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|title=Artendatenaustausch - Standardisierung auf Grundlage von O & M
(Species Data Exchange - Standardization Based on O & M)
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==Artendatenaustausch - Standardisierung auf Grundlage von O & M
(Species Data Exchange - Standardization Based on O & M)==
https://ceur-ws.org/Vol-2197/paper18.pdf
Tagungsband UIS 2018
Beitrag R: Frank Lemke, Rolf Walter
Artendatenaustausch -
Standardisierung auf Grundlage von O & M
Species Data Exchange -
Standardization Based On O & M
Frank Lemke1, Dr. Rolf Walter2
1
Struktur und Genehmigungsdirektion Nord, frank.lemke@sgdnord.rlp.de
2
processware GmbH, walter@processware.de
Abstract
The universe of species gis data is filled with numerous systems and data models, which hardly
interact. The German Bundesamt für Naturschutz started a project to improve the
interoperability between official systems collecting and supplying species data in Germany.
For this project the authors present a solution to interchange species data based on the ISO
standard “Observations and Measurements”.
Zusammenfassung
Artendaten zu standardisieren erscheint als Herkulesaufgabe im weitreichenden,
dynamischen wissenschaftlichen Arbeitsfeld der Taxonomien in Flora und Fauna. Hier werden
seit hunderten von Jahren Nachweise gesammelt und archiviert - von Funden aus frühen
Zeiten über genetischen Proben bis hin zu aktuellen Sichtbeobachtungen von Bürgerwissen-
schaftlern mit Hilfe von Computerunterstützung oder über Satellitendaten.
Die Grundlage für die Austauschbarkeit von Artenbeobachtungen verschiedener Systeme
untereinander, aber insbesondere zum Erhalt einer einheitlichen Sicht auf die verschiedenen
Datenquellen, wurde durch ein vom Bundesamt für Naturschutz (BfN) initiiertes Standardisie-
rungsvorhabens im Herbst 2017 gestartet.
In diesem Beitrag stellen wir den zukünftigen Standard für RLP vor, basierend auf der
Grundlage des Standards Observations and Measurements. Damit wird ein Austauschangebot
nachvollziehbar deklariert, sodass fremde Systeme flexibel das Artendatenangebot aus
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Rheinland-Pfalz nutzen können und auch umgekehrt andere Fachportale die Möglichkeit
haben, Artendaten an RLP technisch auszuliefern.
1 Einführung
Bürgerinnen und Bürger, ob Amateure, Wissenschaftler oder Landschaftspfleger,
nutzen zunehmend (in der Regel) frei verfügbare Werkzeuge, um Beobachtungsdaten
zu Flora und Fauna zu erfassen und diese für verschiedene Zwecke selbst weiter zu
verwenden oder der Allgemeinheit zur Verfügung zu stellen [Röller 2015]. Alleine im
Workshop „Erfassungssysteme für Beobachtungsdaten von Organismen: Standards
für den Datenaustausch“ des BfN im November 2017 wurden über zehn derartige
Systeme und Werkzeuge vorgestellt. Einige davon werden europaweit eingesetzt,
andere eher nur am norddeutschen Strand. Manche fokussieren regionale Bezüge
aller Arten, andere fokussieren bestimmte Arten (z. B. Vögel, Käfer, Schmetterlinge).
Anwendungen und Datenbanken interagieren bis heute leider kaum – abgesehen von
bilateralen Austauschvereinbarungen, die in der Regel über manuell
fortzuschreibende Schnittstellenvereinbarungen technisch unterstützt werden. So
tauscht der Artenfinder mit GBIF, Naturgucker und insectis sowie mit dem amtlichen
Naturschutz in Rheinland-Pfalz die Sichtbeobachtungen aus.
Diese Situation existiert vor allem auch zum Leidwesen der Nutzer. Für
unterschiedliche Zwecke, für verschiedene Auftraggeber und unter Umständen
regional beschränkt müssen Nutzer verschiedene Systeme leider im Wechsel nutzen,
anstatt mit Ihrem „Lieblingssystem“ arbeiten zu können und die Daten dorthin „fließen“
zu lassen, wo sie benötigt werden oder landen sollen.
Zielsetzung eines Workshop des BfN war es, einen gemeinsamen Austauschstandard
zu entwickeln und zu etablieren. Als ersten Schritt wurde vorgegeben, sich auf einen
Mindeststandard von Verbreitungsdaten von Organismen (5 W: Wer, Wann, Was,
Wo, Wie) zu beschränken und diesen unter Berücksichtigung existierender Standards
(z. B. „Darwin Core“ oder „ABCD“) gemeinschaftlich vorzugeben.
Nachfolgend wird ein alternativer Vorschlag beschrieben: eine Standardierung eines
Beschreibungsformat für Austauschschnittstellen durch die Vorgaben von
Observations und Measurements (O&M), einem ISO-konformen Austauschschemas
für Beobachtungsdaten.
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2 Existierende Standards
2.1 Technische Standards für Austauschformate
Als zukunftsweisende technische Standards für Austauschformate haben sich auf dem
http-Protokoll basierende Übertragungsmechanismen mit offenen Standards wie
JSON und XML etabliert. Beobachtungsdaten auszutauschen ist eine naheliegende
Aufgabe nicht nur für den Austausch von Informationen zum Vorkommen von Arten.
Satelliteninformationen, die in großen Mengen auch im Naturschutz immer höhere
Bedeutung erlangen, müssen empfangen, ausgetauscht und verarbeitet werden. Da
es sich um Geodaten handelt, hat das OGC entsprechende Standards geschaffen, die
inzwischen als ISO Standards übernommen wurden.
2.2 Standard Observations and Measurements
Bei den Überlegungen, die Erhebung von Artenbeobachtung zu standardisieren,
spielen die GIS Standards nach der ISO 19XXX natürlich den wichtigsten Part.
Ausgehend von den zunehmend mehr verbreiteten Sensoren zur Erdbeobachtung und
der Notwendigkeit den Datenaustausch zu beschleunigen, wurde die ISO Norm ISO
19156:2011 „Observations und Measurements“ geschaffen. Dabei handelt es sich um
die Übernahme eines OGC Standard, der aus GML weiterentwickelt wurde.
Mit dem Standard O&M [OGC 2018] existiert eine XML und GeoJSON Grammatik zum
Datenaustausch.
Nach der Definition ist eine Beobachtung (Observation) die Festellung eines Wertes
einer bestimmten Eigenschaft eines Untersuchungobjektes zu einem bestimmten
Zeitpunkt. Der Wert wurde durch eine Prozedur gewonnen.
Artenbeobachtungen können mit Hilfe dieses Standards dargestellt werden.
Zum Verständnis der Beobachtungsdaten, die durch den Standard Observations und
Measurements normiert werden, ist das zugrunde liegende Modell zu verstehen:
• Eine Beobachtung (Observation) findet zu einem bestimmten Zeitpunkt statt.
• Mit Hilfe einer bestimmten Prozedur (procedure), mit bestimmten Parametern,
wird für eine Eigenschaft (observed property) des Untersuchungsobjektes
(feature-of-interest) ein Wert (result) ermittelt.
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Damit enthält ein Datensatz die Elemente
• time, d.h. Zeitpunkt der Observation
• procedure, definiert den Erfassungsprozess
• observed property – definiert, welche Eigenschaft im Hinblick auf das
Untersuchungsobjekt ermittelt wird,
• result – liefert das Ergebnis zum observed property
Abbildung 1: Basiskonzepte von O&M
Mit diesem Standard lässt sich die Beobachtung einer Art darstellen.
Was der Standard nicht leisten kann, ist die fachliche Vorgabe der Eigenschaften
(observed property) und Vorgehensweise zur Ermittlung der Eigenschaft (procedure).
Diese ergeben sich aus dem Fachobjekt (feature of interest), woraus sich der fachliche
Standardisierungsbedarf ergibt.
3 Artenfinder-Schnittstelle als Beispiel
In der Objektart des citizens science Projekts Artenfinder geht es um die Beobachtung
der Art an einem Punkt im Gelände.
Während in einer ersten Version des Artenfinders noch eine proprietäre Schnittstelle
den Austausch zwischen verschiedenen Endgeräten und Erfassungssystemen der
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Projektpartner ermöglicht hat, wurde in 2017 im Rahmen einer Neuorientierung der
Modellierung der Naturschutzinformationen in Rheinland-Pfalz ein erster
Standardisierungsversuch übernommen. In Abbildung 2 ist das Anwendungsschema
der Artenbeobachtung im Osiris Kontext von Rheinland-Pfalz dargestellt. Der
Artenfinder stellt eine vereinfachte Untermenge dar [Lemke & Walter 2017].
Abbildung 2: UML-Diagramm zur Objektart Artenbeobachtung
Zukünftig soll die Schnittstellendefinition auf O&M basieren, wobei die
Abstimmungsarbeiten der Fachgremien noch abgewartet werden sollen.
