Разработка геоинформационного программного обеспечения на базе открытых продуктов для целей кадастра

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Обзор современных геоинформационных технологий

1.1 Анализ ситуации на современном рынке ГИС

1.2 Технологии разработки ГИС

1.3 Открытые пакеты, предназначенные для разработки ГИС

1.3.1 Настольные ГИС-приложения

1.3.2 Сервера пространственных данных

1.3.3 Интернет-картографические системы

1.3.4 ГИС-компоненты

2. Разработка структуры ГИС-проекта

2.1 Разработка структуры базы данных

2.1.1 Система управления базами данных

2.1.2 Логическая структура базы данных топографической основы

2.1.3 Логическая структура базы данных поэтажных планов корпуса

2.2 Разработка структуры приложения

2.3 Разработка структуры интерфейса

3. Реализация геоинформационной системы

3.1 Выбор технологий и программных пакетов для реализации проекта

3.1.1 СУБД

3.1.2 Настольная ГИС

3.1.3 Картографический веб-сервер

3.1.4 Интерактивная карта

3.2 Формирование основного программного приложения ГИС

3.2.1 Установка программного обеспечения

3.2.2 Установка пространственной базы данных

3.2.3 Настройка связи QGIS - PostGIS

3.2.4 Наполнение проекта данными

3.2.5 Добавление хранилища данных в GeoServer

3.2.6 Программирование интерактивной карты

3.3 Расчет экономической эффективности разрабатываемого проекта

4. Разработка экологических мероприятий

4.1 Экология внутренней среды здания

4.2 Расчет коэффициента естественного освещения

Заключение

Библиографический список

Приложения

Введение

Один из основных вопросов при выборе платформы проектируемого ГИС приложения, особенно при проектировании корпоративных систем, - как долго выбранная платформа будет удовлетворять растущим потребностям организации. Как правило, выбирая геоинформационную систему, планируется с ее помощью решать определенные задачи. Но позже может оказаться, что выбранная технология не во всем обеспечивает решение расширяющегося круга задач. Следствием этого является необходимость выбора: либо нужно отказаться от решения ряда задач, либо переходить на некую новую технологическую платформу. Таким образом затраты организации на приобретение программного продукта, его адаптацию, обучение персонала оказываются в определенном смысле потерянными. Кроме того, при переходе на новую платформу требуются определенные дополнительные ресурсы на преобразование данных, которые уже введены в используемую систему.

Описанный выше сценарий сегодня не безальтернативен. Использование для создания корпоративных ГИС приложений компонентного подхода, базирующегося на Component Object Model (COM), позволяет избежать многих трудностей на пути внедрения ГИС технологий.

Прежде чем определяться с необходимыми компонентами, следует определить тип приложения, покрывающего потребности организации. Все возможные геоинформационные системы можно разделить на три типа: персональные ГИС, приложения в архитектуре клиент-сервер, Internet приложения.

Персональная ГИС используется при небольших объемах данных и небольшом количестве пользователей. Выбор определяется сложностью запросов и размерами баз данных. Как правило, данные необходимо использовать не на одном компьютере. Обычно с ними работает группа пользователей. В этом случае система должна обеспечивать работу с данными с помощью монопольного или разделенного доступа к данным, опций блокировки, буферизации таблиц и записей, а также поддержки транзакций. База данных может располагаться на файл-сервере. Функции файл-сервера заключаются в основном в хранении базы данных и обеспечения доступа к ним пользователей, работающих на различных компьютерах.

Если при небольших объемах данных и небольшом количестве пользователей персональная ГИС еще как-то может обеспечить работу с корпоративной БД, то с увеличением числа компьютеров в сети, ростом объемов информации или при наличии территориально удаленных пользователей, начинают возникать проблемы, связанные с резким падением производительности. Это связано с увеличением объемов данных, передаваемых по сети, так как вся обработка производится на компьютере пользователя. Технология клиент-сервер разделяет приложение на две части, используя лучшие качества обеих сторон. Клиентская часть обеспечивает интерактивный, легкий в использовании, графический интерфейс - находится на компьютере пользователя. Сервер обеспечивает управление данными, разделение информации, администрирование и безопасность - находится на специально выделенных компьютерах. По технологии клиент-сервер клиентское приложение формирует запрос к серверу базы данных, на котором выполняются все команды. Результаты команд посылаются затем клиенту для использования и просмотра. Технологию клиент-сервер следует закладывать в основу корпоративной геоинформационной системы если в ней планируется использовать базы данных с большим объемом информации, с которыми одновременно может работать большое число пользователей.

