Wie kombiniert man unzählige Verkehrsnetz-Daten aus verschiedenen Quellen und mit unterschiedlichsten Sichten auf das Verkehrsnetz? Der Weg dorthin führt über zwei Schritte: Mit den Verkehrsnetz-CH-Werkzeugen lassen sich die vorhandenen Daten zunächst auf eine gemeinsame Referenz beziehen, um sie im nächsten Schritt miteinander zu verknüpfen.
Daten vernetzen, ohne sie zu verändern
Alle, die im öffentlichen und privaten Sektor Verkehrswege und -infrastrukturen planen, realisieren, betreiben oder nutzen, benötigen dafür aktuelle und verlässliche Verkehrsnetz-Daten, z. B. Inventare von Strassen- und Schieneninfrastruktur, Daten zur Verkehrsplanung und -modellierung, Statistik der Verkehrsunfälle, Lärm- und Emissionsberechnungen oder Netzdaten privater Anbieterinnen.
Viele dieser Daten liegen bereits heute in hoher Qualität vor. Sie miteinander zu verknüpfen, ist aber häufig nicht oder nur schwer möglich. Eine übergeordnete Koordination findet derzeit nicht statt. So wird das Nutzungspotenzial vieler Daten nicht ausgeschöpft
Für jede Anwendung im Mobilitätsbereich sind andere Informationen wichtig. Deshalb bilden verschiedene Datensätze die Verkehrsinfrastruktur und seine Eigenschaften unterschiedlich ab. Die Daten werden zudem nicht zentral erfasst und gepflegt. Sie verteilen sich auf alle Staatsebenen sowie private Organisationen und unterscheiden sich in Umfang und Aufbau zum Teil sehr voneinander. Das macht es schwierig, sie zu kombinieren.
Da ein allgemeines Netz als Grundlage fehlt, lässt sich automatisiert oft nicht feststellen, ob sich die Informationen aus verschiedenen Datensätzen auf den gleichen Ort beziehen. Es ist eine aufwändige händische Bereinigung nötig.
Verkehrsnetz CH bietet Werkzeuge, die dieses Problem lösen. Zuerst müssen die Nutzenden die vorhandenen Daten auf eine gemeinsame Grundlage (Basisnetz) referenzieren (matchen). Danach lassen sie sich mit anderen, ebenfalls auf das Basisnetz gematchten Informationen, kombinieren.
Erst referenzieren, dann kombinieren
Mit den bereitgestellten Funktionen von Verkehrsnetz CH können Objekte von einem Datensatz A den Objekten in einem Datensatz B effizient und automatisiert zugeordnet werden. Das Basisnetz fungiert dabei als verbindendes Element. Durch dieses Vorgehen bleiben schon existierende Netze bestehen und müssen in ihrer grundlegenden Struktur nicht verändert werden.
So können die Nutzenden räumlich verortbare Informationen zu den Verkehrsträgern (Strassen, Schienen, Wasserwege, Seilbahnen) und über deren Nutzung zusammenführen und in Kombination verwenden. Dies unabhängig davon, ob es sich um Daten von Bund, Kantonen, Gemeinden oder Privaten handelt und unabhängig davon, auf welchen Geodatengrundlagen diese aufgebaut sind. Dabei können sie alle Daten verwenden, die ihnen selbst gehören, die sie nutzen dürfen (z. B. durch eine gekaufte Lizenz) oder die frei zugänglich sind.
Mit den Verkehrsnetz-CH-Werkzeugen erstellen die Nutzenden in einem ersten Schritt Fachnetze, indem sie die gewünschten Mobilitätsdaten auf ein gemeinsames Basisnetz referenzieren. Durch diese Referenzierung lassen sich dann, in einem zweiten Schritt, Daten verschiedenster Herkunft miteinander kombinieren (Netzkombination) – selbst, wenn sie auf unterschiedlichen Geodatengrundlagen aufgebaut sind.
Wie funktioniert die Referenzierung?
