Post on 19-Apr-2018
Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
am Beispiel des Projektes „ARDINI“
Jan LoesbrockInstitut für Angewandte Photogrammetrie und Geoinformatik
Jade Hochschule Oldenburg
2Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
• Gliederung– Einleitung
• Tierartenerfassung
• Projekt ARDINI
– Systementwurf• Datenfluss / Datenmodellierung
– Mobile Erfassung• Anforderungen
• Implementierungsaspekte
– Nachbereitung
– Stand und Ausblick
Themen
3Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
• Tierartenerfassung– amtliches Wissen um Tierbestände und ihre Entwicklung
• Nds. Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten‐ & Naturschutz (NLWKN)
– basiert auf Beobachtungen
– wichtig: ehrenamtliches Engagement• NABU, Arbeitsgemeinschaften, …
– allerdings:• alte Methoden (Papier, PDF‐Formulare)
• verzögerte Datenlieferungen
• Formatierungsarbeiten und Plausibilitätskontrollen in Behörden
• rückläufiges Interesse, Überalterung
Einleitung
4Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
• ARDINI: Artenerfassung digital in Niedersachsen– zweijähriges Projekt
• Start: ~09/2011
– gefördert durch dieDeutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)
– Tierarten:• Libellen (versch. Stadien)
• Vögel (Brutvögel, Zugvögel)
Einleitung
5Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
• ARDINI: Ziele– verbesserter Workflow der Datenerhebung (Zeit & Qualität)
– Verwendung von aktueller Technologien (Smartphones, Web‐GIS)
– möglichst Nutzung von freier Software und (Geo‐)Daten
– Einsatz von Bestimmungshilfen:• Kataloge, Plausibilitätskontrollen, Differentialdiagnostik
• Bilder, Ton (Vogelstimmen)
– Unterstützung bei der Nacharbeitung
– Gewinnung von Nachwuchs bei den Erfassern
– Szenario:• Erfassung Daten behördlich nutzbar
• erfahrene Erfasser oder Anfänger unter Anleitung
Einleitung
6Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
• ARDINI‐Projektpartner– Uni Oldenburg, Institut für Biologieund Umweltwissenschaften
• Artenbestimmung, Web‐GIS
– Jade Hochschule, IAPG• mobile Artenerfassung
– IP SYSCON, Hannover• Daten‐Server
– Naturschutzbund Oldenburger Land (NABU)• Erprobung, Artenbestimmung
– Arbeitsgruppe Libellen Weser‐Ems• Erprobung, Artenbestimmung
Einleitung
7Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
• Stand der Technik:– Desktop‐Lösungen: Multibase CS, WinArt, MinAvi, …
– Web‐GIS‐Lösungen: naturgucker.de, science4you, ..
– Mobile Lösungen: Spezialgeräte / native Apps
Einleitung
Spezial‐gerät
8Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
Entwurf: Datenfluss (Ist & Soll)
Eingabe der Formular‐Daten
am PC
Versenden (per Post oder E‐Mail)Datenaufnahme im Feld
Gelände Home‐Office
Verwaltende Behörde
Netzwerk und Server
Verwaltende Behörde
(Geo‐)Datenbank‐Server
„eMapper“
Versenden der Daten mit automatischer Speicherung
Verwendung der Daten (z.B. GIS /
Geostatistik, Berichts‐pflichten)
Ist‐Zustan
dARD
INI
Abfrage, Ansicht u. Korrektur erfasster
Daten und Einbindung von WMS, WFS
Plausibilitäts‐kontrolle
und Eingabe in DB / GIS
Plausibilitäts‐
kontrolle
9Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
• Ausgangspunkt: NLWKN‐Meldebögen (Bsp.: Libellen)
Entwurf: Datenmodellierung
10Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
• Definition des Erfassungsablaufs (Bsp.: Libellen I)
Entwurf: Ablauf der Erfassung
11Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
• Definition des Erfassungsablaufs (Bsp.: Libellen II)