Реализация клиент/сервер размещает презентационную и коммерческую логику на клиенте, а логику и массивы данных на сервере. Однако такая расстановка приводит к некоторым ограничениям:

- сложность клиента, автоматическое обслуживание которого сложно и дорого;

- коммерческая логика не может быть распределена между многими клиентами;

- нет общей абстрактной логики, которая могла бы приспосабливаться к неоднородным средам хранения данных;

- технология клиент-сервер в стандартном своем варианте не поддерживает сеть интернет.

Применение Web технологии снимает эти ограничение. При этом суть архитектуры клиент-сервер сохраняется, так как остаются клиентские и серверные процессы, но коммерческая и общая абстрактная логика находится на среднем уровне. Средний уровень работает как сервер, обычно называемый сервером приложения. Под Intranet понимается корпоративная сеть, в которой доступ к информации реализован средствами Internet. Эта частная сеть, доступная только сотрудникам данной организации. Интрасети быстро завоевывают признание как недорогой и высокоэффективный способ совместного использования информации в рамках автономной сети. Рекомендуется переходить к данному варианту при пространственно распределенной структуре предприятия для обеспечения распределенного ввода, хранения и доступа к информации.

Теперь представим набор отдельных функциональных модулей, покрывающий все три вида возможных ГИС приложений. У каждого поставщика ГИС решений могут быть свои модификации этого набора, но концептуально приведенная схема имеет достаточно общий характер.

GIS компонент - модуль, в котором должна быть сосредоточена вся алгебра графических объектов. GIS компонент не отвечает за хранение информации, но имеет ряд методов сохранения и восстановления объектов в бинарных массивах. Этот модуль включается во все модули, где необходимы операции с графическими объектами.

Internet приложение представляет собой HTML страницы, которые работают как механизм распределения остальной презентационной логики. Можно обобщить наиболее общие элементы презентационной логики ГИС компонента в отдельный модуль для многократного использования в различных приложениях. Это, например, интерфейс навигации по карте, интерфейс задания легенд и формирования картографических запросов.

Вся работа с картографической информацией должна быть реализована в виде картографического контроллера который инкапсулируется приложением. Картографический контроллер включает интерфейсы управления окном карты, манипуляции списком картографических слоев и агрегирует интерфейсы GIS компонента. Разумно иметь возможность расширения картографического контроллера до ГИС сервера. В этом случае клиент может обладать только интерфейсом управления графическим окном и задания запросов, а карта формируется на сервере и передается в виде изображения (GIF, JPG или внутренний формат). Размеры кода клиента в данном случае минимальны, что очень важно для Internet приложений.

Для полномасштабного использования ГИС-технологий в рамках отрасли необходима линейка решений, обеспечивающая возможность построения корпоративных геоинформационных систем. При этом предполагается, что в рамках системы требуется хранить и обрабатывать большие объемы информации и обеспечить одновременную работу многих территориально удаленных пользователей. Следовательно, требуемая технология должна обеспечивать возможность разработки Internet приложений, работающих с базами данных в архитектуре клиент-сервер. Это в свою очередь означает, что требуемая технологическая платформа должна поддерживать возможность использования всех перечисленных выше компонентов [8].

Среди средств полной или частичной разработки ГИС можно выделить несколько.

Avenue - включенный в состав пакета ArcView объектно-ориентированный язык программирования и среда разработчика. С его помощью можно приспособить пользовательский интерфейс под свои задачи, создать, убрать или скрыть кнопки меню. Под каждой кнопкой можно задать выполнение имеющихся или новых, в том числе и написанных вами на Avenue, макрокоманд (скриптов). Используя Avenue, можно создать и собственные приложения. По сути, ArcView также является приложением, разработанным средствами Avenue [3].

