Интеграция сетевых и ГИС технологий

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГАОУ ВО «СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ МАТЕМАТИКИ И ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК

КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ ГЕОГРАФИИ И КАДАСТРОВ

РЕФЕРАТ

по дисциплине

«Географические и земельно-информационные системы»

на тему: «Интеграция сетевых и ГИС технологий»

система геоинформационный технология интернет

Выполнил:

Кузнецов Михаил Михайлович

студент 3 курса группы ЗКД-б-з-17-1

направления (специальности)

Землеустройство и кадастры

заочной формы обучения

Проверил: Довгалев А.А.

Ставрополь, 2020 г.

Введение

В настоящее время цифровые геопространственные данные активно используются в научных исследованиях и решении большого перечня задач управления территориальным развитием. Геоинформационные системы как интегрированные информационные системы предназначены для решения различных задач науки и производства на основе использования пространственно - локализованных данных об объектах и явлениях природы и общества. Геоинформационная система - это организованный набор аппаратуры, программного обеспечения, персонала и географических данных, предназначенных для эффективного ввода, хранения, обновления, обработки, анализа и визуализации данных, всех видов географически организованной информации. Геоинформационные системы - многофункциональные средства анализа сведенных воедино табличных, текстовых и картографических бизнес-данных, демографической, статистической, земельной, муниципальной, адресной и другой информации. Другими словами, Геоинформационная система - это система, способная хранить и использовать данные о пространственно-организационных объектах. Специфика формирования геоинформационных ресурсов обострила актуальность создания проблемно-ориентированных программных средств, интегрирующих универсальные сетевые технологии с ГИС-технологиями, поддерживающими организацию и работу с пространственно-распределенными данными, то есть создающими интерактивную среду взаимодействия клиентских приложений с ГИС-сервером. Целью данной работы является изучение особенностей интегрированных геоинформационных технологий. В работе использована учебно-методическая литература и Интернет-ресурсы.

Несмотря на почти 30-летнюю историю развития сетевых технологий вообще, можно считать, что только примерно с 1995 г. Интернет как «сеть сетей» стал занимать доминирующее положение в вопросах информационного обмена, превратившись к настоящему времени в неотъемлемую часть глобальной культуры и продолжая охватывать все новые и новые области деятельности. Одной из таких областей стало создание и использование ГИС и геопространственных данных. В настоящее время Интернет объективно рассматривается как средство экспоненциального роста эффективности распространения, получения и использования географической информации во всех ее формах, включая карты, графику, тексты и т.д.

В настоящее время новое направление развития геоинформатики и ГИС, связанное с Интернет-приложениями, уже сформировалось. Произошло это стремительно и масштабно и именно благодаря Интернет-технологиям. Действительно, в течение короткого периода времени была создана принципиально новая технологическая база развития телекоммуникаций, ориентированная на широкое привлечение непрофессиональных пользователей к формированию и развитию единой глобальной информационной сети. Эта технологическая база сыграла роль катализатора, в результате чего в еще более короткие сроки, а точнее, в последние три- четыре года, были заложены основы создания многочисленных ГИС-Интернет-приложений. Появились и закрепились новые направления, исследований, стала складываться новая терминология, например, Web-картографирование ( Web-mapping), Картографический Интернет-сервер (Internet Map Server-IMS), Распределенная географическая информация (Distributed Geographic Information - DGI), возник рынок специализированных программных продуктов.

Конечно, и для Интернета появление интерактивных картографических ресурсов также имело большое значение, поскольку они повысили долю так называемого «серьезного» контента глобальной сети.

Но симбиоз ГИС- и Интернет-технологий стал исключительно полезен именно для первых, поскольку появилась реальная возможность организации и поддержки глобального обмена географической информацией. В свою очередь такой обмен способствует популяризации и профессионализации применения традиционных ГИС, вовлечению в активное использование накопленных и производству новых геоинформационных ресурсов. Перечень того, что дала интеграция ГИС и Интернет-технологий геоинформационной индустрии, можно было бы продолжить. Самым значительным стало то, что, благодаря Интернету, геоинформатика существенно расширила рамки своего присутствия в повседневной жизни общества.

Так, по некоторым оценкам западных специалистов, в настоящее время интерактивный картографический сервис и геопространственная информация уже заняли значительный сегмент деятельности в области информационных технологий вообще. Они активно внедрились в общий перечень Интернет/Интранет-услуг; в прикладные коммерческие и некоммерческие пакеты программных средств, реализующих подобные услуги; в базовые технологии и стандарты, обеспечивающие эту реализацию; в организации, творческие коллективы и инициативные группы, которые разрабатывают и совершенствуют эти технологии и стандарты, наконец, в научные исследования социальных, когнитивных, правовых, технических проблем, которые возникают в процессе такого масштабного и повсеместного использования новых интегрированных технологий и геопространственных данных.

