CC BY
117
2.3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН, КОМПЛЕКСОВ И КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ СОВРЕМЕННОГО ПРОГРАММНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ГЕОПОРТАЛОВ
Якубайлик Олег Эдуардович
канд. физ. -мат. наук, с. н. с. ИВМ СО РАН,
г. Красноярск E-mail: oleg@icm. krasn. ru
RESEARCH OF CAPABILITIES OF MODERN SOFTWARE AND TECHNOLOGIES FOR GEOPORTAL DEVELOPMENT
Oleg Yakubailik
candidate of Science, Senior researcher, Institute of Computational Modelling, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences,
Krasnoyarsk
АННОТАЦИЯ
Статья посвящена анализу программного обеспечения для геопорталов. Дается краткая историческая справка по геопорталам, опыту и практике создания национальных инфраструктур пространственных данных. Обсуждаются основные задачи, решение которых обеспечивают геопорталы. Перечисляются наиболее распространенные инструментальные программные средства для ведения каталога пространственных метаданных и обеспечения работы картографических веб-сервисов.
ABSTRACT
This article analyzes the software for geoportals. A brief historical background on the experience and practice of the national spatial data infrastructures and geoportal software is presented. The main problems
which decision is provided by geoportals are discussed. The most common software tools for spatial metadata cataloging and maintenance of web mapping services are listed.
Ключевые слова: геопортал; веб-сервис; веб-картография; создание архива геоданных; веб-ГИС, пространственные метаданные; ИПД; инфраструктура пространственных данных.
Keywords: geoportal; web service; web mapping; spatial data archive; web GIS; spatial metadata4; SDI, spatial data infrastructure.
Появление геопорталов тесно взаимосвязано с развитием сервисов глобальной сети Интернет. Поскольку геопорталы характеризуются относительно высокими требованиями к функциональным возможностям, интерактивному пользовательскому интерфейсу — в первые годы существования Интернета их практически не было. Однако в настоящее время они появляются как грибы после дождя [1].
Чуть более 20 лет назад, в 1989—91 гг. англичанин Тим Бернерс-Ли из Европейской лаборатории по ядерным исследованиям CERN сформулировал основные принципы передачи информации между компьютерами в виде гипертекста, начал реализацию проекта ныне известного как Всемирная паутина (WWW), создал первые веб-сервер и веб-браузер, первые редакции спецификаций URI, HTTP и HTML. К тому моменту времени Интернет уже превратился в самую разветвленную и мощную сеть в мире. Предусмотренные предложенными веб-стандартами возможности размещения в Интернете растровых изображений с момента своего появления стали использоваться различными организациями и отдельными специалистами для публикации геоизображений — карт и атласов, аэро- и космических снимков. Также начали применяться доступные интерактивные средства для их представления и обработки, анимации.
Примерно в 1992—94 впервые формулируется концепция геопортала — в рамках национальной инфраструктуры пространственных данных США (NSDI Clearinghouse Network), формирование которой началось с 1994 г. под руководством Федерального комитета по геоданным (Federal Geospatial Data Committee — FGDC). Позднее, в 2003 г., в рамках инициативы «электронное правительство», был создан геопортал Geospatial One-Stop (GOS). В отличие от NSDI Clearinghouse Network, в основе геопортала GOS лежала централизованная база каталогов метаданных, которые связывают клиентов с поставщиками геоданных и геопродуктов. Пользователь GOS по своему усмотрению может использовать обычный веб-браузер
(тонкий клиент) или работать с пространственными данными в режиме прямого доступа из ГИС (толстый клиент). В 2011 г. геопортал GOS стал составной частью проекта Data.gov — новой инициативы администрации США в рамках концепции создания открытого правительства.
Национальные геопорталы как системообразующие элементы ИПД начали создаваться с середины 90-х. В частности, Discovery Portal ИПД Канады (CGDI) стартовал в 1996 г.; он выполняет ту же роль, что и GOS в США. Австралийский каталог пространственных данных ASDD создан в 1998 г., национальный Geo-Portal ИПД Испании IDEE открыт в 2004 г., геопортал ИПД Франции IFDG Geoportail — в 2006 г. Можно также отметить геопортал ИПД Европейского Союза INSPIRE, геопортал ИПД ООН UNSDI, специализированный (или тематический) геопортал по контролю выбросов углекислого газа в США NatCarb, и проч. Сегодня практически все развитые страны Европы, Америки и Азии имеют национальные геопорталы ИПД.
Национальная ИПД начинает формироваться и в России. В 2006 г. Правительством РФ принята «Концепция создания и развития инфраструктуры пространственных данных Российской Федерации», а в 2012 г. в Росреестре запущен в опытно-промышленную эксплуатацию Геопортал ИПД РФ. В соответствии с введенными в России регламентами, государственные структуры, создающие и использующие пространственные данные, теперь должны предоставлять их в государственные картографо-геодезические фонды для последующей публикации. Информация должна предоставляться в электронной форме: как XML-документ, отправленный по e-mail, или через веб-сервисы. При этом должны будут действовать единые стандарты на такую информацию [2].
Веб-картография за последнее десятилетие превратилась из известной только узкому кругу специалистов технологии в широко распространенную динамично развивающуюся отрасль деятельности, в сферу интересов которой вовлекаются все новые задачи. Программное обеспечение для веб-картографии можно охарактеризовать как комплекс взаимодополняющих программных средств, которые решают различные задачи — от ввода и редактирования элементарных векторных данных до настройки параметров картографических веб-сервисов в каталоге пространственных метаданных. Одним из компонентов в этом наборе программных средств являются геопорталы — прежде всего как инструмент поиска геопространственной информации, обеспечения доступа к геоданным. Роль
геопорталов возрастает по мере роста объемов данных, развития информационной инфраструктуры [3].