MapBasic - язык программирования для ГИС MapInfo Professional. MapBasic позволяет адаптировать MapInfo для решения самого широкого спектра задач и разрабатывать приложения для специалистов различного профиля. MapBasic содержит около 400 операторов и функций. Поддерживает стандарт ODBC для связи с внешними базами данных. Используя OLE Automation и DDE, можно легко обмениваться информацией с другими Windows-приложениями. Например, несколько строчек кода на Visual Basic позволяют вставить окно карты MapInfo в другое приложение [34].

MapObjects - продукт для разработок на платформе Windows представляет собой набор инструментальных средств картографирования и ГИС. Он включает управляющие элементы ActiveX (технология программирования компонентных объектных приложений на основе модели COM) и набор программируемых ActiveX-объектов, предоставляющие разработчикам возможность добавлять в свои приложения многие возможности картографирования и средства ГИС. MapObjects состоит из управляющих элементов ActiveX (ActiveX control), включает более 50 программируемых автоматизированных объектов ActiveX (ActiveX automation objects). MapObjects можно применять в разнообразных средах разработчика, которые поддерживаются ActiveX. MapObjects предлагает широкий спектр описываемых далее возможностей для размещения динамических карт в ваших приложениях [36].

ГеоКонструктор представляет собой набор ActiveX-объектов, которые можно многократно использовать в своих программах. ГеоКонструктор предоставляет разработчикам мощный и надежный инструмент для создания прикладных геоинформационных систем самого различного профиля. Можно использовать при работе с Microsoft Visual Basic, Visual C++ или Delphi [3].

Большинство современных ГИС обладают собственным API, что позволяет использовать их компоненты в своих программах. API - это интерфейс программирования приложений, набор готовых классов, процедур, функций, структур и констант, предоставляемых приложением для использования во внешних программных продуктах.

1.3 Открытые пакеты, предназначенные для разработки ГИС

Определение открытого программного обеспечения разработано организацией Open Source Initiative и используется для определения соответствия лицензий. Основные особенности открытого программного обеспечения включают свободное распространение, доступный исходный код, разрешение на модификацию этого исходного кода. Открытое программное обеспечение обязано своим бурным ростом развитию сети Интернет, инструментов разработки и компьютерной грамотности в целом. Ключевую роль в развитии открытого программного обеспечения играют, как правило, сообщества разработчиков, формирующиеся вокруг отдельных программных продуктов. Открытые ГИС создаются и поддерживаются различными сообществами и организациями: коммерческими компаниями, группами энтузиастов или исследовательскими организациями.

В 2006 году с целью поддержки и содействию разработке проектов открытых геопространственных технологий и баз данных появилась некоммерческая организация Open Source Geospatial Foundation (сокращенно OSGeo). Кроме поддержки открытых проектов, под эгидой OSGeo выпускается журнал, ведется разработка и распространение учебных материалов, проводятся ежегодные международные конференции, посвященные открытому программному обеспечению ГИС.

Еще одна организация, играющая важную роль в развитии открытых ГИС - Open Geospatial Consortium (OGC). Она ответственна за разработку стандартов взаимодействия и обмена данными между различными ГИС-платформами. Помимо университетов и административных органов, членами OGC являются в том числе и разработчики коммерческих ГИС-платформ и баз данных. Например стандарт, описывающий интерфейс доступа к географическим данным, хранящимся в базе данных был реализован как в открытых базах данных, так и в коммерческих.

1.3.1 Настольные ГИС-приложения

Фондом OsGeo поддерживаются некоторые открытые приложения ГИС.

Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) - программное обеспечение для проведения пространственного анализа. Последняя версия GRASS 6.4 является модульной системой, предоставляющей доступ к более чем 300 модулей для работы с двухмерными и трехмерными растровыми и векторными данными и по функциональным возможностям сравнима с продуктом ESRI ArcGIS уровня ArcInfo. По причине отсутствия удобного пользовательского графического интерфейса распространенность GRASS ограничена и она используется преимущественно исследовательскими институтами и университетами [7].