Среди современных проблем интеграции ГИС и Интернет-технологий следует выделить следующие: проблемы развития технологий работы с геоинформацией, которые включают создание специализированных программных средств для серверов, где она хранится и обрабатывается, для клиентских мест, где эта информация используется и анализируется, для сетевых коммуникаций, где контролируются потоки геоинформации между серверами и клиентами; проблемы разработки стандартов, обеспечивающих полноценный и эффективный сетевой обмен весьма разнородной географической информацией, поддерживаемой не менее разнородными технологическими платформами и системами; проблемы проведения исследований по повышению скорости обработки запросов, формирования и передачи картографических изображений, повышения функциональности предлагаемых сервисов, совершенствования способов хранения больших объемов географической информации, повышения качества картографической визуализации и многое-многое другое, включая проблемы обеспечения доступа различных групп пользователей к различным видам данных и сервисов.

Интеграция ГИС- и Интернет-технологий. Интернет-услуги в области геоданных постоянно расширяются и технологически совершенствуются, затрагивая все более глубокие пласты геоинформационной деятельности: производство и распространение цифровых геоданных, их стандартизацию и классификацию, создание ГИС с возможностями удаленного доступа для широкого круга пользователей посредством «открытых» сетей (т.е. не требующих создания особых информационно-технологических инфраструктур), осуществление комплексных научно-исследовательских ГИС-проектов, подготовку профессиональных кадров в области ГИС. Можно говорить о формировании в сети Интернет мощного геоинформационного «пласта», который уже сейчас оказывает существенное влияние на развитие ГИС и геоинформационных наук в мире.

Ключевой проблемой дальнейшего совершенствования «интернетовского направления» развития ГИС-индустрии является создание специализированных ГИС-технологий. Уже в настоящее время предлагаемые и реализованные технологические решения достаточно разнообразны. Это разнообразие диктуется желанием учесть, по возможности, широкий спектр функциональных и пользовательских требований, предъявляемых к интернетовским ГИС-приложениям, таким как скорость формирования, передачи и выполнения запросов, набор геоинформационных услуг, предоставляемых сервером, возможность доступа и обработки больших массивов географической информации, удобство и легкость работы клиента и т.д.

Несмотря на такое разнообразие требований, фирмы-производители программного обеспечения ГИС, исследовательские и университетские коллективы, работающие в этой области, в последние годы предлагают и разрабатывают практически только одно принципиальное решение, основанное на интеграции ГИС- и WWW-технологий.

Web-сервер (World Wide Web) уже давно стал своеобразной «визитной карточкой» и символом глобальной сети Интернет. Простота общения с ним, внешняя легкость поиска необходимой информации, привлекательный и логически понятный даже новичку пользовательский интерфейс, основанный на гипертекстовом представлении информации - все это снискало Web-технологии всемирное признание и популярность. Достаточно сказать, что общее количество HTML-страниц, составляющих информационную начинку Web-серверов сети Интернет, к настоящему времени по некоторым оценкам превысило 50 млрд единиц. Приобщившись к Web-серверам и освоив навигацию по «Всемирной Паутине», сотни тысяч пользователей сети Интернет уже не представляют себе иного способа общения с базами данных и информационными системами любого назначения и содержания, кроме как с помощью специальных Web-браузеров - просмотровщиков гипертекстовых страниц. Поэтому в настоящее время все серьезные разработчики программного обеспечения в области ГИС, СУБД, офисных технологий и т.д. в обязательном порядке снабжают свои продукты программными модулями, поддерживающими так называемую технологию «клиент/сервер», при которой пользователь имеет дело именно с гипертекстовыми (HTML) страницами, не задумываясь при этом, каким образом организованы данные, как обрабатываются запросы и представляются их результаты.

Следует отметить, что ГИС-специалистами и пользователями геоданных появление и становление Web-технологии было встречено с энтузиазмом и сопровождалось бурными дебатами о том, сможет ли последняя быть интегрирована с ГИС на профессиональном уровне или останется только привлекательной игрушкой, иллюстрирующей то, как здорово управляются ГИС с разнообразными геоданными. Время быстро расставило все на свои места, показав, что в современном развитии ГИС одним из самых привлекательных и полезных направлений является их интеграция с Web-технологией.

Все это привело к формированию нового технологического направления работы с геопространственными данными в сетевом режиме, получившее название WebGIS-системы, а разрабатываемые интегрированные информационно-технологические решения все чаще называют WebGIS-технологиями.