В соответствии с общепринятым пониманием термина «геопортал», его программное обеспечение как минимум должно обеспечивать решение следующих двух задач:
• ведение каталога пространственных метаданных, с набором необходимых операций — ввод, редактирование, удаление метаданных, и т. д.; средства поиска по метаданным — по категориям, пространственному местоположению, ключевым словам, и т. п.
• обеспечение «веб-сервисов» — средств визуализации представленных на портале пространственных данных и их загрузки на компьютеры пользователей, интерфейсов для обеспечения прямого доступа к данным, их преобразования, и проч.
Геопорталы обычно имеют возможности разграничения прав доступа пользователей, что позволяет создавать ресурсы ограниченного доступа, формировать персональные настройки и ресурсы.
Решение рассмотренных двух задач нередко обеспечивается различными программными продуктами, которые работает совместно, дополняя друг друга. Типичный пример — поддержка каталога пространственных метаданных с помощью программного обеспечения GeoNetwork Opensource, а «веб-сервисов» — средствами комбинированной программной платформы GeoServer, объединяющей в себе сервер приложений и сервер веб-приложений, которая позволяет создавать стандартные картографические веб-сервисы и представлять их в виде интерактивных карт.
Как и в других категориях программного обеспечения, можно условно разделить существующие программные решения на два типа — коммерческие программные продукты и свободное программное обеспечение с открытым исходным кодом. Нередко используют и комбинированные решения — система может быть построена на основе компонентов разной степени открытости. Также стоит упомянуть «особые случаи», которые в последнее время стали нередкими — когда компании, занимающиеся разработкой коммерческих продуктов, выпускают и поддерживают свободное программное обеспечение — продукты с открытым исходным кодом. Примеры: компанией Autodesk создана и развивается геоинформационная платформа MapGuide Open Source, а один из ведущих разработчиков ГИС — компания ESRI — выпускает на рынок ESRI Geoportal Server. Оба этих продукта распространяются как свободное программное обеспечение ГИС с открытым исходным кодом.
Поддержка базы метаданных при создании геопорталов сегодня обычно не вызывает проблем у разработчиков — структура данных относительно простая, и она хорошо формализована стандартами в виде UML-диаграмм. Примерами «готовых» серверов баз пространственных метаданных в классе свободных программ с открытым исходным кодом являются GeoNetwork Opensource, ESRI Geoportal Server, EasySDI. Клиентское программное обеспечение, которое обеспечивает ввод и редактирование пространственных метаданных, обычно интегрируется в прикладные ГИС, например ESRI Arc Catalog, MapInfo Manager, модуль расширения NextGIS Metatools для QuantumGIS, и проч.
При разработке картографических веб-сервисов могут быть использованы различные инструментальные программные средства. Среди зарубежных продуктов следует, прежде всего, назвать ESRI ArcIMS и ArcGIS Server, Autodesk MapGuide, Intergraph GeoMedia, Pitney Bowes MapXtreme, Bentley Geo Spatial Server и Bentley Geo Web Publisher, и проч., среди российских - «ГеоКонструктор Web-сервер» (ЦГИ ИГ РАН), «ИнГео MapW» (ЦСИ «Интегро», Уфа), GIS WebServer (КБ «ПАНОРАМА»), WebMap (ЗАО «Резидент»), и др.
Пожалуй, наиболее распространенным программным обеспечением для построения геопорталов в последние годы стали продукты ESRI. На их основе созданы национальные и региональные геопорталы ИПД многих стран мира, отраслевые решения для крупных корпораций. В алфавитном перечне программных продуктов на сайте этой компании насчитывается уже более 100 позиций; на основе этих продуктов системные интеграторы формируют решения для заказчиков. Характерным примером подобного типа разработки является созданное в России компаниями DATA+ и ESRI CIS типовое программное решение «ИПД Регион», позволяющее в кратчайшие сроки построить инфраструктуру пространственных данных регионального уровня. «ИПД Регион» использует ГИС-платформу на базе ArcGIS Server для публикации пространственных данных и сервисов, ESRI Geoportal Server для публикации сервиса метаданных и предоставления интерфейса портала, а также ArcGIS Desktop ArcEditor — рабочее место ГИС-специалиста для подготовки данных к публикации и управления ГИС-платформой.
Среди программного обеспечения геопорталов следует особо упомянуть распространенные в нашей стране разработки инженерно -технологического центра (ИТЦ) «СканЭкс» (сервисы ScanEx GeoMixer и решения на их основе) и ОАО «НПК «РЕКОД» (геопортал РЕКОД). Значительное внимание в этих разработках уделяется средствам
работы с каталогами данных дистанционного зондирования, но их функциональные возможности не ограничиваются организацией доступа к спутниковым снимкам. Предоставляются средства визуализации пространственных данных, разработки пользовательских портальных приложений для поиска, отображения и публикации ГИС-ресурсов.
Список литературы:
1. Кадочников А.А. Формирование геоинформационного Интернет-портала для задач мониторинга состояния природной среды и ресурсов / А.А. Кадочников [и др.] // Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии. — 2008. — Т. 1. — № 4. — С. 377—386.
2. Якубайлик О.Э. Геоинформационная Интернет-система мониторинга состояния окружающей природной среды в зоне действия предприятий нефтегазовой отрасли // Вестник СибГАУ. —2010. — Т. 1(27). — С 40—45.
3. Якубайлик О.Э. Технологии для геоинформационных Интернет-систем / О.Э. Якубайлик, В.Г. Попов // Вычислительные технологии. — 2009. — Т. 14. — № 6. — С. 116—126.