Quantum GIS (QGIS) - удобная ГИС с открытым исходным кодом. Разработка QGIS началась в 2002 году группой энтузиастов. Целью разработки было создание простого в использовании и быстрого вьювера географических данных для операционных систем семейства Linux. Однако, с ростом проекта появилась идея использовать QGIS как простой графический интерфейс для GRASS, получая таким образом в свое распоряжение его аналитические и другие функции. На сегодняшний момент группа разработчиков QGIS решила первоначальные задачи и работает над расширением функциональных возможностей, давно вышедших за рамки простого вьювера. QGIS доступна для большинства современных платформ (Windows, Mac OS X, Linux) и совмещает в себе поддержку векторных и растровых данных, а также способна работать с данными, предоставляемые различными картографическими веб-серверами и многими распространенными пространственными базами данных. Функциональность QGIS может быть развита посредством создания модулей расширения на C++, или Python. QGIS имеет одно из наиболее развитых сообществ в среде открытых ГИС, при этом количество разработчиков постоянно увеличивается, чему способствует наличие хорошей документации по процессу разработки и удобная архитектура [7].

Generalitat Valenciana, Sistema d'Informaciу Geogrаfica (gvSIG) - свободная геоинформационная система с открытым исходным кодом, появившаяся в конце 2006 года. Вероятно, самый крупный проект, если измерять размерами финансовых вложений. Цель разработки - создание системы, способной заменить ESRI ArcView GIS 3.x в органах муниципальной власти. Инициатор создания - министерство транспорта Валенсии (Испания), начавшее разработку в связи с принятием решения о переводе всех органов региональной власти на компьютеры под управлением ОС Linux. Разработка gvSIG началась в конце 2003 года, основной разработчик - компания IVERA S.A. (Испания). В работу над проектом также включены несколько университетов и другие компании. gvSIG поддерживает работу с растровыми и векторными данными, а также способен работать с геоданными, хранящимися в различных базах данных. Функции по работе с растровыми данными построены на основе алгоритмов проекта SAGA. Язык программирования - Java. Цель создания ПО с функциональными возможностями, сравнимыми с ESRI ArcView (3.X), была полностью выполнена, причем местами gvSIG превзошел ArcView. Для данной ГИС существует русскоязычная пользовательская документация. Однако, существует ряд минусов: нет документации для разработчиков и массивная зависимость от более чем ста C++ и Java библиотек [7].

Кроме систем, поддерживаемых OsGeo, существуют и другие.

User-friendly Desktop Internet GIS (uDig) - полнофункциональная геоинформационная система с открытым исходным кодом, настольным приложением, построенном на Eclipse Rich Client (RCP) технологии. Основной целью создания uDig была разработка программного обеспечения, позволяющего просматривать и редактировать данные, хранящиеся в базе данных напрямую или через интернет. Разработка uDig началась между 2004 и 2005 по инициативе канадской компании Refractions Research Inc. uDig написана на Java (с использованием платформы Eclipse) и изначально была сфокусирована на работе с векторными данными. Однако, в 2007 году команда разработчиков uDig присоединилась к команде разработчиков Jgrass, которая занялась работой по реализации в uDig возможности работы с растровыми данными. Очень часто uDig используется в качестве интерфейса доступа к базе данных PostGIS. Существует 2 основных недостатка, связанных с использованием Eclipse. Первый - это размер приложения и второй - это то, что графический интерфейс очень схож со средой разработки для программирования, поэтому может быть очень сложным для конечных пользователей [7].

System for Automated Geoscientific Analyses (SAGA) - гибридная геоинформационная система. Данная ГИС имеет научные корни. Первый модуль для SAGA был разработан в 2001 году в Департаменте Географии Геттингемского Университет (Германия) и был предназначен для работы с растровыми данными. Основным предназначением SAGA является анализ рельефа, почвенное картирование и решение задач по визуализации данных. SAGA написана на C++ и предоставляет сторонним разработчикам удобный API. Основной разработчик, а чуть позже и сам проект недавно переместились в Гамбургский Университет. Пользовательская документация очень хорошая, что способствует постоянному росту международного пользовательского сообщества [7].

