KI-modifizierte Open Source Basemaps

Die Grundlage der Basemaps bilden OpenStreetMap-Daten. Diese enthalten globale geografische Informationen wie etwa Straßen, Gebäude oder Landnutzung in höchster Auflösung. 

Zusätzlich zu den OSM-Daten werden auch die Microsoft Building Footprints und Landcover-Daten von DaylightMap genutzt. Die Machine Learning-Buildings (ML-Building) wurden von Microsoft mittels Objekterkennung aus hoch aufgelösten Satellitenbildern gewonnen. Diese ergänzen die OSM Daten in den Regionen mit schlechter Datenlage. Die ML-Landcover-Daten werden mittels Bildklassifzierung aus Satellitenbildern berechnet. Da die Auflösung der Satellitenbilder geringer ist als bei den ML-Buildings, finden die Daten nur in groben bis mittleren Kartenmaßstäben Verwendung.

Neben den OSM-Daten werden ergänzend Natural-Earth-Daten für die gröberen Kartenmaßstäbe integriert. Diese umfassen Ländergrenzen, Namen von Meeren,Ozeane, größere Straßen und Flüsse sowie Bathymetrie-Daten, um eine noch bessere visuelle Qualität der Karten zu gewährleisten.

Für die Verwendung im Tileserver werden die Daten im Protomaps-Tiles (PMTiles) oder Mapbox-Tiles (MBTiles) Format benötigt. Das PMTiles- sowie das MBTiles-Format ermöglichen eine effiziente Speicherung und Übertragung der Kacheln, wodurch die Karten schnell und zuverlässig ausgeliefert werden können. Für die Erstellung der Tiles wird die Lua-Vorlage von OpenMapTiles verwendet, die unter der BSD-Lizenz veröffentlicht ist.

Die Tiles werden mit TileserverGL als Vektor-Tiles bereitgestellt. Der Tileserver unterstützt eine effiziente Auslieferung der Kartenkacheln und ermöglicht sowohl die Darstellung als Vektor-, als auch als Rastergrafik. Diese Flexibilität erleichtert die Integration der Karten in verschiedene Anwendungen und bietet die Nutzung auf unterschiedlichen Geräten und Plattformen an. So kann eine Karte sowohl auf einem Desktop-PC, als auch auf einem mobilen Endgerät in hoher Qualität angezeigt werden. Um die Karten an unterschiedliche Bedürfnisse anzupassen, wurde Maputnik als Werkzeug für die Style-Anpassung eingesetzt. Dieses browserbasierte Open-Source-Tool, das unter der MIT-Lizenz veröffentlicht ist, erlaubt es Nutzern, den Stil der Basemaps ohne tiefere technische Kenntnisse zu verändern. So können individuelle Layouts und Farbgebungen schnell und unkompliziert erstellt werden. Vektor-Tiles bieten zudem die Möglichkeit, Gebäude dreidimensional darzustellen, wodurch ein besseres räumliches Verständnis ermöglicht wird.

Eine Basemap wird meist auf einer WMTS-Technologie aufgebaut. Für die WMTS-Technologie besteht die Wahl zwischen Raster- und Vektor-Kacheln. Vektor-Kacheln bieten mehr Flexibilität, interaktive Möglichkeiten und eine effizientere Datenübertragung, während Raster-Kacheln einfacher zu integrieren und darzustellen sind. Die Wahl zwischen beiden hängt stark von den Anforderungen der Anwendung ab. Für dynamische Karten-Anwendungen, die hohe Anpassbarkeit und interaktive Funktionen erfordern, sind Vektor-Kacheln die bessere Wahl. Sofern konsistente Darstellungen wie Bilder (Satellit-oder Luftbild) im Vordergrund stehen, sind Raster-Kacheln vorzuziehen.

Ein großer Vorteil des von der BWI entwickelten Workflows ist die Vielseitigkeit bei der Integration in bestehende Softwarelösungen. Die Karten können sowohl als Vektor-WMTS als auch als Raster-WMTS eingebunden werden, wodurch eine breite Kompatibilität mit verschiedenen Geoplattformen sichergestellt wird. Für die Bundeswehr hat die BWI die Einbindung der Karten in Lagedarstellungssoftware und GIS-Software getestet. Sowohl die GIS-Software als auch die Lagedarstellungssoftware unterstützen die Einbindung der Raster-WMTS-Dienste über die XML-Schnittstelle. Mit der Lagedarstellungssoftware ist es darüber hinaus möglich, die Raster-WMTS-Karten für die Offline-Nutzung in der mobilen Variante zu cachen. Dies ermöglicht den Zugriff auf detaillierte Karten auch ohne Internetverbindung, wodurch jener für militärische Operationen besonders wertvoll ist. 

Eine Integration von Vektor-WMTS in der Lagedarstellungssoftware wäre sinnvoll, ist mit den aktuellen Schnittstellen jedoch nicht möglich. Sofern Schnittstellen realisiert werden, könnte die Datenmenge für die Offline-Nutzung erheblich reduziert werden, da Vektor-Tiles deutlich kompakter sind. Gleichzeitig würde dies eine interaktive 3D-Kartenanzeige ermöglichen, die wertvolle räumliche Informationen bietet. In den GIS-Anwendungen können die entwickelten Basemaps sowohl im Desktop-GIS als auch im Web-GIS eingebunden werden.

Mit dem Projekt konnte die BWI eine moderne und flexible Open-Source-Lösung zur Bereitstellung von Basemaps für die Bundeswehr entwickeln, die auf den OpenStreetMap-Daten und weiteren offenen Quellen basiert. Die Basemaps lassen sich in verschiedenen Softwarelösungen einfach integrieren, wodurch die Anwendungsbreite erheblich erweitert wird – sei es für zivile oder militärische Nutzung. Der Einsatz von Open-Source-Technologien und Containerisierung bietet erhebliche Vorteile in Bezug auf Anpassbarkeit, Wartbarkeit und Kosteneffizienz. So ist es möglich, die ganze Technologie mithilfe von Plug-in Play auf einen einzigen USB-Stick zu speichern. Durch die freie Anpassbarkeit können zudem die spezifischen Bedürfnisse der Bundeswehr leicht erfüllt werden, während die Community-gestützte Entwicklung kontinuierliche Verbesserungen und Innovationen ermöglicht.

Maurice ist seit 2024 bei der BWI und arbeitet im Center of Excellence Software Engineering in der Abteilung Software Data Solutions & Analytics.

Aktuell arbeitet er als Senior Software Engineer GIS im Projekt Krisenvorsorgeinformationssystem Bund. 

Nach seiner 3 jährigen Ausbildung zum Reserveoffizier war Maurice mit Abschluss seines B.Sc. Geowissenschaften 5 Jahre als Geoinformationsoffizier tätig.