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Geographische Informationssysteme

Unter geographischen Informationssystemen (GIS) versteht man Werkzeuge, die eine Darstellung, Analyse und Manipulation räumlicher Daten ermöglichen. Dazu werden Daten in einer Datenbank und Geometrien als Grafiken verarbeitet. Als Grundlage zur Darstellung der Geometrie werden Raster und Vektordaten genutzt. Früher hauptsächlich in Forschung und Planung verbreitet, erobern solche Systeme auch breitere Anwenderschichten. Aufgrund des Erfolges von Google Earth und der Verbreitung von Navigationssystemen hat fast jeder Kontakt mit GIS gehabt. Auch zum Füttern des GPS-Gerätes können GIS genutzt werden, zumal es nicht nur freie Software sondern auch immer mehr freie Daten gibt.

Im Folgenden soll ein Überblick über freie GIS unter Ubuntu und Tipps für die Installation gegeben werden. Da diese Anwendungen sehr komplex sind wird hier auf eine Einführung verzichtet. Auf den weiterführenden Seiten zu den Programmen gibt es jedoch genügend Dokumentationen, Wikis oder Tutorials für einen Einstieg.

GRASS GIS

./grass.png GRASS GIS 🇬🇧 verfügt durch seinen modularen Aufbau über reichhaltige Werkzeuge zur Bearbeitung von Geodaten. Traditionell eher zur Verarbeitung von Rasterdaten, z.B. Satellitendaten genutzt, hat sich GRASS zu einem vollwertigen System mit Vektor- und Rasterbearbeitung entwickelt. Daneben können externe Datenbanken eingebunden werden, wie auch in der dritten Dimension gearbeitet werden. Durch die große Anzahl der Funktionen ist GRASS GIS mit kommerziellen Anwendungen konkurrenzfähig. Zudem lässt es sich auch über das Terminal [3] bedienen.

Installation

Folgendes Paket muss installiert [1] werden:

  • grass (universe)

Paketliste zum Kopieren:

sudo apt-get install grass 

Oder mit apturl installieren, Link: apt://grass

Übersicht über die in den offiziellen Paketquellen verfügbaren GRASS-Pakete: grass 🇬🇧

Starten von GRASS GIS

Im Terminal [3] folgende Befehl ausführen [5]:

grass 

Hinweis:

Der Befehl ist für Grass 6.2 gültig. Bei einer anderen Version durch grassXX (XX für die Versionsnummer) ersetzen.

Weitere Informationen

QGIS

./qgis.png QGIS 🇬🇧 (ehemals Quantum-GIS) zeichnet sich durch seine einfache, intuitive Nutzerführung und hervorragende Visualisierungsfunktionen aus. Neben einem Interface zu GRASS GIS, welches den Funktionsumfang für Raster- und Vektorverarbeitung und -analyse stark erhöht, gibt es weitere leistungsfähige Plugins. Hierzu zählen erweiterte Datenbankwerkzeuge für PostgreSQL/PostGIS-Datenbanken, die Möglichkeit, Web Map Services (WMS) und Web Feature Services (WFS) einzubinden, Anbindung zu Statistikprogrammierumgebungen wie R sowie ein Plugin zum Up-/Download sowie zur Bearbeitung von OpenStreetMap-Daten. Alle Erweiterungen lassen sich durch die interne Plugin-Verwaltung installieren (ggf. ist die Installation von weiteren Paketen notwendig).

QGIS nutzt die GDAL/OGR-Bibliothek, wodurch nahezu jedes gängige Vektor- und Rasterformat im- und exportierbar ist. Analysefunktionen stehen derzeit (1.4.0) nur für Vektordaten zur Verfügung. Es gibt jedoch Plugins, die gewisse Rasterfunktionen nachrüsten. Neben der Anbindung von PostgreSQL gibt es seit der Version 1.3.0 die Möglichkeit, die Spatialite-Datenbank 🇬🇧 lesend und schreibend anzusprechen. Eigene Erweiterungen können in Python oder in C++ geschrieben werden.