Integrated Land and Water Information System (ILWIS) - пакет, предназначенный для Гис-анализа и задач дистанционного зондирования. Разработка ILWIS начиналась в компании ITC, г. Энсхеде (Голландия) в 80-х годах. Сочетает в себе функциональность векторной и растровой ГИС предназначенной для решения широкого диапазона задач, от анализа изображений до моделирования эрозионных процессов. Версия 3.0 продукта очень хорошо документирована (релиз 2001 года. В 2007 году исходный код, написанный на языке (MS Visual) C был выпущен под открытой лицензией GPL. В настоящее время основным координатором проекта является немецкая компания 52° North GmbH и в противоположность gvSIG - репозиторий с исходными кодами свободно доступен. ILWIS работает только в ОС семейства MS-Windows [7].

MapWindow GIS - настольная ГИС, просмотрщик и редактор геоданных с модульной архитектурой и набором средств для разработки собственных ГИС. Данная ГИС была создана в 1998 году членами Водной Исследовательской Лаборатории в Университете штата Юта (США). Основной целью была разработка «ядра ГИС», которое бы предоставляло необходимую функциональность ГИС-разработчикам. MapWindow GIS ActiveX control написан на MS Visual C и реализовывал функции отображения, поиска и управления пространственными данными. Позже был разработан графический интерфейс, названный MapWindow GIS Desktop и реализована возможность расширения функциональности путем использования системы расширений. Проект возглавляет команда разработчиков Университета штата Айдахо. С недавнего времени разработка базируется на основе Microsoft. Net Framework, в связи с чем MapWindow доступна только для ОС семейства MS-Windows [7].

Сравнительный обзор всех вышеперечисленных открытых ГИС приведен в таблицах 1.1 и 1.2.

Таблица 1.1 - Сравнение основных открытых пользовательских ГИС

Таблица 1.2 - Сравнение основных открытых пользовательских ГИС и некоторых проприетарных аналогов в части функциональности по созданию простых проектов

Выявлено, что о многих аспектах открытые пользовательские ГИС могут заменить аналогичные проприетарные, а в некоторых - даже превзойти их по своему функционалу. Особенно выделяется ГИС gvSIG, написанная на языке программирования Java. Программа создавалась, чтобы заменить платные продукт ArcView, и эта цель была достигнута, и даже перевыполнена. Программа gvSIG работает с основными векторными и растровыми форматами данных, работает с серверами пространственных данных и поддерживает все стандарты OGC. Кроме того, gvSIG обладает русскоязычным интерфейсом и имеет руководство пользователя, написанное на русском языке. Эта программа будет использована как прототип для разрабатываемой системы.

1.3.2 Сервера пространственных данных

Технология сервера пространственных данных была впервые представлена ESRI в 1995 году, когда появилась первая версия программного продукта SDE. В то время ни одна из систем управления базами данных не предоставляла возможности управления пространственной информацией, и простое хранение векторных данных в реляционной системе управления базами данных представлялось громадным шагом вперед.

Сервер пространственных данных позволяет объединять пространственные и иные данные, различные документы и изображения. Он предназначен для создания централизованной информационной среды, обеспечивающей управление, индексирование, редактирование и графическое отображение больших объемов структурированных и неструктурированных данных [14].

Среди открытых серверов пространственных данных можно выделить PostGIS. PostGIS - это расширение объектно-реляционной системы управления базами данных PostgreSQL предназначенное для хранения в базе географических данных. Разрабатывается консалтинговой компанией Refractions Research Inc как проект в области изучения технологий пространственных баз данных.

1.3.3 Интернет-картографические системы

Веб-картография - это область компьютерных технологий, связанная с доставкой пространственных данных конечному пользователю через интернет.

Инструменты разработки веб-картографических приложений можно классифицировать следующим образом:

- виртуальные глобусы;

- пользовательские ГИС, интегрируемые с виртуальными глобусами;

- картографические веб-серверы.

deegree - программа для доступа, анализа, обработки и размещения источников данных. Позволяет работать с WMS, WFS, WPS и CSW спецификациями.