Das Referenzieren oder «matchen» von Fachdaten auf das Basisnetz ist die Grundlage für die spätere Datenkombination. Es enthält folgende Aspekte:
Mit dem Werkzeug «Matcher» lassen sich Fachdaten unterschiedlicher Geometrie (Kanten-Netze, Punkte und Flächen) im Basisnetz verorten. Dabei erfolgt zuerst eine Zuordnung der verschiedenen Objekte, z. B. welcher Strassenabschnitt im Fachdatensatz welchem Strassenabschnitt im Basisnetz entspricht.
Die Nutzenden wählen dazu aus, welche Teile ihrer Daten auf das Basisnetz gematcht werden sollen (z. B. nur Strassen mit dem Attribut «Autobahn» oder nur Objekte in einem bestimmten Gebiet) und welche Matching-Methode (welchen Algorithmus) sie nutzen möchten. Auf diese Weise wird für jedes einzelne Objekt eines Fachnetzes der wahrscheinlichste Matching-Partner im Basisnetz ermittelt.
Sind die Fachdatenobjekte einer Kante (alternativ einem Knoten oder einer Fläche) im Basisnetz zugeordnet, werden diese linear auf das Basisnetz referenziert. Das heisst, es wird für jedes Fachdatenobjekt (z. B. ein Veloweg, eine Tramverbindung oder Baustelle) festgelegt, wo exakt es auf dieser Kante (dem Knoten oder der Fläche) im Basisnetz liegt. Die Angabe erfolgt «von Meter», «bis Meter». Mit dieser Referenzierung auf das Basisnetz werden für die Fachdatensätze entsprechende Fachnetze gebildet.
Geometrisches und topologisches Matching
Das geometrische Matching bringt Objekte aus einem Fachdatensatz (z. B. Strassen, Haltestellen, Geschwindigkeitszonen) räumlich mit den entsprechenden Objekten im Basisnetz in Übereinstimmung. Es basiert ausschliesslich auf der geometrischen Form und Lage der Objekte. Einige der angebotenen Algorithmen berücksichtigen zusätzlich die Topologie des Netzes, also die räumlichen Beziehungen zwischen den Objekten (z. B. Anschlüsse, Nachbarschaften, Routen). Je nach Anwendungsfall kann sich ein einzelner der angebotenen Algorithmen eignen oder eine Kombination aus mehreren. Bei einer Kombination wird empirisch ermittelt, welcher Algorithmus für jede Kante/jeden Punkt/jede Fläche am besten geeignet ist.
Attributives Matching
Beim attributiven Matching werden Eigenschaften (semantische Informationen) verglichen, wodurch das geometrische Matching verbessert werden kann. Z. B. können die Nutzenden definieren, dass der Abgleich mit dem Basisnetz anhand von Strassennamen oder -kategorien wie «Autobahnen» erfolgen soll. So lassen sich gewisse Kombinationen ausschliessen, bzw. es stehen pro Fachdatenobjekt weniger Objekte im Basisnetz zur Verfügung, auf die sie matchen könnten. Das macht die Zuordnung eindeutiger. Es setzt jedoch voraus, dass bereits gewisse, auf das Basisnetz referenzierte Fachinformationen vorhanden sind, die diese Attribute (z. B. Strassennamen oder -kategorien) beisteuern. Das Basisnetz selbst enthält nämlich keinerlei fachliche Informationen. Je mehr Fachnetzdaten also in Zukunft in geprüfter Qualität zur Verfügung stehen können, umso genauer wird das attributive Matching. Und mit jeder zusätzlich referenzierten Fachinformation nehmen die Möglichkeiten für das attributive Matching weiter zu – vorausgesetzt, dass die Daten auch in die Datenhaltung von VnCH integriert werden.
Zentrales Ergebnis beim Matchingprozess ist die lineare Referenzierung der Fachdaten auf das Basisnetz.
Diese Beziehungen werden den Nutzenden als lineare Referenzierungstabelle zum Download bereitgestellt.
Für die Visualisierung des Matchings werden GIS-Daten für QGIS- und ArcGIS mitgeliefert. Sie enthalten die auf das Basisnetz referenzierten Ergebnisse (Fachnetz), die Original-Fachdaten sowie die Original-Basisnetz-Daten. Dank der voreingestellten Ansicht lassen sich alle Daten übersichtlich darstellen und als Layer ein- und ausblenden.