Главное достоинство WebGIS-технологии заключается в том, что эта технология «связывает» между собой и делает доступной для широкого и совместного использования геоданные, рассредоточенные по различным точкам земного шара. Именно для обозначения таких данных Брэндон Плеве (Brandon Plewe) предложил термин «Распределенная Географическая Информация» (Distributed Geographic Information). Важнейшим свойством разрабатываемых в настоящее время WebGIS-технологий является то, что, применяя их, пользователи Интернет получают возможность активной работы с геоданными (вплоть до реализации собственных ГИС-проектов), не приобретая для этого геоинформационные программные средства (ГИС-оболочки). Основным инструментом работы остаются только Интернет-навигаторы/браузеры, оснащенные некоторыми стандартными или специализированными программными приложениями, распространяемыми, как правило, в сети Интернет бесплатно.

Таким образом, WebGIS-технологии позволяют практически добавить геоинформационные функции широкому спектру приложений, основанных на сетевом доступе и используемых в бизнесе, управлении, образовании. Ряд подобных технологических решений разрабатывается одновременно и как Интранет-приложения, расширяя таким образом возможности локальных сетей, функционирующих во многих организациях в части работы с геоданными.

Ряд экспериментальных работ посвящен использованию WebGIS- технологий для создания Интернет-серверов интерактивного картографирования, включая и такие инновации, как организация геоинформационных и картографических услуг на основе все более популярного интернетовского принципа «рау-for-use» (плати за использование).

Основное направление исследований в области технологических WebGIS-приложений касается создания систем программного обеспечения, которые являлись бы платформонезависимыми и выполнялись бы на открытых TCP/IP-сетях, что обеспечивает подключение к Интернету любого компьютера с помощью стандартного Web-браузера.

В Интернете уже имеется немало ресурсов в виде Web-серверов, где такие решения реализованы с помощью различных, в первую очередь специализированных программных средств. Причем уже сейчас можно выделить несколько различных направлений их функционального применения: справочно-информационное картографическое обслуживание; справочно-аналитическое картографическое обслуживание; тематико-картографическое обслуживание; визуально-картографическое представление цифровых баз геоданных в интересах их распространения.

Как видно, все перечисленные направления в любом случае опираются на картографическое представление запроса или его результата, что позволяет считать практически все WebGIS-cepвeры «Картографическими Интернет-Серверами».

Технологические стратегии WebГИС-серверов. Существуют различные технологические стратегии, с помощью которых геоинформационные функции встраиваются в Web-технологии. Например, так называемые «серверосторонние* (server-side) стратегии позволяют пользователям (клиентам) посылать запросы, касающиеся геоданных, их анализа и представления на Web-сервер. Сервер обрабатывает запросы и возвращает результаты их выполнения (геоданные или полученные решения) удаленному клиенту. В этом случае клиент считается «тонким».

«Клиентосторонние* (client-side) стратегии позволяют пользователям выполнять некоторое манипулирование геоданными и их анализ «на месте», т.е. на собственном компьютере, при этом сам клиент считается «толстым».

Возможности сервера и клиента могут комбинироваться в гибридных стратегиях, которые оптимизируют функциональные возможности конкретных технологических решений и отвечают каким-либо особым потребностям пользователя. При этом разработчики либо сами разрабатывают геоинформационные модули (ядра), используя собственные или коммерческие ГИС-оболочки и существующие программные библиотеки и языки программирования, которые затем интегрируются в Web-сервер, либо (что встречается все чаще) приобретают специализированные модули у производителей программного обеспечения ГИС. В любом случае до настоящего времени нетривиальной задачей остается проектирование и программная реализация образного (графического) интерфейса WebGIS-сервера, обеспечивающего эффективное выполнение им различных геоинформационных функций.

« Серверосторонние* стратегии. Эти стратегии ориентируются на предоставление геоданных или результатов их анализа в режиме «по требованию» от специализированного сервера, имеющего, в свою очередь, доступ к базам геоданных и программным средствам их обработки. Такая стратегия в значительной мере напоминает традиционные «terminal-to-mainframe» модели, используемые для обеспечения работы ГИС в локальной сети. В этом случае клиенту необходимы незначительные мощности собственного компьютера (в традиционных сетевых моделях его называют «dumb terminal» - немым терминалом). От клиентского компьютера требуется только обеспечить возможность составить запрос и представить ответ. Для такой стратегии характерна следующая последовательность процедур: пользователь составляет запрос с помощью окна Web-браузера; запрос посылается по сети Интернет на сервер; сервер обрабатывает запрос; ответ возвращается по сети Интернет пользователю и визуализируется с помощью Web-браузера.

К такому виду серверной конфигурации часто применяется термин «картографический сервер»: запросы пользователя на ту или иную карту «обслуживаются» головным компьютером. Программы, которые обслуживают запросы клиента, могут быть написаны на различных языках про1раммирования и с помощью различных инструментальных сред, включая Perl, VisualBasic, С ++, Delphi. Для того чтобы Web-сервер мог взаимодействовать с ГИС-прило- жениями, используются различные интерфейсные стандарты, такие как CGI (Common Gateway Interface), Java, ISAPI (Internet Server Application Programming Interface) или NSAPI (Netscape Server Application Programming Interface).

