Настройка EcologiCS 2.0

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Введение

В данной работе описывается характеристика и назначение программ для сбора, хранения, обработки, а также статистического и пространственного анализа данных экологического мониторинга водных, воздушных и почвенных ресурсов.

В качестве примера такой программы, я рассмотрю EcologiCS, которая на настоящее время является одной из передовых разработок в области экологического мониторинга. Программа не требовательна к ресурсам, и работает на большинстве компьютеров. Бесплатную версию программы и нужную документацию можно скачать на сайте производителя: http://www.csoft.ru/

В работе рассматривается установка, настройка, примеры работы в программе и наиболее часто возникающие проблемы, связанные с ее установкой и эксплуатацией.

EcologiCS позволяет оперативно проводить анализ введенных данных по результатам измерений и формировать отчеты. Результаты анализа могут быть представлены в виде стандартных форматов данных (например, в виде файла формата Microsoft® Excel). Работа с картой, синхронизация данных, создание системы справочников, ввод данных, анализ данных и формирование отчетности все это рассматривается в этом курсовом проекте.



2. Характеристика программы EcologiCS

EcologiCS - это современный программный продукт, предназначенный для сбора, хранения, обработки, а также статистического и пространственного анализа данных экологического мониторинга водных, воздушных и почвенных ресурсов.

Система предназначена для мониторинга экологической обстановки на муниципальном, региональном уровне различными организациями (в том числе и органами санитарно-эпидемиологического надзора). EcologiCS позволяет вести мониторинг и вводить результаты измерений по конкретным показателям качества и в конкретных мониторинговых точках (станциях наблюдения) с использованием отраслевых справочников и классификаторов, а также проводить статистический, пространственный анализ хранимой информации и составлять карты площадных загрязнений.

В основе EcologiCS лежит хорошо зарекомендовавшая себя архитектура «клиент-сервер», где автоматизированные рабочие места - это клиентские пользовательские приложения, обеспечивающие доступ к пространственным и атрибутивным данным, хранящимся на сервере под управлением СУБД Oracle®, что обеспечивает надежность, масштабируемость и безопасность работы с хранимой информацией.

Использование серверной СУБД обеспечивает единое централизованное хранение данных, позволяет ограничивать и контролировать доступ к данным, обеспечить выполнение задачи синхронизации накопленной информации и измерений между территориально разобщенными организациями и единым центром обработки данных.

Наполнение базы данных значительно облегчается за счет использования системы справочников и классификаторов. Справочники содержат всю необходимую информацию по населенным пунктам, административным территориям в которых осуществляется мониторинг, а также по показателям качества, единицам измерения, методам измерения, классам опасности, рискам здоровью и другим показателям. Все перечисленные данные являются исходными для осуществления анализа, статистической обработки и формирования отчетности.

Рис.1

EcologiCS позволяет оперативно проводить анализ введенных данных по результатам измерений и формировать отчеты. Результаты анализа могут быть представлены в виде стандартных форматов данных (например, в виде файла формата Microsoft® Excel). Отчеты могут формироваться по заранее заданным шаблонам или представлять собой документы с настраиваемыми входными параметрами (например, отчет по динамике того или иного параметра в определенной мониторинговой точке за определенное время).

EcologiCS располагает богатым набором инструментов, при помощи которых пользователь легко ориентируется на карте, определяет положение интересующих его станций наблюдения и других объектов (например, улиц, водоемов, дорог). По выбранным объектам можно получить подробную информацию, например, проследить динамику изменения определенного параметра качества, проиллюстрированную графиком. Помимо этого, пользователь может добавлять и удалять мониторинговые точки - причем как визуально, так и с указанием конкретных координат. Таким образом, подсистема работы с картой тесно интегрирована с другими модулями системы.

Рис.2

В качестве одной из интересных особенностей можно отметить возможность построения тематических карт загрязнений на основе данных по динамике загрязнений любого из контролируемых параметров.

