Intermittent oder Limited Bandwidth) eingesetzt werden können. OGC Testbed-17: Technischer Bewertungsbericht zum Sensorintegrationsrahmen

    • SIF-Bericht zur semantischen Modellentwicklung: Ein erhebliches Hindernis für die Sensorintegration ist oft die Vielfalt der in Sensorsystemen verwendeten Standards, Formate und Protokolle. Um wirkungsvolle Sensorsysteme zu bauen, müssen diese Systeme diese Vielfalt berücksichtigen. Daher besteht Bedarf an einem Rahmen von Standards, der die Sensorintegration unabhängig von technologischen Einschränkungen erleichtert. Diese Aufgabe analysierte die semantischen Aspekte des Sensor Integration Framework (SIF). OGC Testbed-17: SIF-Bericht zur semantischen Modellentwicklung

    • Technischer Bericht zur MASBUS-Integration: Dieser Testbed-17 MASBUS Integration Engineering Report (ER) beschreibt, wie Interoperabilität in einem gemeinsamen Szenario heterogener Datenquellen (z. B. Sensoren, IoT-Plattformen, Simulatoren und andere Datenmodelle und Kodierungen) hergestellt werden kann. Darüber hinaus ermöglicht die in diesem ER vorgestellte Architektur die Abfrage und Visualisierung von Beobachtungen aus Datenquellen unter Verwendung weit verbreiteter internationaler Standards wie dem OGC SensorThings API (OGC 19-088). OGC Testbed 17: Technischer Bericht zur MASBUS-Integration

  • Bewegte Features aus Full Motion Imagery:
    • Technischer Bericht zu beweglichen Funktionen: Bewegte Objekte spielen in vielen Anwendungsszenarien eine wesentliche Rolle. Die zunehmende Verfügbarkeit digitaler Bewegtbilder und Fortschritte in der maschinellen Lerntechnologie werden die weitverbreitete Nutzung und Einführung von Systemen zur Erkennung und Analyse bewegter Objekte weiter beschleunigen. Die OGC Testbed-17 Moving Features-Aufgabe berücksichtigt diese Entwicklungen, indem sie den Austausch von Erkennungen bewegter Objekte, die gemeinsame Verarbeitung von Erkennungen für Korrelation und Analyse sowie die Visualisierung bewegter Objekte in gemeinsamen operativen Bildern behandelt. Dies OGC Moving Features Engineering Report untersucht und entwickelt eine Architektur zur kollaborativen verteilten Objekterkennung und Analyse von Bewegtbildern aus mehreren Quellen. OGC Testbed-17: Technischer Bericht zu beweglichen Funktionen

    • API-Engineering-Bericht zu verschiebenden Funktionen:Das Ziel besteht darin, eine leistungsstarke Anwendungsprogrammierschnittstelle (API) für die Erkennung, den Zugriff und den Austausch von sich bewegenden Features und den entsprechenden Spuren zu definieren und diese API in einem nahezu Echtzeit-Szenario zu testen. OGC Testbed-17: OGC API – Technischer Bericht zu beweglichen Funktionen

  • OGC API-Luftfahrt: Die System Wide Information Management (SWIM)-Datendienste der Federal Aviation Administration (FAA) produzieren Daten aus dem National Airspace System (NAS) für Verbraucher. SWIM-Dienste verwenden verschiedene Protokolle und Serviceangebote in sowohl synchronen als auch asynchronen Nachrichtenformaten. OGC hat sich in früheren Testumgebungen mit den Herausforderungen der Interoperabilität mehrerer Formate und Modelle befasst. Dieser technische Bericht dokumentiert die Erkenntnisse aus der Anwendung des OGC-API-Designs und der OGC-API-Prinzipien auf SWIM-Datendienste. Erörtert werden OpenAPI-basierte Web-APIs für SWIM, Komponenten zur Datenfusion und Interoperabilitätsherausforderungen in Umgebungen mit mehreren Beteiligten. OGC Testbed-17: Bericht zur API-Entwicklung in der Luftfahrt

