CC BY
446
УДК 528 : 004.738.5
ГЕОПОРТАЛЫ КАК БАЗОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ИНФРАСТРУКТУРЫ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ: АНАЛИЗ ТЕКУЩЕГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА В РОССИИ
Алексей Викторович Шевин
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, аспирант, тел. (961)872-80-86, e-mail: ashevin92@gmail.com
Данная статья рассматривает нынешнюю ситуацию в области проектирования геопорталов в России. В статье приводится историческая справка по теме опыта создания первых геопорталов и дается анализ нынешней ситуации в данной области по нашей стране. Приводятся в пример некоторые из существующих на сегодняшний день геопорталов и геосервисов федерального и регионального уровней как для использования широким кругом пользователей, так и для работ в научно-академической сфере. На этой основе производится анализ с целью определения основных существующих организационных и научно-технических проблем в области формирования отечественной инфраструктуры пространственных данных и проектирования геопорталов как точек доступа к пространственной информации. Также в статье рассматриваются возможные варианты решения выявленных проблем.
Ключевые слова: геопортал, геосервис, инфраструктура пространственных данных, геоданные, пространственная информация, метаданные.
Введение
Современный этап развития геоинформатики, картографии, других наук о Земле ознаменовался переходом к широкому использованию методов и средств телекоммуникации на основе сети Интернет и сотовой связи [1-5]. Важнейшим элементом современной геопространственной индустрии становятся геопорталы как средство доступа к геопространственным информационным ресурсам. Основу этого направления составляет идеология инфраструктуры пространственных данных.
Середину 90-х гг. прошлого столетия принято считать переходной точкой от эры ГИС к эпохе инфраструктур пространственных данных (ИПД). 13 апреля 1994 г. президент США Б. Клинтон издал Распоряжение о создании ИПД США - National Spatial Data Infrastructure (NSDI), а в 2000 г. данная инфраструктура была полностью реализована [6-10]. На сегодняшний день в США действует сеть клиринговых палат пространственных данных (NSDI Clearinghouse Network) как основной инструмент сбора и накопления геоданных.
Другим примером успешного формирования национальной инфраструктуры пространственных данных является программа создания ИПД стран Европейского Союза, именуемая INSPIRE (Infrastructure for Spatial Information in Europe). Концепция данной ИПД была создана в 2001 г., а 4 года спустя начались работы по ее реализации. 15 мая 2007 г. вступила в силу Директива INSPIRE -законодательный акт, определяющий правовые, нормативные и научно-
технические основы ИПД ЕС. Стоит отметить, что текущая версия текста Директивы имеет мало отличий от изначальной, которая была опубликована в 2004 г.
Основным инструментом доступа к пространственной информации является геопортал. Если обратиться к источникам, то можно найти различные определения понятия «геопортал». Пожалуй, наиболее полное определение в рус-коязычной литературе дано на главной странице Геопортала ИПД РФ: «Геопортал - это единая точка доступа к геопространственной информации Российской Федерации. Геопортал обеспечивает поиск, просмотр, загрузку метаданных, а также скачивание и публикацию пространственных данных и веб-сервисов в соответствии с правами доступа и видом лицензии на использование материалов». Стоит отметить, что данное определение будет верно не только в отношении геоданных Российской Федерации.
Геопорталы являются основой инфраструктуры пространственных данных. Стоит отметить, что важное место занимают и геосервисы - наборы интероперабельных инструментов, предназначенные исключительно для отображения и интерактивной работы с географической информацией, представленной в виде карт, космических снимков и их комбинаций. Геопорталы, как и ИПД, делятся на следующие виды: национальные, региональные, локальные. Ведущую роль в данной классификации играют национальные геопорталы, так как они являются местом сосредоточения всей пространственной информации конкретно взятого государства. Первым в мире национальным геопорталом является портал ИПД США Geospatial One-Stop, введенный в эксплуатацию в 2003 г. Сегодня данный портал известен как Geo.Data.Gov (http://catalog.data.gov/dataset). Этот геопортал был создан в рамках инициативы «электронного правительства» с целью объединения клиентов и поставщиков геоданных. По состоянию на 28.11.2015 геопортал содержит 186 536 наборов данных. Также стоит обратить внимание на геопортал Европейского Союза INSPIRE (http://inspire-geoportal.ec.europa.eu), разработанный в рамках одноименной директивы. Геопортал содержит 81 843 набора данных, 45 974 тематических слоя, 43 987 сервисов, 9 236 загружаемых сервисов наборов данных (от 28.11.2015).