Ein Matching-Report fasst die wichtigsten Zusatzinformationen zusammen. Z. B. listet er alle Elemente auf, die händisch nachgearbeitet werden müssen. Für sie liess sich mit den gewählten Matching-Einstellungen keine Zuordnung im Basisnetz herstellen, die ausreichend wahrscheinlich war.
Nutzende, die ihre gematchten Daten als Fachnetz über Verkehrsnetz CH öffentlich bereitstellen möchten, können dies über das Werkzeug «Configurator» tun. Darin legen sie z. B. fest, welche Attribute ihr Fachnetz haben soll, welche Metadaten es enthält (z. B. wer die Daten erstellt hat) oder wer das Fachnetz bearbeiten und nutzen kann.
Die Fachnetze öffentlich oder teilöffentlich bereitzustellen, erleichtert z. B. den Datenaustausch zwischen Organisationen oder Ämtern, setzt die bereits erhobenen Daten und die erstellten Datenkombinationen in Wert und es ist nicht mehr nötig, Daten mehrfach zu erfassen.
Wie funktioniert das Kombinieren?
Nach dem Referenzieren auf das Basisnetz können die Nutzenden, mit dem Werkzeug «Combiner» mehrere Fachnetze unterschiedlichster Geometrien zusammenzuführen. So lassen sich die Objekte der Fachnetze direkt über die Referenzen im Basisnetz den entsprechenden Objekten der anderen Fachnetze zuordnen. Dabei kann die Geometrie entweder von einem Fachdatensatz oder vom Basisnetz übernommen werden. Die Nutzenden legen im Vorfeld ein Regelwerk fest, das definiert, wie sie die Netze kombinieren wollen.
Beispiel: Eine Nutzerin möchte die Fachnetze TN 3 (grün) und TN 4 (orange und gelb) kombinieren. Beide Fachnetze liefern Informationen zur Höhenbeschränkung auf einer Strasse. Fachnetz 4 enthält zusätzlich Baustellen-Informationen. Die Nutzerin hat vorab im Regelwerk definiert, dass das Basisnetz die Geometrie des kombinierten Netzes bestimmt. Zudem weiss sie, dass TN 3 die besseren Informationen enthält und legt es daher als prioritäre Datenquelle fest. Sollten von TN 3 keine Daten vorhanden sein, wie im Abschnitt TN 2.4, soll auf Daten aus TN 4 zurückgegriffen werden. So erhält sie genau die Datenkombination, die für ihre Zwecke am besten passt.
Die generierten Netzkombinationen lassen sich ebenfalls als eigene Fachnetze veröffentlichen und/oder zur allgemeinen Nutzung bereitstellen.
Diese Funktion wird später ergänzt. Für den Endausbau sind vielfältige Filter- und Aggregationsfunktionen geplant, um unterschiedlichste Fragen datengestützt beantworten zu können
Basisnetz
Das Basisnetz ist ein Grundelement für die räumliche Verknüpfung von Daten zur Verkehrsinfrastruktur und Mobilität. Es bildet das physisch vorhandene Verkehrsnetz digital ab und umfasst alle Strassen/Wege, Schienen, Wasserwege und Seilbahnen in der Schweiz und Liechtenstein. Dabei enthält es nur ein Minimum an Fachinformationen. So bildet es den kleinsten gemeinsamen Nenner und eine Geodatenbasis, um andere Daten darauf zu referenzieren.
Das Basisnetz steht schon heute als frei verfügbares swisstopo-Produkt swissTNE Base zum Download bereit. Es basiert momentan hauptsächlich auf dem topografischen Landschaftsmodell (swissTLM3D) von swisstopo. Die Daten entsprechen somit einem sehr hohen Qualitätsstandard.
Das Projektteam entwickelt und ergänzt das Basisnetz stetig weiter. Aktuell wird es jährlich nachgeführt, mittelfristig sollen die Aktualisierungen kontinuierlich erfolgen und die Daten dynamisch abrufbar sein. Auch Daten aus dem grenznahen Ausland sollen in Zukunft mit aufgenommen werden. Dank der aufeinander aufbauenden (inkrementellen) Nachführung und Historisierung sind Änderungen am Basisnetz vollständig nachvollziehbar.
