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4.4 Eignung objektorientierter Konzepte für GIS

4.4.1 Unterschiede zu einem Layer-GIS

Da objektorientierte Methoden in erster Linie programmiertechnische Konzepte betreffen, stellt sich die Frage, inwiefern ein potentieller GIS-Anwender von diesen Strukturen profitieren kann. BARTELME sieht in diesem Zusammenhang zunächst folgende Unter­schiede objektorientierter Lösungen zu layerorientierten Strategien als wesentlich an (BARTELME 1995, S. 151f.):

  • Betonung des Individuums: Ausgangspunkt der Modellierung sind einzelne Objekte, die mit anderen gleichartigen Objekten zu Klassen zusammengefaßt werden.

  • Abkehr von strenger Hierarchie: Jedes Objekt kann mit Hilfe der Mehrfach­vererbung mehreren Klassen zugeordnet werden. Dieses Konstrukt sollte aber aus Gründen der Übersichtlichkeit nur Ausnahmefällen Anwendung finden.

  • Dynamik: Anstatt der starren ebenenbezogenen Einteilung sind flexible Zusammen­fassungen möglich.

  • Verhalten: Neben seinen Daten verfügt jedes Objekt über ein definiertes Verhalten, das über einen Nachrichtenmechanismus ausgelöst werden kann.

  • Keine Flächendeckung: Der layerorientierte Zugang impliziert, daß die Ausprägung eines Attributs für jede Stelle eines Untersuchungsgebietes bekannt ist. Aufgrund der Individualität der Objekte ist dies im objektorientierten Ansatz nicht gegeben. Eine weitere Folge dieser Sichtweise ist, daß die Geometrie eines Objektes ein Attribut un­ter anderen darstellt, während bei Layern die Geometrie im Mittelpunkt steht.

4.4.2 Erweiterte Modellierungsstrukturen

Die strukturellen Möglichkeiten wie Vererbung, Aggregation und Assoziation bieten einer­seits umfangreiche Modellierungsmöglichkeiten, erzwingen andererseits eine weiter­gehende Strukturierung durch den Anwender als dies bei konventionellen Lösungen der Fall ist. Dies ist zwar zunächst mit einem weitaus größeren Aufwand verbunden, erhöht aber letztendlich die Qualität der Daten, indem Abhängigkeiten und Verbindungen zwischen Objekten dargestellt sind und dadurch die Ableitung von Informationen aus den reinen Daten unterstützt wird (LEYKAUF/ ALBRECHT 1993, S. 50).

Komplexe Systeme aus den Bereichen der Ökologie, der Transportlogistik, der Ver­sorgung und der Kommunikation sind Untersuchungsgegenstand in einem GIS und erfor­dern Möglichkeiten, die vielfältigen Beziehungen der Systemelemente untereinander dar­zustellen. Hinsichtlich der Bewältigung und Abbildung dieser Komplexität in einem Daten­modell bietet das objektorientierte Paradigma einen intuitiven Zugang, da mit Hilfe der Konstrukte Assoziation und Aggregation Verknüpfungen zwischen Objekten unmit­telbar darstellbar sind. Diese Beziehungen können komplexe Objekte repräsentieren, die selbst wiederum als eine Einheit anzusprechen sind (ARCTUR/ SARGENT 1998, o.S.).

Unter dem Gesichtspunkt der Datenintegration ist festzustellen, daß es objektorientierte Lösungen ermöglichen, das Anwendungsproblem derart zu strukturieren, daß räumliche und thematische Attribute in einem Objekt vereint sind. Beim Aufbau eines GIS-Daten­modells kann dadurch die bislang festzustellende Geometriezentrierung durch eine Objektzentrierung ersetzt werden. Der in Kapitel 3 dargestellte Aufbau eines konventionellen GIS leitet den Anwender dazu, einzelne geometrische Elemente mit Daten­sätzen zu verbinden, die diese Geometrie thematisch beschreiben. Ausgangspunkt der Datenmodellierung ist also beispielsweise ein Polygon, daß dann durch zusätzliche Attribute thematisch erfaßt wird. In einem objektorientierten System stehen dahingegen die Begriffe des Anwenders im Mittelpunkt, die neben anderen Attributen auch durch Geometrien beschrieben werden. Die von LEYKAUF/ ALBRECHT (1993, S.50) als zu­tiefst „ungeographisch“ bezeichnete prinzipielle Trennung in Geometrie und Thematik ist als solche nicht gegeben. Dadurch ist es darüberhinaus prinzipiell möglich, ein Objekt durch verschiedene Geometrien zu repräsentieren. Dieser Aspekt ist vor allem dann von Interesse, wenn Raster- und Vektordaten zu integrieren sind oder eine maßstabsabhängige Generalisierung gewünscht wird (WOODSFORD 1995, o.S.).