Сегодня практически повсеместно ситуация выглядит следующим образом. Существует сеть ведомственных разобщенных организаций, которые осуществляют замеры в различных точках и по различным параметрам. Часть результатов дублируется, а ряд параметров, необходимых для оценки среды или интегральной оценки экологического состояния территории, попросту никем не отслеживается. Свести воедино результаты такого мониторинга практически невозможно: для начала нужно унифицировать его инструментарий, наборы контролируемых параметров и ряды их стандартных значений, а затем разграничить доступ, предоставляя конкретным организациям возможность пополнять базу наблюдений только в сфере их компетенции. Параллельно с этой работой следует формировать сводную базу наблюдений, обеспечить возможность ее комплексного анализа и исключить несанкционированное изменение любых данных.

Именно такая задача была успешно решена калининградским отделением компании CSoft (www.csoft.ru) в рамках международного проекта ENVRUS 9803 «Экологический мониторинг и управление водными ресурсами Калининградской области», финансировавшегося по программе TACIS. Типизированные программные модули были установлены в восьми организациях, осуществляющих контроль состояния водных ресурсов (лаборатории Водоканала, Гидрометеослужбы, лаборатории СЭС, пункты отбора проб учебных и исследовательских институтов, а также департамент охраны природы областной администрации). Заметим, что эти организации различаются и по ведомственному, и по производственному принципу…

Единственно возможное техническое решение -- использовать в качестве платформы разработки системы серверную СУБД, при администрировании которой регламентируется доступ пользователей к единому хранилищу данных. Само же хранилище формируется за счет репликации данных между пространственно распределенными клиентскими местами. В перспективе среди хранимых и анализируемых данных хотелось видеть не только семантическую, но и пространственную информацию, поэтому выбор пал на СУБД Oracle.

Современная СУБД Oracle - это мощный программный комплекс, позволяющий создавать приложения любой степени сложности. Ядром этого комплекса является база данных, хранящая информацию, количество которой за счет предоставляемых средств масштабирования практически безгранично. C высокой эффективностью работать с этой информацией одновременно может практически любое количество пользователей (при наличии достаточных аппаратных ресурсов), не проявляя тенденции к снижению производительности системы при резком увеличении их числа.

Ролевой подход, реализованный стандартными средствами администрирования серверной СУБД, обеспечил доступ к конкретным подмножествам точек измерений с индивидуальным набором параметров. А механизм репликации позволил участникам мониторинга оперативно обмениваться данными с помощью обычного модемного соединения -- объем передаваемых данных ограничивался только массивом изменений, который генерировался автоматически.

Представленное программное решение показалось всем участникам проекта настолько удачным, что было переведено на польский язык (водные ресурсы не признают государственных границ...) и успешно эксплуатируется в Гданьске.

А развитие системы продолжилось уже в ходе следующего проекта. Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека в Калининградской области поручила CSoft Калининград разработать автоматизированный программный комплекс, позволяющий осуществлять мониторинг не только водных, но и воздушных и почвенных ресурсов, с возможностью использования геоинформационной составляющей.

Итогом работы над обоими проектами стал программный комплекс EcologiCS, располагающий весьма развитым функционалом.

Во-первых, решена задача унификации справочников, используемых различными организациями, что резко уменьшило риск ошибок операторского ввода. Процедура обновления справочников осуществляется централизованно -- и только специалистами, имеющими полномочия системных администраторов.

ГИС Конструктор для PL/SQL Oracle

ГИС Конструктор Free для PL/SQL Oracle предназначен для разработки в среде Oracle Developer в операционных средах Windows, Solaris и Linux средств геоинформационного обеспечения и обработки пространственных данных (карт местности, тематических карт на основе информации из базы данных, данных ДЗЗ) для включения в автоматизированные корпоративные системы управления, построенные на основе СУБД Oracle. Применение подобных систем широко распространено в разных отраслях промышленности. Автоматизированные информационные системы (АИС) позволяют вести учет объектов компании, инфраструктуры и оборудования, имеющих некоторое положение на местности. Отображение информации об объектах компании (отрасли) обычно выполняется в виде таблиц и графиков. Для получения более полной (комплексной) картины состояния объектов, они могут быть отображены на фоне цифровой карты местности, плана города или космических снимков местности в различных условных знаках. Вид условного знака должен динамически меняться с учетом различных свойств объектов.

