ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ О ГЕОИНФОРМАЦИОННОМ ПОРТАЛЕ

Геоинформационные системы (ГИС) – это мощный аналитический инструмент, который позволяет преобразовывать данные в информацию для выявления скрытых закономерностей, присчитывания сценариев развития ситуации и принятия решений. И в этом качестве ГИС обладает огромным потенциалом дальнейшего развития.

Интернет дает для такого развития множество возможностей и вместе с тем требует от разработчиков и ГИС-интеграторов нового взгляда на место и роль этой технологии. ГИС, вышедшая в глобальную сеть, должна быть достаточно простой и понятной для пользователей, а следовательно, больше внимания теперь уделяется проработке сценариев использования, интерфейсам, созданию удобных онлайн-инструментов, механизмов совместной работы. Особое внимание – архитектуре системы, производительности в распределенной среде и при большом числе пользователей.

Широкое распространение интернет-технологий, развитие технологий СУБД, объектно - ориентированного программирования, распростра­нение мобильных компьютеров и широкомасштаб­ное применение геоинформационных систем, привели к новому видению роли и места ГИС - технологий. Несмотря на то, что накопление информации, в том числе пространственной происходит очень ак­тивно, формы ее представления различны: базы данных, геоинформационные слои в различных форматах, электронные таблицы, документы, бу­мажные карты. Как правило, даже в пределах одно­го учреждения разные отделы могут иметь свой тип учетной системы объектов с преобладанием не­структурированной информации, не имеющей точ­ной пространственной привязки. В этой связи акту­альной задачей становятся унификация и объедине­ние пространственной информации из различных источников в единую инфраструктуру, а также соз­дание геоинформационных порталов органов госу­дарственной власти субъектов РФ, обеспечивающих единую точку доступа к геоинформационным ре­сурсам министерств и ведомств для оперативного просмотра и анализа ситуации.

Геопортал определяется как веб-портал, используемый для доступа к распределенным сетевым ре­сурсам геопространственных данных и геосервисов (поиска, визуализации, редактирования, анализа и т. п.).

В качестве примеров действующих геопорталов, находящихся в открытом доступе, можно привести веб-сайты:

• geoss.esri.com;
• geosamara.ru;
• geourfo.ru;
• portal.rosreestr.ru.
• Геопортал Республики Татарстан
• Геопортал Воронежской области
• Геопортал Белгородской области
• Геопортал Кировской области
• Геопортал Самарской области
• Геопортал Нижегородской области 
• Геопортал Ульяновской области
• Геопортал Республики Бурятия 
• Геопортал Республики Коми
• Геопортал Приморского АГП

Они относятся к государственным инфраструктурам пространственных данных. Большинство из корпоративных геопорталов закрыто для всеобщего доступа.

Геопорталы являются важным и эффек­тивным средством использования ГИС и ключевым элементом инфраструктуры пространственных дан­ных (ИПД), что следует из концепции Российской инфраструктуры пространственных данных (РИПД), одобренной распоряжением Правительства РФ от 21.08.2006 № 1157-р.

К основным функциям геопорталов относятся:

• Предоставление каталога метаданных для поиска геоинформационных ресурсов по ключевым словам, тематике, расположению и другим критериям.
• Анализ найденных ресурсов через просмотр описаний.
• Доступ к данным через пути, указанные в описаниях.
• Картографическая визуализация.
• Внесение пользователями в каталог собственных метаданных.
• Автоматизированный обмен метаданными с другими геопорталами.
• Предоставление программного интерфейса для встраивания элементов геопортала во внешние сайты.
• Интеграция с ГИС-пакетами программного обеспечения.

Наиболее активно развиваются геопорталы в странах Европы, где принята директива INSPIRE (Infrastructure for Spatial Informationin the European Community) – единые стандарты и механизмы взаимодействия между различными субъектами при построении геоинформационных систем и работы с пространственными данными.

Отметим, что существующие в России геопорта­лы представлены обычно как картографические веб- сервисы, облегчающие работу органов государст­венной власти субъектов РФ, но не являются храни­лищами метаданных, как это принято в мире.

