Разработка электронного банка данных картографической информации для работы с геоинформационными системами военного назначения

Время отклика - промежуток времени от момента запроса к БД до фактического получения данных. Похожим является термин время доступа - промежуток времени между выдачей команды записи (считывания) и фактическим получением данных. Под доступом понимается операция поиска, чтения данных или записи их. Часто операции записи, удаления и модификации данных называют операцией обновления.

Независимость данных предполагает инвариантность к характеру хранения данных, программному обеспечению и техническим средствам. Она обеспечивает минимальные изменения структуры БД при изменениях стратегии доступа к данным и структуры самих исходных данных. Это достигается, как будет показано далее, «смещением» всех изменений на этапы концептуального и логического проектирования с минимальными изменениями на этапе физического проектирования.

1.5 Постановка задачи исследования

Проведённый анализ структуры ГИС и электронных карт, а также программного комплекса используемого при разработке БД и порядок их использования в различных сферах деятельности позволил установить следующие:

1. Имеющееся в настоящее время программное обеспечение позволяет создать электронный банк данных картографической информации для работы с геоинформационными системами военного назначения.

1. Разработка электронного банка данных картографической требует чётной постановки задачи на его создания.

2. Имеющийся в органах управления набор листов электронных карт не позволяет оперативно их использовать в ходе работы с ГИС ВН, что требует разработки электронного банк данных картографической информации с учетом многопользовательского доступа к нему.

3. Поступающее на вооружение телекоммуникационное оборудование узлов связи пунктов управления, позволяет использовать имеющиеся в их составе сервера для установки электронного банка данных картографической военного назначения.

4. Отсутствуют практические рекомендации по работе должностных лиц органов управления связи с электронным банком данных картографической информации.

Исходя из выше сказанного, можно сформулировать основные направления дипломной работы.

Задача дипломной работы заключается:

- в анализе электронных карт и геоинформационных систем военного назначения;

- в анализе инструментарий для разработки электронного банка данных картографической информации для работы с геоинформационными системами военного назначения;

- в разработке методики формирования электронного банка данных картографической информации для работы с геоинформационными системами военного назначения;

- в разработке концептуальной модели электронного банка данных картографической информации;

- в разработке электронного банка данных картографической информации для работы с геоинформационными системами военного назначения;

- в выработке практических рекомендации по работе должностных лиц органов управления связи с электронным банком данных картографической информации.

Разработка и внедрение в деятельность органов военного управления электронного банка данных картографической информации на рассмотренных технологиях позволяет создавать доступный картографический сервис масштабах соединения и объединения.

Необходимость данного подхода заключается, в постоянной потребности должностных лиц органов военного управления в оперативной работе с географической информацией. Создание электронного банка данных картографической информации позволит получать, обрабатывать, хранить и передавать большие массивы картографической информации, которая будет обновляться непосредственно пользователями (должностными лицами) с учетом изменяющийся обстановки.

Проведенный анализ позволил сформулировать основные задачи по созданию ЭБДКИ с учетом геоинформационных систем ВН, программных средств обработки изображения и требования, которые предъявляются к ним.

2. Разработка методики формирования электронного банка данных картографической информации для работы с геоинформационными системами военного назначения

2.1 Разработка модели электронного банка данных картографической информации

Под моделью электронного банка данных картографической информации будем понимать абстрактную модель, содержащую частично формализованное описание требований, структуры, технологий, анализ использования электронного банка данных, а также основные вопросы в процессе функционирования. На рис. 15 представлена концептуальная модель банка данных картографической информации с учётом проведённого анализа.

При этом рассмотрим следующие положения:

1. Система состоит из отдельных элементов и определяется их свойствами, но не сводится к сумме свойств этих элементов, а обладает некоторыми особыми свойствами (называемыми интегративными), присущими только системе в целом.

2. Система реализует процесс. Цели процесса определяют цели системы, т. е. цель процесса первична по отношению к целям системы.

3. Выделение существенных свойств системы зависит от целей исследования.

4. Сложная система имеет, как правило, многоуровневую структуру.

5. Каждый элемент системы (и система в целом) непрерывно подвергается некоторым обратимым и необратимым количественным и качественным изменениям, т. е. находится в развитии.

Банк данных картографической информации предоставляет должностным лицам возможности по интегральному анализу этих данных и получению необходимой информации для поддержки принятия решений в ходе планирования и обеспечения контроля.

Рис. 15. Концептуальная модель электронного банка данных картографической информации

Указанные задачи требуют комплексного использования картографической информации, накопленной штабами подчинённых соединений и частей. Рис. 16.