Die Verkehrswege und die Umsteigebeziehungen zwischen den Verkehrsträgern sind im Basisnetz multimodal verknüpft und in einem einfachen geometrischen und topologischen Kanten-Knoten-Modell abgebildet: Die Knoten zeigen die Kreuzungspunkte innerhalb eines Verkehrsträgers sowie die Umsteigeorte zwischen den Verkehrsträgern. Die Kanten verbinden die Knoten und bilden die Strassen, Schienen, Seilbahnen oder Wasserwege ab.
Wenn sich Kanten auf unterschiedlichem Niveau kreuzen (z. B. bei Brücken), wird kein Knoten erzeugt. Flächen, auf welchen eine freie Fortbewegung möglich ist (z. B. auf Plätzen oder Seen), sind ebenfalls als Knoten abgebildet. Sie können als Ergänzung eine flächige Geometrie besitzen, welche den Raum beschreibt, in welchem die freie Bewegung möglich ist.
Die Informationen im Basisnetz beschränken sich bewusst auf ein Minimum, damit es nicht zu kleinteilig wird und als gemeinsamer Nenner dienen kann. Konkret enthält das Basisnetz lediglich folgende Attribute:
Eindeutige, über die Zeit stabile Identifikationsnummern (IDs) für jedes Objekt
Geometrie (Informationen zur Lage), bei linearen Objekten zusätzlich Informationen zum Verlauf, bei flächigen Objekten zusätzlich die Fläche, alles jeweils angegeben im 3-dimensionalen Raum
Angabe des Verkehrsträgers (Strasse, Schiene, Seil, Wasserweg)
Beziehungen zwischen den Objekten (z. B. hier treffen zwei Strassen an einer Kreuzung aufeinander oder hier führt eine Strasse über eine andere, aber sie sind nicht verbunden, etwa bei einer Brücke)
Eindeutige Richtungen der Achsen (über den Bezug zu Start- und Endknoten)
Existenzzeitraum des Objekts
Dateneigentum und Datenquelle
Fachinformationen wie z. B. Abbiegeverbote oder Verkehrssignalisationen sind in entsprechenden Fachnetzen enthalten.
Fachnetze
Fachnetze enthalten spezifische Informationen zum physischen Verkehrsnetz und/oder zur Mobilität, die darauf stattfindet. Das können geometrische Detaillierungen sein, (z. B. der genaue Strassenverlauf, die exakte Form einer Fläche) oder fachliche Informationen (z. B.: Durchfahrtshöhen, Abbiegeverbote, Unfallstatistiken).
Die Dateninhalte von Fachnetzen können aus einzelnen oder kombiniert aus unterschiedlichen Quellen stammen und können zentral (durch Verkehrsnetz CH) oder dezentral (durch Nutzende) bereitgestellt und publiziert werden. Die Verantwortung über die Dateninhalte verbleibt bei der ursprünglichen Datenquelle. Das können Bundesämter, Kantone, Gemeinden, Transportunternehmen oder auch Private sein.
Gemeinsam haben sämtliche Fachnetze von Verkehrsnetz CH, dass sie auf das Basisnetz referenziert werden und dadurch mit weiteren Mobilitätsdaten verknüpfbar sind.
Einige Fachnetze sind von allgemeinem Interesse oder essenziell für die Funktionen von Verkehrsnetz CH. So machen gewisse Attribute die Referenzierung von Fachdaten auf das Basisnetz einfacher (z. B. Adressen, Strassennamen, Strassenklassen, Anzahl Fahrstreifen oder Spurweite). Andere Informationen wie Verkehrseinschränkungen oder Umsteigeorte sind wichtige Grundlagen für die prioritären Anwendungsfälle der MODI. Daher stellt Verkehrsnetz CH einige Fachnetze in Zukunft selbst bereit und macht sie für alle Nutzenden zugänglich.