На сегодняшний день многие страны имеют национальные геопорталы. Отдельного рассмотрения требует ситуация с разработкой геопорталов в Российской Федерации. Цель данной статьи заключается в выявлении существующих научно-технических проблем в сфере российских геопорталов и определении возможных путей их решения.
Отечественные геопорталы и геосервисы
На сегодняшний день в России нет полностью завершенного и введенного в эксплуатацию национального геопортала. Распоряжением правительства РФ
№ 1157-р от 21.08.2006 была одобрена «Концепция создания и развития ИПД РФ» [7], в которой описаны 3 этапа работ:
- подготовительный (2006-2007);
- организационный (2008-2009);
- завершение формирования (2010-2015).
Основным «шлюзом» доступа к пространственным данным должен являться Геопортал ИПД РФ (http://nsdi.ru), разрабатываемый компанией по заказу Федеральной службы государственной регистрации, кадастра и картографии. Однако, обновления наборов пространственной информации не происходило уже в течении 2 лет. Например, крайний из добавленных наборов (O-36-144) датируется 30.12.2013. Кроме того, среди разрабатываемых геопорталов федерального уровня стоит выделить Портал открытых данных Российской Федерации (http://data.gov.ru/). Сегодня данный портал находится в стадии открытого тестирования. На момент написания статьи портал содержал 4 116 наборов открытых данных. Также, на сегодняшний день Русское географическое общество ведет работы по созданию единого геопортала, который в СМИ назвали «картографической Википедией».
Несмотря на явное отставание в вопросе создания государственного геопортала, в России ведутся активные работы по созданию подобных порталов на региональном уровне усилиями научно-образовательных, академических [11, 12] и частных структур. Среди разработок частных компаний стоит отметить реализованный в соответствии с «классическим» пониманием геопортал компании «ДАТА +» (http://maps.dataplus.ru/) - официального поставщика компании ESRI, которая является крупнейшим в мире производителям ГИС-технологий. Однако сегодня данный геопортал не функционирует: вместо содержимого портала находится баннер, содержащий в себе ссылку на один из ресурсов корпорации Microsoft (http://www.iis.net/).
Для более оперативного сбора и накопления геоданных по территории РФ каждый субъект Федерации должен иметь собственный геопортал. В 2009 г. по заказу Роскартографии году был разработан и введен в эксплуатацию геопортал Уральского федерального округа (www.geourfo.ru) как прототип узла ИПД РФ и образец создания региональных геоинформационных порталов.
Существует также ряд других региональных геопорталов:
- геопортал Республики Татарстан (http://karta.tatar.ru/);
- геопортал Воронежской области (http://geoportal.e-reg36.ru/);
- геопортал Белгородской области (http://www.map31.ru/);
- геопортал Кировской области (http://www.geoportal43.ru/);
- геопортал Самарской области (http://geoportal.samregion.ru/);
- геопортал Нижегородской области (демонстрационная версия) (http://nnov.orbismap.com/);
- геопортал Республики Бурятия (http://geo.govrb.ru/);
- геопортал Республики Коми (http://gis.rkomi.ru/);
- геопортал Ямало-Ненецкого автономного округа (http://geo.gov.yanao.ru/).
Отдельного внимания заслуживают научно-образовательные и академические геопорталы и геосервисы. Ввиду отсутствия единого национального инструмента управления пространственной информацией, научная сфера должна обеспечивать себя самостоятельно. В 2010 г. была высказана идея формирования академической инфраструктуры пространственных данных (АИПД), представлена концепция ее формирования и развития, однако до сих пор данная инициатива не получила одобрения. Несмотря на отсутствие АИПД, научно-образовательные и академические геопорталы и геосервисы активно создаются и поддерживаются по всей стране. Приведем список наиболее значимых отечественных разработок:
V. Геопортал ЕСИМО (http://portal.esimo.ru/portal). Содержит более 3 500 наборов данных по Мировому океану, водоемам России и прибрежным территориям.