Geomajas является комплексным ГИС-решением на основе Java. Благодаря использованию Google Web Toolkit (GWT), Hibernate, GeoTools и Spring, Geomajas предлагает корпоративную среду для создания веб-картографических приложений. Geomajas может быть использован для запуска корпоративной или правительственной инфраструктуры пространственных данных. Программное обеспечение позволяет разработчикам создавать комплексные ГИС-решения для интеграции пространственных данных на стороне сервера, встроенные технологии для веб-картографии позволяют на стороне клиента (через простой веб-браузер) развернуть интерактивные и удобные ГИС приложения. Все это можно сделать без отказа от целостности логики программного обеспечения, предоставляя взамен мощные возможности для обновления и поддержания ГИС-данных в среде тонких клиентов.

GeoServer является картографическим сервером с открытым исходным кодом, который среди многих прочих возможностей, реализует следующие спецификации OGS: WMS, WFS, WCS. Позволяет не только получать данные для построения на их основе собственных карт, но также редактировать полученные данные с последующим автоматическим обновлением исходной информации на сервере. С GeoServer поставляется визуальная система управления файлами настроек и описания данных для проектов. Эта система реализована в виде веб-интерфейса и предоставляет пользователю возможность интерактивного создания и изменения разрабатываемого картографического ресурса.

Mapbender - Фреймворк для создания веб-порталов для работы с картографическими сервисами OGC. Разрабатывается на языках PHP, JavaScript и XML.

MapFish представляет собой гибкую и полную основу для создания многофункциональных веб-картографических приложений, основанных на языке Python. Например, MapFish предоставляет специальные инструменты для создания веб-сервисов, которые позволяют создавать запросы и редактировать географические объекты. MapFish также предоставляет полный JavaScript инструментарий, необходимы для веб-картографирования.

MapGuide Open Source это веб-платформа, которая позволяет пользователям разрабатывать веб-картографические приложения и пространственные службы. MapGuide предоставляет функции интерактивного просмотра, которые включают в себя поддержку выбора атрибутов, свойств, и такие операции, как создание буферной зоны, выбор внутри области, и измерения. MapGuide включает в себя XML-базу данных для управления содержимым, и поддерживает большинство популярных форматов пространственных файлов, баз данных и стандартов. MapGuide может быть использован на Linux или Windows, поддерживает Apache и IIS веб-серверы, и предлагает обширные PHP,.NET, Java, JavaScript и API-интерфейсы для разработки приложений.

MapServer - одна из самых популярных сред создания картографических веб-сервисов с открытым кодом. Исходно, MapServer разрабатывался Университетом Миннесоты совместно с Департаментом Природных Ресурсов Штата Миннесота и NASA, а в настоящее время поддерживается как один из проектов ассоциации OSGeo. Возможность работы MapServer практически на любых платформах (в том числе Windows, Linux, Mac OS, Solaris), широчайшие функциональные возможности, легкость интеграции с различными системами управления базами данных и открытость кодов предопределила популярность программы. MapServer позиционируется не как конечное приложение, а как среда разработки.

GeoNetwork opensource - это стандартизированная и децентрализованная среда управления пространственной информацией, разработанная для доступа к базам пространственных данных, картографическим продуктам и связанным с ними метаданным из различных источников, облегчающая обмен пространственной информацией между организациями и ее совместное использование посредством интернета. Этот подход к управлению географической информацией имеет целью предоставить широкому сообществу пользователей средства для беспрепятственного и своевременного доступа к имеющимся пространственным данным и существующим тематическим картам, которые могут оказаться полезными для принятия обоснованных решений. Главная цель GeoNetwork opensource заключается в повышении доступности широкого спектра данных вместе с сопутствующей информацией. FAO и WFP, а в последнее время и UNEP, объединили свой исследовательский и картографический опыт для разработки GeoNetwork opensource как общей стратегии для эффективного совместного использования баз пространственных данных, включая цифровые карты, спутниковые изображения и соответствующие статистические данные. Эти три организации широко используют геоинформационные системы и программное обеспечение для обработки данных дистанционного зондирования Земли в основном для создания карт и комбинирования различных слоев информации. GeoNetwork opensource предоставляет им возможность доступа к широкому спектру карт и другой пространственной информации, хранящейся в различных базах данных по всему миру из единой точки входа [22].