К преимуществам «серверосторонней» стратегии организации WebGIS-сервера можно отнести следующие: при условии использования быстродействующего сервера клиент может получить доступ к большим и комплексным базам геоданных, которые трудно передать в сети Интернет и обрабатывать на месте из-за их существенных объемов; при условии применения быстродействующего сервера даже клиентами, у которых нет доступа к мощным компьютерным системам, могут эффективно использоваться сложные аналитические процедуры обработки геоданных; возможно обеспечение надлежащего контроля за тем, как соблюдается режим доступа к геоданным, а главное, корректно и методически правильно ли использует клиент эти геоданные.

Недостатками этой стратегии являются следующие: при организации работы с клиентом каждый его запрос, независимо от того, насколько он мал и даже незначителен, должен обязательно быть передан серверу и обработан, а результаты обработки обязательно возвращены клиенту по сети Интернет; эффективность работы зависит от пропускной способности и уровня траффика сети Интернет между клиентом и сервером, что становится особенно критичным, когда ответы на запрос содержат большие по объему файлы; прикладные программы сервера не предоставляют преимущества в работе тем клиентам, которые имеют мощное, техническое оснащение своего локального компьютера и не используют его для повышения эффективности работы сервера.

Таким образом, при работе с WebGIS-сервером мощный компьютер клиента используется неэффективно.

Такая стратегия лучше всего подходит для решения задач, требующих реализовать ограниченный перечень геоинформационных функций WebGIS-сервера одновременно для очень широкого круга пользователей (порядка нескольких тысяч).

«Клиентосторонние» стратегии. Приложения, реализующие эти стратегии, пытаются «нагрузить» часть обрабатываемых запросов на компьютер пользователя, сделать его «толстым клиентом».

Вместо того чтобы постоянно заставлять сервер выполнять большинство работ, некоторые программно-реализованные геоинформационные процедуры передаются на компьютер клиента по сети Интернет при каждом сеансе с сервером или постоянно находятся на клиентском рабочем месте. Они управляются через Web-браузер клиента и обрабатывают геоданные на месте, т.е. локально.

К преимуществам «клиентосторонней» стратегии организации WebGIS-сервера можно отнести следующие: прикладные программы сервера используют при обработке геоданных преимущества мощного технического оснащения локального компьютера клиента; пользователь получает больший контроль над процессом анализа данных; после получения от сервера ответа на свой запрос, клиент может работать с данными без необходимости вновь посылать и получать информацию по сети Интернет.

Недостатками этой стратегии являются следующие: ответ сервера может включать пересылку на клиентский компьютер большого количества геоданных, а также файлов программных приложений, вызывая задержки продуктивной работы; при условии наличия у клиента недостаточно мощного компьютера обработка больших и комплексных наборов данных будет значительно затруднена; * сложные аналитические геоинформационные процедуры на недостаточно мощном компьютере клиента могут выполняться очень медленно; клиенты могут не обладать навыками и знаниями, которые необходимы для эффективного и корректного применения процедур и функций работы с геоданными и их обработки.

Соответственно такие стратегии представляются наиболее удобными для организации работы служб, состоящих из относительно небольшого числа хорошо подготовленных в геоинформационном отношении пользователей и могут применяться, например, в сетях Интранет.

Можно выделить две разновидности «клиентосторонней» стратегии.

Использование ГИС-апплетов (applets), поставляемых клиенту по его требованию. При этом геоинформационные процедуры реализуются в виде относительно небольших по размеру программ, или апплетов, которые запускаются и выполняются на компьютере клиента. Апплеты передаются клиентскому компьютеру по его требованию, когда необходимо выполнение тех или иных процедур или поддержка определенных ГИС-функций.

После того как геоданные и апплеты переданы с сервера на компьютер клиента, последний получает возможность работать с ними независимо от сервера, а файлы запросов и ответов не передаются по сети Интернет.

Апплеты могут реализовываться на языках Java, JavaScript или ActiveX. Языки Java и JavaScript разработаны корпорациями Sun Microsystems и Netscape Communications. Трансляторы для программ Java и JavaScript запускаются внутри Web-браузеров и обрабатывают апплеты по мере необходимости. Язык ActiveX разработан корпорацией Microsoft. Приложения, написанные на ActiveX, допускают их использование клиентами совместно с другими программами, функционирующими в среде Windows.

Использование ГИС-апплетов и приложений типа Plug-in. постоянно размещаемых на компьютере клиента. Как отмечалось выше, «клиентосторонние» стратегии основаны на подключении дополнительных геоинформационных функций к Web-браузерам, которые передаются им от сервера.

