Das Internet. Unendliche Weiten? Zumindest ein Schlagwort, das in aller Munde und allen Medien ist. Kaum eine Information, die nicht im Internet beziehungsweise im WorldWideWeb - der bunten und neben E-Mail am häufigsten genutzten Anwendung des Internets - zu finden ist.
Schon lange existieren Suchdienste wie Altavista und Yahoo. Und noch länger sind Universitäten und wissenschaftliche Einrichtungen über das Internet miteinander verbunden, die zu den ersten gehörten, zwischen denen vor allem in den USA ein Computer-Netzwerk aufgebaut wurde, aus dem sich später das heutige Internet entwickelte. Während dieser Entstehungsphase des Internets gab es nur sehr rudimentäre Dienste wie Email, Telnet und FTP, doch die Entwicklung von HTML (Seitenbeschreibungssprache für des WorldWideWeb) im Jahr 1989 vereinfachte das Darstellen, Verknüpfen und Auffinden von Informationen im Netzwerk dank miteinander verbundenen Dokumenten und deren Darstellung in einem Webbrowser. Heute ist es weder für Firmen noch für Privatpersonen ein technisches oder finanzielles Problem, sich eine Präsenz im WorldWideWeb zu beschaffen. Innerhalb der letzten zehn Jahre entstand so ein weltumspannendes Netzwerk und zur Zeit sind weltweit mehr als 100 Millionen Computer über das Internet miteinander verbunden [Matr2000].
Die Möglichkeiten der Informationspräsentation waren im WorldWideWeb zu Beginn relativ eingeschränkt, weshalb dem Wunsch nach weiteren Fähigkeiten von HTML mit der Einführung von Tabellen, Frames, JavaScript und animierten GIF-Grafiken nachgekommen wurde. Zu einem Universalwerkzeug macht den Webbrowser aber erst dessen sogenannte Plugin-Schnittstelle. Eine Schnittstelle, die es ermöglicht, spezielle Darstellungsprogramme für beliebige Dateiformate wie z.B. Audio und Video in den Browser zu integrieren - daher der Name Plugin. Der Nachteil dieser Plugins ist aber, dass sie den Webbrowser zwar befähigen, neben HTML und einigen Grafikformaten ein weiteres Fremdformat (eventuell eingebettet in eine Webseite) darzustellen, jedoch zuerst aus dem Internet heruntergeladen und installiert werden müssen - ein Vorgang der vom Endbenutzer gerne vermieden wird.
Wie sieht es heute im WorldWideWeb aus? Wirft man zum Beispiel einen Blick auf die Webseiten diverser Wettervorhersagedienste1, so erhält der Informationssuchende zumeist eine sehr ähnliche Darstellung: Eine textuelle Version der Vorhersage wird veranschaulicht durch einige Grafiken mit Icons, die die Wetterlage darstellen, und Gradzahlen für die Temperatur an einigen Punkten der Karte. Eventuell findet sich auch eine animierte Grafik, die dann eine Art Diashow des vorhergesagten Wetters präsentiert. Werden genauere Informationen zu einem bestimmten Gebiet oder einer Stadt gesucht, findet sich schnell ein Link und eine regionale Vorhersage erscheint. Die Information ist gefunden, doch ihre grafische Darstellung ist eher sparsam gehalten. Der gezeigte Ausschnitt lässt sich nicht vergrößern oder verkleinern, die Darstellung der Information lässt sich nicht beeinflussen, ein benutzergesteuertes Ein- und Ausblenden von Informationen zu Temperatur, Niederschlag, Luftdruck und Bewölkung wird nicht angeboten. Dabei ist die fehlende individuelle Darstellung der Wetterkarte nicht unterlassene Datenaufbereitung des Webseitenanbieters, sondern liegt zum Großteil an mangelnden Darstellungsmöglichkeiten der herkömmlichen Grafikformate.
Standardmäßig können Webbrowser, wie der Netscape Navigator oder der Microsoft Internet Explorer, zweidimensionale Grafiken der Formate GIF, JPG und die neueren Versionen eventuell PNG anzeigen. Dies alles sind pixelorientierte Grafikformate, die außer einer Diashow mittels animiertem GIF keinerlei Animation und erst recht keine Interaktion mit dem Benutzer unterstützen. Browsererweiterungen existieren für das Zoomen von Grafiken auf Webseiten, jedoch zeigen pixelorientierte Grafiken - wie schon der Name sagt - bei zunehmender Vergrößerungsstufe recht bald ihre Zusammensetzung aus einzelnen Pixeln. Das Bild verliert an Qualität. Ein Ausweg wäre das sukzessive Nachladen von neuen Webseiten, die den gewünschten Bereich vergrößert oder verändert darstellen, wie es bei vielen Stadtplänen2 zu finden ist. Möchte man aber diesen ständigen Datenverkehr vermeiden, bleibt nur ein zoombares d.h. vektororientiertes Grafikformat.
Bei einem vektororientierten Grafikformat setzt sich das Bild nicht aus einzelnen farbigen Bildpunkten zusammen, sondern die Information über den Bildaufbau wird mathematisch beschrieben. Linien haben einen Anfangs- und einen Endpunkt, eine Linienfarbe und -stärke. Polygone und Kreise bekommen zusätzlich eine Füllfarbe. Beim Vergrößern eines Ausschnitts geht die Qualität nicht verloren, da die Bildinformation nicht statisch vorliegt, sondern die pixelbasierte Darstellung der Grafikobjekte, die für die Wiedergabe per Monitor oder Drucker benötigt wird, erst zum Zeitpunkt der Darstellung berechnet wird.
