NASA Worldwind - Virtual Globe-Anwendungen mit GDV-MapBuilder
NASA Worldwind?
Der 11. Mai 2007 wird vermutlich so manchem Softwareentwickler gut in Erinnerung bleiben. An diesem Tag stellte Sun Microsystem anlässlich der jährlich in San Francisco stattfindenden JavaOne-Konferenz die Preview eines JAVA SDK (Software Development Kit ) für das von der NASA entwickelte Worldwind vor.
Ein beeindruckender Videomitschnitt davon findet sich hier. NASA Worldwind ist eine im Herbst 2004 unter der NASA-Open Source-Lizenz veröffentlichte Software aus der Kategorie „Virtual Globes“. Mit solchen Anwendungen können Satelliten- und Luftbilder auf einem virtuellen Globus kombiniert mit Höhendaten oder anderen digitalen räumlichen Daten angezeigt werden.
Die gesamte Darstellung erfolgt mit 3D-Grafik und jede beliebige Stelle kann vergrößert und von allen Seiten aus beliebiger Höhe frei betrachtet werden. Das bekannteste Programm aus dieser Kategorie ist Google Earth.
Von der Grundfunktionalität sind sich beide Programme sehr ähnlich. Die größten Unterschiede gibt es bei den zugrunde liegenden Daten. Google Earth liefert hier weltweit Satellitenbilder sowie Luftbilder, die in fast allen bewohnten Regionen der Welt hoch aufgelöst sind (bis zu 25 cm Bodenauflösung). Mit solchen Bildern können Fahrzeugtypen annähernd identifiziert und Einzelpersonen als solche erkannt werden. Luftbilder dieser Qualität sind für NASA-Worldwind derzeit allerdings nur für wenige Städte der USA vorhanden. Insgesamt stehen momentan folgende Datenquellen zur Verfügung:
Blue Marble Next Generation - ein Mosaik aus zahlreichen Satellitenfotos mit einer Auflösung von 500 m
Landsat 7 - Satellitenbilder mit einer Auflösung von 15 m
Orthofotos der USA vom USGS (US Geological Survey ) mit einer Auflösung von 1 m (in ausgewählten Städten mit 25 cm)
Topographische Karten der USA vom USGS in unterschiedlichen Maßstäben
Darüber hinaus stehen für NASA Worldwind aber auch auf den Globus projizierbare geographische Animationen auf Basis der Untersuchungen wissenschaftlicher Institute zur Verfügung (zum Beispiel zur Ausbreitung von Waldbränden oder dem Abschmelzen von Schneebedeckungen im Jahresverlauf).
All dies wird auf der Basis eines weltweiten digitalen Höhenmodells dreidimensional dargestellt. Das Höhenmodell wurde von den frei verfügbaren SRTM-Daten (Shuttle Radar Topography Mission ) abgeleitet. Die auf dieser Datenbasis möglichen virtuellen Flüge durch die Gebirge und Täler unseres Planeten sind zum Teil atemberaubend und stehen den Möglichkeiten von Google Earth in nichts nach.
NASA Worldwind Demonstrationsvideo mit virtuellen Flügen bei YouTube. Für größere Version in das Fenster klicken.
NASA Worldwind unterstützt sogar die Anaglyphentechnik , durch die stereoskopische Halbbilder in Komplementärfarben erzeugt werden. Bei Benutzung einer 3D-Brille entsteht so auf dem Bildschirm ein echter dreidimensionaler Eindruck.
Darüber hinaus ist das Produkt nicht nur auf den Globus unseres Heimatplaneten festgelegt. Vielmehr gibt es auch die Möglichkeit sich auf der Basis des gigantischen NASA-Datenarchives genauso auf Mond, Mars, Venus und Jupiter "umzuschauen".
Der Clou ist aber, dass nicht nur das Programm selber, sondern auch die Daten frei verfügbar und nutzbar sind. Diese fallen unter das Public Domain-Nutzungsrecht und sind damit "gemeinfrei" .