VI. Многофункциональный Геоинформационный Сервер (МГУ) ФГУП ВНИИГЕОСИСТЕМ (http://www.geosys.ru/index.php/ru/mgs.html) - инструмент создания распределенных систем для работы в сфере геологии и недропользования в онлайн-режиме; МГУ может применяться и как API (среда разработки приложений).
VII. Геопортал Минприроды (http://fires.rfimnr.ru/api/index.html) - портал предоставляет информацию об объектах природоохранной деятельности.
VIII.Геопортал географического факультета МГУ (http://www.geogr.msu.ru: 8082/api/index.html) - основной круг пользователей - студенты и сотрудники данного факультета. Портал предоставляет доступ к данным дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ).
IX. Геопортал ИВМ СО РАН (http://gis.krasn.ru/client/) - содержит наборы данных по 20 предметным областям, оборону (структура и деятельность вооруженных сил РФ).
X. Геопортал Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН (http://geoportal.kscnet.ru/) - главная особенность состоит в поддержке поиска по метаданным, что является основным требованием, предъявляемым к геопорталу.
Кроме геопорталов, в сети Интернет можно обнаружить ряд российских геоинформационных сервисов. Перечислим самые крупные:
1. Яндекс. Карты (https://maps.yandex.ru/) - онлайн-карта России и мира. По своему функционалу является отечественным аналогом сервиса Google Maps.
2. MAPS ME (бывш. Карты@Mail.ru - http://maps.mail.ru/) - карты всех стран мира, адаптированные для мобильных устройств в виде одноименного приложения, распространяемого по бесплатной модели.
3. Геопортал Роскосмоса (http://gptl.ru/) - несмотря на название, является сервисом картографических снимков, аналогичным службе Google Earth.
4. ДубльГИС (https://2gis.ru/novosibirsk) - сервис электронных городских справочников на картографической основе, выпускаемых одноименной картографической компанией, основанной в 1999 г. в Новосибирске.
Проблемы и возможные пути решения
Сегодня российская практика формирования ИПД и проектирования геопорталов имеет ряд существенных проблем как технических, так и организационных. Главная организационная проблема - отсутствие нормативной базы формирования ИПД на государственном уровне. Однако, в то же время, в отдельных субъектах Федерации проводятся работы по формированию региональных норм, требований и стандартов для узлов ИПД. Весьма удачный пример формирования нормативной базы ИПД - Директива INSPIRE, которая упоминалась ранее.
Нормативные документы должны содержать в себе не только организационные, но и научно-технические требования. Прежде всего, это требования к формированию метаданных, определению их семантики, единым форматам хранения и обмена. Также должны существовать общие требования к архитектуре узлов ИПД, то есть совокупности аппаратных и программных средств управления пространственными данными. Сюда же относится вопрос о выборе единых форматов загружаемых геоданных для обеспечения высокой степени интероперабельности в узлах ИПД.
Говоря о проблемах создания геопорталов, следует отметить, что ни в существующих стандартах [13, 14], ни в статье № 3 Федерального закона «О геодезии, картографии и пространственных данных и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» [15] нет определения термина «геопортал» и стандартизированных требований к функциям и характеристикам геопортала. Это приводит к тому, что понимание и толкование задач, возникающих при проектировании какого-либо геопортала, и путей их решения возникает только у узкого круга специалистов, в соответствии с их индивидуальным подходом.
Многие эксперты отмечали, что основными функциями любого геопортала являются поиск, загрузка и визуализация пространственных данных по описательной информации (метаданным). Прочие функции и дополнительные сервисы носят факультативный характер, то есть являются дополнительными. Среди большого количества порталов, именуемых геоинформационными, основную часть занимают сервисы, обеспечивающие только просмотр данных в виде электронной карты или наборов космических снимков с возможностью наложения тематических слоев. Функции просмотра и загрузки метаданных встречаются редко, в основном, только в академических геопорталах. Отсюда появляется общая проблема: далеко не все геопорталы соответствуют своему названию.
