Geospacial information management in Web-based CMS systems : theory, techniques, specifications and data management

Abstract

Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit der Verwaltung von Geoinformationen in quelloffenen webbasierten Content Management Systemen (CMS). Geoinformationen können von CMS in mehreren der Technologie-Layer, auf der Datenbank-Ebene, im Dateisystem als auch auf der Programmierebene verwaltet werden. Häufige Anwendungsfälle schließen das Speichern von Ortsangaben oder Gebietsangaben bis zur Speicherung von Objekten ein als auch die Evaluierung deren Beziehung zueinander. Beispiele wären der Abstand zwischen zwei Objekt-Sets oder ob ein Datenobjekt innerhalb der Grenzen eines anderen Datenobjekts liegt. Abhängig vom Anwendungsfall können die Objektdaten in verschiedenen Formaten exportiert werden, zum Beispiel als GeoRSS Stream, oder als GeoJSON, KML, GML, XML, GPX und RDFa Datenbestände zur Anwendung in Systemen Dritter. Das Zusammenspiel mit externen Systemen und Speichern von Geoinformationen ist eine zentrale Aufgabe der Verwaltung von Geoinformationen. Am Anfang dieser Arbeit werden typische Anwendungsfälle für webbasierte Content Management Systeme identifiziert und evaluiert, um folgende Forschungsfragen zu beantworten: Wie sollen Geoinformationen von CMS strukturiert und verwaltet werden, um die Daten möglichst effizient und flexibel verwalten und darstellen zu können?Welche Datenbestandteile, falls überhaupt, sollen (lokal vom CMS) gespeichert werden? Welche externen Quellen an Geoinformationen sind verfügbar und wie können diese Quellen effizient genutzt oder in das CMS importiert werden? Drupal 7 undWordpress 3.9.1, zwei der populärsten quelloffenen ebbasierten Content Management Systeme, werden evaluiert. Es wurden Prototypen der Content Management Systeme geschaffen und installiert, und mehrere Plugins (Wordpress) und Module (Drupal) evaluiert. Des Weiteren wurde Forschung bezüglich Technologie-Stacks betrieben. Wie gezeigt wird, verwenden beide Content Management Systeme jenen Datentyp der Geoinformation nicht, welcher in relationalen Datenbanksystemen wie MySQL und PostGIS verfügbar ist. Der Datentyp ist den numerischen und Stringdatentypen ähnlich, ermöglicht aber komplexere geoinformationsbezogene Abfragen wie ST_Contains, ST_Within und MBRContains und MBRWithin. Effizienztests wurden erstellt, um zu evaluieren, ob die Content Management Systeme vom Datentyp profitieren. Die Effizienztests zeigen, dass der Geoinformationsdatentyp die Ergebnisse für ST_Contains und ST_Within schneller liefert als nicht-Geoinformationsdatentypen, aber nicht für Rechtecksfunktionen wie z.B. MBRContains. Allerdings sind ST_Within und ST_Contains sehr wichtige Funktionen und deshalb ist es empfehlenswert auf Geoinformationsdatentypen umzusteigen.

This thesis evaluates the management of geospatial information in Web-based Open Source CMS. Geospatial data can be managed by the CMS in several of the technology layers, at the database level, on the file system level as well as in the programming level. Common use-cases include saving location data or area data to objects and evaluating their relationship to one another. Examples include the distance between two data objects or whether one data object is within the bounds of a different data object. Depending on the use-case, the object data can be exported in several different formats, such as a GeoRSS stream, or as GeoJSON, KML, GML, XML, GPX and RDFa data files for use in third party systems. Interacting with external systems and geospatial repositories is a central part of geospatial data management. The following questions were addressed: How should geo data be structured by (web-based) CMSs so that the system, and the administrator, can efficiently and flexibly manage the geo data and display it in context? What data, if any, should be stored, locally within the CMS? What external sources of geospatial data are available and how can these sources be efficiently used or imported into the CMS? Two popular Open Source Web-based CMSs were evaluated, Drupal 7 and Wordpress 3.9. We created prototypes of the CMSs and installed and evaluated several plugins (Wordpress) and modules (Drupal) as well as conducted research on the technology stacks. As is shown, neither CMSs take advantage of the Geospatial data type available in relational database systems like MySQL and PostGIS. The data type is similar to String and Numeric data types, but allows for complex geospatial equations such as ST_Contains, ST_Within and bounding box functions to be made on the data in the columns. Timing tests were developed to evaluate whether the CMSs should take advantage of the geospatial columns. The timing tests show that geospatial columns are faster for functions such as ST_Contains and ST_Within, but not for the bounding box functions like MBRWithin. However, ST_Within and ST_Contains are very important functions and therefore it is still advisable to switch to geospatial columns.