FernUniversität Hagen

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Abgeschlossene Bachelorarbeit: Entwurf und Implementierung der Erweiterung einer Service-orientierten Architektur für Informationsvisualisierung um Scalable Vector Graphics (SVG)

Betreuer

Bearbeiter

  • Sebastian Gogolok

Abgabetermin

2006-12

Formalia

Voraussetzungen
  • Kenntnissen in Java zur Entwicklung der Erweiterungen von SOA-IVIS, Kenntnisse in den Bereichen JavaScript, WebServices, SOA (Service-Oriented Architecture), XML, DOM und Vektorgraphiken, speziell SVG, Erfahrung mit der Erzeugung und Konstruktion von Diagrammen zur Informationsvisualisierung

Aufgabenstellung

Aufgabenstellung

Hintergrund

Informationsvisualisierung (IVIS) wird gemeinhin definiert als die Verwendung Computer-gestützter, interaktiver, visueller Repräsentationen von abstrakten Daten um deren Wahrnehmung zu erleichtern. Informationsvisualisierung kann Menschen wesentlich darin unterstützen, den Umfang von Informationsräumen zu erfassen, deren Beschaffenheit zu verstehen und darin enthaltene relevante Informationen zu erkennen.

Für die Transformation der Daten in entsprechende visuelle Repräsentationen, existieren Anwendungen und APIs, die im Regelfall ein Rasterformat zur Ausgabe verwenden. Sind die Daten Änderungen unterworfen oder besteht der Wunsch nach Interaktion mit der Datenbasis, so ist bei diesen Verfahren die nochmalige Anforderung der gesamten Ausgabe notwendig. Unter bestimmten Umständen z.B. bei Anbindung mit niedriger Bandbreite oder einer hohen Komplexität der Ausgabe, ist die nochmalige Erzeugung unter dem Aspekt der Laufzeit gesehen kritisch zu betrachten.

Darüber hinaus ist es im Bereich der Interaktion von Vorteil, Bereiche einer Visualisierung eindeutig identifizieren zu können. Da Rasterformate keine Informationen über den Aufbau oder die Struktur der Visualisierung enthalten sondern nur die Information über darzustellende Pixel, ist diese Anforderung mit einem solchen Format nicht zu erfüllen.

Neben den Aspekten der Interaktion und Performanz spielen auch Überlegungen zur Portabilität einer gewählten Lösung eine Rolle. Durch die große Anzahl von unterschiedlichen Geräten zur Darstellung von Visualisierungen, stößt ein Rasterformat bei dem Versuch eine gleich bleibende Qualität in allen Skalierungs-/Auflösungsbereichen zur Verfügung zu stellen schnell an seine Grenzen. Als Konsequenz ergeben sich spezielle Ausgaben pro Ausgabegerät, wodurch die Komplexität einer Lösung auf Basis von Rastergraphiken negativ beeinflusst wird.

Einen anderen Ansatz zur Visualisierung verfolgt das vom W3C (World Wide Web Consortium) standardisierte SVG (Scalable Vector Graphics)-Format. Das SVG-Format ist eine Sprache zur Beschreibung zweidimensionaler Graphiken in XML. Sie erlaubt drei verschiedene Objekte: vektor-graphische Formen, Text und Bilder (Rastergraphiken), wobei bei den ersten beiden genannten Elementen aufgrund der Natur von SVG als vektororientiertes Format das Problem der fehlenden Skalierbarkeit nicht gegeben ist. Zudem ist die Manipulation der SVG-Graphik mit gängigen Programmiersprachen möglich da direkt auf das der SVG-Graphik zugrunde liegende XML-Dokument zugegriffen werden kann. Zusätzlich eignet sich das SVG-Format durch das serielle XML-basierte Dateiformat sehr gut zur Übertragung und legt insbesondere seine Verwendung in WebServices nahe.

Durch die Standardisierung von SVG durch das W3C, handelt es sich bei diesem Format um einen offenen Standard. Daraus resultiert eine weite Verbreitung im Bereich der freien Software und der Wissenschaft (insbesondere bei der Darstellung von Geoinformationen) einerseits und eine Verbreitung im Bereich der kommerziellen Graphik-Software als universelles Austauschformat andererseits. Ein Einsatz von SVG im Bereich Informationsvisualisierung bietet somit interessante Möglichkeiten oder Alternativen im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden.

Arbeitsziel

Ziel der Arbeit ist es, die Möglichkeiten des SVG-Formats zur Darstellung von Informationen zu beschreiben und mit Hilfe von Web-Services auf Basis einer service-orientierten Architektur (SOA-IVIS) die Ausgabe der transformierten Informationen zu demonstrieren. Zu diesem Zweck, wird auf Seiten von SOA-IVIS die bestehende Ausgabe von Rastergraphikformaten durch die Ausgabe im SVG-Format ergänzt Diese Erweiterung und ggf. Anpassung erfordert den Entwurf von neuen Komponenten zur Ausgabe der erstellten Visualisierungen innerhalb von SOA-IVIS. Diese Entwicklung kann durch den modularen Aufbau der Applikation leicht erfolgen und lässt sich nach ihrer Fertigstellung gut in das Gesamtsystem integrieren.

Um die Ausgabemöglichkeiten von SOA-IVIS über arbeitsplatzgebundenen Rich-Clients hinaus zu erweitern wird ein SVG-Wrapper entwickelt der in der Lage ist, eine als SVG-Graphik ausgegebene Visualisierung aufzunehmen und in einem herkömmlichen Browser mit der Fähigkeit zur Anzeige von SVG-Dateien darzustellen.

Neben der Darstellung der SVG-Graphik ist der Wrapper dazu in der Lage, die von einem Rich-Client gewohnten Funktionen zur Interaktion mit der Visualisierung zur Verfügung zu stellen. Um dies zu gewährleisten, werden Informationen über mögliche Interaktionen in interaktive SVG-Inhalte transformiert, die der Wrapper zur Verfügung stellt.

Technik

Das Lehrgebiet Multimedia und Internetanwendungen entwickelt und implementiert ein Service-orientiertes Rahmenwerk (SOA-IVIS), welches die Erstellung und Anwendung von Informationsvisualisierungstechniken unterstützt und als Serverkomponente für die Erzeugung der Visualisierung und des SVG-Wrappers zur Verfügung steht. Die Implementierung von SOA-IVIS erfolgt durch Web-Services die untereinander über das SOAP (Simple Object Access Protocol) kommunizieren.

Zur Implementierung des SVG-Wrappers werden gängige Internettechnologien wie (X)HTML (Extensible Hypertext Markup Language), DOM (Document Object Model) bzw. das SVG-DOM im Speziellen und Javascript verwendet.

Da SVG trotz der Standardisierung durch das W3C zum Teil abhängig von der in einem Browser verwendeten Darstellungsmethode ist und die Entwicklung einer universell einsetzbaren Produktionsversion den Rahmen der Arbeit sprengen würde, steht dem SVG-Wrapper nur ein fest definierter Satz an Interaktionen zur Verfügung, der in den Browsern Mozilla Firefox und Opera 9 ohne zusätzliche Plug-Ins und im Internet Explorer 6 mit Hilfe der Adobe SVG-Viewers genutzt werden kann.

Die Kommunikation mit SOA-IVIS erfolgt über das Http-Protokoll unter Verwendung von IVML (InformationVisualisation Markup Language) zur Beschreibung der Anfrage.