© Deutscher Wetterdienst (DWD)
OpenGIS®
Meteorologische Daten sind ortsbezogen. Sie sind mit geographischen Koordinaten verknüpft und werden oft in Form von Karten dargestellt. Für das Speichern und Bereitstellen solcher Daten im Internet sind Standards entstanden. Viele Wetterdienste betreiben Server nach diesen Standards, die auch für Hobbymeteorologen zugänglich sind.
Open Geospatial Consortium (OGC)
Das Open Geospatial Consortium (OGC) ist ein Zusammenschluß aller großen Wetterdienste, von Universitäten, Regierungsorganisationen, Weltraumorganisationen, Unternehmen der IT-Branche u.a. Es hat verschiedene Formate und Schnittstellen zur Datenabfrage von ortsbezogenen Daten definiert. Auf deren Basis haben verschiedene Projekte, darunter die Open Source Geospatial Foundation Software entwickelt.
Was ist OWS?
OWS steht für OGC Web Services. Es umfaßt eine Reihe von Standards zur Abfrage von geographiebezogenen Daten aus dem Internet. Darin eingeschlossen ist auch die Umrechnung zwischen verschiedenen geographischen Projektionen, die verwendet werden, um die gekrümmte Erdoberfläche auf einer flachen Karte darzustellen.
Hierunter zählen u.a. folgende Dienste:
| Abkürzung | Name | Beschreibung |
|---|---|---|
| WMS | Web Map Service | erzeugt Karten als Graphikdateien mit wählbaren Inhalten ("Layer") |
| WMTS | Web Map Tile Service | |
| WFS | Web Feature Service | fragt die Daten für gewählte Punkte ab |
| WCS | Web Coverage Service | |
| WPS | Web Processing Service |
Öffentliche Server nach diesen Standards betreiben zum Beispiel der Deutsche Wetterdienst (DWD), die österreichische GeoSphere Austria, die niederländische KNMI und die amerikanische NOAA. Diese Website bezieht auf diese Weise Satellitenbilder und Warnkarten.
Geographische Koordinaten
© ttog, Wikipedia, CC BY-SA 3.0
Es klingt zunächst ganz einfach: die Erde ist rund, und einen Ort auf der Erde gibt man seit Jahrhunderten durch Winkel an, in der einen Richtung vom Äquator Richtung Pol gemessen (geographische Breite, englisch latitude) und in der anderen von dem durch die Sternwarte von Greenwich führenden Meridian aus (geographische Länge, englisch longitude). Die geographische Breite ist dabei recht leicht zu bestimmen. Man mißt einfach in der Nacht den Winkel zwischen dem Polarstern und der Horizontebene. Die geographische Länge ist dagegen nicht ohne weiteres zu ermitteln. Lange Zeit hatten die Seefahrer dazu gar keine richtige Möglichkeit. Erst mit der Erfindung des Schiffschronometers ergab sich überhaupt eine Chance, denn man benötigt dazu eine sehr genaue Uhrzeit des Ausgangsortes, von dem man die geographische Länge kennt.
Die Erde ist aber nicht gleichmäßig rund. Ein Ellipsoid (das ist ungefähr die Figur, die entsteht, wenn man einen Ball zwischen den Händen leicht zusammendrückt) beschreibt es schon besser, und ein solches wird auch in der Regel als Basis für geographische Koordinaten benutzt. Abhängig vom Untergrund (Verteilung und Eigenschaften des Gesteins usw.) kann die Horizontebene aber auch sehr schief liegen. Das führt dann beispielsweise bei der Messung mit dem Polarstern zu anderen Winkeln. Die tatsächliche Form der Erde, die manche Forscher an eine Kartoffel erinnert haben, wird Geoid genannt.
