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Visuelle Exploration von Klima- und Forschungsdaten mit Open Pioneer Trails

Matthes Rieke and Thomas Everding

Dieser Beitrag stellt zwei Anwendungen zur visuellen Exploration von Klima- und Forschungsdaten vor. Sie werden mit dem Open-Source Mapping-Framework Open Pioneer Trails realisiert. Die DIRECTED-"Data Fabric" visualisiert Klimaszenarien, während der "OneStop4All" eine Plattform zur Suche nach geobezogenen Forschungsressourcen bietet. Im Fokus stehen der Entwicklungsprozess, die Funktionalität der Anwendungen, die interne Struktur sowie die Integration spezieller Features zur Datenexploration.

Wie sieht der Klimawandel wirklich für die Menschen aus? Warum haben wir angesichts all der verheerenden Naturkatastrophen, die jedes Jahr auftreten, keine besseren Lösungen gefunden, um den Menschen und Gemeinden, die damit konfrontiert sind, zu helfen? Wie können wir uns an das sich ständig verändernde Klima anpassen? Was bedeutet dies auf lokaler Ebene?

Der Klimawandel wirft viele wichtige Fragen auf. Antworten darauf sind kompliziert und es ist schwer, sie verständlich darzustellen. Daten - insbesondere Geodaten - spielen hier eine zentrale Rolle. Sie können ein entscheidender Teil im Diskurs werden und dabei helfen, Entscheidung zu kommunizieren und deren Effekte zu erklären. Im Forschungsprojekt DIRECTED werden Tools entwickelt, die bei diesem Vorgang unterstützen sollen. In sogenannten Real World Labs werden Klimadaten sowie Simulationen und Modelle gesammelt, aufbereitet und anschließend visualisiert. So können verschiedene Szenarien, die direkte Folgen des Klimawandels sind, dargestellt und exploriert werden. Beispiele hierfür sind:

* Anstieg des Meeresspiegels und Identifikation entsprechender Gegenmaßnahmen in Küstenregionen
* Darstellung der Wahrscheinlichkeit von fluvialen Überschwemmungsereignissen in Flussregionen
* Entwicklung von Dürreperioden sowie deren räumliche und zeitliche Ausdehnung

Die verschiedenen Anwendungsfälle werden auf der Plattform “Data Fabric” (https://directed.dev.52north.org) gebündelt und den Nutzenden zur Verfügung gestellt.

Auch in der Forschungs-Community ist es essenziell, gezielt und effizient relevante Daten für Forschungsvorhaben oder Publikationen zu identifizieren. Im Rahmen des DFG-bezuschussten Projekts NFDI4Earth (https://www.nfdi4earth.de) wurde eine web-basierte Infrastruktur zur Suche von Forschungsdaten der Erdsystemwissenschaften konzipiert. Ein Teil dieser Infrastruktur ist der sogenannte OneStop4All (https://onestop4all.nfdi4earth.de), eine Frontend-Webanwendung für die Suche nach verschiedenen geobezogenen Forschungsressourcen (z. B. Daten, Dienste, Software, Dokumente usw.). Im Hintergrund kommt ein Triple Store zur Haltung der Metadaten zum Einsatz. Neben der Suchoberfläche mit mehreren Filteroptionen zur Eingrenzung der Suchergebnisse bietet die Plattform auch einen Assistenten, der die Nutzenden anhand einer Reihe von Fragen durch die Suche nach einem geeigneten Repositorium führt. Gegenwärtig wird die Anwendung um eine KI-gestützte Suche erweitert.

In diesem Beitrag stellen wir den Entwicklungsprozess für die beiden oben beschriebenen Anwendungskontexte vor. Wir beschreiben die grundlegende Funktionalität der Webanwendungen, welche auf Basis von Open Pioneer Trails entwickelt werden, und darauf aufbauend die notwendige Entwicklungsarbeit, um von den Daten zu einer modernen Präsentation zu gelangen. Insbesondere beleuchten wir die interne Struktur und das Zusammenspiel der verschiedenen Komponenten (z.B. Services, Dependency Injection und UI-Widgets). Anhand der verschiedenen Funktionen der Anwendungen werden die Konzepte der Trails-Base-Packages sowie der OpenLayers-Integration dargestellt. Unter anderem stellen wir spezielle Features zur visuellen Exploration von Zeitreihen bzw. alternativen Simulationsmodellen (z.B. mit Hilfe von Layer-Slidern) und die Anbindung an entsprechende Datenquellen vor.

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