Рис. А

Для отображения объектов базы данных на фоне карты, плана или снимка, необходимо предусмотреть в описании объекта поля для координат. Обычно хранятся геодезические координаты в радианах (широта и долгота на заданном эллипсоиде), полученные средствами навигационных приборов ГЛОНАСС или GPS, или определенные по карте. Если в базе данных хранятся линейные координаты (например, номер километра дороги или удаленность от начала кабеля) или адреса объектов, то геодезические координаты могут быть рассчитаны средствами ГИС «Карта 2008» или определяться динамически ГИС-запросами.

В качестве карты местности (картографической основы) могут быть использованы следующие виды данных: векторные (SXF, MIF/MID, Shape, DGN, KML и др.), растровые материалы (GeoTIFF, JPG, RSW и др.), матричные карты, триангуляционные модели, данные ДЗЗ и лазерного сканирования (SRTM, MTW, TIN, LAS и др.). Предварительная обработка данных (контроль качества, приведение к единой системе координат, настройка условных знаков) выполняется средствами ГИС «Карта 2008».

Таким образом, отображаемые данные состоят из двух типов - картографическая основа и тематическая информация, формируемая по описанию из базы данных.

Рис. Б



Картографическая основа обновляется гораздо реже, чем тематическая информация, а помещение цифровой карты в таблицы баз данных с предоставлением доступа к каждому объекту и отдельной его точке значительно увеличивает объем хранимых данных.

Хранение картографической основы в специализированных форматах ГИС обеспечивает существенное снижение объемов хранимых данных и ускорение операций отображения, поиска и редактирования. Например, карта России в масштабе 1: 1 000 000 занимает в формате ГИС менее 200 Мбайт и может в процессе работы размещаться в памяти постоянно. Но такой подход требует применения специального сервера для многопользовательской работы с картами из среды Oracle. С этой целью в состав ГИС Конструктора включен «Сервер ГИС-приложений», выполняющий различные картографические запросы, поступающие по протоколу TCP\IP, и включены клиентские модули, вызываемые из скриптов на языке PL\SQL в среде Oracle.

Рис. В

Тематическая информация, содержащая координаты объектов из базы данных и их характеристики, необходимые для формирования условных знаков, динамически сохраняется в виде набора пользовательских карт, что упрощает применениесредств разделения доступа к данным и управления составом отображаемых данных для каждого пользователя. Обновление тематических карт выполняется отдельным модулем, вызываемым из соответствующих скриптов PL\SQL в результате обработки событий по редактированию базы данных. Для управления картами, растрами и матрицами возможно использование стандартных функций MAPAPI-интерфейса, применяемых с учетом синтаксиса языка PL\SQL.

Для формирования условного знака в описании объекта должно быть предусмотрено поле с классификационным кодом в виде числа или строки символов. Обычно в информационной системе имеется готовый справочник хранимых объектов.

В состав ГИС Конструктора для PL/SQL входят:

1. Сервер ГИС-приложений. Программирование ГИС-приложений с использованием Сервера ГИС-приложений позволяет учитывать многосессионную структуру работы Oracle-приложений, т. е. Сервер ГИС-приложений однократно при старте открывает картографические данные и предоставляет к ним доступ периодически-выполняемым скриптам на PL/SQL.

2. Для обеспечения выполнения внешних Си-функций из программы на языке PL/SQL используется модуль связи Сервера ГИС-приложений.

3. Библиотека внешних Си-функций для работы программы на языке PL/SQL без обращения к Серверу ГИС-приложений, т. е. приложение, использующее функции этой библиотеки, для работы с картографическими данными должно само открывать необходимые данные для осуществления доступа к ним.

4. Примеры программирования с использованием инструментария ГИС Конструктор для PL/SQL.

