ГИС-порталы

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:

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:

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.
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.