Thread 2: Georäumliche Datenwolken und modellbasierte Standards

  • Modellbasierte Standards

    • Bericht zur modellgesteuerten Normenentwicklung: Der Model-Driven Architecture (MDA)-Ansatz zur Generierung von Model-Driven Standards (MDS) und Platform-Independent Models (PIM) hat sich bewährt. Es wurden verschiedene Prototypen entwickelt und bewiesen, dass ein MDA-Ansatz, möglicherweise ein organisationsweiter, die nachgelagerte Erstellung von MDSes und PIMs rationalisieren und allen Beteiligten des modellgesteuerten Prozesses große Vorteile bringen würde. Insbesondere die Verwendung einer einzigen Quelle der Wahrheit für alle MDA-Elemente wird eine gewisse Konsistenz gewährleisten und den Autoren konzeptioneller Modelle vorgelagertes Feedback zu den möglichen Auswirkungen scheinbar unbedeutender Änderungen liefern. Die starke Implikation für die Verwendung eines MDA-Ansatzes besteht darin, dass der MDA-Ansatz im Allgemeinen Inkonsistenzen, Auslassungen oder Unterspezifikationen in zugrunde liegenden Informationsmodellen viel deutlicher sichtbar macht, da sie den MDA-Workflow direkt beeinflussen. OGC Testbed-17: Bericht zur modellgesteuerten Normenentwicklung

    • Best Practices für die UML-Modellierung - Technischer Bericht: Diese OGC Best Practice bietet Lesern Anleitungen zur Verwendung der Unified Modeling Language (UML) im Rahmen der OGC-Arbeit. Vor kurzem gab es einen Übergang zu einem ressourcenbasierten Ansatz für die Definition der OGC-API (Application Programming Interface) durch die OpenAPI-Spezifikation und weg vom servicebasierten Ansatz, der in den OGC-Web-Service-Standards (OWS) festgelegt ist. Zuvor waren die Schnittstellendefinitionen fast ausschließlich XML-basiert, daher wurden Modelle, die mit UML-Klassendiagrammen beschrieben wurden, und konzeptionelle Modelle im Allgemeinen einfach 1:1 abgebildet, um das XML-Schema abzuleiten. Die Verwendung von API-Ressourcen hat dazu geführt, dass mehrere Zieltechnologien aus einem einzigen Standard und damit einem UML-Modell abgeleitet werden können. Ein weiterer Diskussionspunkt innerhalb der OGC ist der Mehrwert, der durch konzeptionelle Modellierung mit UML entsteht. Die in den OGC-Standards enthaltenen Modelle reichen von reinen Diagrammen über konzeptionelle Modelle und Modellfragmente bis hin zu Model Driven Architecture (MDA), wo UML-Modelle verwendet werden, um implementierbare Artefakte wie Schemata direkt abzuleiten. OGC Testbed-17: Best Practice Engineering-Bericht zur UML-Modellierung

  • COG- und Zarr-Spezifikation und -Bewertung

    • COG- und ZARR-Auswertung: Der Schwerpunkt dieses ER liegt auf der Dokumentation von Experimenten bei der Arbeit mit Geodaten in Cloud-basierten Umgebungen. Insbesondere geht es um die Möglichkeit, zwei spezifische Formate zu verwenden, die der Verwaltung der Speicherung und Verteilung von Bildern und Daten gewidmet sind: Cloud Optimized GeoTIFF (COG) und Zarr. Die Bewertung der Verwendung dieser beiden Datenstrukturen erfolgt in zwei unabhängigen Kontexten: Der erste (genannt „Kommerzielle Anwendungen“) basiert auf der Verwendung der aktuellen Implementierungen von COG und Zarr in vorhandenen Geoanwendungen. Der zweite bezieht sich auf die in Testbed-17 abgeschlossene Implementierungsarbeit. Die Differenzierung hilft, einen Überblick über den Stand der Technik, die aktuellen Entwicklungsrichtungen und künftige Arbeiten zu erhalten. OGC-Testumgebung 17: Technischer Evaluierungsbericht zu COG/Zarr

    • Cloud-optimierte GeoTIFF-Spezifikation: Cloud Optimized GeoTIFF (COG) ist ein neuer Ansatz, der vorhandene Standards nutzt, um die Verteilung und Analyse von 2D-Daten mit regulärer Rasterabdeckung im Web zu beschleunigen. COG kombiniert die Verwendung des TIFF-Formats mit Daten, die intern in Kacheln und Unterdateien mit niedriger Auflösung (auch Übersichten genannt) strukturiert sind. Die Hauptunterdatei ist mithilfe von GeoTIFF-Tags georeferenziert und die Unterdateien mit niedrigerer Auflösung übernehmen dieselbe Georeferenzierung. Diese Organisation ermöglicht es, nur den Teil der Daten abzurufen, der für die Präsentation oder Analyse benötigt wird. Diese Funktion ist nicht nur im Dateisystem, sondern auch über das Web möglich, wenn der HTTP-Range-Header von den Servern unterstützt wird. Dieser OGC Testbed 17 Engineering Report (ER) erörtert den COG-Ansatz, beschreibt, wie GeoTIFF für die Unterdateien mit niedrigerer Auflösung verwendet wird, und schlägt einen anderen Weg vor, der COG in den OGC Tile Matrix Set Standard integriert. OGC Testbed-17: Technischer Bericht zur Cloud-optimierten GeoTIFF-Spezifikation