Man kann mit NASA Worldwind auf die Daten über das Internet, auf von der NASA für die Öffentlichkeit zur Verfügung gestellte Kartendienstserver, zugreifen. Genauso ist es aber auch möglich den kompletten Datenbestand zur Eigennutzung herunter zu laden! Man muss nur wissen wo man die derzeit 4,6 Terabyte "unterbringt". Ein detaillierter Vergleich von NASA Worldwind und Google Earth findet sich hier.
Und was ist das Besondere?
Zusammenfassend kann man sagen, dass für den Privatmann Google Earth die bessere Wahl ist. Der wissenschaftlich oder auch gistechnisch orientierte Anwender ist aber mit NASA Worldwind besser bedient. Die zeigt sich schon daran, dass NASA Worldwind von Anfang an eine Schnittstelle zum Quasi-Standard-Format im GIS-Bereich anbietet (ESRI-Shape-File ). Es können auch beliebige WMS-Services mit eingebunden und auf den Globus projiziert werden. Das kann Google Earth zwar inzwischen auch, aber man ist auf die Funktionen festgelegt die das Programm mitbringt und kann die Software in keiner Weise an seine Bedürfnisse oder an Arbeitsabläufe anpassen.
Das ist neben den freien Daten der zweite elementare Vorteil bei NASA Worldwind. Es handelt sich um die erste Open-Source-Virtual Globe-Anwendung. Das heißt die Funktionalität der Anwendung ist prinzipiell beliebig anpass- und erweiterbar. Technologisch war das Projekt ursprünglich auf Basis der .NET-Technologie von Microsoft entwickelt und damit auf Windowsplattformen beschränkt. Mit der Entwicklung der JAVA-Version steht die Anwendung jetzt für alle JAVA unterstützenden Betriebssysteme zur Verfügung. Das dabei aber eine API- Architektur in Form eines SDK gewählt wurde, zeigt wie sehr die NASA wirklich daran interessiert ist die Anwendung inklusive der 3D- Navigations- und Visualisierungs-Technologie sowie die Daten einer möglichst großen Anzahl von Menschen zur freien Nutzung zur Verfügung zustellen. Die Nutzungsbedingungen sehen die Integration des SDK in eigene private sowie kommerzielle Anwendungen ausdrücklich vor.
Worldwind goes GDV-MapBuilder
Unsere hausinternen Tests mit der Preview des Worldwind-SDK waren bezüglich Performanz und Stabilität sehr positiv.
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Unter der Annahme, dass sich die Folgeversionen ebenso verhalten und eine aktive Weiterentwicklung stattfindet, fiel die Entscheidung, NAVA-Worldwind-Technologie in das nächste Major-Release von GDV-MapBuilder zu integrieren nicht schwer.
Mit dieser Integration können zwei wichtige Ziele erreicht werden. Zum einen ist es dadurch möglich die im Datenmodell von GDV-MapBuilder ohnehin vorgesehenen dreidimensionalen Daten mit moderner 3D-Technologie adäquat und mit einer sehr anwenderfreundlichen und intuitiv bedienbaren Navigationsoberfläche zu visualisieren. Zum anderen lassen sich dadurch aber auch existierende zweidimensionale Daten innerhalb einer GIS-Fachanwendung auf Basis von Virtual Globe-Anwendungen darstellen.
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Die dafür zum Einsatz kommenden Datenquellen der Geobasisdaten (z.B. Luftbilder oder topographische Karten) sind frei wählbar. Die Bedeutung von 3D-Daten und deren Visualisierung wird in Zukunft weiter stark wachsen.
Dies gilt gerade für GIS-basierte Fachanwendungen. Nicht ohne Grund stehen zum Beispiel in der neusten Version des Datenbanksystems Oracle (11g) erstmalig echte Berechnungsfunktionen für dreidimensionale Datentypen zur Verfügung. Auch diese Daten werden zukünftig von GDV-MapBuilder als Datenquelle unterstützt. Mit der Integration des Worldwind- SDK ist GDV-MapBuilder für die Zukunft in 3D bestens gewappnet.