Пересылка необходимых геоданных и апплетов по сети Интернет может потребовать очень много времени, особенно если приложения используются часто. Поэтому в качестве альтернативы существует стратегия, по которой ГИС-апплеты передаются и физически устанавливаются на компьютер клиента на постоянной основе, в результате чего отпадает необходимость их пересылки с сервера каждый раз, когда они могут понадобиться для обработки геоданных.

Так называемые геоинформационные «Plug-ins-приложения могут быть инсталлированы в среде Web-браузера, расширяя возможности последнего. С другой стороны, уже «Plug-ino-приложе- ния, реализующие функции Web-браузера, могут быть инсталлированы в программной среде ГИС, также расширяя возможности последней. В настоящее время для любого программного пакета ГИС, который имеет встроенный язык прикладного программирования или библиотеку программных модулей с возможностью формирования обращений к внешним файлам или их структурам, могут быть созданы приложения, осуществляющие загрузку геоданных с сервера на компьютер клиента по сети Интернет.

Таким образом, применяя такую стратегию, пользователи могут выбрать (и программно обеспечить) те сетевые связи, которые им могут потребоваться для доступа к источникам геоданных, размещенных в Интернете. Серверы же будут востребованы клиентами лишь для того, чтобы передать геоданные, необходимые для выполнения конкретной процедуры. При этом клиент осуществляет полный контроль за геоданными, которые он использует и анализирует.

Отметим, что на принципе «клиентосторонней» стратегии в настоящее время разрабатываются ГИС, которые должны обрабатывать геоданные в режиме реального времени, т.е. поступающие непосредственно от постоянно действующих датчиков или от служб, обеспечивающих оперативное обновление информации. К ним относятся системы мониторинга местонахождения транспортных средств или интенсивности транспортных потоков, мониторинга погодных или гидрологических условий, миграции животных и т. д. Привлекательность создания подобных систем на основе WebGIS- технологий заключается в том, что геоданные из многих источников могут передаваться по открытым сетям Интернет, без необходимости создания специальных каналов связи, а пользоваться информацией с подобных серверов могут практически все пользователи Интернет.

Выше отмечалось, что и «серверосторонняя», и «клиентосторонняя» стратегии имеют свои преимущества и недостатки. На практике обе стратегии, как правило, комбинируются в так называемые гибридные технологические решения, «настраиваемые» на определенный круг геоинформационных задач, которые должен уметь решать WebGIS-сервер. Разумеется, гибридные решения должны опираться на учет и анализ различных сторон функционирования WebGIS-сервера, включая возможную аудиторию пользователей, уровень оснащения их клиентских мест, типовые запросы и прочее.

В зависимости от используемых технологических стратегий и платформ все существующие WebGIS-серверы можно разделить на несколько групп. Серверы, передающие исходные данные на компьютер клиента. Это наиболее простой тип взаимодействия клиента и сервера. Он подразумевает организацию на сервере архива файлов в форматах, поддерживаемых различными ГИС-оболочками. Как правило, эти файлы размешаются на FTP- или HTTP-серверах, а для того, чтобы они были видны клиенту «извне», организуется какая- либо навигация по этим файловым структурам. Лучший результат в этом случае достигается с использованием обоих типов серверов: HTTP - для навигации по архиву и описания карт и FTP (как более быстрый протокол передачи данных) - для их передачи по сети Интернет.

Далее эти файлы обрабатываются ГИС-приложением, имеющимся на компьютере клиента. В данном случае сетевое программное обеспечение позволяет только пересылать файлы данных, главным образом цифровых карт, с сервера на компьютер клиента. Данный тип WebGIS-сервера обходится лишь стандартными FTP- и Web-программными средствами. Серверы, передающие статичные географические изображения в растровом и. реже, в векторном Формате. Для растровых обычно используются форматы GIF или JPEG, для векторных - CGM, DXF или Shockwave. В последнем случае на компьютере клиента должны быть установлены соответствующие «Plug-ino приложения-визуализаторы. Технология изготовления подобных систем мало чем отличается от обычного Web-проектирования. В первую очередь с помощью какой-либо ГИС-оболочки подготавливается набор карт, сохраняемый в графическом файле. После этого формируются Web-страницы, в которые эти файлы встраиваются. Такие серверы не обрабатывают запросы к географическим или метаданным. В них иногда применяется псевдомасштабирование, при котором растровое изображение растягивается за счет повторения пикселов. Серверы, обрабатывающие запросы к метаданным, используя картографическое изображение. Эта технология похожа на предыдущую тем, что карты, предоставляемые пользователю, также находятся в статичном (растровом) формате и обрабатываются технологией imagemaps. Отличие состоит в том, что после выбора определенного региона на карте запрос пересылается серверному приложению, которое связывается с базой метаданных (она может физически располагаться совершенно в другом месте, нежели сервер) и в качестве ответа передает клиенту, как правило, адреса Интернета, где может быть найдена интересующая его информация. Серверы. Формирующие карты в интерактивном режиме. Этот способ передачи геоизображений является самым популярным. Карта, приходящая к клиенту, создается «на лету» в процессе формирования HTML-страницы в результате работы специального программного обеспечения, имеющегося на сервере. Формирование HTML-страницы и карты происходит в зависимости от параметров запроса, таких как масштаб, местоположение, тематика и т. д. Карты могут формироваться как стандартными программными средствами ГИС (ArcView, Maplnfo и др.) посредством небольших управляющих специализированных программ сервера, так и специально созданными для этой задачи приложениями. В любом случае карты формируются на основе одной или более баз геоданных. Сервер «на лету» формирует растровое изображение, которое затем передается на компьютер пользователя и визуализируется с помощью Web-браузера. Когда пользователь хочет что-либо изменить (сместить карту, увеличить или уменьшить масштаб, вклю- чить/выключить тематическую раскраску и т.д.), на сервер передается новый запрос, по которому немедленно формируется новая карта с новыми параметрами. Она также передается пользователю, замыкая цикл.