1.3.4 ГИС-компоненты

FDO Data Access - это комплекс решений от компании Autodesk, разработанный на основе библиотек GDAL и OGR, предоставляющий возможность создания прикладных программ для географических информационных систем с эффективными инструментами для преобразования, хранения и изменения пространственных данных. FDO - создан для разработчиков приложений ГИС в виде продуманного API, функционал которого может быть расширен при помощи таких языков программирования как Microsoft C#.NET, Microsoft Visual Basic.NET и Microsoft Visual C++.NET. Все структуры данных соответствуют стандартам Open Geospatial Consortium (OGC).

GDAL - библиотека для чтения и записи растровых геопространственных форматов данных, выпускаемая организацией OSGeo. Библиотека предоставляет вызывающим приложениям единую абстрактную модель данных для всех поддерживаемых форматов. При сборке можно также включить дополнительные утилиты. С помощью этих утилит можно выполнять конвертацию и обработку данных, используя интерфейс командной строки. Сопутствующая библиотека OGR, являющаяся частью дерева исходных кодов GDAL, предоставляет похожие возможности для векторных данных. Первоначально GDAL разрабатывался Фрэнком Вармердамом вплоть до выпуска версии 1.3.2, после которого поддержкой проекта стал заниматься комитет GDAL/OGR Project Management Committee под контролем OSGeo. Пакет GDAL/OGR считается важным проектом в Open Source, а также и в коммерческих кругах ГИС в связи с широким распространением и обширным набором функциональности.

GEOS - это библиотека с открытым исходным кодом для проведения геометрических и топологических операций над фигурами. GEOS используется в GDAL и PostGis.

GeoTools - свободно-распространяемая библиотека для Java с открытым исходным кодом, предоставляющая набор удобных методов для работы с пространственными данными. GeoTools как основу используют такие известные проекты как картографический веб-сервер GeoServer и пользовательская ГИС uDig. GeoTools умеет работать с векторными и растровыми данными. Работает с базами данных MySQL, ArcSDE, PostGIS. Библиотека умеет осуществлять проекционные преобразования, в том числе переходы между системами координат, умеет работать с условными обозначениями, делать выборки, создавать графики и многое другое [31].

MetaCRS это проект, собравший в себя несколько проекций и систем координат. Целью проекта является обобщение различных видов систем координат в одну совокупность. Включает в себя такие возможности, как координатные словари, системы тестирования и математический инструментарий [37].

OSSIM предназначен для обработки данных дистанционного зондирования, фотограмметрии и ГИС. Принцип работы основан на составлении цепочек действий над исходным изображением, таких как выбор канала, регулировка гистограммы, фильтры резкости, перепроецирование, обрезка по контуру и т.п., что позволяет свободно изменять параметры каждого звена цепочки действий в произвольном порядке [16].

2. Разработка структуры ГИС-проекта

Важнейшей задачей разработчиков геоинформационных систем (ГИС) является организация хранения пространственных данных и эффективного доступа к ним. Традиционным является файловый способ хранения данных, но каждая ГИС имеет собственные форматы, и для переноса данных из одной системы в другую приходится использовать специальные программы конверторы или обменные, часто текстовые, форматы. Однако в настоящее время файловый способ хранения информации ГИС стал неэффективным в связи с:

- ростом объема и усложнением структуры пространственных данных в корпоративных информационных системах;

- необходимостью многопользовательского доступа к пространственной информации;

- широким применением Интернет/Интранет-технологий и распределенных (клиент-серверных, трехзвенных и др.) архитектур при разработке ГИС;

- необходимостью централизации источников данных.

Наиболее логичным решением проблемы является использование СУБД (систем управления базами данных) для хранения пространственных данных. Таким образом становится возможным:

- использовать механизм транзакций, что обеспечивает целостность и корректность данных при многопользовательской работе;

- совместно хранить пространственные и связанные с ними атрибутивные данные в единой СУБД, что снижает накладные расходы по поддержанию целостности информации;