Thread 3: Interoperabilität durch APIs

  • Datenzentrierte Sicherheit: Data Centric Security (DCS) ist ein Ansatz, um Sicherheit direkt auf Daten anzuwenden, unabhängig von Sicherheitsfunktionen, die von einem Netzwerk, Servern oder Anwendungen bereitgestellt werden. Für Data Centric Security im georäumlichen Bereich wurden Proof-of-Concept-Implementierungen durch die Arbeit in OGC Testbed-15 und Testbed-16 entwickelt. Zunächst wurden in Testbed-15 auf Extensible Markup Language (XML) basierende Standards zur Kennzeichnung und zum Schutz georäumlicher Feature-Daten gemäß den NATO STANAG 4774- und 4778-Spezifikationen verwendet, während die Arbeit in Testbed-16 auf JavaScript Object Notation (JSON) basierende Strukturen ausgeweitet wurde. Für dieses Testbed-17 bestand das Hauptziel der DCS-Aufgabe darin, Data Centric Security im Kontext von OGC API-Standards anzuwenden, die die Bereitstellung binärer Datendarstellungen wie Bilder und GeoPackage. Alle Ergebnisse sind veröffentlicht in OGC Testbed-17: Bericht zur datenzentrierten Sicherheitstechnik

  • Modelle für reale Objekte und OGC-APIs

    • OGC-Funktionen und -Geometrien JSON: JavaScript Object Notation (JSON) ist ein beliebtes Kodierungsformat für Geodaten. Die leichte, einfache Syntax und die klare Lesbarkeit von JSON für Menschen und Maschinen sprechen Entwickler an. GeoJSON ist zu einer sehr beliebten Kodierung geworden und wird in den meisten Bereitstellungen von APIs unterstützt, die OGC-API-Funktionen implementieren. GeoJSON weist jedoch Einschränkungen auf, die seine Verwendung in einigen Fällen verhindern oder einschränken, z. B. wenn andere Koordinaten in einem projizierten Koordinatenreferenzsystem vorliegen sollen. Um zusätzliche Anwendungsfälle zu unterstützen, hat das OGC im Jahr 2021 eine neue Standards Working Group (SWG) gegründet, um einen OGC Features and Geometries JSON-Standard (JSON-FG) zu entwickeln. Die OGC Testbed-17 Features and Geometries JSON-Aufgabe untersuchte Vorschläge, wie Feature-Daten in JSON kodiert werden könnten, damit verschiedene Koordinatenreferenzsysteme (CRS) unterstützt werden. Darüber hinaus untersuchte Testbed-17 Mechanismen, die es Communities ermöglichen, Profile des vollständig CRS-fähigen JSON mit begrenzten Sätzen unterstützter Geometrietypen und mit klaren Einschränkungen für Feature-Typdefinitionen zu erstellen und formal zu spezifizieren. OGC Testbed-17: JSON-Engineering-Bericht zu OGC-Funktionen und -Geometrien

    • Funktionen und Geometrien JSON CRS Analyse von Alternativen: Eine der Hauptanforderungen für die OGC Testbed-17 Features and Geometries JSON-Aufgabe besteht darin, eine Erweiterung oder ein Profil von GeoJSON zu definieren, das die Kodierung räumlich-zeitlicher Daten in anderen Koordinatenreferenzsystemen (CRS) als dem GeoJSON-Standard des Datums World Geodetic System 1984 (WGS 84) mit Längen- und Breitengradeinheiten in Dezimalgrad (CRS84) unterstützt. Dieser OGC Testbed-17 Engineering Report stellt die verschiedenen Alternativen vor, die für die Angabe von CRS-Informationen in einer Features and Geometries JSON (JSON-FG)-Datei in Betracht gezogen wurden. JSON-FG ist eine OGC-Erweiterung für GeoJSON, die unter anderem Unterstützung für andere Koordinatenreferenzsysteme als den CRS84-Standard hinzufügt. Eine der Alternativen wurde als Mechanismus zur Angabe von CRS-Informationen in einem JSON-FG-Dokument ausgewählt und wird vollständig im „OGC Testbed-17: OGC Features and Geometries JSON Engineering Report“ (OGC 21-017r1) beschrieben, siehe oben. OGC Testbed-17: Funktionen und Geometrien JSON CRS-Analyse des Alternativen-Engineering-Berichts