При использовании подобной технологии карты получаются полностью интерактивными, отвечающими любым запросам пользователя в рамках предоставляемых ему возможностей. Однако в этом случае на сервер ложится большая нагрузка, поскольку он должен иногда формировать много карт для разных пользователей одновременно. Поэтому на WebGIS-серверах данной группы могут использоваться специализированные Web-браузеры (или специализированные «Plug-ino-приложения для широко распространенных Web-браузеров), которые сами формируют карты на компьютере клиента по геоданным, переданным сервером. Серверы, использующие конверторы данных «на лету». Подобные системы мало распространены в сети Интернет. Многие настольные ГИС-оболочки не имеют развитых возможностей конвертирования баз геоданных из других форматов в тот, с которым они способны работать, и именно для пользователей подобных ГИС эта технология очень полезна. Функция подобных серверов похожа на функцию серверов первой группы, т.е. они также доставляют пространственные данные клиенту, и эти данные затем обрабатываются ГИС-приложением на компьютере пользователя.

Отличие их состоит в том, что пользователь может выбрать удобный (или необходимый) для него формат представления данных, нужную проекцию и ряд других параметров. Далее серверное приложение «на лету» делает нужные изменения, конвертирует данные и передает их пользователю в виде, соответствующем запросу. Удаленные аналитические WebGIS-серверы. Это один из самых сложных в исполнении и использовании типов WebGIS-систем. С другой стороны, серверы этой группы предоставляют пользователю самые широкие возможности. Последний может получать картографические изображения, сформированные «на лету» по результатам его запроса, текстовую информацию по объектам на карте, включать и выключать слои. Может проводить тематическое картографирование, строить буферные зоны, находить кратчайший путь и многое другое, вплоть до редактирования позиционных и атрибутивных данных.

Пользователь осуществляет полный контроль над всеми операциями визуализации геоданных, так, как будто эти данные находятся на его локальном диске. Нередко подобные серверы предоставляют пользовательский интерфейс в виде Java-апплетов, что довольно сильно «утяжеляет» клиента, но дает большую гибкость и удобство в управлении запросами и визуализацией полученных геоданных.

Интерактивный картографический Интернет-сервис. Интерактивный картографический Интернет-сервис (ИКС) в настоящее время является одним из обязательных и популярных разделов основной линейки сервисов крупнейших Интернет-порталов.

Под интерактивным картографическим Интернет-сервисом понимается формирование документов, содержащих изображения справочных или тематических карт различного содержания и назначения, полученных в результате взаимодействия пользователя Web-сайта со специализированным картографическим сервером.

Главными компонентами принципиальной схемы организации ИКС-схемы являются компьютер клиента с установленным на нем Web-браузером и специализированный сервер с соответствующим программным обеспечением.

Согласно схеме запрос от пользователя передается через Интернет-сети на сервер, где он пред обрабатывается специализированной программой (CGI-скриптом). Преобразованный запрос передается далее программе - ГИС-серверу (процессору), которая работает непосредственно с позиционными и атрибутивными данными. В виде ответа ГИС-сервер обратно по цепочке передает сформированную на основе запроса каргу и сопутствующие атрибутивные данные. Нередко функции по формированию карты и поиску необходимой текстовой информации разделяются между приложениями. В этом случае ГИС-сервер выполняет работу только по формированию карты, а поиском и отбором текстовой информации занимается промежуточный CGI-скрипт.