Seit der Version 1.4.0 gibt es die Möglichkeit des Generierens von Formularen zur Dateneingabe mittels qt4-Designers. Diese können dem jeweiligen Datensatz über "Eigenschaften → Allgemein → UI" zur Bearbeitung zugewiesen werden. Die Visualisierungsfunktionen sind speziell seit der Version 1.4.0 stark erweitert und eine neue Darstellungsengine implementiert worden. Mit dieser Engine ist es nun möglich, eigene Symbole (Punkt-, Linien- und Flächensymbole) direkt in QGIS zu definieren. Symbole mit mehreren Ebenen sind somit einfach möglich. Eigene Punktsymbole können als SVG-Grafik (z.B. erstellt mit Inkscape) importiert werden. Hierzu müssen die SVG-Dateien in den Ordner ~/.qgis/svg (wenn nicht vorhanden, selbst anlegen) kopiert werden. Über den Konfigurationsordner (.qgis) können ebenfalls Plugins von Hand gelöscht oder hinzugefügt werden. Ein fehlerhaftes Plugin ist auf diese Weise einfach zu entfernen, das Programm funktioniert wieder korrekt.

Die Stabilität von QGIS ist im Großen und Ganzen sehr gut und auf jeden Fall für den Produktiveinsatz empfehlenswert. Auch bei Verwendung der aktuellen Version sollte dennoch öfters gespeichert werden, da die neuesten Funktionen noch nicht 100%ig stabil laufen.

Installation

Seit Ubuntu 14.04 können die offiziellen Paketquellen zur Installation genutzt werden:

  • qgis (universe)

Paketliste zum Kopieren:

sudo apt-get install qgis 

Oder mit apturl installieren, Link: apt://qgis

Fremdquelle

Von QGIS werden über deren Website verschiedene Paketquellen für die Installation angegeben. Die entsprechende wird wie folgt mit Beispiel QGIS-Version 3.10.x 'A Coruña' LTR für Ubuntu 18.04 hinzugefügt:

sudo sh -c 'echo "deb https://qgis.org/ubuntu-ltr bionic main" >> /etc/apt/sources.list.d/qgis.list' 

Der Signaturschlüssel wird importiert durch:

wget -O - https://qgis.org/downloads/qgis-2019.gpg.key | gpg --import
gpg --fingerprint 51F523511C7028C3
gpg --export --armor 51F523511C7028C3 | sudo apt-key add - 

Alternativ kann der Schlüssel auch in einem Schritt ohne manuelle Schlüsselverifikation eingespielt werden:

sudo apt-key adv --keyserver keyserver.ubuntu.com --recv-key 51F523511C7028C3 

Hinweis!

Zusätzliche Fremdquellen können das System gefährden.

Nach dem Aktualisieren der Paketquellen erfolgt die Installation wie oben angegeben.

Entfernt wird die Fremdquelle durch Löschen der Fremdquellendatei

sudo rm /etc/apt/sources.list.d/qgis.list 

und anschließendes Aktualisieren der Paketquellen.

Alternativ zur LTR-Version kann auch die unstable-Version verwendet werden. Dafür muss man mit dem folgenden Befehl die Paketquelle für die unstable-Version hinzugefügt werden:

sudo sh -c 'echo "deb https://qgis.org/ubuntu bionic main" >> /etc/apt/sources.list.d/qgis.list' 

Die Schritte danach sind die gleichen wie oben.

Starten von QGIS

Unter "Anwendungen → Wissenschaft" findet sich der Eintrag für QGIS zum Starten der Anwendung. Oder man gibt im Terminal [3]

qgis 

ein [5]. Weitere Informationen zu QGIS gibt es auf qgis.org 🇬🇧 .

Plattform-unabhängige GIS

Diese benötigen Java, am besten in einer aktuellen Version. Bei Problemen kann es helfen

sudo update-alternatives --config java 

auszuführen und eine Java-Version auszuwählen.

./openjump.png

OpenJump

Hervorgegangen aus dem Jump-Projekt verfügt OpenJump über mächtige Funktionen zum Editieren, Manipulieren und Analysieren von Geodaten. Eine Anbindung von PostGIS und WMS ist möglich. OpenJump arbeitet mit einem eigenen Vektorformat. Ein Import gängiger Formate ist aber möglich.