Verkehrsnetz CH wird zu diesen Fachnetzen in einem ersten Schritt die «Gefässe» (u. a. Datenmodelle) und Werkzeuge für die Verknüpfung bereitstellen. Die Befüllung der Fachnetze mit Dateninhalten erfolgt schrittweise, in Zusammenarbeit mit den zuständigen Fachorganisationen, abgestimmt auf die priorisierten Anwendungsfälle der MODI und abhängig von der Verfügbarkeit und Zugänglichkeit der Daten. Swisstopo (Verkehrsnetz CH und das Kompetenzzentrum Mobilitätsdaten (BAV/KOMODA, zuständig für den Betrieb der MODI) übernehmen dabei eine koordinierende Rolle.
Beispiele möglicher zentraler Fachnetze von Verkehrsnetz CH:
Strassen und Wege: Sämtliche Strassen und Wege der Schweiz in Form von Kanten und Knoten, inklusive Angaben zu Typ, Klasse, Breite etc.
Schienennetz: Gleise und Strecken, inklusive Gleisnetzknoten und -kanten, Kilometrierung, Streckeneigenschaften
Adressen: Gemeinden, Strassen, Hausnummern
Zentrale Fachnetze werden hinzugefügt, wenn sich durch Anwendungsfälle Bedarf danach zeigt.
Aktuell stehen noch keine Fachnetze von Dritten bereit, die öffentlich nutzbar sind. In Zukunft soll auch das möglich sein.
Nutzende können dann mit den Werkzeugen von Verkehrsnetz CH eigene Fachnetze aufbauen und diese für ihre Zwecke verwenden. Sie können zudem entscheiden, ob sie ihre Fachnetze über Verkehrsnetz CH auch weiteren Nutzenden zur Verfügung stellen. Die Verantwortung über die Dateninhalte verbleibt stets bei den ursprünglichen Eigentümerinnen und Eigentümern.
Organisation von Verkehrsnetz CH
Verkehrsnetz CH enthält neben den technischen auch organisatorische Komponenten. So entwickelt das Projektteam ein Regelwerk und Prozesse, die eine Zusammenarbeit mit den Systemen und Daten verschiedenster Organisationen ermöglichen.
Um das System Verkehrsnetz CH zuverlässig zur Verfügung zu stellen, braucht es für die Betriebsphase eine zentrale Organisationseinheit. Sie ist für folgendes verantwortlich:
Gesamtkoordination
Betrieb und Weiterentwicklung der nötigen IT-Infrastruktur
Verfügbarkeit der technischen und organisatorischen Funktionen
Bereitstellen elementar wichtiger Inhalte (Basisnetz und zentrale Fachnetze)
einfache Einlieferung und Nutzung von Daten durch Dritte
Bereitstellen von entsprechenden Werkzeugen und Schnittstellen und sicherstellen ihrer Qualität
fachlichen und technischen Support
In der aktuellen Realisationsphase und der vorgängigen Initiierung hat swisstopo die Aufgaben der Organisationseinheit definiert und vieles davon bereits vorbereitet. Daher wird in der Gesetzvorlage MODIG empfohlen, dass swisstopo diese Aufgaben auch weiterhin übernimmt.
Nicht verantwortlich ist swisstopo bzw. die spätere Organisationseinheit für die Aktualität und Qualität der Fachnetzdaten. Hier gibt es für jedes Fachnetz räumlich und inhaltlich klare Zuständigkeiten. Die Zuständigkeiten für die Dateninhalte sind häufig bereits durch bestehende Rechtserlasse geregelt. Die Daten sollen grundsätzlich dezentral und nahe der Datenquelle gepflegt werden. So kennen z. B. Infrastruktureigentümerinnen und -eigentümer der Verkehrsträger den aktuellen Stand und die in Planung stehenden Strecken sehr genau. Weiter sind z. B. Bewilligungsbehörden sehr früh über Veränderungen informiert.
Auch die Einbindung der Öffentlichkeit in die Nachführung ist vorgesehen. Unter anderem sollen durch die Zusammenarbeit mit crowd-basierten Austauschplattformen oder Diensten zur Fehlermeldung die Nutzenden die Möglichkeit haben, Revisionshinweise einzubringen.
Bei Interesse an Verkehrsnetz CH, spezifischen Fragen zur Nutzung, für Feedbacks, oder wenn Sie Ideen für einen konkreten Anwendungsfall haben, melden Sie sich gerne bei unserem Projektteam:
