Web-ориентированные геоинформационные системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИСЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ».

Факультет заочного обучения

Реферат

По дисциплине: Введение в специальность

WEB-ОРИЕНТИРОВАННЫЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Студент гр. ИС-11-Бз

М.Ф. Палыга

Преподаватель

И.В. Охрименко

Обнинск 2014

Введение

Географические информационные системы (ГИС) лежат в основе геоинформатики - новой современной научной дисциплины, изучающей природные и социально-экономические геосистемы различных иерархических уровней посредством аналитической компьютерной обработки создаваемых баз данных и баз знаний.

Геоинформатика, как и другие науки о Земле, направлена на изучение процессов и явлений, происходящих в геосистемах, но пользуется для этого своими средствами и методами. Как было сказано выше, основой геоинформатики является создание компьютерных ГИС, имитирующих процессы, происходящие в изучаемой геосистеме. Для этого необходимо прежде всего информация (как правило, фактический материал), которая группируется и систематизируется в базах данных и базах знаний. Информация может быть самой разнообразной - картографической, точечной, статической, описательной и т.п.

В зависимости от поставленной цели, обработка ее может производиться либо с помощью существующих программных продуктов, либо с использованием оригинальных методик. Поэтому в теории геосистемного моделирования и разработки методов пространственного анализа в структуре геоинформатики придается важное значение. Существуете несколько определений ГИС. В целом они сводятся к следующему: географическая информационная система - это интерактивная информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, доступ, отображение пространственно-организованных данных и ориентированная на возможность принятия научно-обоснованных управленческих решений. Целью создания ГИС может быть инвентаризация, кадастровая оценка, прогнозирование, оптимизация, мониторинг, пространственный анализ и т.п. Наиболее сложной и ответственной задачей при создании ГИС является управление и принятие решений. Все этапы - от сбора, хранения, преобразования информации до моделирования и принятия решений в совокупности с программно-технологическими средствами объединяются под общим названием - геоинформационные технологии (ГИС-технологии). Таким образом, ГИС-технологии - это современный системный метод изучения окружающего географического пространства с целью оптимизации функционирования природно-антропогенных геосистем и обеспечения их устойчивого развития.

В последние годы развитие интернет-технологий все в большей степени стало позволять пользователям Сети использовать новые средства доставки информации, в том числе и пространственной. В реферате рассмотрены принципы создания и актуализации географических информационных систем, а также их небольшой экскурс в историю и оценка текущей ситуации с основными игроками, данными, перспективами технологии. (1)(2)

1. Общее понятие ГИС

Современные геоинформационные системы (ГИС) представляют собой новый тип интегрированных информационных систем, которые, с одной стороны, включают методы обработки данных многих ранее существовавших автоматизированных систем (АС), с другой - обладают спецификой в организации и обработке данных. Практически это определяет ГИС как многоцелевые, многоаспектные системы. На основе анализа целей и задач различных ГИС, функционирующих в настоящее время, более точным следует считать определение ГИС как геоинформационных систем, а не как географических информационных систем. Это обусловлено и тем, что процент чисто географических данных в таких системах незначителен, технологии обработки данных имеют мало общего с традиционной обработкой географических данных и, наконец, географические данные служат лишь базой решения большого числа прикладных задач, цели которых далеки от географии. Итак, ГИС - автоматизированная информационная система, предназначенная для обработки пространственно-временных данных, основой интеграции которых служит географическая информация. (1)

2. Общее понятие Web-ГИС

геоинформационный веб картография публикация

Web-GIS - (web based Geoinformation service) - web-ориентированные геоинформационные сервисы и/или системы. В мире сложился данный термин, подразумевающий технологию создания современных картографических веб-сервисов, геоинформационных порталов (геопорталов) - для сети Интернет или корпоративных геоинформационных систем (ГИС) на «тонком» клиенте с возможностью доступа к геоданным больших компаний, имея обычный Интернет-браузер.

Web-GIS - это составная часть геоинформационных технологий и web-технологий. Развитие Интернета диктует уход ГИС в Интернет и приход в Интернет особенностей ГИС (карты, координаты геоданных, геоинформационные запросы, географические объекты, картографический дизайн).

Web-GIS - проекты, появившиеся достаточно давно. Им уже более 12 лет. Даже в России были в конце 90-х первые специализированные решения. Трудно оценить, но нами замечено много проектов (в том числе с данными дистанционного зондирования, или ДДЗ) именно в США. Еще до появления Google Earth было много в том числе удобных проектов B2C и специализированных национальных проектов B2C.

С появлением карт в крупнейших поисковиках (Google, Яндекс) Web-GIS-технология (или карты в Интернете с удобным функционалом) стала популярной: карты стали доступнее, люди стали «летать над Землей часами», не вставая с кресла. Web-GIS-технология становится все более востребованной, так как тенденции использования Интернета в государственных, бизнес-проектах становятся все очевиднее. (3)

3. Основные виды приложений имеющих отношение к веб-картографии

Разнообразие современных механизмов для создание веб-картографических приложений велико. Попробуем дать простейшую классификацию существующим инструментам разработки таких веб-приложений.

· Виртуальные глобусы (Google Maps, Google Earth, Virtual Earth, ArcGIS Explorer) - простое и эффективное средство быстрого создания и публикации данных в интернет. Эта категория инструментов характеризуется массовым распространением и быстрая доставка данных пользователям. Могут использовать в качестве клиента как веб-браузер, так и отдельное приложение. Как правило включают доступ по умолчанию к некой «подложке» - базе данных, что является одновременно их большим плюсом и не меньшим минусом, так как сменить эту подложку в большинстве случаев нельзя. Так же, как правило, этим инструментам свойственны проблемы при работе с большими объемами пользовательских данных, настраиваемостью, элементарным анализом (обрезка, пересечение слоев данных).

· Пользовательские ГИС (ArcGIS, Mapinfo, QGIS, gvSIG) - большая и сложная категория тесно связанная с веб-картографией. Как правило, пользовательские ГИС, с одной стороны, играют роль клиентов работающих с данными поставляемых картографическими веб-серверами, и с другой, в них осуществляется массовая подготовка и анализ данных перед публикацией их в веб.

· Картографические веб-сервера (MapServer, GeoServer, OpenLayers и др.) - целое семейство продуктов свободного и проприетарного характера, предназначенных для быстрой публикация пользовательских данных в веб. Эти инструменты позволяют создать интерфейс нужной сложности, интегрировать сервис с базой данных, поддерживающей классы пространственных данных (PostgreSQL, SQL Server, MySQL, ArcSDE). Главное отличие подобных систем от Google Maps является полный контроль над программным обеспечением и самими данными, однако взамен приходится расплачиваться большей сложностью установки и настройки, часто требующей хотя бы начальных знаний языков программирования (javascript, php) и основ администрирования. (2)

4. Стандарты в веб-картографии

В настоящее время общие принципы и стандарты в области разработки программного обеспечения, предоставляющего картографические веб-сервисы, разрабатываются и декларируются международной некоммерческой организацией Open GIS consortium (OGC,http://www.opengeospatial.org). OGC была основана 25 сентября 1994 года и на момент создания включала только 8 членов. С 1992 по 2004 год их число возросло с 8 до 250, и на сегодняшний день в OGS представлены наиболее крупные коммерческие, академические и государственные организации занимающиеся разработкой или исследованиями в области развития и разработки геоинформационного или IT ПО (в том числе такие крупнейшие корпорации как Boeing, Oracle, ESRI, MapInfo, Intergraph, Google (членство с весны 2006 года) и многие другие).

Во многом деятельность OGC в области геоинформационных систем можно сравнить с деятельностью W3C по стандартизации процессов и технологий во всемирной сети. Так, одной из первых разработок OGC были стандарты созданию GML - Geography Markup Language - языка группы XML, предназначенного для описания географически привязанных объектов. GML может быть использован и как язык моделирования, и как язык передачи пространственной информации в сети.

Спецификации OGC предлагают следующие типы картографических web-сервисов:

· Web Map Service (http://www.opengeospatial.org/standards/wms)

- определяет параметры запроса и предоставления картографической (пространственной) информации в виде графического изображения или набора объектов;

- описывает условия получения и предоставления информации о содержимом карты (например, свойства объекта в определенном месте на карте);

- характеризует условия получения и предоставления информации о возможностях сервера по представлению различных типов картографической информации.

· Web Feature Service (http://www.opengeospatial.org/standards/wfs)

- определяет условия получения и обновления пространственно привязанной информации клиентской частью приложения с использованием Geography Markup Language (GML);

- описывает стандартный интерфейс доступа к и манипуляции с географическими объектами с помощью HTTP-протокола.

· Web Coverage Service (http://www.opengeospatial.org/standards/wcs)

- расширяет возможности WMS для предоставления растровой географической информации;

в отличие от WMS, coverage service разрабатывается для представления свойств и значений в каждой конкретной точке географического пространства, а не на создание готовых картинок, а также позволяет проводить интерпретацию данных не на сервере, а на клиентской части приложения. (3)

5. Данные и проблемы связанные с ними

Основой всего являются данные и то, насколько большой аудиторией обладает тот или иной проект определяется в большой степени их количеством и детальностью. Правила игры просты, чем больше данных можно показать конечному пользователю и чем удобнее будет к ним доступ, тем больше можно показать сопутствующей рекламы и в конечном итоге заработать денег. Современные средства позволяют создавать данные быстро и в большом количестве. Разумеется, времена, когда карты дорог были достоянием отдельных групп уходят в прошлое, однако с появлением данных появляется и ряд новых проблем. Остановимся на некоторых из них:

5.1 Открытость vs закрытость

Развитие концепции открытости, как и многие другие процессы в современном компьютерном мире, получившие развитие благодаря развитию интернет, не обошло стороной и пространственные данные. Как и в случае программного обеспечения, открытые базы пространственных данных противопоставили себя крупным корпорациям вкладывающим большое количество ресурсов в системы сбора данных и имеющих обыкновение продавать одни и те же наборы по несколько раз. В современном мире, идея о том, что данные об улицах по которым я хожу не принадлежат общественности, рано или поздно должна была показаться кому-то неправильной, что и случилось - появился OpenStreetMap. Каждый кто имеет GPS, может пройти по знакомым ему улицам и отправить результат в общую базу данных, где не только конкретная репрезентация но и исходные, пространственные данные доступны любому пользователю. Данный процесс получил название краудсорсинга (crowdsourcing) и приобрел поистине широкие масштабы, за полтора года существования проекта OpenStreetMap количество зарегистрированных пользователей перевалило за 45 000. Интересно, что подобные «ключи» к общественности пытаются подбирать и коммерческие компании, активно использующие краудсорсинг для исправления ошибок в своих картах (неправда ли, похоже на сваливание на пользователей ловли ошибок в ПО). Корпорация Google, более года использующая систему участия, при которой вы можете исправить ошибки геокодинга, сделала следующий шаг в этом направлении и представила систему MapMaker, фактически дублирующую OpenStreetMap. Конечно, это не могло не вызвать бурю раздражения в мире opensource геоданных, ведь результат вашей работы фактически принадлежит Google! Это выглядит тем более странно, учитывая, что Google поддерживал первую конференцию OpenStreetMap. На фоне этих событий, действия другого гиганта Yahoo выглядят куда более логичными. В 2006 г. Yahoo разрешил использовать свои данные высокого разрешения для оцифровки дорожной сети и других объектов и размещения результатов в открытом пользовании в базе OpenStreetMap. Что означает, что включиться в работу над общей картой теперь может любой, не выходя из дома. (3)

5.2 Качество публикуемых данных

Один из наиболее приемлемых вариантов оценки качества публикуемых данных - создание метаданных (данных о самих данных), где помимо специальной географической и описательной информации, указывались бы такие характеристики как точность, качество, надежность. Однако, смысловая "относительность" перечисленных характеристик, с одной стороны, а также -многообразие стандартов метаданных, сложность их получения в автоматическом режиме (и как следствие трудоемкость процесса их создания), и, особенно, возможная субъективность при описании качества, осознавая трудности связанные с разработкой универсального стандарта метаданных (Open Geospatial Consortium Data Quality Working Group (WG) (http://www.opengeospatial.org) предпринял уникальную попытку по обобщению опыта, знаний и экспертных мнений в области оценки качества пространственных данных. Более чем 2000 специалистам в области ГИС и ДЗЗ по всему миру было предложено заполнить специальную анкету (http://www.surveymonkey.com/s.aspx?sm=_2ffWZCQbm2ugKS_2fW8A0MWIQ_3d_3d) и изложить в достаточно свободной форме то, какие параметры могут быть использованы для оценки пространственной информации и каким образом, эта оценка может быть описана в метаданных. Некоторые попытки по совершенствованию механизмов описания качества данных были предприняты и такими инициативными группами GSDI Association, CGIAR, INSPIRE. Тем не менее, до сих пор, метаданные являются абсолютно добровольным элементом подготовки и распространения данных, большинство компаний в последнюю очередь приходят к пониманию важности документирования состояния данных и ситуация в целом остается довольно-таки печальной: пользователь чаще всего не знает ничего о качестве используемых данных. (3)

5.3 Авторские права и правовые аспекты распространения и публикации данных

Авторские права, пожалуй, одна из наиболее болезненных точек современного веб-сообщества, и эта "болезненность" не обошла и пространственные данные. В настоящее время, законодательство в области их распространения настолько фрагментарно и локально, что фактически большинству компаний приходится действовать по принципу "все или ничего": либо данные хранятся за семью замками в серверной доступной по внутренной сети ограниченному числу сотрудников компании, либо данные публикуются в сети и дальше уследить за их судьбой становится очень сложно, или, чаще - практически невозможно. В связи с этим, большинство компаний следуют принципу "ничего" и просто не публикуют свои данные.

Более того, растет число картографических веб-сервисов позволяющих 1) объединять слои данных из различных источников 2) модифицировать сами данные 3) создавать собственные данные на основе опубликованных - и для каждого случая необходимо определить правообладателя и особенности дальнейшего распространения и использования информации. К настоящему моменту, ни один из перечисленных случаев юридически не урегулирован, что часто вызывает мощный поток негодования со стороны поставщиков данных. Интересный анализ данной проблемы и возможное решение предложено Н. J. Onsurd (www.sli.unimelb.edu.au/research/SDI_research/Presentations/CommonsAndMarketMelbourne.ppt). Основная идея сводится к созданию единой системы (peer-to-peer) хранения, добавления и доступа к данным с использованием Open Access Licenses (аналог GNU для ПО). (3)

Заключение

Современное развитие веб-картографии, без всякого сомнения, один из индикаторов глобализации, своеобразного уменьшения расстояний, ускорения процессов доставки данных, более тесного проникновения компьютерных технологий в повседневную жизнь. Мы, безусловно, свидетели интересных событий, которые будут иметь далеко идущие последствия. (3)

Список использованной литературы

1. Геоинформационные системы // Интернет ресурс: http://nashaucheba.ru/v6141/%D1%80%D0%B5%D1%84%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82__%D0%B3%D0%B5%D0%BE%D0%B8%D0%BD%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D1%8B

2. Статья названием "Веб-ГИС". Авторы: Дубинин М.Ю., Костикова А.М. опубликована в журнале "Компьютерра", 2008 г, номер 749 // Интернет ресурс: http://gis-lab.info/qa/webgis.html

Размещено на Allbest.ru