Installation/Start

Eine Installation im eigentlichen Sinne ist nicht nötig. Auf der Homepage von OpenJump 🇬🇧 kann man sich aktuelle Archive [4] und Plugins herunterladen. Nach dem Entpacken findet man in ./openjump-1-2-Dwin/bin verschiedene Startscripts. Eigentlich sollte es ausreichen im Terminal [3] in das Verzeichnis zu wechseln und

sh openjump.sh 

auszuführen, um das Programm zu starten [5].

./udig.png

uDig

Das "User-friendly Desktop Internet GIS" (uDig) eignet sich besonders als Werkzeug zum Testen, Visualisieren und Manipulieren von OGC konformen Geodatendiensten wie WebMappingService (WMS), WebFeatureService (WFS), WebProcessingService (WPS) und weiteren. Über eine interne Pluginverwaltung lässt sich der Funktionsumfang unkompliziert erweitern.

Installation/Start

Eine Installation im eigentlichen Sinne ist nicht nötig. Auf der Homepage von uDig 🇬🇧 kann man sich aktuelle Archive [4] herunterladen. Nach dem Entpacken findet man in ./udig den Starter udig des GIS.

./saga_gui.png

SAGA

SAGA – System for Automated Geoscientific Analyses - bietet einige Möglichkeiten zur räumlichen Analyse. Das GIS zeichnet sich durch seine API zur C++-Programmierung aus. Daher ist es sehr flexibel, wenn es um geowissenschaftliche Fragestellungen geht. Daneben existieren aber auch fertige Module zur Analyse und Simulation verschiedener Probleme. Anders als die zuvor erwähnten Systeme setzt SAGA GIS nicht auf Java auf, sondern nutzt seit Version 2.0 wxWidgets.

Installation/Start

Ab Ubuntu 10.10

Folgende Pakete müssen installiert [1] werden:

  • saga (universe [2] )

Paketliste zum Kopieren:

sudo apt-get install saga 

Oder mit apturl installieren, Link: apt://saga

PPA

Adresszeile zum Hinzufügen des PPAs:

  • ppa:johanvdw/saga-gis

Hinweis!

Zusätzliche Fremdquellen können das System gefährden.


Ein PPA unterstützt nicht zwangsläufig alle Ubuntu-Versionen. Weitere Informationen sind der Wiki/Vorlagen/PPA/ppa.png PPA-Beschreibung des Eigentümers/Teams johanvdw zu entnehmen.

Damit Pakete aus dem PPA genutzt werden können, müssen die Paketquellen neu eingelesen werden.

Manuell

Eine Installation im eigentlichen Sinne ist nicht nötig. Auf Sourceforge 🇬🇧 kann man sich aktuelle Archive [4] herunterladen. Nach dem Entpacken findet man im entpackten Ordner das Startskript saga_gui.sh.

wxWidgets sollte installiert sein und es kann sein, dass das Paket

  • libglitz1

Paketliste zum Kopieren:

sudo apt-get install libglitz1 

Oder mit apturl installieren, Link: apt://libglitz1

installiert [1] werden muss, damit das Startskript läuft. Weitere Informationen gibt es auf der Projektseite 🇬🇧.

PostGIS

./postgis.png PostGIS ist eine Erweiterung zur Datenbank PostgreSQL. Daher sollte man diese zuerst installiert haben und zumindest Grundkenntnisse über SQL besitzen. PostGIS ermöglicht die Speicherung von Daten und Geometrien in der Datenbank durch spezielle SQL-Befehle. Zudem verfügt es über Möglichkeiten Daten zu editieren, manipulieren und sowohl inhaltlich, wie auch räumlich zu analysieren. Die schon erwähnten GIS bieten auch die Möglichkeit PostGIS-Verbindungen herzustellen und Daten auszutauschen. Natürlich gibt es auch Schnittstellen zu den gängigen Mapservern. Zur Verwaltung von Datenbanken gibt es Werkzeuge wie pgAdmin III, die zur Verwaltung von PostgreSQL eine grafische Benutzeroberfläche bieten. Näheres zur Installation steht im Wiki zu PostgreSQL.

Installation

Zuerst muss PostgreSQL installiert [1] werden. Dann kann man

  • postgresql-9.1-postgis (universe [2])

Paketliste zum Kopieren:

sudo apt-get install postgresql-9.1-postgis 

Oder mit apturl installieren, Link: apt://postgresql-9.1-postgis

installieren [1]. Die Versionsnummer (-9.1-) muss je nach verwendeter Ubuntuversion und gewünschter Version von Postgre angepasst werden.

