{"id":291,"date":"2023-01-04T16:22:48","date_gmt":"2023-01-04T14:22:48","guid":{"rendered":"https:\/\/maritime-verbindungen.uni-trier.de\/?page_id=291"},"modified":"2023-07-05T15:09:19","modified_gmt":"2023-07-05T13:09:19","slug":"digitaler-atlas","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/maritime-verbindungen.uni-trier.de\/index.php\/projektbereiche\/digitaler-atlas\/","title":{"rendered":"Digitaler Atlas"},"content":{"rendered":"

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DIMAG<\/h1>\n

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\"\"Wesentliches Ziel des Langfristvorhabens ist die Entwicklung des Digitalen Interaktiven Maritimen Atlas zur Geschichte (DIMAG). Hierbei handelt es sich um ein webbasiertes Forschungstool, welches als WebGIS (Geoinformationssystem) umgesetzt wird. Mithilfe des Tools lassen sich einerseits Seeverbindungen durch die Kombination von Routingalgorithmen, Wetterdaten und Leistungsdaten u.a. der 1:1-Rekonstruktion vom Typ Laurons II mit beachtlicher Pr\u00e4zision simulieren. Diese berechneten Routen werden \u00fcber eine georeferenzierte Karte (\u00e4hnlich zu Google Maps) im WebGIS dargestellt, wobei in der ersten F\u00f6rderphase der Raum und Zeit auf das Mittelmeer und die r\u00f6mische Kaiserzeit beschr\u00e4nkt bleiben. Andererseits k\u00f6nnen die Daten der Routensimulation von Historiker:innen oder interessierten Laien mit den in einer Geodatenbank bzw.\u00a0 der in der Datenbankumgebung FuD hinterlegten und von dem Projektbereich \u201eHistorische Forschung“ gesammelten, georeferenzierten Forschungsdaten wie Leuchtt\u00fcrmen, Amphorenfunde, Navigationspunkte, Rohstoffe, Waren oder Produkte zur weiteren Analyse dargestellt und verkn\u00fcpft werden, um ausgehend von den gesammelten Forschungsdaten und Routeninformationen weiterf\u00fchrende Studien zur r\u00f6mischen Wirtschaft, maritimer Konnektivit\u00e4t und speziell dem r\u00f6mischen Seehandel vorzunehmen. Damit stellt DIMAG ein umfassendes Forschungsinstrument dar, welches in seiner Pr\u00e4zision bisherige Ans\u00e4tze wie ORBIS deutlich \u00fcbersteigt.<\/p>\n

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Grobe Struktur von DIMAG als Forschungsinstrument<\/p>\n

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WebGIS<\/h2>\n

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Das WebGIS stellt den sichtbaren Bereich des Forschungstools dar. Nutzer von DIMAG k\u00f6nnen hier Seeverbindungen in Abh\u00e4ngigkeit von Start- und Zielpunkt, zu verwendendem Schiff sowie Startzeitpunkt der Reise visualisieren lassen und analysieren.<\/p>\n

In der ersten Projektphase<\/strong> werden im WebGIS durch die Weiterentwicklung von OpenCPN den Nutzern vorberechnete Routen zur Verf\u00fcgung gestellt. Hier wird noch eine asynchrone Strategie<\/strong> verfolgt.<\/p>\n

In der zweiten Projektphase<\/strong> wird dann eine synchrone Strategie<\/strong> verfolgt. Nutzer von DIMAG k\u00f6nnen ohne Wartezeit neue\u00a0 Routenverbindungen simulieren lassen. Geht eine Anfrage durch den Nutzer f\u00fcr eine Routenverbindung ein, fragt das WebGIS zun\u00e4chst bei der Geodatenbank an, ob die entsprechenden Routensimulationen bereits vorliegen, d.h. bereits .gpx files f\u00fcr diese Anfrage vorhanden sind. Liegen diese vor, werden diese dem Nutzer unmittelbar auf der WebGIS-Oberfl\u00e4che ausgegeben und visualisiert. Sind die Routen bisher nicht berechnet worden, \u00fcbergibt das WebGIS die Parameter an die Routensimulationssoftware, welche das Backend des Forschungstools bildet. Das Simulationsprogramm berechnet alle Routen und \u00fcbergibt sie anschlie\u00dfend an die Geodatenbank, welche die Informationen wiederum an das WebGIS \u00fcbermittelt.<\/p>\n