Согласно концепции создания и развития ИПД в России, в 2016 г. должны завершиться работы по формированию данной инфраструктуры. Однако, оче-
видно, что достижение данной цели оттягивается на неопределенный срок. Для того, чтобы завершить работы по формированию ИПД РФ, необходимо, прежде всего, расширить существующие федеральные законы и стандарты, касающиеся геоинформационного обеспечения и пространственных данных. К тому же, необходимо провести работы по передаче пространственной информации в ведение единой правительственной структуры, что позволит использовать единую картографическую основу - базу данных, содержащую карты различных масштабов и тематики. Для этого необходимо произвести инвентаризацию всех имеющихся геоинформационных ресурсов. Существует необходимость либо подготовки собственных спецификаций данных и сервисов, либо адаптации уже существующих зарубежных разработок, таких как спецификации Открытого Геопространственного Консорциума (OGC - Open Geospatial Consortium) под отечественные нужды и реалии. Требуется разработка системы управления баз метаданных с разделением на сферы применения. Также необходимо обеспечить как можно более высокую доступность геоданных для максимально широкого круга пользователей. Это обуславливает необходимость в создании средств сбора, хранения и распространения пространственной информации по единой архитектуре, то есть узлы инфраструктуры пространственных данных должны быть одинаковыми с технологической и технической точки зрения. Точками входа в узлы ИПД должны выступить геопорталы, от национального да муниципального уровней. Как и узлы ИПД, геопорталы должны носить типовой характер, для которого необходимо определить минимальный набор функций. Согласно зарубежным разработкам, в базовый набор любого геопортала входят поиск пространственной информации по метаданным и ее визуализация, загрузка/выгрузка и изменение данных. Визуализация данных также должна иметь минимальный функционал: масштабирование, навигация, скроллинг (передвижение вверх-вниз), наложение слоев, управление отображением легенд. По ходу эксплуатации, набор функций может расширяться дополнительными сервисами, такими как тематические карты, базы знаний по предметным областям и т. д. К тому же, существует необходимость в разработке общих методик управления полномочиями доступа к геоданным. Выполнение данных требований может обеспечить успешное завершение работ по формированию ИПД РФ.
Выводы
Российский опыт в формировании инфраструктуры пространственных данных и проектировании геопорталов пока еще уступает зарубежным аналогам. В отечественной технической литературе практически отсутствуют более или менее систематизированные сведения о разных аспектах создания и функционирования геопорталов. В первую очередь требуют разработки и исследований технические решения по следующим вопросам:
1. Подробный набор характеристик и функций геопортала и дополнительных сервисов.
2. Сущность, содержание, единицы измерения или представления, диапазон и/или перечень значений каждой характеристики и функции.
3. Подходы и способы формирования, обновления и предоставления по запросам контента.
4. Содержание и структура геопортала.
5. Критерии выбора программного обеспечения.
6. Метаданные, требования к их форматам.
7. Методы доступа к информации (в техническом плане).
8. Методы и алгоритмы оценки достоверности, анализа и синтеза пространственных данных в геопортале.
9. Методы разделения данных по классам решаемых задач.
10. Требования к стилистике, оформлению и т. п.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Лисицкий Д. В. Перспективы развития картографии: от системы «Цифровая земля» к системе виртуальной геореальности // Вестник СГГА. - 2013. - Вып. 2 (22). - С. 8-16.
2. Лисицкий Д. В., Кикин П. М. Методические основы веб-картографии. // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2014. - Вып. 6. - С. 85-91.
3. Yunping, L., Gahegan M., MacGill, J.. Increasing GeoComputation Interoperability: Towards a Standard GeoComputation API [CD recording] // Proceedings, GeoComputation 2005: 8th International Conference of GeoComputation. - 2005, August 1-3.
4. Battle R., Kolas D. Enabling the Geospatial Semantic Web with Parliament and GeoSPARQL // Semantic Web. - 2011. - № 1. - 1-17.