Целью создание любого геоинформационного портала как составной части геоинформационной системы органов государст­венной власти или государственного ведомства( учереждения)  является создания единого геоинфор­мационного пространства с объединением базы данных министерств, ведомств и других орга­нов управления различного подчинения (федераль­ных, республиканских, муниципальных) в единую среду совместного пользования.

В рамках создания ГИС- портала решаются сле­дующие задачи:

• анализ существующих источников геоин­формационных данных;
• организация доступа к пространственным данным;
• выбор оптимальных форматов представле­ния геоданных;
• выбор оптимальных протоколов обмена данными и межпрограммного взаимодействия;
• обеспечение защиты информации;
• проектирование комплекса программно-технических средств, включая разработку клиент­ского приложения на основе веб-технологии.

Базовый электронный картографический мате­риал ГИС – портала как правило состоит из обработанных и ак­туализированных геоинформационных данных, об­разующих картографическую основу и размещен­ных в базе пространственных данных (БПД) ГИС - портала.

Основным тематическим информационным на­полнением ГИС – портала должна являться информа­ция различных министерств и ведомств. Однако включение ее в единую инфраструктуру для совме­стного использования осложняется как технически­ми, так и организационными причинами. Обмен информацией между различными органами госу­дарственной власти с целью рационального плани­рования и принятия обоснованных управленческих решений невозможно осуществить, используя раз­личные подходы к хранению информации, приня­тые в различных организациях. Поэтому беспрепятственный и оперативный обмен межве­домственной информацией регламентируется путем заключения договоров информационного обмена, где прописаны форматы данных, периодичность обновления информации, состав информации, от­ветственные лица и метод передачи.

Как правило, министерства и ведомства уже имеют накопленную информацию в структуриро­ванном виде (базы данных, геоинформационные слои). В этом случае доступ к ней организуется че­рез подключение БПД ГИС- портала к базам про­странственных данных министерств и ведомств. Кроме этого, в организациях существуют большие объемы мало структурированных данных (электрон­ные таблицы, документы, бумажные карты и т. д.), которые трудны для анализа, актуализации, межве­домственного обмена.

БПД ГИС – портала как хранилище пространст­венных и описательных данных как правило реализуется на ос­нове СУБД PostgreSQL - кросс-платформенной свободно распространяемой объектно-реляционной системы управления базами данных, наиболее раз­витой из открытых СУБД в мире. Ее основные обобщенные функциональные характеристики сле­дующие:

• надежность;
• расширяемость;
• поддержка SQL;
• поддержка стандартных и пространствен­ных типов данных СУБД;
• богатый набор встроенных функций и опе­раторов для работы с данными;
• поддержка 25 различных наборов символов (charsets);
• поддержка NLS (Native Language Support);
• интерфейсы в PostgreSQL реализованы для доступа к базе данных из ряда языков (C, C++, C#, python, perl, ruby, php, Lisp и другие) и методов дос­тупа к данным (JDBC, ODBC);
• поддерживаются процедурные языки PL/pgSQL, PL/Tcl, PL/Perl, PL/Python, PL/PHP, PL/Java, PL/Ruby, PL/R;
• простота использования обеспечивается на­личием специальных утилит;
• безопасность данных обеспечивается 4-мя уровнями безопасности. 

При разработке картографических веб-сервисов могут быть использованы различные средства. Сре­ди зарубежных продуктов следует, прежде всего, назвать ArcIMS и ArcGIS Server (ESRI Inc.), Autodesk MapGuide (Autodesk Inc.), GeoMedia (Intergraph Corp., США), MapXtreme (Pitney Bowes, США), Bentley Geo Spatial Server и Bentley Geo Web Publisher (Bentley Systems, США) и др., среди рос­сийских - «ГеоКонструктор Web-сервер» (ЦГИ ИГ РАН), «ИнГео MapW» (ЦСИ «Интегро», Уфа), GIS WebServer (КБ «ПАНОРАМА»), WebMap (ЗАО «Ре­зидент») и др.