Einrichten von PostGIS

Die Einrichtung von PostGIS erfolgt unter pgAdmin III wie hier beschrieben.

Als erstes muss die Datenbank angelegt werden, die PostGIS-Funktionen beinhalten soll.

  • Ein rechte Maustaste-Klick auf Datenbanken und "Neue Datenbank" auswählen.

Danach muss dieser Datenbank eine neue Sprache mit dem Namen plpgsql hinzugefügt werden.

  • Ein rechte Maustaste-Klick auf Sprache unter der neuen Datenbank, "Neue Sprache" auswählen und den Namen dafür eingeben.

Hinweis:

Sollte der Eintrag "Neue Sprache" nicht angezeigt werden, so muss unter "Datei" → "Optionen" → "Anzeige" beim Punkt "Sprachen" ein Häkchen gesetzt werden.

Als letzten Schritt die Skripte lwpostgis.sql und spatial_ref_sys.sql aus dem Verzeichnis /usr/share/postgresql-8.2-postgis/ ausführen.

Ab Version 8.4 befinden sich die SQL-Skripte unter /usr/share/postgresql/8.4/contrib/postgis-1.5 und lwpostgis.sql heißt postgis.sql.

  • Den SQL-Editor öffnen, die jeweilige Datei laden und ausführen.

Somit ist die PostGIS-Erweiterung für die Datenbank funktionsfähig. Weitere Informationen findet man im Postgis-Wiki 🇬🇧 .

GeoServer

./geoserver.png Der Geoserver ist ein in Java implementierter Mapserver. Er generiert aus Geodaten unterschiedlichen Formats (Shape-Dateien, PostGIS-Daten ...) OGC-konforme Kartendienste (WMS und WFS-(T)). Diese können dann via http in Desktop- und WebGIS-Anwendungen integriert werden. Der GeoServer kommt mit Demodaten und Demo-Seiten im Gepäck, und verfügt über eine sehr gute Dokumentation 🇬🇧.

Installation

Zunächst sollte man Oracle Java installieren. Am besten Java 7 JRE, da es mit dem in den offiziellen Paketquellen enthaltenen OpenJDK nicht funktioniert (OpenJDK 6 und 7 unterstützen im Moment nicht die 2D-Rendering-Bibliotheken, von denen GeoTools und GeoServer abhängen). Danach bei geoserver.org 🇬🇧 die gewünschte Version herunterladen.

Hinweis:

Es werden mehrere Download-Versionen bereitgestellt. Sofern man noch keinen Java-Webserver (Tomcat, Jetty ...) installiert hat, sollte man sich für die Binary-Version entscheiden, da hier gleich der Jetty-Webserver integriert ist.

  • Die Binär-Datei geoserver-x.x.x-bin.zip nach /usr/local/ entpacken. (x.x.x steht für die jeweilige Version)

  • Danach müssen die Umgebungsvariablen "JAVA_HOME", "GEOSERVER" und "GEOSERVER_DATA_DIR" gesetzt werden. Dazu die Datei /etc/environment in einem Editor[7] mit Root-Rechten[8] bearbeiten, folgende Zeilen müssen eingefügt werden:

    # Ordner anpassen!
    JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/java-6-sun
    GEOSERVER_HOME=/usr/local/geoserver-x.x.x
    GEOSERVER_DATA_DIR=/usr/local/geoserver-x.x.x/data_dir
  • Der GeoServer wird mit dem Befehl

    /usr/local/geoserver-x.x.x/bin/startup.sh 

    gestartet, und ist unter http://localhost:8080/geoserver erreichbar.

Hinweis:

Falls es zu Fehlermeldungen kommen sollte, kann es sein, dass die Zugriffsrechte für ./geoserver-x.x.x/data_dir und ./geoserver-x.x.x/webapps noch richtig gesetzt werden müssen, da die Dateien in diesen Verzeichnissen modifiziert werden.

Diese Revision wurde am 27. März 2020 14:11 von bennet_01 erstellt.
Die folgenden Schlagworte wurden dem Artikel zugewiesen: Wissenschaft, Grafik, Bildung, Übersicht