Создание системы справочников. При помощи этой системы создаются база данных и база знаний, содержащие исходные данные и правила. Справочники включают всю необходимую информацию по населенным пунктам, административным территориям, на которых осуществляется мониторинг, а также по показателям качества, единицам и методам измерения, классам опасности, рискам здоровью, расчетным формулам этих рисков и т.д.

Рис. 3. Пример справочника Список рисков и параметров

Рис. 4. Пример справочника Водоисточники



Рис. 5. Пример справочника Показатели качества

Все перечисленные параметры служат исходными данными для последующего анализа, статистической обработки и формирования отчетности.

Во-вторых, благодаря единой системе справочников унифицировалась сама процедура ввода данных.

Ввод данных -- это ввод результатов измерений по конкретным показателям качества в определенной станции наблюдения (мониторинговой точке) и на определенную дату. Для удобства оператора они объединяются в специальные формы.Следует отметить, что в каждом субъекте федерального деления (населенном пункте, районе, округе) операторы вводят данные только по замеряемым на данном участке параметрам качества и только по подведомственным им мониторинговым точкам. Через определенные промежутки времени данные синхронизируются с центром, где собирается наиболее полная информация по состоянию окружающей среды на определенной территории.



Рис. 6. Форма ввода данных

В-третьих, пользователь EcologiCS получил возможность комплексно анализировать сведенные воедино данные -- в том числе и собранные другими организациями.

Анализ данных и формирование отчетности. Полученные результаты требуется проанализировать, выполнить их статистическую обработку с последующим формированием отчетов или экспортом в форматы данных, распознаваемые сторонними приложениями (например, в XLS-файлы для обработки в MS Excel). Виды отчетов различны: это могут быть как уже готовые формы документов, регулярно отсылаемых в вышестоящие организации, так и отчеты с настраиваемыми входными параметрами -- например, отчет по динамике того или иного параметра в определенной мониторинговой точке и за определенное время.

Рис. 7. График изменения параметра в точке измерения

Сами отчеты формируются с помощью простого и популярного механизма drag-and-drop: любые поля базы данных, по которым предполагается осуществить анализ, в любом порядке просто перетаскиваются с помощью мыши в специальное поле. Подобная операция занимает не больше нескольких секунд, а мгновенно полученный результат представляется в виде стандартных отчетов, форм, графиков, диаграмм (рис. 8).

Рис. 8. Таблица измерений данных



И наконец, о пространственной составляющей, появления которой в составе EcologiCS так ждали пользователи. Сталкиваясь с проблемами экологического мониторинга, они зачастую хотят не только вносить результаты измерений в некое универсальное хранилище данных, но и получить «живую» систему, способную к анализу, обработке данных. А так как мониторинг параметров качества, как правило, осуществляется в установленных местах (мониторинговых точках или станциях наблюдения), то на первом этапе желательно видеть их взаимное расположение после чего выходить на уровень пространственного анализа данных экологического мониторинга. А это уже прямая задача ГИС…

Немалый опыт компании CSoft в разработке муниципальных ГИС, специализированных систем для мониторинга коммуникаций (компоненты комплекса UtilityGuide) и систем поддержки градостроительной деятельности -- ИСОГД (UrbaniCS) теперь с успехом используется в области экологии. При формировании системы EcologiCS применен принцип единого хранения пространственных и семантических данных в СУБД Oracle, а в качестве встраиваемого компонента визуализации пространственной информации вновь задействован Autodesk MapGuide.

Рис. 9. Окно карты



Работа с картой осуществляется посредством встраиваемого приложения Autodesk MapGuide Viewer (рис. 9). С помощью различных инструментов навигации и масштабирования пользователь легко ориентируется на карте, определяет положение интересующих его станций наблюдения и других объектов. Средствами приложения он может добавлять и удалять мониторинговые точки -- причем как визуально, при помощи мыши, так и с указанием конкретных координат (в местной системе). Открывая контекстные меню, можно найти подробную информацию о выделенной точке или, например, проследить динамику изменения определенного параметра качества, проиллюстрированную графиком. Таким образом, подсистема работы с картой не является некой отдельной частью EcologiCS -- она тесно интегрирована с другими модулями системы.

