Das GeoPackage (GPKG)

GPT4o: Ein GeoPackage (GPKG) ist ein offenes, plattformübergreifendes Format für geografische Informationen, das auf einer SQLite-Datenbank basiert. Es wurde entwickelt, um eine effiziente Speicherung und den Austausch von geografischen Daten zu ermöglichen.

Das GeoPackage (*.gpkg) ist ein relativ neues und ausgesprochen leistungsstarkes Geodatenformat1). Es kommt augenscheinlich als einfache (Geo-)Datei daher (wie viele andere: GeoJSON, (Shapefile), KML/KMZ…), tatsächlich handelt es sich aber um eine „Ein-Datei-Datenbank“ auf SQLite3-Basis (Ähnlich: SpatialLite). Das heißt, das GeoPackage vereint alle Vorteile einer GeoDatenbank mit dem Komfort einer einzelnen, kleinen und leicht austauschbaren Datei. In einer einzigen *.gpkg lassen sich sowohl (multi-)Linien, (multi-)Punkte, (multi-)Polygone, (multi-)Kurven… sowie Rasterdaten und geometrielose Tabellen und Texte abspeichern. Es gibt dabei kaum Einschränkungen:

Alles an einem Ort!
  • Zeichen- und Feldlängen: unbegrenzt
  • Dateigröße: unbegrenzt
  • Anzahl der darin enthaltenden Objekte: unbegerenzt
  • Austauschbarkeit: Offener Standard, daher mit OpenSource-Werkzeugen für alle verwendbar

Vorteile des GeoPackages

  • Einheitliches Format: Ein GeoPackage kann sowohl Vektor- als auch Rasterdaten in einer einzigen Datei speichern. Dies vereinfacht den Datenaustausch und die Verwaltung.
  • Hohe Performance: Dank der SQLite-Basis bietet das GeoPackage eine schnelle Datenzugriffs- und Abfrageleistung.
  • Plattformunabhängig: Da es auf SQLite basiert, kann ein GeoPackage auf verschiedenen Betriebssystemen und Geräten verwendet werden.
  • Offener Standard: GeoPackage ist ein offener Standard, der von der Open Geospatial Consortium (OGC) entwickelt wurde, was bedeutet, dass es keine Lizenzkosten gibt.
  • Effiziente Speicherung: Die Daten werden komprimiert gespeichert, was den Speicherbedarf reduziert.
  • Erweiterbarkeit: Benutzer können benutzerdefinierte Tabellen und Schemata hinzufügen, um zusätzliche Daten zu speichern.
  • Indexerzeugung: GeoPackage ermöglicht die Erstellung von Indizes, was die Abfragegeschwindigkeit weiter erhöht.
  • FID (Feature ID): GeoPackage generiert eindeutige Feature-IDs.
  • Stile speichern: Es können mehrere Stile innerhalb eines GeoPackages gespeichert werden.
  • Zeichensatz und KBS: Zeichensatz und Koordinatenbezugssysteme (KBS) sind fest verankert, was im Gegensatz zu ShapeFiles eine bessere Konsistenz bietet.

Mögliche Geometrietypen in einem GeoPackage

Geometrietyp Beschreibung
Punkt Ein einzelner Ort im Raum, definiert durch Koordinaten (x, y).
Linie Eine Verbindungslinie zwischen zwei oder mehr Punkten.
Polygon Eine Fläche, definiert durch eine geschlossene Linie aus mindestens drei Punkten.
Multipunkt Eine Sammlung von Punkten.
Multilinie Eine Sammlung von Linien.
Multipolygon Eine Sammlung von Polygonen.
Kurve Eine gekrümmte Linie.
Multikurve Eine Sammlung von gekrümmten Linien.
Oberfläche (Surface) Eine komplexe Fläche, die aus mehreren Polygonen bestehen kann.
Geometriesammlung Eine Sammlung von verschiedenen Geometrien (Punkte, Linien, Polygone).

Anwendungsbeispiele für GeoPackage

  • Katasterverwaltung: Eine Katasterbehörde nutzt GeoPackage, um Flurstücksdaten (Polygone) und Eigentümerinformationen (geometrielose Tabellen) effizient in einer einzigen Datei zu speichern. Der Vorteil: Alle Daten sind stets synchron und können leicht zwischen Behörden ausgetauscht werden.
  • Umweltmonitoring: Ein Umweltüberwachungsprojekt speichert sowohl Echtzeit-Daten von Sensoren (z. B. Luftqualitätsmessungen als Punktdaten) als auch historische Wetterdaten (Tabellen ohne Geometrie) in einem GeoPackage. Die Kombination von aktuellen Messdaten und historischen Aufzeichnungen erlaubt fundierte Analysen in einem einzigen, kompakten Dateiformat.
  • Krisenmanagement: Ein Team zur Katastrophenvorsorge speichert Evakuierungsrouten (Linien), Risikogebiete (Polygone) und Hilfseinrichtungen (Punkte) in einem GeoPackage. Im Notfall kann dieses Paket schnell an Einsatzkräfte verteilt werden, da es alle wichtigen geografischen Informationen zusammenführt.
  • Landwirtschaftliche Planung: Eine landwirtschaftliche Beratungsfirma speichert Satellitendaten (Raster), Bodentypen (Polygone) und Wetterstationen (Punkte) in einem GeoPackage. Durch die Kombination dieser verschiedenen Datentypen können die Landwirte detaillierte Analysen über ihre Anbauflächen durchführen und ihre Bewässerungsstrategien optimieren.
  • Tourismusmanagement: Eine Gemeinde speichert Wanderwege (Linien), Sehenswürdigkeiten (Punkte) und Unterkunftsangebote (geometrielose Tabellen) in einem GeoPackage. Touristische Karten können schnell erstellt und mit Besuchern geteilt werden, da alle notwendigen Informationen in einer einzigen Datei vorhanden sind.