Neben den Routensimulationen w\u00e4hlen die Nutzer des Forschungstools \u00fcber das WebGIS die historischen Forschungsdaten aus, welche sie auf der GIS-Oberfl\u00e4che zur weiteren Analyse visualisiert haben m\u00f6chten. Je nach angefragter Kategorie werden die Daten dann aus der separaten FuD-Forschungsdatenbank ins GIS geladen und dargestellt. Mit einem Klick auf die Datenpunkte oder per Auswahl der parallel dargestellten Liste sind weitere spezifische Informationen abrufbar.<\/p>\n

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Routensimulation<\/h2>\n

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Die Routensimulationssoftware ist wesentlicher Bestandteil des DIMAG-Tools. Hier laufen die Forschungsergebnisse aus Datenerhebung und -analyse, Rekonstruktionen und historischer Hintergrundforschung zusammen. Die Simulationssoftware l\u00e4uft in mehreren Instanzen f\u00fcr parallele Nutzerzugriffe auf einer Serverumgebung und ist durch Skripte mit Geodatenbank und WebGIS verbunden. Anfragen von Nutzern im WebGIS, welche nicht bereits simuliert wurden, werden als Parameter an die Simulationssoftware \u00fcbergeben. Diese berechnet dann anhand des Polardiagramms des ausgew\u00e4hlten Schiffstyps, den von der NOAA bereitgestellten Wetterdaten aus den Jahren 1990-2010 \u2013 diese kommen aufgrund der klimatisch \u00e4hnlichen Verh\u00e4ltnisse denen der Kaiserzeit am n\u00e4chsten \u2013 sowie des ausgew\u00e4hlten Fahrzeitpunktes alle verf\u00fcgbaren Routen (sprich alle Routenvarianten, die das Ziel erreichen) und \u00fcbergibt die als .gpx file abgespeicherten Daten an die Geodatenbank.<\/p>\n

Kern der Routensimulation ist das in C++ geschriebene Programm OpenCPN, welches von Grund angepasst wurde und wird. Urspr\u00fcnglich von passionierten Seglern als Desktop-Client entwickelt, wurde das Programm zun\u00e4chst grundlegend analysiert und alle nicht ben\u00f6tigten Programmbestandteile entfernt. Wichtigster enthaltener Bestandteil ist die Routing-Funktion von OpenCPN, welche im n\u00e4chsten Schritt von der GUI des Programmes getrennt wurde und f\u00fcr Linux als Kommandozeilenprogramm portiert wurde. Da die Routensimulationssoftware in DIMAG auf einem Linux-Server laufen wird, war dieser Schritt zur geplanten Automatisierung von Routenanfragen durch Nutzer von DIMAG essenziell.<\/p>\n

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\"\"Beispielhafte Darstellung aus OpenCPN zur Routenberechnung mit Isochronen der Route Marseille \u2013 Alexandria<\/p>\n

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Die Berechnung der Segelrouten und -fahrzeiten erfolgt durch das Simulationsprogramm durch die Verwendung sogenannter Isochrone. Das bedeutet, dass das Programm vom Startpunkt ein festes Zeitintervall, beispielsweise eine Stunde lang, alle vom virtuellen Schiff aus fahrbaren Kurse (d.h. abh\u00e4ngig von Polardiagramm des Schiffes und vorliegenden Windverh\u00e4ltnissen zum Zeitpunkt) f\u00e4hrt. In der n\u00e4chsten Iteration werden von den \u00e4u\u00dferen Punkten aus, die in der Zeit erreicht wurden, wieder alle m\u00f6glichen Kurse berechnet. Dieses Verfahren wird so lange ausgef\u00fchrt, bis das Ziel \u201einnerhalb“ eines Isochrons liegt \u2013 oder das Verfahren vorher mangels Durchf\u00fchrbarkeit der Verbindung, beispielsweise durch schlechte Windverh\u00e4ltnisse, abbricht.\u00a0\u00a0<\/p>\n

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Durch diesen Ansatz bekommt man einerseits alle tats\u00e4chlich m\u00f6glichen Routen zu diesem Zeitpunkt abgebildet, gleichzeitig ist eine starke Filterung des Weges notwendig, um unn\u00f6tige und zeitraubende Isochronverbindungen zu vermeiden (siehe Bild zur beispielhaften Darstellung der Routenberechnung). Bei der Verbindung von Marseille \u2013 Alexandria sind Isochronverbindungen, welche am Ende nach Mallorca, Kroatien oder die T\u00fcrkei f\u00fchren,\u00a0 sicherlich nicht zielf\u00fchrend.<\/p>\n

