Über BGS
Der British Geological Survey (BGS) ist eine weltweit führende geologische Vermessungs- und globale geowissenschaftliche Organisation, die sich auf gemeinnützige Wissenschaft für Regierungen und Forschung zum Verständnis von Erd- und Umweltprozessen konzentriert.
BGS stellt geologische Informationen für Nutzer aus dem öffentlichen und privaten Sektor in Bereichen wie dem Bauwesen, der Energieerzeugung (z. B. Suche nach Standorten für die Gewinnung von Geothermie oder für die Speicherung von Kohlendioxid oder Atommüll) und der Verringerung des Risikos durch Naturgefahren wie Erdbeben oder Küstenerosion bereit.
Dr. John A. Stevenson ist leitender Softwareentwickler bei BGS und hat einen Hintergrund in Vulkanologie. Johns Spezialgebiete sind Python-basierte Softwareentwicklung, räumliche Daten und Datenverarbeitung. Er sprach mit uns über das neue QGIS Felddatenerfassungstool von BGS und darüber, wie es mit Mergin Maps eingesetzt wird.
Entwicklung eines neuen Umfrage-Tools
Seit 2005 erfasst BGS digitale Felddaten mit einem Vermessungstool namens „System for Integrated Geoscience Mapping” (BGS·SIGMA), das intern entwickelt wurde und auf der ArcGIS-Plattform von Esri basiert. Die Software lief unter Windows auf robusten Tablets im Toughbook-Stil. Die Abkehr von ArcGIS zugunsten von ArcPro durch Esri im März 2024 bedeutete, dass BGS·SIGMA ersetzt werden musste. Nach einer internen Überprüfung entschied sich BGS für die Umstellung auf ein Open-Source-System auf Basis von QGIS. Diese Option wurde gewählt, weil sie die größte Flexibilität hinsichtlich der Anpassung an die eigenen Bedürfnisse und der gemeinsamen Nutzung mit Kooperationspartnern bot. QGIS innerhalb von BGS bereits weit verbreitet.
Nach der Bewertung von Mergin Maps QField für die Integration von QGIS die mobile Vermessung entschied sich BGS für Mergin Maps damit dasselbe QGIS unverändert sowohl auf Mobilgeräten als auch auf Desktop-Computern ausgeführt werden kann. Dadurch haben sie die vollständige Kontrolle über das Projekt und die Datenstruktur. Außerdem gefielen ihnen die mobile Benutzeroberfläche und die Möglichkeit, gleichzeitige Änderungen mehrerer Benutzer auf verschiedenen Geräteplattformen sauber zusammenzuführen.
Die Entwickler von BGS haben ein benutzerdefiniertes QGIS geschrieben, um ein Projekt für die geologische Kartierung einzurichten. Das Plugin fügt jedem QGIS Ebenen hinzu, mit einem GeoPackage zur Speicherung der Daten und allen nach Bedarf konfigurierten Stilen und Formularen. Diese Ebenen sind reine QGIS, sodass sie in der Mergin Maps problemlos funktionieren. Das Plugin bietet außerdem benutzerdefinierte Kartentools, mit denen Daten in QGIS in einer Eltern-Kind-Beziehung effizient bearbeitet werden können. Es gibt ein Tool zum Importieren mehrerer Fotos, mit dem Fotos von externen Geräten mit Standorten verknüpft werden können. Es umfasst die Bearbeitung von Bildunterschriften, die Erstellung von Miniaturansichten und die Erkennung nicht verknüpfter Fotos. Das Plugin kann auch Berichte im HTML- und PDF-Format erstellen.
Geologen können QGIS Windows-Tablets ausführen, wodurch sie vor Ort Zugriff auf GIS-Tools zum Erstellen von Hangkarten oder zum Messen von Entfernungen sowie auf Plugins wie qgSurf haben, mit denen sie vorhersagen können, wo Gesteinsformationen an der Oberfläche zutage treten könnten. Alternativ können sie die Mergin Maps App Mergin Maps verwenden, die den Vorteil eines tragbareren Geräts mit längerer Akkulaufzeit bietet. Mobile Geräte eignen sich auch besser für Vermessungen in städtischen Gebieten, wo das Herumlaufen mit einem großen, robusten Windows-Tablet unerwünschte Aufmerksamkeit erregen kann. Jemand, der auf sein Smartphone tippt, fällt einfach nicht auf.