Entwurf: Ablauf der Erfassung
12Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
• Definition des Erfassungsablaufs (Bsp.: Libellen III)
Entwurf: Ablauf der Erfassung
13Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
• Allgemeine Anforderungen– Aufnahme der Daten des NLWKN‐Meldebogens
– Übertragung der erfassten Daten zum Server
– Einsatz auf gängigen Geräten
– Orientierung und Datenverortung per GPS
– Abbildung der Libellen‐Bestimmungshilfe
– Plausibilitätskontrolle
– einfache Bedienung
Mobile Erfassung
14Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
• Technische Anforderungen/Rahmenbedingungen (I)– gängige Smartphones sollen unterstützt werden
• iOS (iPhone / iPad), Android, [ Windows Phone 7.5 ? ]
• nicht: Windows Mobile 6.x, Symbian
– Eingabe per Touchscreen, Gesten
– Bildanzeige und Tonwiedergabe
– Kartenanzeige• proprietär (Google, OSM), WMS
• GPS‐Position
– möglichst weitgehend konfigurierbar• Artenlisten, Abkürzungen, …
– Offline‐Fähigkeit
Mobile Erfassung
15Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
• Technische Anforderungen/Rahmenbedingungen (II)– Native Programmierung
• hoher Funktionsumfang möglich
• schlechte Portierbarkeit
• höherer Programmieraufwand
• langfristige Nutzbarkeit nicht immer gegeben– Bsp.: SVG‐Viewer in C++ unter PocketPC 2003+ / Windows Mobile 6.x
– WebApp• reduzierter Funktionsumfang (kein direkter Hardware‐Zugriff), schlechtere Performance
– 1. Antragsentwurf an DBU Sept. 2008: hinreichender Funktionsumfang?
– Performance: bei aktuellen Geräten okay
• gute Portierbarkeit; Hoffnung: langfristige Nutzbarkeit
Mobile Erfassung
16Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
• WebApp– HTML5
• Geolocation API
• Web SQL Database
• Web Storage API
– CSS3
– JavaScript
– iOS / Android / Blackberry 6:• WebKit‐basierter Web‐Browser
Mobile Erfassung
Mobiles Endgerät
Lokalierungs-hardware
(ggf. auch extern)
Web Browser
HTML: für Präsentation und Eingaben
JavaScript: für Ablaufsteuerung, Manipulation der Präsentation, Auswertung der Eingaben, Lokalisierung und Kommunikation
Kommunikations-hardware
fragt ab nutzt
Web Cache: Offline-Kartenlokale DB: Offline-Eingaben
speichert / fragt ab
Mobiles Endgerät
Lokalierungs-hardware
(ggf. auch extern)
Web Browser
HTML: für Präsentation und Eingaben
JavaScript: für Ablaufsteuerung, Manipulation der Präsentation, Auswertung der Eingaben, Lokalisierung und Kommunikation
Kommunikations-hardware
fragt ab nutzt
Web Cache: Offline-Kartenlokale DB: Offline-Eingaben
speichert / fragt ab
17Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
• Seitengestaltung– Framework zur Programmierungvon WebApps: Sencha Touch
• HTML5 / CSS3
• Unterstützung vieler Gesten
• gut für dynamische Inhalte geeignet
• Daten‐Bindung an visuellen Komponentenmit Unterstützung der Offline‐Speicherung
• http://www.sencha.com/products/touch/
Mobile Erfassung
18Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
• Ortung: Geolocation API– W3C Candidate Recommendation 07.09.2010
– diverse Quellen (Funkzelle, WLAN, GPS)
– asynchrone Abfrage („getlocation“ / „watchlocation“)• Parameter:
– erhöhte Genauigkeit erlauben (ggf. langsamer / höherer Energieverbrauch)
– Time Out (ms), Cache‐Alter (ms)
• Callbacks für Erfolgsfall und für Fehlerfall (Zugriff verweigert, Position nicht verfügbar, Timeout)
– Resultat:• Pflicht: Position (WGS‘84), Zeitstempel, Positionsgenauigkeit (m)
• optional: Höhe (m), Höhengenauigkeit (m)