Синхронизация данных. Сбор данных по параметрам качества ведется в мониторинговых точках, находящихся на территории различных субъектов федерального деления. Скажем, в пределах области данные могут одновременно собираться как на территории областного центра, так и в районах. Задача синхронизации -- собрать все результаты проведенных измерений и обеспечить их накопление в центре (например, областном), где обрабатывается информация и формируется вся необходимая отчетность. Синхронизация по результатам измерений осуществляется от периферии к центру, а синхронизация справочников данных -- в обратном направлении (рис. 10).



Рис. 10. Схема синхронизации данных

В заключение отметим, что выбранные методы и средства не только позволяют реализовать весь комплекс задач, поставленных заказчиком. Открытая архитектура EcologiCS оставляет простор для развития возможностей системы -- и при совершенствовании ее функционала, и при установке связей с информационными компонентами, уже внедренными у заказчика. Все это позволяет говорить об EcologiCS как о новом поколении программного обеспечения для экологического мониторинга.

3. Руководство по установке

Системные требования

Прежде чем начать установку EcologiCS необходимо убедиться, что характеристики аппаратных средств, на которые будет производиться установка, соответствуют системным требованиям EcologiCS.

Рекомендуемые требования к аппаратному обеспечению

Pentium 4 1.2 ГГц

Оперативная память 1 Гб

Жесткий диск 120 Гб

Сетевая карта 1000 Мбит/с

Видеокарта Поддержка 1280х1024

Монитор 21 дюйм

Операционная система

Система EcologiCS поддерживает следующие операционные системы с последними пакетами обновлений: Microsoft Windows XP (редакция Home/Professional), Microsoft Windows Vista, Microsoft Windows 7.

Шаг 1. Запустите двойным левым щелчком мыши полученный файл дистрибутива, например EcologiCS_X.X.X.X.exe

Шаг 2. Появится окно мастера установки

EcologiCS. Нажмите Далее для продолжения установки.

Рис. 11

Шаг 3. Выберите директорию для установки

системы EcologiCS. По умолчанию приложение установится в каталог C:\Program

Files\CSoft Development\EcologiCS. Нажмите Далее для продолжения установки.

Рис. 12.

Шаг 4. Выберите компоненты, которые Вы желаете установить. Помните, что компонент

Oracle Database 10g Client являются необходимым для нормального функционирования EcologiCS. Нажмите Далее для продолжения установки.



Рис. 13.

Шаг 5. Если Вы выбрали для установки компонент Oracle Database 10g Client, то мастер установки предложит Вам настроить параметры конфигурации для связи с сервером БД ORACLE, в противном случае мастер перейдет к шагу 6 процесса установки. Укажите следующие параметры: имя хоста, имя службы и порт для подключения.

Рис. 14.



Шаг 6. Укажите папку для создания ярлыков EcologiCS. По умолчанию это

CSoft Development\ EcologiCS. Нажмите Далее для продолжения установки.

Рис. 15.

Шаг 7. Если Вы желаете поместить ярлык(значок) EcologiCS на рабочий стол

Windows, то отметьте соответствующийфлажок. Нажмите Далее для продолжения установки.



Рис.16.

Шаг 8. Для запуска процесса установки нажмите кнопку Установить.

Рис.17.

Шаг 9. Подождите, пока программа скопирует необходимые файлы и установит программу на Ваш компьютер. Нажмите кнопку Далее.



Рис. 18.

Шаг 10. Для завершения работы мастера установки нажмите кнопку Завершить.

Рис.19.



4. Настройка EcologiCS 2.0

Шаг 1. Найдите на рабочем столе Windows ярлык EcologiCS, щелкните по нему два раза левой клавишей мыши. Запустится приложение и откроется диалог входа в систему

Рис. 20. Диалог входа в систему

Шаг 2. Нажмите в появившемся окне авторизации кнопку Соединения.