  • Entwickler anlocken: Senkung der Einstiegshürde für die Implementierung von OGC-Web-APIs: OGC Web API-Standards werden entwickelt, um die Bereitstellung von Geodaten über das Internet zu vereinfachen. Diese Standards bieten ein gewisses Maß an Formalität, um ein hohes Maß an Interoperabilität zu gewährleisten. Sie definieren Anforderungen und Regeln streng, um den Spielraum für Interpretationsfehler zu verringern. Diese Strenge macht die Standarddokumente manchmal schwer lesbar und daher schwer umsetzbar. Anstatt einen Standard direkt zu untersuchen, beginnen die meisten Entwickler lieber mit Implementierungsrichtlinien, Beispielcode und Best-Practice-Dokumentation und ziehen dann das Standarddokument zu Rate, um Anleitung und Klarheit zu erhalten. Die Testbed-17-API-Aufgabe diente als Grundlage für die weitere Entwicklung und Erforschung und liefert das Wissen, das für die agile Entwicklung, Bereitstellung und Ausführung von OGC-Standard-basierten Anwendungen erforderlich ist, und folgt dabei einer „How-To“-Philosophie mit praktischen Experimenten, Beispielen und Anweisungen. OGC Testbed-17: Entwickler anlocken: Senkung der Einstiegshürde für die Implementierung von OGC-Web-APIs

  • Geodatenwürfel: Dieser Engineering-Bericht definiert einen Spezifikationsentwurf für eine interoperable Geo Data Cube (GDC)-API, die OGC-API-Bausteine ​​nutzt, beschreibt die Implementierung des API-Entwurfs im Detail und untersucht verschiedene Aspekte, darunter Datenabruf und -ermittlung, Cloud-Computing und maschinelles Lernen. Implementierungen des GDC-API-Entwurfs werden anhand von Anwendungsfällen demonstriert, darunter die Integration von terrestrischen und maritimen Höhendaten und Forstinformationen für kanadische Feuchtgebiete. OGC Testbed 17: Geo Data Cube API Engineering-Bericht

  • Compliance-Interoperabilität, Tests und Evaluierungen: Dieser ER enthält Informationen über die Entwicklung einer Testsuite für den OGC API — Processes Standard (OGC 18-062r2), die im OGC Test Evaluation Tool (TEAM Engine) ausgeführt werden soll. Der ER dokumentiert außerdem eine Evaluierung einer alternativen Umgebung für OGC-Konformitätstests. OGC Testbed 17: CITE-Engineering-Bericht

Alle 16 Ingenieurberichte, die die Ergebnisse der einjährigen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten der Teilnehmer zusammenfassen, sind nun veröffentlicht und stehen der Öffentlichkeit sowohl im HTML- als auch im PDF-Format frei zur Verfügung .

Hintergrund

In einer gemeinsamen Anstrengung arbeiten alle Testbed-Teilnehmer, Sponsoren und das OGC-Team zusammen, um den Technology Readiness Level (TRL) für georäumliche IT-Lösungen schrittweise zu erhöhen, einschließlich Softwarearchitektur, Schnittstellendesign, Informations- und Datenmodellen sowie zugehörigen Standards und Spezifikationen. Die Testbed-Teilnehmer verfolgen einen Rapid-Prototyping-Ansatz, um Lösungen für standortbezogene Probleme der Sponsoren zu entwerfen, zu entwickeln und zu testen.

Die jährlichen Testbeds des OGC sind die größten Initiativen des Innovationsprogramms des Konsortiums. Testbeds fördern Forschung und Entwicklung, um Standortdaten und -informationen FAIR zu machen: auffindbar, zugänglich, interoperabel und wiederverwendbar. Testbeds bieten Sponsoren eine einzigartige Gelegenheit, gemeinsam mit den weltweit führenden Experten für Geoinformationstechnologie Herausforderungen im Bereich Standortdaten und -verarbeitung anzugehen. In den OGC-Testbeds entwickelte Lösungen haben sich zu Standards und Technologien entwickelt, die heute in zahlreichen Bereichen auf der ganzen Welt eine entscheidende Rolle spielen. 

Um mehr über die Vorteile einer Förderung einer OGC-IP-Initiative im Allgemeinen zu erfahren, besuchen Sie die Webseite des OGC-Innovationsprogramms.

Aufruf zur Teilnahme

Die Antworten auf den Aufruf zur Teilnahme (Call for Participation, CFP) waren im Januar fällig. Exemplare des CFP sind im HTML- und im PDF-Format verfügbar.