Поскольку проектирование и создание ИКС является составной частью Интернет-проекта, при выборе правильной стратегии приходится находить ответы на ряд важных вопросов: для какой Интернет-аудитории или какого сегмента Интернет-рынка предназначена картографическая информация, и каковы их характеристики; какая картографическая информация и в какой форме будет представлять стабильный интерес для аудитории; какие типы картографических изображений, запросов, возможностей пространственного анализа, Интернет-сервисов целесообразно предложить аудитории, на которую рассчитан ИКС; каким должен быть интерфейс для показа картографической информации, каковы должны быть логика и последовательность реализации в нем пользовательских возможностей; где должна проводиться обработка запросов к картографическому содержанию, справочной информации, сервисным базам данных: на сервере, компьютере клиента или где-то между ними?

Функциональные требования к ИКС. Как правило, ИКС должен поддерживать следующие базовые функции: выбор карты; масштабирование карты; смещение участка карты на половину экрана по восьми основным направлениям (румбам); включение-выключение отображаемых на карте базовых и тематических слоев; получение информации по объектам, попавшим в заданный радиус от места «клика» пользователем по участку карты, в отдельном информационном окне; центрирование карты по месту «клика» по карте; обработка запроса к базе данных, результатом которого является список объектов, удовлетворяющих запросу. Например, функция поиска объектов по географическому названию, по справочной информации, по статистическим показателям; позиционирование найденного объекта или группы объектов на карте в укрупненном (подробном) масштабе; формирование тематических карт с показом различий в качественном состоянии объектов на текущий момент с помощью разных картографических способов изображения: значкового, картограмм, картодйаграмм; нанесение пользователем на карту собственных знаков с подписью. Набор знаков согласовывается с требованиями соответствующих учебных курсов и предметов среднего и профессионального образования; подготовка макета печати карты; сохранение растрового картографического изображения и уникальной URL-ссылки на него; отсылка карты по e-mail (электронной почте) в виде уникальной URL-ссылки и комментированного текста.

Технология, функции и интерфейсы основных карт и вспомогательных страниц ИКС должны обеспечивать возможность сохранения любого количества картографических изображений и организации любого количества URL-ссылок на любые картографические темы и сюжеты (спозиционированные карты с определенно настроенным тематическим содержанием), которые могут размещаться на Web-pecypcax зарегистрированных пользователей в целях интеграции ИКС в их логическую и информационную среду.

ИКС должен обладать оригинальным графическим дизайном, соответствующим требуемой функциональности пользовательских интерфейсов и общему стилю портала. Необходимо использовать набор уникальных элементов фирменного стиля и визуальной идентификации: знак, логотип, цветовое решение, условные значки для элементов интерфейса.

ИКС реализует образный (интуитивный) интерфейс, способный предоставить возможности полнофункциональной работы с картой неподготовленному пользователю. Для этого используются графические элементы и вспомогательные текстовые сообщения и ссылки. Основными элементами страницы являются фрагмент картографического изображения, настроенного пользователем с помощью функций и сервисов, а также навигатор (уменьшенная копия карты), показывающий местоположение фрагмента относительно всей карты.

Дизайн обеспечивает соответствие следующим основным требованиям: графические элементы должны быть выполнены с учетом специфики представления графической информации на Веб-страницах; внимание пользователя должно концентрироваться на наиболее важных навигационных элементах; основная информация, меню и другие элементы навигации должны быть доступны без горизонтального прокручивания полностью открытого окна браузера при базовом видеорежиме 800 х 600 х 256; для видеорежима 640 х 480 х 16 должна сохраняться возможность чтения контента и различения элементов навигации; использование фреймов должно быть сведено к минимуму; применяется HTML-код с использованием вставок JavaScript для организации пользовательского интерфейса и удобства работы с картой; поддерживаемые типы браузеров: Internet Explorer v. 3.0 и выше, Netscape Navigator v. 3.0 и выше; страницы администраторского интерфейса должны выполняться с минимальным использованием декоративных графических элементов, обеспечивать наглядное представление имеющейся информации и быстрый переход к основным разделам и функциям системы; страницы ИКС используют общие перевязки, колонтитулы, заголовки и прочие элементы, определенные как общие универсальные атрибуты всех страниц портала.

Интеграция интерактивного картографического сервиса в Интернет-порталы. Правомерность включения ИКС в линейку общих Интернет-сервисов крупных Интернет-порталов обусловлена его высокой универсальностью как по отношению к другим Интернет-сервисам (линейкам новостей, поисковым машинам, системам организации опросов и статистики посещений и т.д.), в контенте которых присутствует территориально координированная информация, так и по отношению к образовательно-предметным областям знаний, для которых карты являются одним из обязательных или рекомендуемых учебно-методических материалов.

С другой стороны, как показывает мировой и отечественный опыт создания картографических Интернет-ресурсов, разработка, создание и поддержка ИКС является достаточно сложной информационно-технологической проблемой, решение которой требует особого опыта и навыков работы с Интернет- и ГИС-технология- ми, цифровыми картографическими материалами. Именно поэтому этот сервис все чаще развивается в Интернете, главным образом в виде ASP-услуг (Application Service Provision).