Um so höher die Genauigkeitsanforderungen im Laufe der Zeit wurden, um so mehr Koordinatensysteme wurden entwickelt. Obwohl sie alle auf einer geographischen Breite und einer geographischen Länge basieren (wenn auch nicht immer in Winkeleinheiten angegeben), liefern sie für denselben Ort unterschiedliche Werte. Es genügt also nicht, die Koordinaten anzugeben, man muß auch das Bezugssystem, etwa WGS84, dazuschreiben. Eine bergmännische Einrichtung, die ehemalige European Petroleum Survey Group Geodesy (EPSG), hat sich an einer Ordnung versucht, die noch heute unter der Bezeichnung EPSG-Code in Gebrauch ist und auch bei OWS-Abfragen verwendet wird.
Kartographie
© OpenStreetMap ODbL 1.0
Da die Erde rund ist, kann man ihre Oberfläche nicht so einfach auf einer flachen Karte darstellen. Dazu muß man sich einer kartographischen Projektion bedienen. Davon sind im Laufe der Jahrhunderte eine große Zahl entstanden. Typische Beispiele sind die Mercator-Projektion, die stereographische Projektion und durch Google die Plate-Carrée-Projektion.
Bei der Datenabfrage muß eine Projektion ausgewählt werden. Dies geschieht mittels des EPSG-Codes. Aber nicht alle Codes definieren auch eine Projektion. So steht "EPSG:4326" lediglich für WGS84 und damit bloße geographische Koordinaten. Für solche Fälle legt der Standard die zu verwendende Projektion fest.
Typische Codes für die Verwendung mit dem CRS-Parameter in OWS-Abfragen sind:
| Code | Typ | Datum | Projektion | Bedeutung |
|---|---|---|---|---|
| EPSG:4326 | geographisch 2D | WGS84 | — | Koordinatensystem des GPS, bei Verwendung in OWS-Abfragen wird die Projektion durch den Standard bestimmt |
| EPSG:3857 | Projektion | WGS84 | Pseudo-Mercator | bei Karten im Internet weit verbreitet, insbesondere bei Google; die Formeln beruhen auf einem Mißverständnis und sind mathematisch inkonsistent |
| EPSG:4258 | geographisch 2D | ETRS89 | — | bloßes Koordinatensystem, keine Projektion beinhaltet |
| EPSG:3044 | Projektion | ETRS89 | UTM Zone 32N | |
| EPSG:3045 | Projektion | ETRS89 | UTM Zone 33N | |
| EPSG:4839 | Projektion | ETRS89 | LCC Germany | deckt nur exakt Deutschland ab |
| EPSG:3416 | Projektion | ETRS89 | Austria Lambert | deckt nur exakt Österreich ab |
Quelle: SpatialReference.org
Datenabfrage
Bei der Datenabfrage vom Server werden die gesuchten Informationen durch Parameter beschrieben, die der Internet-Adresse (URL) mitgegeben werden. Welche Parameter es gibt, hat das OGC im Standard im Detail beschrieben. Welche Werte die Parameter annehmen können, kann bei den einzelnen Servern über eine spezielle Abfrage ermittelt werden. Für WeeWX stellt die Erweiterung weewx-DWD die jeweilige Adresse an Hand der Konfiguration zusammen.
Beispiel für einen Datenabruf:
https://maps.dwd.de/geoserver/dwd/ows?service=WMS&version=1.3.0&request=GetMap&crs=EPSG:4326&bbox=47,5.5,55,15.5&layers=dwd:TADNMM_17_1961_30,dwd:BRD_Orte&width=819&height=1024&format=image%2Fpng
Verweise
Institutionen
- Open Geospatial Consortium
- The Open Source Geospatial Foundation (betreut GeoServer)
Server
- Deutscher Wetterdienst (DWD): GeoServer (WMS, WMTS, WFS, WCS, WPS)
- Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut (KNMI): ADAGUC-Server
- GeoSphere Austria: zamgInspireWMS
Software
- GeoServer (eine Implementierung der OGC-OWS-Standards)
- PROJ (eine Software zur Transformation geographischer Koordinaten)
- QGIS (ein Programm zur Darstellung, Bearbeitung und Umwandlung geographischer Daten)
- Mapnik (Rendern von Karten, insbesondere für Openstreetmap)
- OWS-Server in WeeWX abfragen (eine Erweiterung zum Wetterprogramm WeeWX)