Шаг 3. В окне Соединения (рис. 21) нажмите кнопку Добавить.

Рис. 21. Окно управления соединениями



Шаг 4. В окне Свойства соединения (рис. 22) укажите название соединения, имя пользователя, имя схемы, службу ORACLE и укажите путь к карте. Далее подтвердите ввод данных, нажав кнопку OK.

Рис.22. Окно свойств соединения

Шаг 5. В окне Соединения появится созданное Вами соединение (рис. 23).

Рис. 24. Созданное соединение в окне управления соединениями



Шаг 6. Повторите шаги 3-4 нужное число раз для создания необходимого количества предварительных настроек соединений. После этого необходимо нажать кнопку Закрыть в окне Соединения для возвращения к диалогу входа в систему.

Шаг 7. После создания нужных предварительных настроек соединений, для авторизации и входа в систему EcologiCS необходимо выбрать нужное соединение из раскрывающегося списка Соединение, ввести пароль и нажать кнопку ОК (рис 25).

Рис. 25. Выбор соединения и указание пароля в диалоговом окне входа в систему

Шаг 8. После завершения процесса авторизации появится главное окно системы EcologiCS (рис. 26).

Рис. 26. Главное окно системы EcologiCS



Ввод данных экологического мониторинга

Создание форм ввода данных

Форма ввода представляет собой шаблон с набором показателей качества, расположенных в определенном порядке, и служит для упрощения процедуры ввода измерений в информационную базу.

Шаг 1. Откройте справочник Формы ввода данных, выполнив команду Справочники > Формы ввода данных… в главном меню.

Шаг 2. Создайте новую форму ввода данных в открывшемся справочнике

Формы ввода данных, присвоив ей нужное имя (рис. 7). Для добавления, удаления, редактирования записей используйте кнопки

Добавить…/Изменить…/Удалить в нижней части формы справочника.

Рис. 27. Справочник по формам ввода данных

Шаг 3. Далее откройте справочник Показатели форм ввода данных, выполнив команду [Водные объекты | Воздушные ресурсы | Почвенные ресурсы] > Показатели форм ввода данных… в главном меню.

Шаг 4. Заполните созданную форму ввода данных показателями качества. Для этого создайте новую запись, используя кнопки в нижней части формы справочника. Укажите созданную Вами форму ввода данных в поле Форма, заполните показатель качества в поле Показатель качества (рис. 8). Поля Метод и Значение необязательны к заполнению.

Рис. 28. Справочник по показателям форм ввода данных

Шаг 5. Повторите шаг 4 нужное число раз.

Шаг 6. Для упорядочивания показателей качества в форме ввода данных нажмите кнопку Сортировка,

Шаг 7. В появившемся окне, при помощи кнопок Вверх и Вниз выполните сортировку показателей в нужном Вам порядке (рис. 29).



Рис. 29. Форма сортировки показателей

Шаг 8. По окончании сортировки нажмите кнопку OK.

Ввод и редактирование наблюдений и измерений

Откройте окно просмотра и ввода данных по наблюдениям, выполнив команду Данные > Наблюдения и измерения…. Появится форма

Наблюдения и измерения (рис. 30).

Рис. 30.



Заключение

экологический мониторинг программа почвенный

В работе рассмотрены и описаны возможности этой программы EcologiCS -от создания систем справочников до синхронизации данных. Это современный программный продукт, предназначенный для сбора, хранения, обработки, а также статистического и пространственного анализа данных экологического мониторинга водных, воздушных и почвенных ресурсов и служит важной программой в строительстве, так как Экология и ответственность за неё должны стоять на первом месте.

Сложностей с установкой не возникает, но перед этим желательно проверить свои системные требования.

В ходе выполнения курсового проекта выполнено: рассмотрение программы во время работы, создание системы справочников, создание форм ввода данных, пошаговая установка программы, настройка EcologiCS 2.0., ввод данных экологического мониторинга, синхронизация данных, работа с картой.

Размещено на Allbest.ru