В Интернет-порталах ИКС способен эффективно выполнять следующие функции: информационно-справочные услуги, касающиеся образнокартографического отражения местоположения отдельных объектов или инфраструктуры в целом. Сервис сопрягается со справочными базами данных, имеющими адресную (географическую) привязку к картографическим основам. По результатам поиска найденные объекты или группы объектов отображаются на интерактивной карте; услуги по тематическому картографическому моделированию и анализу геоинформационных ресурсов; услуги по организации взаимодействия посетителей портала с базами данных и хранилищами документов, в том числе распределенными, имеющими в качестве одного из атрибутов их описания пространственную привязку (образно-картографический интерфейс пользователя); услуги по повышению эффективности работы средств поиска информации (машин поиска) в,части учета пространственных свойств запрашиваемой информации, например, местоположения или географических названий с возможностями картографического представления результатов поиска.

Как правило, ИКС разрабатывается, позиционируется и поддерживается как автономный картографический сервер, состоящий из «машины» по генерации картографических изображений, средств управления «машиной», баз позиционных и атрибутивных данных, типовых шаблонов выходных документов, средств сопряжения сервера с другими сервисами и базами данных порталов.

С учетом роста потребностей пользователей Интернета прежде всего в картографических материалах (актуальных, качественных и интерактивных), вызванного общим повышением мобильности людей, усложнением территориальной инфраструктуры сред обитания (городов, местностей), картографические Интернет-ресурсы и сервисы (в количественном и качественном отношении) должны развиваться более быстрыми темпами, нежели другие информационные ресурсы глобальной сети.

Это означает переход от представления и интерпретации карт как статичных документов к получению географической информации в процессе интерактивных запросов в различной форме. В технологическом аспекте будет наблюдаться переход от частичной к более глубокой «взаимной интеграции элементов ГИС- и Интернет-технологий и сервисов. Такая интеграция может развиваться в нескольких направлениях и будет связана с встраиванием картографического сервиса в тематические базы данных для обеспечения и визуализации географических запросов, в поисковые системы для обеспечения поиска с учетом географических предпочтений, в системы обработки текстов, например новостей, для обеспечения дополнительного картографического представления содержания.

Заключение

Геоинформационные системы (ГИС) являются классом информационных систем, имеющим свои особенности. Они построены с учетом закономерностей геоинформатики и методов, применяемых в этой науке. Геоинформационные системы как интегрированные информационные системы предназначены для решения различных задач науки и производства на основе использования пространственно - локализованных данных об объектах и явлениях природы и общества. В данный момент ГИС системы являются одними из самых быстро развивающихся и интересных в плане коммерциализаций, с их удобным пользовательским интерфейсом и огромным количеством содержавшейся в них информации делают их незаменимыми при всё ускоряющемся мире. Геоинформационные системы получает все большее распространение не только в традиционных областях применения, таких как управление природными ресурсами, сельское хозяйство, экология, кадастры, городское планирование, но также и в коммерческих структурах - от телекоммуникаций до розничной торговли. В качестве систем поддержки принятия решений геоинформационные системы помогают улучшить обслуживание клиентов, сохранять высокий уровень конкурентоспособности, повышать прибыльность как коммерческим организациям, чья деятельность зависит от пространственной информации, так и тем, которым анализ геоинформации дает заметные преимущества. Геоинформационные системы являются эффективным инструментом для выбора мест и определения зон торговли, размещения наружной рекламы и производственных объектов, диспетчеризации и маршрутизации средств доставки, информатизации риэлторской деятельности.

Список литературы

1. Раклов В. П. Картография и ГИС. Учебное пособие. - М.: Академический Проект, 2014. - 224 с.

2. Лурье И. К. Геоинформационное картографирование. - М.: КДУ, 2010. - 424 с.

3. Лонский И. И. Введение в MapInfo: Метод. рекомендации / Лонский И. И., Кужелев П. Д., Матвеев А. С., МИИГАиК - М.: 2014. - 30 с.

4. Кочуров Б. И. Геоэкологическое картографирование. - М.: Academia, 2012. - 224 с.

5. Геоинформационные системы и технологии автоматизированного проектирования в землеустройстве: Учебно-методическое пособие - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во ГУЗ, 2011. - 227 с.

6. Тагиров Р.Р. Геоинформационные системы: Метод. указания / Тагиров Р.Р., Шаймухаметов Р.Р.; Казан. фед. ун - т. - Казань, 2010. - 51 с.

7. Географические информационные системы: Метод. указ. к лаб. работам. В 2 ч. - Ч.1 / Самар. гос. техн. ун-т; Сост. А.В. Тамьяров, А.А. Шкромадо. Самара, 2011. -101 с.

Размещено на Allbest.ru