Ein Grafikformat, das genau diesen Vorteil bietet und auch die oben erwähnte Animation und Interaktion mit dem Benutzer unterstützt, ist Macromedia Shockwave Flash - oder kurz Flash. Doch gehört es nicht zu den Grafikformaten, die intern von den gängigen Webbrowsern unterstützt werden. Man benötigt also ein Plugin zur Darstellung dieser Grafiken. Dies ist ein Nachteil.
Microsoft und Netscape liefern aber mitsamt ihrer aktuellen Browser-Versionen das Plugin für Macromedia Shockwave Flash-Grafiken mit. Damit sprechen nun alle oben genannten Gründe für eine Verwendung von Flash, da es - zumindest bei Webbrowsern ab der vierten Generation - wie ein standardmäßig unterstütztes Grafikformat verwendet werden kann. Ein weiterer Grund für die Verwendung von Macromedia Shockwave Flash ist, dass das Flash-Plugin für jedes nennenswerte Betriebssystem (Windows, Mac, Linux) verfügbar ist und die Darstellung der Grafiken, Animationen und Texte durch die Verwendung eines Plugins auf jedem System und bei jeder Bildschirmauflösung gleich aussieht - was bei einfachen HTML-Seiten und vor allem auch bei Grafiken nicht der Fall ist.
Seit Macromedia 1998 das Dateiformat von Shockwave Flash offen gelegt und gleichzeitig ein Software Development Kit bereitgestellt hat, können Flash-Grafiken über eine Programmierschnittstelle erzeugt werden, ohne die eigentliche grafische Entwicklungsumgebung namens Flash Studio zum Erstellen solcher Grafiken verwenden zu müssen. Damit dies aber nicht zur Folge hat, dass jede Flash-Grafik quasi programmiert werden muss, existiert ein dem Software Development Kit ähnliches Produkt, dass statt der Programmierschnittstelle eine auf XML (eXtensible Markup Language) basierende Textschnittstelle anbietet. Die Eingabedaten im definierten XML-Format werden mit Hilfe eines Parsers in Flash-Grafiken umgewandelt.
Die Aufgabenstellung dieser Diplomarbeit ist die komplette Vorbereitung der Eingabedaten für den Prozess der Erzeugung von Flash-Grafiken. Ausgehend von Wettervorhersagedaten des Deutschen Wetterdienstes und geografischen Kartendaten sollen Schnittstellen und Module entwickelt werden, die die binären Daten auslesen und verwalten können, eine geografische und computergrafische Bearbeitung ermöglichen und das Ergebnis schließlich in einem frei konfigurierbaren XML-Format ausgeben. Die Datenausgabe und -formatierung stützt sich daher sehr stark auf die XML-Technik.
Ein Schwerpunkt der computergrafischen Bearbeitung der Daten wird die Umwandlung der im Rasterformat vorliegenden Wettervorhersagedaten in das Vektorformat sein.
Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich exemplarisch mit der Darstellung von Wetterprognosedaten. Die Erkenntnisse sollen jedoch auf die Vektorisierung beliebiger Rasterdaten und die Visualisierung beliebiger raum- und zeitbezogener Daten übertragbar sein.
Im ersten Abschnitt werden die Grundlagen dieser Arbeit behandelt und erste Ansätze angesprochen. Kapitel 2 beginnt mit der Vorstellung von Macromedia Flash und zeigt seine Vorteile auf. In diesem Zusammenhang kommt ebenfalls das Flash-Dateiformat sowie das Software Development Kit zur Sprache, um den Aufbau von Flash-Grafiken und ihre Erzeugung darzustellen. Kapitel 3 widmet sich dem Thema XML und erklärt, warum die eigenen Datenformate darauf basieren werden. Aufgrund der Aktualität des Themas und des bisher noch geringen Bekanntheitsgrades von XML wird es hier ausführlich beschrieben. Kapitel 4 enthält Überlegungen zu möglichen Eingabeformaten, aus denen Flash-Grafiken entstehen können und beschreibt exemplarisch die vorhandenen Wettervorhersage- und Kartendaten. Die benötigten Schritte für eine Überführung der Daten in das auf XML basierende Format, das dem Flash-Grafik erzeugenden Parser als Input dient, werden kurz vorgestellt. Der erste Abschnitt schließt mit der Betrachtung der Wetterkartendarstellung.
Der zweite Abschnitt der Arbeit geht auf die Realisierung der Aufgabenstellung ein. Kapitel 6 betrachtet den Datenfluss und beschreibt die selbst entwickelten Klassen und Pakete und deren Zusammenspiel. Einen Schwerpunkt stellt dabei der Algorithmus zur Umwandlung von Raster- in Vektordaten dar. Die Verknüpfung der Module zu einer Anwendung und die Konfiguration derselben beschreibt Kapitel 7.
Den Schluss dieser Arbeit bilden Resumée und Ausblick. Dabei werden im Resumée (Kapitel 8) die während der Bearbeitung dieser Diplomarbeit gewonnenen Erkenntnisse genannt und die erreichten Ziele bewertet. Kapitel 9 spricht einige der Ideen an, die nicht verwirklicht werden konnten, und nennt Möglichkeiten der Fortführung und Erweiterung dieser Arbeit.
Im Anhang befinden sich eine Auflistung der benötigten Software für die Verwendung der entwickelten Module und deren Konfiguration, Beschreibungen der Dateiformate, die Klassenhierarchie der eigenen Pakete und eine Erläuterung zum Inhalt der beigefügten CD-ROM.
Stadtplan