5. Development of Mapping Applications for Mobile Devices / D. V. Lisitsky, E. V. Komissarova, A. A. Kolesnikov, P. M. Kikin // International Journal of Applied Engineering Research. - 2015. - № 17. - Р. 37196-37198.
6. Кошкарев А. В. Европейская программа INSPIRE и российские инициативы в области ИПД: критический анализ [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://conf.ict.nsc.ru/files/conferences/sirsi2015/fulltext/288962/288963/AVKoshkarev_Piter_2015 _report.doc (Дата обращения: 08.11.2015).
7. Ковтун С. Ю. История развития геоинформационных технологий [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://oren-icn.ru/index.php/enzoren/stepene/143--2013/2189-2013-06-02-12-54-18 (Дата обращения: 08.11.2015).
8. Maguire D. J., Longley P. A. The emergence of geoportals and their role in spatial data infrastructures // Computers, Environment and Urban Systems. - 2005. - No. 1. - P. 3-14.
9. Oulidi H. J., Moumen A. Towards to Spatial Data Infrastuctures and an Integrated Managment of Groundwater Resourses // Journal of Geographic Information Systems. - 2015. -No 7. - Р. 667-676.
10. Концепция создания и развития инфраструктуры пространственных данных Российской Федерации : распоряжение Правительства РФ от 21.06.2006 № 1157-р [Электронный ресурс]. - Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».
11. Кошкарев А. В, Ротанова И. Н. Российские научно-образовательные и отраслевые геопорталы как элементы инфраструктуры пространственных данных // Вестник НГУ. -2014. - Вып. 4 (12). - С. 38-52.
12. Лурье И. К. Создание инфраструктур пространственных данных для обеспечения решения научно-исследовательских и образовательных задач // Intercarto InterGIS: Между -нар. науч. конф. «Устойчивое развитие территорий: теория ГИС и практический опыт» :
сб. материалов в 2 т. (Пермь, Гент, 29 июня - 5 июля 2009 г.). Пермь: Гент, 2009 г., Т. 1. -С. 225-231.
13. ГОСТ Р 50828-95. Государственный стандарт Российской Федерации. Геоинформационное картографирование. Пространственные данные, цифровые и электронные карты. Общие требования (принят и введен в действие Постановлением Госстандарта России от 18.10.1995 № 543). [Электронный ресурс] - Доступ из справ.-правовой системы «Консуль-тантПлюс».
14. ГОСТ Р 52438-2005. Географические информационные системы. Термины и определения (утв. Приказом Ростехрегулирования от 28.12.2005 № 423-ст). [Электронный ресурс] - Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».
15. О геодезии, картографии и пространственных данных и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации : федеральный закон от 30.12.2015 № 431-ФЗ. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://asozd2c.duma.gov.ru/addwork/ scans.nsf/ID/F90282FFC90A493A43257E0A00522494/$FILE/744685-6_16032015_744685-6.PDF? ОрепЕ1етеП (Дата обращения: 09.11.2015).
Получено 17.05.2016
© А. В. Шевин, 2016
GEOPORTALS AS A BASIC ELEMENTS OF SPATIAL DATA INFRASTRUCTURE: ANALYSIS OF CURRENT STATUS OF THE ISSUE IN RUSSIA
Alexey V. Shevin
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D. student, tel. (961)872-80-86, e-mail: ashevin92@gmail.com
This article considers the current situation in the field of design for geoportals in Russia.The article provides historical background on the topic of the first experience of creating geoportals.. After that, the analysis of the current situation in this area of our country. Citing the example of some of the existing geoportals and geoservices federal and regional levels for the use of a wide range of users and to work in the scientific and academic sphere. On this basis, an analysis to identify key existing institutional, scientific and technical issues in the implementation of the national spatial data infrastructure and development geoportals as access points to spatial information. Also, the article discusses possible solutions to the problems identified.
Key words: geoportal, geoservise, spatial data infrastructure, geodata, spatial information, metadata.
REFERENCES
1. Lisickij, D. V. (2013). Prospects for cartography development: from digital land to vitrual georeality. Vestnik SSGA [Vestnik SSGA], 2(22), 8-16 [in Russian].
