Fragen zu Geodatenmodellen und Beschreibungssprache

Einführung

Damit digitale Raumdaten korrekt und vollständig erfasst, abgelegt, weitergegeben und ausgewertet werden können, müssen sie mit Geodatenmodellen beschrieben werden. Diese beschreiben die im Datensatz enthaltenen Objekte und ihre charakteristischen Merkmale sowie die räumlichen Beziehungen der Objekte untereinander. Wichtig ist ausserdem eine einheitliche Beschreibungssprache, in der das Datenmodell formuliert wird. Damit lassen sich verschiedene Datenmodelle viel einfacher verstehen.

Inhaltliche Aspekte

• Was sind Geodatenmodelle?

  Geodatenmodelle sind gemäss Art. 3 Abs. 1 Bst. h GeoIG (SR 510.62): «Abbildungen der Wirklichkeit, welche Struktur und Inhalt von Geodaten systemunabhängig festlegen». Heute werden nur in wenigen Fachbereichen schweizweit einheitliche Geodatenmodelle verwendet, wie beispielsweise in der amtlichen Vermessung.

  Zugang zum Datenmodell AV

• Welchen Zweck haben minimale Geodatenmodelle für Geobasisdaten des Bundesrechts?

  Im Rahmen der angestrebten Harmonisierung müssen die Fachstellen des Bundes künftig minimale Geodatenmodelle für ihre Geobasisdaten des Bundesrechts vorgeben und darin Struktur und Detaillierungsgrad der Inhalte festlegen (Art. 9 Abs. 1 GeoIV, SR 510.620). Diese minimalen Geodatenmodelle erfüllen dabei die Anforderungen an einen sinnvoll machbaren Ausgleich zwischen minimalem Aufwand und maximalem Nutzen und stellen somit die für eine praxistaugliche Modellierung zwingend erforderliche Verbindung zwischen Vollzugspraxis und Informationstechnologie dar. Der eigentliche Zweck minimaler Geodatenmodelle für Geobasisdaten des Bundesrechts lässt sich aus der Beantwortung folgender Fragestellungen ableiten:

  • Welche zu modellierenden Elemente ergeben sich aus der Fachgesetzgebung?
  • Welche zu modellierenden Elemente sind für die Bundesstellen zur Erfüllung ihres gesetzlichen Auftrages erforderlich?
  • Was ist für die Abdeckung der kantonsübergreifend zu modellierenden Elemente für die kantonale Ebene erforderlich und was davon liegt in den Kantonsmodellen schon vor?
  • Sind die Elemente zur Koordination mit angrenzenden bzw. überlappenden Themenbereichen genügend berücksichtigt?
  • Wie umfangreich darf das minimale Geodatenmodell insgesamt sein, um möglichst stabil (d.h. änderungsresistent) zu sein, um mit möglichst wenig Aufwand erstellt und um so umgesetzt werden zu können, dass in der Vollzugspraxis (wie z.B. bei Verbänden, Ing. Büros etc.) eine möglichst hohe Akzeptanz und Verbindlichkeit erreicht werden kann?
  • Welche Aspekte sind für eine spätere Archivierung der Geodaten vorzusehen?

  Für Datensätze, die Inhalte des Katasters der öffentlich-rechtlichen Eigentumsbeschränkungen abbilden (ÖREB-Datensätze wie z.B. die Nutzungsplanung) gilt ausserdem, dass das minimale Geodatenmodell den eigentümerverbindlichen Zustand vollumfänglich abdecken muss. Mit einem durchgängigen Datenmodell, welches auf dieser Basis der Bedürfnisse und Anforderungen aller Beteiligten basiert, können Daten einfacher ausgetauscht, zusammengetragen, generalisiert, statistisch ausgewertet und später archiviert werden. Dies bedeutet, dass alle Geodatenmodelle in einem Fachbereich dann auch jeweils die Anforderungen an das minimale Geodatenmodell erfüllen müssen. Für die Erarbeitung eines solchen minimalen Datenmodells bietet sich das Instrument der Fachinformationsgemeinschaften an. Ausführlichere Informationen und praktische Hinweise zum Vorgehen bei der Harmonisierung von Geobasisdaten in Fachinformationsgemeinschaften sind in den entsprechenden Empfehlungen¹⁾ enthalten.