Verwendung von Datenbankbeschränkungen zur Sicherstellung der Datenqualität
Die vor Ort gesammelten Daten werden letztendlich in die zentrale relationale Datenbank von BGS übertragen. Diese verfügt über Einschränkungen auf Datenbankebene, die eine hohe Datenqualität gewährleisten, indem sie die Datentypen und Beziehungen zwischen den Merkmalen durchsetzen. Eine Vermessung wird so eingerichtet, dass Beobachtungen, Fotos, Proben und Strukturmessungen alle zu einem einzigen „Standortpunkt” gehören und dass alle Punkte zu einem Projekt gehören. Fremdschlüsselbeschränkungen der Datenbank machen es unmöglich, „verwaiste” Daten zu erfassen, die keinen Standort oder kein Projekt haben. Es werden zusätzliche Beschränkungen verwendet, um beispielsweise sicherzustellen, dass die „Neigungswinkel” von Gesteinsschichten zwischen 0 und 90 Grad liegen.
Die BGS-Entwickler wollten dieselben Einschränkungen für die Daten zum Zeitpunkt der Erfassung durchsetzen. Dies geschah auf zwei Ebenen: erstens in den QGIS , die Fremdschlüsselbeziehungen verstehen und Einschränkungen festlegen können, und zweitens im zugrunde liegenden GeoPackage. Ein GeoPackage ist eine SQLite-Datenbank und kann mit denselben Datenbankbeschränkungen konfiguriert werden, die auch in relationalen Datenbankmanagementsystemen wie PostgreSQL oder Oracle zu finden sind, wodurch die Kompatibilität der Daten gewährleistet ist. Die Verwendung von Beschränkungen auf SQLite-Ebene in einem GeoPackage macht es unmöglich, ungültige Daten zu erfassen, ist jedoch kein typischer Arbeitsablauf. BGS und Lutra Consulting gemeinsam daran gearbeitet, das Mergin Maps so zu aktualisieren, dass Datenbankbeschränkungen reibungslos funktionieren.
Nahtlose Integration von Tablet über Mobilgerät bis hin zum Desktop
Der Hauptvorteil der Integration zwischen dem BGS-Tool und Mergin Maps , dass Daten ganz einfach zwischen verschiedenen Kontexten verschoben werden können.
Die Geologen der BGS schätzen es, vor Ort Zugriff auf alle relevanten Hintergrundkarten zu haben und ihren Standort per GPS genau bestimmen zu können. Diese Karten können Kartierungen der Ordnance Survey, vektorisierte geologische Karten, Luftbilder, digitale Höhenmodelle, frühere Vermessungsdaten und Bohrlochdaten umfassen. An einigen Standorten bringen die Geologen Scans von handschriftlichen „Feldnotizen” mit, die von früheren Geologen der BGS vor über 100 Jahren angefertigt wurden.
Geologen können ihr QGIS einrichten und Hintergrunddaten auf einem Laptop oder Desktop-PC zusammenstellen und diese dann auf den Mergin-Server übertragen, um sie mit Kollegen zu teilen. Diese können die Daten wiederum je nach Bedarf auf robuste Windows-Tablets (über QGIS) oder ein Mobiltelefon (über Mergin Maps) herunterladen. Alle Ebenen und Stile werden nahtlos übertragen, und die Daten sehen in jedem Format gleich aus. Zurück im Büro können die Daten über den Server wieder synchronisiert werden, um die Arbeit auf dem Laptop oder Desktop-PC fortzusetzen. Ein Python-Skript lädt die endgültigen Daten in den zentralen BGS-Datenspeicher hoch.
Nächste Schritte
BGS nutzt das neue QGIS System seit über einem Jahr und hat Daten aus über 2.000 Orten erfasst. Es ist geplant, die Arten von Daten, die erfasst werden können, flexibel zu erweitern, damit das Plugin über die geologische Kartierung hinaus eingesetzt werden kann. BGS arbeitet außerdem daran, sein Plugin für eine breitere Nutzung freizugeben, zunächst für Projektpartner im Ausland und schließlich für das QGIS Repository. Bleiben Sie dran.
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Bildnachweis: Alle Fotos von John A Stevenson, lizenziert unter Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)