2. Lisickij, D. V., & Kikin, P. M. (2014). Methodical bases of web cartography. Izvestiya Vuzov. Geodeziya i Aerofotos"emka [Izvestiya Vuzov. Geodesy and Aerophotography], 6/S, 85-91 [in Russian].
3. Yunping, L., Gahegan, M., & MacGill, J. (2005, August 1-3). Increasing GeoComputation Interoperability: Towards a Standard GeoComputation API [CD recording]. Proceedings, GeoComputation 2005: 8th International Conference of GeoComputation.
4. Battle, R., & Kolas, D. (2011). Enabling the Geospatial Semantic Web with Parliament and GeoSPARQL. Semantic Web, 1, 1-17.
5. Lisitsky, D. V., Komissarova, E. V., Kolesnikov, A. A., & Kikin, P. M. (2015). Development of Mapping Applications for Mobile Devices. International Journal of Applied Engineering Research, 17, 37196-37198.
6. Koshkarev, A. V. (n. d.). The European INSPIRE program and Russian initiatives in the field of SDI: A Critical Analysis Retrieved from http://conf.ict.nsc.ru/files/conferences/sirsi2015/ fulltext/288962/288963/AVKoshkarev_Piter_2015_report.doc [in Russian].
7. Kovtun, S. Ju. The history of the development of geoinformation technologies Retrieved from http://oren-icn.ru/index.php/enzoren/stepene/143--2013/2189-2013-06-02-12-54-18 [in Russian].
8. Maguire, D. J., & Longley, P. A. (2005). The emergence of geoportals and their role in spatial data infrastructures. Computers, Environment and Urban Systems, 1, 3-14.
9. Oulidi, H. J., & Moumen, A. (2015) Towards to Spatial Data Infrastuctures and an Integrated Managment of Groundwater Resourses. Journal of Geographic Information Systems, 7, 667-676.
10. Order of the Government RF of June 21, 2006 No 1157-r. Kontseptsiya sozdaniya i razvitiya infrastruktury prostranstvennykh dannykh Rossiyskoy Federatsii [The concept of creation and development of infrastructure of spatial data of the Russian Federation]. Retrieved from ConsultantPlus database [in Russian].
11. Koshkarev, A. V, & Rotanova, I. N. (2014). Russian scientific-educational and branch geoportals as elements of spatial data infrastructure. Vestnik NGU [Vestnik NSU], 4(12), 38-52 [in Russian].
12. Lur'e, I. K. (2009). Creating a spatial data infrastructure solutions for research and educational purposes. In Sbornik materialov Intercarto InterGIS: mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii: T. 1. Ustoychivoe razvitie territoriy: teoriya GIS i prakticheskiy opyt [Proceedings of Intercarto InterGIS: International Scientific Conference: Vol. 1. Sustainable Development of Territories: GIS Theory and Practical Experience] (pp. 225-231). Permian: Gent [in Russian].
13. Standarts Russian Federation. (1995). GOST R 50828-95. Geoinformatsionnoe kartografirovanie. Prostranstvennye dannye, tsifrovye i elektronnye karty. Obshchie trebovaniya [State Standart 50828-95. GIS mapping. Spatial data, digital and electronic maps. General requirements] . Retrieved from ConsultantPlus online database [in Russian].
14. Standarts Russian Federation. (2005). GOST R 52438-2005. Geograficheskie informatsionnye sistemy. Terminy i opredeleniya [State Standart 52438-2005. Geographic information systems. Terms and Definitions]. Retrieved from ConsultantPlus online database [in Russian].
15. Federal Law of December 30, 2015 No 431-FZ. O geodezii, kartografii i prostranstvennyh dannyh i o vnesenii izmenenij v otdel'nye zakonodatel'nye akty Rossijskoj Federacii [About geodesy, cartography and spatial data and on amendments to certain legislative acts of the Russian Federation]. Retrieved from: http://asozd2c.duma.gov.ru/addwork/scans.nsf/ ID/F90282FFC90A493A43257E0A00522494/$FILE/744685-6_16032015_744685-6.PDF?OpenElement [in Russian].
Received 17.05.2016
© A. V. Shevin, 2016