  ¹⁾ Empfehlungen zum Vorgehen bei der Harmonisierung von Geobasisdaten in Fachinformationsgemeinschaften (e-geo.ch):

  Zugang zu den Empfehlungen

• Welche Eigenschaften erfüllen minimale Geodatenmodelle für Geobasisdaten des Bundesrechts?

  Im minimalen Geodatenmodell wird beschrieben, was der Geobasisdatensatz enthält. Es erfüllt folgende Eigenschaften:

  • In einem Text wird die Semantik der Modellelemente eindeutig beschrieben.
  • In einem Objektkatalog werden die Objekte mit ihren Eigenschaften und ihren Erfassungsregeln möglichst präzise charakterisiert.
  • Es ist konzeptionell und systemunabhängig aufgebaut.
  • Es genügt den fachlichen Anforderungen und ist möglichst einfach. Dies bedeutet, dass nicht alles Wünschbare, sondern nur das Notwendige modelliert wird.
  • Es ist in einer produkt- und herstellerneutralen Sprache dokumentiert.
  • Es bleibt möglichst lange unverändert.
  • Es hat unter den beteiligten Partnern der Fachinformationsgemeinschaft (z.B. Kantone, Verbände etc.) ein Vernehmlassungsverfahren durchlaufen. Darin wird die semantische Modellbeschreibung bereinigt. Die formalisierte, technische Form des konzeptionellen Datenmodells wird nur noch abgenommen.
  • Es ist durch eine Fachstelle des Bundes (z.B. Bundesamt für Umwelt) für verbindlich erklärt worden.

• Wie werden minimale Geodatenmodelle dokumentiert?

  Die Dokumentation minimaler Geodatenmodelle besteht nebst einer Prosabeschreibung der Modellsemantik aus folgenden Elementen:

  • Objektkatalog (beschreibend)
  • Konzeptionelles Datenmodel
    - UML¹⁾ - (bzw. ERM²⁾ -) Diagramm (grafisch)
    - INTERLIS-Modelldatei (textuell)
  • Darstellungsmodell, sofern durch Festlegung der Fachstelle des Bundes erforderlich

  ¹⁾ UML = Unified Modeling Language (www.uml.org)
  ²⁾ ERM = Entity-Relationship Model ("Gegenstands-Beziehungs-Modell")

• Was ist ein Objektkatalog und wie wird er erstellt?

  Der Objektkatalog ist eine informelle Aufzählung von Klassen (Realwelt-Objekte mit gleichen Eigenschaften), ihren Beziehungen untereinander, sowie deren Attribute als umgangssprachliche Definition. Zum Objektkatalog gehören Angaben zum Detaillierungs-grad und zu den Qualitätsanforderungen (insbesondere geometrische) sowie zu den Erfassungsregeln. Er ist eine Vorstufe und eine Ergänzung des konzeptionellen Datenmodells.

• Was ist ein konzeptionelles Datenmodell und wie wird es erstellt?

