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 bereit, die in Bereichen wie der Planung von Bauprojekten, der Suche nach Standorten für die Gewinnung von Geothermie oder die Speicherung von Kohlendioxid oder Atommüll sowie der Verringerung des Risikos von Naturgefahren wie Erdbeben oder Küstenerosion verwendet werden.
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 wie sie es mit Mergin Maps einsetzen.
Entwicklung eines neuen Umfrage-Tools
BGS erfasst seit 2005 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 Abkündigung von ArcGIS durch ESRI zugunsten von ArcPro im März 2024 bedeutete, dass BGS-SIGMA ersetzt werden musste. Nach einer internen Überprüfung entschieden wir uns für den Umstieg 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.
Nachdem wir Mergin Maps QField für die Integration von QGIS die mobile Vermessung evaluiert hatten, entschieden wir uns Mergin Maps der Einfachheit der Plattform und der Möglichkeit, Projekte auf QGIS einem Windows-basierten Tablet-PC auszuführen, für Mergin Maps . Dies ähnelt dem Workflow, den wir mit SIGMA hatten, bietet jedoch zusätzlich die Möglichkeit, über Mergin Maps zwischen Benutzern zu synchronisieren.
Die Entwickler von BGS haben ein benutzerdefiniertes Plugin 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. Außerdem lässt sich damit in QGIS schneller Daten in einer Eltern-Kind-Beziehung hinzufügen. Es gibt ein Tool zum Importieren mehrerer Fotos, mit dem Vermessungsingenieure Fotos mit Standorten verknüpfen können, mit der Option, Bildunterschriften und Miniaturansichten hinzuzufügen, und das nicht verknüpfte Fotos erkennen kann. Das Plugin verfügt außerdem über ein Tool zur Erstellung von Berichten im HTML- und PDF-Format.
Das Plugin konfiguriert das Projekt mit QGIS , die von einem GeoPackage unterstützt werden, sodass die Daten über QGIS normale QGIS mit oder ohne BGS-Plugin) oder mit der Mergin Maps App Mergin Maps bearbeitet werden können. Durch die Verwendung von QGIS Windows-Tablets haben Vermessungsingenieure Zugriff auf fortschrittliche GIS-Tools zur Erstellung von Neigungs- oder Schattierungskarten, zur Messung von Entfernungen oder zur Verwendung von ebenen Flächen, um vorherzusagen, wo Felsformationen an der Oberfläche zutage treten könnten. Die Verwendung der mobilen App bietet den Vorteil eines tragbareren Geräts mit längerer Akkulaufzeit für Vermessungen an Orten, die sich besser für mobile Geräte eignen. Jemand, der mit einem großen, robusten Windows-Tablet um den Hals herumläuft, kann unerwünschte Aufmerksamkeit auf sich ziehen, während jemand, der auf ein Smartphone tippt, einfach untergeht.
Verwendung von Datenbankbeschränkungen zur Sicherstellung der Datenqualität
Die vor Ort gesammelten Daten werden letztendlich in die zentrale relationale Datenbank von BGS übertragen, die Einschränkungen auf Datenbankebene unterliegt. Diese gewährleisten eine hohe Datenqualität, indem sie die Datentypen und Beziehungen zwischen Merkmalen durchsetzen. Eine Vermessung wird so eingerichtet, dass Beobachtungen, Fotos, Proben und Strukturmessungen alle zu einem einzigen „Standortpunkt” gehören, wobei die Punkte zu einem Projekt gehören. Fremdschlüsselbeschränkungen in 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 wie in relationalen Datenbankmanagementsystemen wie PostgreSQL oder Oracle konfiguriert werden, 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.
Unsere Geologen 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, Luftbilder, digitale Höhenmodelle, frühere Vermessungsdaten, Bohrlochdaten und sogar Scans von handschriftlichen „Feldnotizen” umfassen, die von BGS-Geologen im Laufe unserer fast 200-jährigen Geschichte 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 nun seit über einem Jahr und hat Daten aus über 2.000 Orten erfasst. Es ist geplant, die Arten von Daten, die an jedem Punkt erfasst werden können, flexibel zu erweitern. Wir arbeiten derzeit daran, das Plugin für eine breitere Nutzung freizugeben, zunächst für ausländische Projektpartner 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)