Основными элементами геопортального реше­ния являются:

• база пространственных данных (БПД), включающая базовый электронный картографиче­ский материал, тематическую информацию мини­стерств и ведомств и других источников данных;
• веб-приложение, состоящее из клиентской части (веб-браузер пользователя), реализующей пользовательский интерфейс, формирование запро­сов к серверу и обработку ответов, и серверной час­ти, включающей шесть модулей: веб-сервер, сервер конфигурации, сервер отображения картографиче­ской подложки, сервер генерации картографической подложки, сервер динамической генерации изобра­жения тематических слоев, сервер геокодирования.

Интерфейс геопортала предоставляется поль­зователю в окне веб-браузера по запросу, обрабаты­ваемому веб-сервером. При отсутствии у пользователя аутентификации доступна только от­крытая информация общего доступа, функционал интерфейса ограничен. После прохождения автори­зации дополнительно предоставляется информация министерств и ведомств в соответствии с уровнем доступа. Информация о правах доступа авторизо­ванного пользователя находится в БД сервера кон­фигурации и включает в себя информацию о том, какие геоданные доступны пользователю для редак­тирования, какие для просмотра, местонахождение геоданных, стили оформления.

Вся доступная пользователю информация делится на две большие группы: картографическая основа и тематические слои.

Картографическую основу клиентское приложе­ние запрашивает на сервере отображения картогра­фической подложки из кэша изображений карты (совокупность тайлов - файлов растрового формата размером 256 на 256 пикселей). Для ускорения ра­боты клиентского приложения происходит кэширо­вание частых запросов в оперативную память сер­вера отображения для ускорения отдачи клиентам.

Кэш изображений карты формируется сервером генерации картографической подложки с помощью Geoserver. Информация для создания кэша берется из базы пространственных данных и отображается в соответствии со стилями заданными в Geoserver. Тайлы подготавливаются для ряда масштабных уровней с помощью Geoserver. Происходит кэширо­вание частых запросов к базе данных в оперативную память сервера генерации для ускорения работы.

Сервер отображения картографической подложки и сервер генерации картографической подложки работают совместно. Существуют два варианта взаимодействия:

1. Связь устанавливается на период генерации картографической подложки, когда сервер генера­ции формирует весь кэш изображений карты, кото­рый размещается на сервере отображения. При ра­боте с готовым кэшем изображений карты время отклика на запрос клиентского приложения мини­мальное. Для поддержания картографической под­ложки в актуальном состоянии кэш изображений карты периодически пересоздается.
2. Связь постоянная. Запрос клиентского прило­жения идет на сервер отображения, при отсутствии нужного тайла в кэше изображений карты запрос передается на сервер генерации. Время отклика при этом увеличивается и требуется больше ресурсов на отработку запросов. Существует механизм прину­дительного кэширования заданной территории по заданному масштабному ряду.

Сервер динамической генерации изображений тематических слоев. Тематические слои несут ин­формацию, которая часто может меняться, одно­временно может обрабатываться большое количест­во записей, источники данных могут быть в разных форматах. С точки зрения безопасности нецелесо­образно передавать клиенту векторные объекты, поэтому был выбран механизм передачи данных на основе стандартизованных протоколов WMS, WMS- C. В качестве WMS-сервера используется Geoserver. Возможно использование WMS сервисов других поставщиков информации.

Сервер геокодирования осуществляет поиск объектов методом полнотекстового поиска по ад­ресной базе (адреса, наименованию района, насе­ленного пункта и т. д.). Параметром запроса служит текстовая строка, результатом - геометрический объект и атрибутивная информация по найденному объекту.

Клиентская часть веб-приложения создана на основе технологии Flash (Flex, Action script), функ­циональные возможности которой удовлетворяют основным требованиям к современным геоинфор­мационным системам такого рода.

Защита информации обеспечивается управлени­ем доступа на основе ролей и включает в себя: реги­страцию пользователей на геопортале, единую ау­тентификацию и авторизацию пользователей на геопортале, контроль соблюдения прав доступа, протоколирование пользовательской активности, аппаратную защиту и использование защищенных каналов связи.

Благодаря использованию модульной архитекту­ры геопортала и соблюдению стандартов OGC ста­новятся возможными масштабирование системы (в зависимости от потребностей, решаемых задач, объ­емов имеющихся данных и наличия технических средств изменение количества модулей и серверов для создания оптимального решения), а также ис­пользование в качестве модулей работающих сис­тем министерств и ведомств.