Vergleich: GeoPackage in der Praxis

Merkmal GeoPackage CSV + Shapefile PostgreSQL/PostGIS
Speicherung von Attributen und Geometrien In einer Datei Geometrien in Shapefile, Attribute in separater CSV-Datei In einer Datenbank mit komplexer Struktur
Einfacher Austausch Sehr einfach (1 Datei) Umständlich (mehrere Dateien) Komplex (Datenbankexport notwendig)
Datenbank-Funktionalität Vollständig (SQLite-Basis) Keine Datenbankfunktionalität Sehr leistungsfähig, aber komplex
Performance bei großen Datenmengen Hoch (Dank Indizes) Niedrig Sehr hoch, aber aufwändige Einrichtung

Vergleich von GeoPackage mit anderen Formaten

Merkmal GeoPackage SpatiaLite ESRI® FileGDB ESRI® ShapeFile GeoJSON KML
Datenstruktur Vektor, Raster Nur Vektor Vektor, Raster Nur Vektor Nur Vektor Nur Vektor
Dateigröße Komprimiert Komprimiert Komprimiert Größer Komprimiert Komprimiert
Plattformunabhängig Ja Ja nur Windows Ja Ja Ja
Open Source Ja Ja Nein Ja Ja Ja
Erweiterbarkeit Hoch Hoch Hoch Gering Mittel Mittel
Unterstützte Geometrien Alle Punkt, Linie, Polygon Alle Punkt, Linie, Polygon Punkt, Linie, Polygon Punkt, Linie, Polygon
Speicherung mehrerer Layer Ja Ja Ja Nein Nein Nein
Rasterdaten Ja Nein Ja Nein Nein Nein
Performance Hoch Hoch Hoch Mittel Mittel Mittel
Indexerzeugung Ja Ja Ja Nein Nein Nein
Stilspeicherung Ja Ja Ja Nein Nein Ja
Zeichensatz und KBS inkludiert Ja Ja Ja Nein Ja (nur WGS84) Ja (nur WGS84)
Art der Speicherung Datei (SQLite DB) Datei (SQLite DB) Verzeichnis Dateipaket Datei Datei

GeoPackage: Standardformat in QGIS3

QGIS kann schon lange mit GPKG's umgehen und wird jetzt in QGIS3 offizell als Standard und bevorzugtes Format angesehen - das merkt man deutlich! Und es funktioniert! Das Arbeiten mit einer *.gpkg in QGIS ist kinderleicht und stellt einen selten vor Konflikte - anders als beim ShapeFile. 

Ziehen Sie doch einmal in QGIS3 mit Drag'n'Drop einen beliebigen Layer aus dem Layerfenster auf eine GeoPackage-Datei im Browserfenster. Der Layer wird sofort importiert und funktioniert hier mit all den Vorzügen einer Geo-Datenbank. So hat man im Handumdrehen ein stark beschränktes ShapeFile in eine Datenbank integriert!

Man kann ein Shapefile in ein GeoPackage importieren. Man kann aus dem GeoPackage heraus auch ShapeFiles erstellen (exportieren) - es muss aber beachtet werden, dass ein Shapefile nur 10 Zeichen in den Attributnamen zulässt und max. 2GB groß sein darf!

...und was sagt die AdV zum GeoPackage?

Die Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland (AdV) ist ein Gremium, das die Interessen und Aktivitäten der Vermessungsverwaltungen der 16 deutschen Bundesländer koordiniert und vertritt. Die AdV spielt eine zentrale Rolle in der Standardisierung und Harmonisierung der Vermessungs- und Geoinformationswesen in Deutschland.

„GeoPackage bietet durch seine offene Spezifikation gemäß OGC und die effiziente Speicherung von Vektor- und Rasterdaten eine hervorragende Möglichkeit, Geodaten interoperabel und standardisiert auszutauschen. Insbesondere im Vergleich zu traditionellen Formaten wie Shapefile bietet GeoPackage signifikante Vorteile hinsichtlich Dateigröße und Datenintegrität.“

Quelle: AdV-Projektgruppe GeoPackage, „Bericht über die Nutzung von GeoPackage in den Vermessungsverwaltungen“, 2020.

„Die AdV empfiehlt die Verwendung von GeoPackage als Standardformat für den Datenaustausch in der amtlichen Vermessung. GeoPackage erfüllt alle Anforderungen an ein modernes Geodatenformat und ermöglicht eine effiziente und verlustfreie Speicherung von Geoinformationen. Die Implementierung in den verschiedenen Softwarelösungen der Vermessungsverwaltungen zeigt die hohe Flexibilität und Anpassungsfähigkeit dieses Formats.“

Quelle: Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland (AdV), „Empfehlungen zur Nutzung von GeoPackage“, 2022.

...und Nordrhein-Westfalen

„Die Einführung von GeoPackage als Austauschformat in der Geodateninfrastruktur Nordrhein-Westfalen hat gezeigt, dass dieses Format nicht nur die Dateigröße reduziert, sondern auch die Handhabung und Integration von Geodaten vereinfacht. Durch die Nutzung von SQLite als Grundlage bietet GeoPackage zudem eine hohe Performance bei der Datenabfrage und -manipulation.“

Quelle: Bezirksregierung Köln, „Leitfaden zur Nutzung von GeoPackage in der Geodateninfrastruktur Nordrhein-Westfalen“, 2021.


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