  Das konzeptionelle Datenmodell beschreibt exakt die Gliederung und den Inhalt von Geodaten. Es definiert also einen eindeutigen anwendungsspezifischen Zustand der Realität und kann so, wenn es für verbindlich erklärt wird, unter Umständen die Flexibilität in der Anwendung von Vollzugsinstrumenten einschränken, z.B. neue Differenzierungen lassen sich nicht abbilden oder es fehlt die Möglichkeit, später in der Praxis auftretende Kompromiss- und Ausnahmeregelungen in den Daten sauber abzubilden. Dieses Risiko lässt sich minimieren, wenn das zugrunde liegende konzeptionelle Datenmodell mit der Vollzugspraxis gut übereinstimmt und alle diese Aspekte bereits sauber berücksichtigt.
  Das konzeptionelle Datenmodell ist unabhängig von der gerade verfügbaren Technologie und wird grafisch in UML1) (bzw. ERM2)) und textuell in INTERLIS abgebildet, um es maschinenlesbar zu machen. Dies ermöglicht zudem den Einsatz technischer, formaler Unterstützungswerkzeuge bei der Datenüberprüfung auf Einhaltung der Vorgaben und beim Aufbau von physischen Datenmodellen in unterschiedlichen Systemen.
  Die Erarbeitung der semantischen Modellbeschreibung als Grundlage des konzeptionellen Datenmodells ist erfahrungsgemäss am Aufwändigsten und Schwierigsten, da dort die Interessen vieler Prozessbeteiligten mit ihren unterschiedlichen Hintergründen (Vollzugspraxis, Recht, Informatik, etc.) einfliessen. Hierbei muss zunächst ein gemeinsames Verständnis und eine gemeinsame Sprache gefunden werden. Dazu braucht es Personen und Institutionen, die bereit sind, sich darauf einzulassen. Andernfalls werden kaum praxistaugliche Datenmodelle zustande kommen.

  ¹⁾ UML = Unified Modeling Language (www.uml.org)
  ²⁾ ERM = Entity-Relationship Model ("Gegenstands-Beziehungs-Modell")

• Was sind die Unterschiede zwischen konzeptionellem, logischem und physischem Datenmodell und wo stehen die minimalen Geodatenmodelle innerhalb dieser Modelllandschaft?

  Das konzeptionelle Datenmodell konzentriert sich auf die systemunabhängige Beschreibung der Gliederung und des Inhalts der Geodaten. Das logische Modell beschreibt die Datenstrukturen der auszutauschenden Daten (Datenorganisation in der eigenen Systemlandschaft). Im physischen Modell werden die Vorgaben für die tatsächliche technische Implementierung formuliert (systemabhängige Datenbankstruktur zur Erstellung und Nachführung der Geodaten bzw. Formatschema zum Datenaustausch in einem Standard-Transferformat). Ein minimales Geodatenmodell deckt die konzeptionelle Ebene ab.

• Müssen prozessbezogene Informationen in der Modellierung berücksichtigt werden und falls ja, wie?

  Mit dem minimalen Geodatenmodell soll so einfach wie möglich eine grundlegende Harmonisierung erreicht werden, bei der so wenig wie möglich in die internen Prozess-Strukturen der zuständigen Stelle eingegriffen werden muss. Somit konzentriert sich die Definition des minimalen Geodatenmodells auf die Festlegung der extern wirksamen Objekte und Beziehungen des konzeptionellen Datenmodells (inkl. Objektkatalog).
  Der Einbezug prozessbezogener Aspekte in die Modellierung liegt daher im Ermessensspielraum der zuständigen Stelle, da sie in erster Linie nur für die internen Prozesse relevant sind. Eine Motivation für den Einbezug in das minimale Geodatenmodell wäre z.B. dann gegeben, wenn die Verfügbarkeit von prozessbezogenen Informationen für alle Beteiligten von wesentlichem Interesse ist. Allerdings wäre dabei zu hinterfragen, ob solche Informationen nicht besser bei den Metadaten als Teil des «minimalen Metadatenumfangs» zum Geobasisdatensatz untergebracht werden können. Die Beantwortung dieser Frage sollte bei der Erarbeitung des konzeptionellen Datenmodells im Rahmen der von der Fachstelle des Bundes zu organisierenden Fachinformationsgemein-schaft erfolgen.
  Ausführlichere Informationen und praktische Hinweise zum Vorgehen bei der Harmonisierung von Geobasisdaten in Fachinformationsgemeinschaften sind in den entsprechenden Empfehlungen¹⁾ enthalten.

  ¹⁾ Empfehlungen zum Vorgehen bei der Harmonisierung von Geobasisdaten in Fachinformationsgemeinschaften (e-geo.ch): Zugang zu den Empfehlungen

• Müssen Erfassungsrichtlinien in der Modellierung des minimalen Geodatenmodells berücksichtigt werden und falls ja, wie?

  Mit dem minimalen Geodatenmodell soll so einfach wie möglich eine grundlegende Harmonisierung erreicht werden, bei der so wenig wie möglich in die internen Prozess-Strukturen der zuständigen Stelle eingegriffen werden muss. Somit konzentriert sich die Definition des minimalen Geodatenmodells auf die Festlegung der extern wirksamen Objekte und Beziehungen des konzeptionellen Datenmodells (inkl. Objektkatalog). Für die Erfassungsrichtlinien bedeutet dies, dass pro Thema im entsprechenden Objektkatalog festgelegt wird, welche Objekte wie erfasst werden. Mit dem «Wie» ist nicht die Art der Messmethode gemeint (Einhaltung der in Art. 8 Abs. 3 GeoIG, SR 510.62 geforderten Methodenfreiheit), sondern die genaue Abgrenzung eines Objekts (z.B. gehören vorspringende Balkone noch zum Gebäudegrundriss oder nicht). Damit wird sichergestellt, dass die Werkvertragsnehmer ihre Daten so erfassen, dass die definierte gemeinsam festgelegte Basis von Datenobjekten und ihrer zugehörenden Attributen gewährleistet werden kann.

• Weist ein minimales Modell nur obligatorische oder auch optionale Attribute auf?

  In der Regel nur obligatorische, weil es ein minimales Modell ist; falls die Fachinformations-gemeinschaft aber einhellig zum Schluss kommt, das Modell müsste auch optionale Attribute enthalten, ist dies nicht untersagt.

• Muss es für jeden Eintrag im Geobasisdatenkatalog (GBDK) genau ein minimales Geodatenmodell geben?

  Nein, es kann ein minimales Geodatenmodell für einen oder eines über mehrere Einträge im Geobasisdatenkatalog erstellt werden. Für einen einzelnen Katalogeintrag sind jedoch nur dann mehrere minimale Modelle möglich, wenn für diesen Katalogeintrag in der Sammlung der Geobasisdatensätze des Bundesrechts auch mehrere Einträge vorhanden sind. Die Frage der Anzahl der Modelle muss immer auch im Rahmen des generellen Harmonisierungsauftrags des Geoinformationsgesetzes und seinen Ausführungsverordnungen gesehen werden.

• Muss es für jeden Eintrag in der Sammlung der Geobasisdatensätze des Bundesrechts jeweils genau ein minimales Geodatenmodell geben?

  Nein, es kann ein minimales Geodatenmodell für einen oder eines über mehrere zu einem Katalogeintrag gehörenden Einträge in der Sammlung der Geobasisdatensätze des Bundesrechts erstellt werden. Allerdings soll es für einen Eintrag in der Sammlung der Geobasisdatensätze nicht mehrere minimale Modelle geben. Die Frage der Anzahl der Modelle muss immer auch im Rahmen des generellen Harmonisierungsauftrags des Geoinformationsgesetzes und seinen Ausführungsverordnungen gesehen werden.

• Müssen für Geobasisdaten des Bundesrechts, bei denen der Raumbezug nur ein kleiner Bestandteil der Datensätze ausmacht (wie z.B. bei Messdaten allgemein, bei Wetterdaten etc.) minimale Datenmodelle erstellt werden und falls ja, in welcher Form?

  Ja, mindestens der Raumbezug der Messstelle selber und der Inhalt der Messungen (als Attribute der Messstelle wie sie in der entsprechenden Fachgesetzgebung festgelegt sind) sollen modelliert werden.

• In welcher Sprache soll modelliert werden?

  Ein konzeptionelles Datenmodell ist eine relativ abstrakte, stark formalisierte Beschreibung der Realwelt und muss nur in einer Sprache vorliegen. Gerade um sich in einer Fachinformationsgemeinschaft uneingeschränkt mit der Modellierung selber und nicht mit der Semantik der Begriffe in verschiedenen Amtssprachen auseinander setzen zu müssen, ist es sinnvoll, das Modell in einer Sprache zu erstellen. Zudem wird dadurch die Implementation in ein geografisches Informationssystem wesentlich vereinfacht. Dass hingegen die semantische Modellbeschreibung und der Objektkatalog (Prosabeschreibung der Objekte des Datenmodells) in mehreren Sprachen vorliegen muss und auch die Daten mit Hilfe einer Übersetzungstabelle in verschiedenen Sprachen gelesen bzw. geschrieben werden müssen, ist unabdingbar. Eine entsprechende Empfehlung mit ausführlicheren Angaben dazu ist in Vorbereitung und soll bis spätestens Ende Jahr vorliegen.

• Welche Hilfsmittel und Werkzeuge stehen für die Modellierung von Geobasisdaten des Bundesrechts zur Verfügung?

  Im Rahmen der Weiterentwicklung der Datenbeschreibungssprache INTERLIS von der Version 1 zu 2 sind einige Hilfsmittel und Werkzeuge zur Unterstützung der Geodatenmodellierung neu erarbeitet bzw. für INTERLIS 2 erweitert worden.

  Hilfsmittel:

  • Benutzerhandbuch zu INTERLIS (Modellieren raumbezogener Daten. Eine Einführung unter Berücksichtigung von UML¹⁾ und INTERLIS)
  • Referenzhandbuch für INTERLIS

  Werkzeuge:

  • Compiler für INTERLIS (der Compiler überprüft die Syntax eines INTERLIS-Modells und generiert auf Wunsch verschiedene Formatschemata)
  • Checker für INTERLIS (der Checker prüft Daten gegenüber einem vorgegebenen INTERLIS-Modell)
  • UML/INTERLIS-Editor (mit dem UML/INTERLIS-Editor können Modelle grafisch erstellt und daraus automatisch ein Objektkatalog und ein INTERLIS-Modell generiert werden)
  • INTERLIS-Modul für FME²⁾ (für die Konvertierung der Daten in andere Formate, benötigt die kommerzielle Software FME)

  Diese Hilfsmittel und Werkzeuge können kostenlos von www.interlis.ch herunter geladen werden.

  ¹⁾ UML = Unified Modeling Language (www.uml.org)
  ²⁾ FME = Feature Manipulation Engine (Werkzeug der Firma Safe Software Inc, www.safe.com)

• Welchen Anforderungen muss eine Beschreibungssprache für Geobasisdaten des Bundesrechts genügen?

  Das neue Geoinformationsrecht schreibt vor, dass gemäss Art. 10 Abs. 1 GeoIV (SR 510.620) die Beschreibungssprache einer anerkannten Norm entsprechen muss. Es ermächtigt das Bundesamt für Landestopografie swisstopo, die allgemeine Beschreibungssprache verbindlich festzulegen (Art. 10 Abs. 2 GeoIV). Dabei stellt der Bund die Mitwirkung der Kantone und die Anhörung der Partnerorganisationen auf geeignete Weise sicher. In der Verordnung des Bundesamtes für Landestopografie swisstopo über Geoinformation (GeoIV-swisstopo), in Art. 5 steht, dass die allgemeine Beschreibungssprache für Geodatenmodelle der Modellierungssprache INTERLIS 1 oder 2 entsprechen muss. Die ausschliessliche Verwendung einer anderen Beschreibungssprache für Geobasisdaten des Bundesrechts bedarf einer ausdrücklichen Regelung in einer Verordnung des Bundesrates (Art. 10 Abs. 3 GeoIV). Denkbar ist eine abweichende Regelung insbesondere dort, wo im internationalen Datenaustausch eine andere Beschreibungssprache erforderlich ist (z.B. bei Luftfahrtdaten oder im Bereich der Umweltinformation). Im Hinblick auf eine möglichst nachhaltige Datenmodellierung und damit zeitgemässe Konzepte der Datenmodellierung (Objektorientierung, Vererbungsstrukturen, polymorphes Lesen etc.) genutzt werden können, wird die Verwendung von INTERLIS 2 nachdrücklich empfohlen.

Organisatorische Aspekte

• Was ist der Zeitplan der Bundesstellen zur Einführung der minimalen Geodatenmodelle und wie lese ich ihn?

  Mit Bundesratsbeschluss vom 21.05.2008 wurde die interdepartementale Koordinationsgruppe für geografische Information und geografische Informationssysteme¹⁾ (GKG) beauftragt, einen Zeitplan inkl. Prioritäten für die Einführung der Geodatenmodelle [für die Geobasisdaten des Bundesrechts] festzulegen und den Kantonen mitzuteilen. Dieser Zeitplan für die Einführung der «Minimalen Geodatenmodelle» ist von der GKG als Weisung für die Bundesstellen am 26. August 2009 erlassen worden.

  ¹⁾ ab 1. Juli 2008: Koordinationsorgan für Geoinformation des Bundes

• Wie sind die im Zeitplan der Bundesstellen zur Einführung der minimalen Geodatenmodelle enthaltenen Fristen durch die zuständigen Stellen (insbesondere auch von den Kantonen) zu verstehen?

  Im Grundsatz gilt: Mit der Inkraftsetzung des GeoIG (SR 510.62) am 1.7.2008 sind die darin enthaltenen technischen und qualitativen Anforderungen an Geobasisdaten per sofort umzusetzen.
  Für die Umsetzung dieser technischen und qualitativen Anforderungen wird den Kantonen gemäss Art. 53 GeoIV (SR 510.620) eine Frist von fünf Jahren ab dem Inkrafttreten dieser Verordnung gewährt. Verweist die Verordnung jedoch auf Vorgaben, die beim Inkrafttreten noch nicht bestehen (wie z.B. bei den Vorgaben zu den minimalen Geodatenmodellen), so gilt die Übergangsfrist von fünf Jahren erst ab dem Zeitpunkt, in dem diese Vorgaben den Kantonen mitgeteilt werden.

• Umfasst die zeitliche Umsetzungsverpflichtung der minimalen Geodatenmodelle auch die flächendeckende Bereitstellung der zugehörigen Daten?

  Das GeoIG (SR 510.62) gibt hierzu keine explizite Antwort. Allerdings wird die Anpassung bereits bestehender Datenstrukturen, deren Umsetzung in die IT-Systeme und die Konvertierung von bestehenden Daten innerhalb dieses zeitlichen Verpflichtungsrahmens erwartet. In den Übergangsbestimmungen der GeoIV (SR 510.620) wird als Enddatum für den Wechsel des Lagebezugssystems und -rahmens der 31. Dezember 2020 angegeben. Damit ist implizit die Forderung verbunden, bereits bestehende Daten (auch solche in analoger Form) flächendeckend in digitaler Form und in der vorgeschriebenen Qualität zur Verfügung stellen zu können. Die flächendeckende Neuerhebung und Bereitstellung noch nicht oder nur teilweise vorhandener Daten ist damit nicht zwingender Bestandteil der zeitlichen Umsetzungsverpflichtung. In Fällen, in denen den jeweiligen Geobasisdatensätzen im Anhang 1 GeoIV die Zugangsberechtigungsstufe A (frei zugängliche Geobasisdaten, Art. 22 GeoIV) zugewiesen ist, kann erwartet werden, dass Geodaten flächendeckend erhoben und öffentlich zugänglich gemacht werden. Dabei liegt die Festlegung des Zeitrahmens für die flächendeckende Bereitstellung im Ermessensspielraum der zuständigen Stelle und muss daher von dieser entsprechend definiert und eventuell sogar im Fachgesetz verankert werden.

• Wie wird die verbindliche Umsetzung des minimalen Geodatenmodells geregelt?

  Die Fachstelle des Bundes erklärt die fachliche Verbindlichkeit des minimalen Geodatenmodells. Nach formaler Genehmigung durch die GKG setzt die zuständige Stelle das minimale Geodatenmodell um.

Weitere Informationen

• Rechtliche Grundlagen
• Zeitplan für die Einführung der «Minimalen Geodatenmodelle»