Die Isochronverbindungen, welche den Zielpunkt erreicht haben, werden vom Programm als gesammeltes .gpx file exportiert und an die Geodatenbank \u00fcbergeben. So sind zu einem Abfragezeitraum alle segelbaren Routen gemeinsam abgespeichert und verf\u00fcgbar. Wird von einem anderen Nutzer von DIMAG die gleiche Routenverbindung zum gleichen Abfragezeitraum nochmals angefragt, erkennt eine Abfragelogik innerhalb des WebGIS, dass die Daten bereits in der Geodatenbank vorhanden sind \u2013 eine erneute Berechnung ist somit nicht mehr notwendig. Auf diese Art wird die Geodatenbank der berechneten Routen von DIMAG stetig durch Benutzeranfragen vergr\u00f6\u00dfert; die Rechen- und damit Wartezeit f\u00fcr Anwender also stetig verkleinert.<\/p>\n

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Beispielhafte Darstellung des Isochronverfahrens, hier in der zweiten Iteration. Von Interesse sind f\u00fcr die Routenberechnung nur jene Punkte, die am weitesten von der ersten Iteration bzw. dem Startpunkt entfernt sind. Bildquelle: https:\/\/routing.luckgrib.com\/intro\/isochrones\/img\/iso second as iso.jpeg<\/a><\/p>\n

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Datenbankdesign<\/h2>\n

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DIMAG nutzt zur Datenbereitstellung zwei verschiedene Datenbanken, welche gemeinsam mit dem Rest der DIMAG-Architektur auf der selben Serverumgebung gehostet werden. Unterschieden werden kann in die Forschungsdatenbank FuD, in der vor allem georeferenzierte Daten aus dem Projektbereich der historischen Forschung bereitgestellt werden sowie in eine Geodatenbank, in der u.a. die Routensimulationen gespeichert werden.<\/p>\n

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Forschungsdatenbank FuD<\/h3>\n

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\"\"Die seit 2004 an der Universit\u00e4t Trier bestehende Datenbank \u201eForschungsnetzwerk und Datenbanksystem (FuD)“, gef\u00f6rdert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG, stellt eine virtuelle Forschungsumgebung f\u00fcr die Geistes- und Sozialwissenschaften dar. Die modulare Software bildet den kompletten Forschunsprozess ab und unterst\u00fctzt die zeit- und ortsunabh\u00e4ngige kollaborative Forschungsarbeit. FuD bietet eine Vielzahl an Werkzeugen f\u00fcr die Datensammlung, -annotation, -analyse und -aufbereitung bis hin zur Publikation und Archivierung.<\/p>\n

Kern von FuD ist eine MySQL Datenbank, die mittels JSON-Schnittstelle (Elastic-Search-Index) mit dem WebGIS kommuniziert. In DIMAG werden zahlreiche georeferenzierte Datens\u00e4tze in FuD gespeichert und zur Verf\u00fcgung gestellt, unter anderem H\u00e4fen, Waren, Produkte, Amphorendaten, Leuchtt\u00fcrme u.v.m.<\/span><\/p>\n

Mehr Information zu FuD erhalten Sie unter: https:\/\/fud.uni-trier.de\/<\/a><\/p>\n

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Geodatenbank<\/h3>\n

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DIMAG speichert die vorberechneten und angeforderten Routensimulationen in einer eigens daf\u00fcr konfigurierten Geodatenbank. Diese basiert auf PostgreSQL. Eine Schnittstelle zwischen Datenbank und WebGIS stellt sicher, dass bereits berechnete Routen, welche in der Geodatenbank abgelegt sind, nicht nochmals an die Simulationssoftware als Auftrag \u00fcbergeben werden, sondern direkt von der Datenbank ans WebGIS \u00fcbermittelt werden.<\/p>\n

Zur besseren Performanz von DIMAG sind ferner die Geodaten der in der Forschungsdatenbank FuD gespeicherten Daten wie H\u00e4fen, Waren, Amphoren etc. im Geoserver abgespeichert und mittels UID, also einem unique Identifier, mit den Daten in FuD \u201everbunden\u201c.<\/p>\n

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