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Ein erstes Observation-Objekt besteht aus der Bestimmung der Art. Dieser Vorgang
(procedure) kann einfach sein, durch bloßes Erkennen anhand äußerer Merkmale oder
aufwändig z. B. durch Lautanalyse mit Hilfe von Tonaufzeichnungen oder anderen
Detektionen. Dieser Vorgang ist Ziel einer ersten Standardisierung.
Auch das Resultat, der wissenschaftliche Artenname und seine taxonomische
Einstufung, ist keineswegs einheitlich vorgegeben. Hierdurch wird die Notwendigkeit
der fachlichen Standardisierung deutlich. Vorgesehen ist die Verwendung von EU
Nomen. „EU-nomen enables the correct use of species names and their classification,
to more accurately manage information on animals and plants. This is the first all-taxa
inventory for European species.“ [de Jong 2015]
Nach 18.4.7 der COMMISSION REGULATION (EU) No 1253/2013 of 21 October 2013
ist EU Nomen gesetzlich vorgeschrieben. Ein Standard sollte dies berücksichtigen,
insbesondere wenn eine Zielsetzung der Standardisierungsbestrebungen die
Gewinnung und Verwendung amtlicher Daten für den Naturschutz ist.
Auch wenn der aktuelle Stand der Taxonomie manchen Experten und Biologen nicht
in allen Tiefen begeistert, so ist dieser Standard eine einfache, gut gepflegte, mit vielen
Werkzeugen hinterlegte Grundlage, die Austauschbarkeit vielleicht nicht aller, aber
vieler wichtiger Informationen zu garantieren. Auch der Artenfinder verwendet im
ersten Schritt als user-interface nicht EU-Nomen, sondern eine dem Citizen-Science-
Charakter angemessene einfachere und umgangstauglichere Artenliste – die aber im
Hintergrund auf EU-Nomen abgebildet wird – insbesondere für den Datenaustausch
mit dem Landschaftsinformationssystem Rheinland-Pfalz.
Abschließend zeigen wir zur Veranschaulichung ein konkretes Beispiel für eine
Artenfindermeldung abgebildet auf der Grundlage von O&M:
Artenfinder Fund Art
Artenfinder Fundort Gattungsname
2018-06-11T17:22:25.00
374264 5605961
4 Zusammenfassung und Ausblick
Übersetzt auf das Thema Artenbeobachtung bedeutet die Verwendung von O&M für
den Standardisierungsprozess, dass jeder Transformationsprozess von den
verschiedenen Datenmodellen der Systeme auf den Standard O&M die Diskussion
strukturiert und erleichtert. Ersetzt wird die Diskussion allerdings nicht. Sie findet nur
im vorstrukturierten Raum statt und ermöglicht darüber hinaus individuelle
Abweichungen, die aus der Fachlichkeit stammen, aber diese werden nunmehr in
einer gemeinsamen Sprache formuliert.
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Der mögliche Mindeststandard, auf den man sich einigen wird, kann von Herstellern
und Systemanbietern als Standard in GIS-Werkzeuge implementiert werden.
5 Literaturverzeichnis
de Jong, Y. et al. (2015) PESI - a taxonomic backbone for Europe. Biodiversity Data Journal
3: e5848. https://doi.org/10.3897/BDJ.3.e5848. (aufgerufen a, 03.09.2018)
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Anwendung. In: Freitag, U.; Fuchs-Kittowski, F.; Hosenfeld, F.; Abecker, A.; Wikarski, D.
(2017) (Hrsg.): Umweltinformationssysteme 2017 - Vernetzte Umweltdaten. Proceedings of
the 24th Workshop Umweltinformationssysteme (UIS 2017), Brandenburg a. d. Havel,
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03.09.2018)
Rinne, Ilkka (2012): What is an O&M Observation and why should you care?
https://www.spatineo.com/2012/02/what-is-an-om-observation-and-why-should-you-care/
(aufgerufen am 30.08.2018).
Röller, O. (2015): Citizen Science. Neue Möglichkeiten für Naturforschung und Naturschutz in
Deutschland. Neustadt a. d. W., 144 S.
Röller, O., Walter, R.: ArtenFinder - Citizen Science am Beispiel der Libellen. Erschienen in
Freitag, U.; Fuchs-Kittowski, F.; Hosenfeld, F.; Abecker, A.; Kudraß, T. (2016) (Hrsg.):
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the 23rd Workshop Umweltinformationssysteme (UIS2016), Leipzig, Germany, June 1-2,
2016, http://ceur-ws.org/Vol-1781/paper12.pdf (aufgerufen am 30.08.2018).
OGC (2018): Observations and Measurements. http://www.opengeospatial.org/standards/om
(aufgerufen am 30.08.2018).
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