• optional: Bewegungsrichtung (°), Geschwindigkeit (m/s)
Mobile Erfassung
19Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
• Kartenanzeige– Google Maps V3
• insbes. auch für mobile Geräte optimiert
– Open Layers• Client‐Framework für Geo‐Webanwendungen
• mobil / Gesten: ja (versionsabhängig)
• Lizenz: „BSD Style“
• Raster Layers– WMS, Google Maps, MS Bing Maps, Yahoo Maps, NASA WorldWind, …
• Overlay Layers– Point Markers, Simple Feature Geometry
– GML, KML, WFS
Mobile Erfassung
20Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
• Kartendaten– Satellitenbilder
• Google Maps
– Straßenkarten• abseits der Straßen istOpenStreetMap (OSM)oftmals besser
– thematische Karten• z.B. Biotopsgrenzen
• behördliche undandere WMS
Mobile Erfassung
21Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
• Offline‐Speicherung– Web SQL Database API
• W3C‐Spezifikationsprozess unterbrochen: alle nutzen SQLite
• relationale Speicherung, SQL
• Erfassungsdaten in lokaler DB
• gewisse Browser‐Spezifika
– Web Storage• W3C Working Draft 08.02.2011
• Speicherung Key‐Value‐Pairs
• Konfigurationsdaten
– Offline Web Application Specification (Teil von HTML5)• spezieller Browser Cache
• Speicherung der Ressourcen der Anwendung
Mobile Erfassung
22Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
Mobile Erfassung
23Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
• Impressionen (Libellen)
Mobile Erfassung
24Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
• Merkmale– Verwaltung der Meldungen
– Nutzer‐ / Gruppenverwaltung
– Anlegen von Projekten• Layer zu relevanten Flächen
– Brut‐, Gastvögel
– selektive Biotoptypenkartierung
– Naturraumeinheiten
– Digitalisierung von Polygonen (Projektflächen, Brutpaare)
– Kartenansicht, Filter
– Datenfreigabe, Export der Daten (Shapefile)
Nachbearbeitung „eMapper“
25Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
• Struktur
– Liferay Portal: für Web Portal (CMS, Rechte, Administration)
Nachbearbeitung „eMapper“
26Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
• Impressionen
Nachbearbeitung „eMapper“
27Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
• Tests– durch verschiedene Nutzergruppen
• Studierende der Biologie Uni OL– Stand Mitte 2011: größtenteils keine Erfahrung mit Smartphones
• erfahrene Erfasser von Libellen („AG Libellen“)
• erfahrene Vogelerfasser des NABU (Ornithologische AG OL)
• (Zivis im Naturpark Wattenmeer)
– Abwicklung• Gerätestellung (inkl. Datenflat) <‐> Mitwirkungsvereinbarung
• Schutz durch OtterBox und Umhängeband
– Rückmeldung• Diskussionen (mit Betreuer / Entwickler)
• Kurzfragebogen
Evaluierung
28Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
• Stand und Ausblick– Projektstand: Halbzeit
• Libellen: weitgehend abgeschlossen
• Vögel: Einzelmeldungen, Zugvögel
• positive Rückmeldung bei ersten Tests
– WebApp‐Ansatz ist praktikabel• Funktionsumfang und Performance okay
• möglichst einheitliche Bedienung angestrebt
• gewisse Geräteabhängigkeit
• starker Sonnenschein Problem
– Daten• (+) freie / kostenlose Geodaten
• (±) Tierabbildungen, Vogelstimmen
Das Ende naht …
29Loesbrock : Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen mit Hilfe portabler WebApps
• Ausblick– Brutvogelerfassung
• über mehrere Zeitpunkte
• Tierverhalten (Flug, Brutverhalten)
– Differentialdiagnostik• im Datenmodell vorgesehen
• von der Anwendung noch nicht berücksichtigt
• ? Vogelstimmenvergleich ?
– Tests• erfahrene Vogelerfasser
Das Ende naht …