Wie das Beispiel in Abbildung 10 und Abbildung 11 zeigt, können gemeinsame Geo­metrie- und Sachattribute in einer übergeordneten Superklasse definiert werden, womit die redundante Definition in jeder einzelnen Klasse bzw in jedem Layer und der dazuge­hörigen Tabelle vermieden wird. Änderungen und Erweiterungen der Funktionalität blei­ben damit auf einige Oberklassen beschränkt (FRITSCH/ANDERS 1996, S.8)

In der praktischen Anwendung ist der systemgepflegte Objektidentifikator von Bedeutung. Dadurch entfällt die Verwaltung von Schlüsselattributen durch den Anwender, die insbe­sondere bei hybriden Systemen einen kritischen Punkt darstellen. Fehler in der Zuordnung zwischen Geometrie- und Sachdaten durch veränderte Schlüsselfelder können aufwendige Korrekturarbeiten erfordern. Die vom System vergebene OID ist für die gesamte Lebens­zeit des Objektes gültig und kann nicht durch den Anwender unabsichtlich verändert werden (FRITSCH/ANDERS 1996, S. 7f.).

4.4.3 Vorteile in der Softwareentwicklung

Für den Bereich der Softwareentwicklung ist der Vorteil vorrangig in der Wiederver­wendbarkeit und einfachen Erweiterungsmöglichkeit von bereits bestehendem Pro­grammcode zu sehen, was durch die Konzepte der Kapselung und des Polymorphismus ermöglicht wird. Dies ist insbesondere im GIS-Bereich von Bedeutung, da Geo-Informationsysteme eine Vielzahl von verschiedenen Anwendungen unterstützen sollen (FRITSCH/ANDERS 1996, S. 8). Dazu werden sog. Software-Biliotheken wie die Microsoft Foundation Classes (MFC) oder die Visual Component Library (VCL) von Inprise verwendet, die die Funktionalität des Betriebssystem kapseln und es einem An­wendungsprogrammierer erlauben, durch eine einfache Ableitung eigene Applikationen zu erstellen, für die lediglich die spezifischen Eigenschaften zu ergänzen sind (TOTH 1997, S.1110). Beispielsweise stellt die MFC eine Klasse „CBitmap“ zur Verfügung, die Methoden zum Erstellen und Manipulieren von Rastergrafiken enthält. Eine davon abge­leitete Klasse könnte in einer GIS-Implementierung um Fähigkeiten zur Georeferenzierung oder zu Overlay-Operationen erweitert werden. Im GIS-Bereich bietet das SMALLWORLD-System die Programmiersprache MAGIK an, mit deren Hilfe man - aufbauend auf der angebotenen GIS-Funktionalität - eigene Anwendungen entwickeln kann (BILL 1996, S. 331 f.). Beispiele für objektorientierte Klassenbibliotheken, die die GIS-Grundfunktionalität kapseln und Anwendungsentwicklern als Basis für eigene Pro­gramme dienen, sind OOGDM (VOIGTMANN 1997), die Geographic Foundation Class Library (QUIAN 1998) und CARIS++ (UNIVERSAL SYSTEMS 1998).

1 Java unterstützt die Mehrfachvererbung nur indirekt indem jede Klasse mehrere sog. „Interfaces“ implementieren kann, was ähnliche Konstrukte wie bei der echten Mehrfachvererbung ermöglicht.


 

© 2014 Zeit in Geografischen Informationssystemen (GIS), Frank Hellwich