Рис. 16. Структура обмена картографической информацией

трехмерный матрица картографический цифровой

Как показывают исследования [1, 2, 7, 8], большое число отделов, отделений и служб штаба объединения, и подчинённых соединений (частей) которые находятся на значительном удалении, заинтересованы в использовании различной картографической информации с высокой степенью eё визуализации. Выполнения указанных предложений может обеспечить разработка и пользование электронного банка данных картографической информации (ЭБДКИ) с учетом требований предъявляемых к нему.

К таким требованиям можно отнести:

- скорость формирования данных;

- передача и выполнения запросов;

- работа с геоинформационными системами;

- доступ и обработка больших массивов географической информации;

- доступ через локально-вычислительную сеть (телекоммуникационную сеть);

- доступ через различные веб-браузеры операционных систем, установленных на автоматизированных рабочих местах должностных лиц;

- удобство и лёгкость работы пользователей.

Реализация предъявляемых требований к ЭБДКИ представлена на рис. 15. Главными компонентами схемы организации являются автоматизированное рабочее место с установленным на нем Web-браузером и специализированный сервер размещения электронных картографических баз банных с соответствующим программным обеспечением.

Работа с ЭБДКИ заключается вследующим: запрос от пользователя (должностного лица) передаётся через телекоммуникационную (ТК) сеть на сервер, где он обрабатывается специализированной программой (CGI - скриптом).

Электронный банк данных картографической информации предоставляет должностным лицам возможности по интегральному анализу этих данных и получению необходимой информации для поддержки принятия решений в ходе планирования и обеспечения контроля.

Но при этом существует целый ряд факторов, которые необходимо учитывать [2, 3]:

- накопленная картографическая информация в может различные форматы хранения,

- картографическая информация соответствует различным классификаторам,

- картографическая информация находится в различных отделах, службах и штабах,

- картографическая информация используется разными информационными системами (ГИС Интеграция, ГИС Оператор, ГИС Карта, ГИС Гармония, картографические редакторы, системы автоматизированного проектирования, системы поддержки принятия решения).

Банк данных картографической информации не должен дублировать или заменять функциональность существующих информационных систем (в том числе и ГИС). Он должен являться не просто хранилищем информации, но и предоставлять механизмы для ее обработки, а также унифицированные интерфейсы доступа для различных приложений. Важным фактором является то, что картографическая информация имеет гриф секретности, что значительно затрудняет работу с ними. Поэтому при создании банка данных картографической информации необходимо предусматривать защиту информации от не санкционирования пользования.

Опыт применения ГИС-технологий позволил сформулировать основные принципы создания банков картографической информации [5]. Основной целью банка данных картографической информации является организация и поддержка разрозненных и распределённых баз, данных и предоставление интегрирующего интерфейса для доступа к разнородным массивам данных с высокой степенью визуализации [6].

ЭБДКИ должен предоставлять пользователям и информационным системам уникальную ГИС-функциональность:

- пространственный анализ, 3D-моделирование, построение пространственных моделей;

- создание тематических карт специального назначения, предоставление географических данных;

- создание картографических отчётов.

Банк данных должен обеспечивать предоставление картографической информации «по запросу». Независимо от оборудования и клиентского программного обеспечения ГИС должна предоставлять требуемую информацию должностным лицам в нужном формате и системе координат.

ЭБДКИ должен предоставлять единую точку администрирования картографической информации (изменять и удалять картографическую информацию должны специалисты в области картографии и ГИС).

Основными элементами ИБДКИ являются [6] Рис. 17:

Рис. 17. Обобщенная схема организации и функционирования электронного банка данных картографической информации

1. Подсистема сбора, анализа и загрузки данных, предназначенная для сбора картографической информации, контроля ее полноты, обработки и оценки качества информации, а также для каталогизации информационных ресурсов.

2. Подсистема хранения и обмена, которая выполняет структурированное хранение картографической информации в течение актуального срока, информационный обмен между подразделениями, а также производит эффективный поиск необходимой оперативной информации и предоставляет ее пользователям в наиболее удобной для анализа форме.

3. Подсистема доступа, которая обеспечивает регламентированный доступ к картографической информации и метаданным при помощи геоинформационного портала, в соответствии с правами, назначенными администратором.

В зависимости от архитектуры системы доступ к картографической информации может обеспечиваться средствами Web-клиента или настольного клиента банка данных картографической информации, различающихся по способу обработки пользовательских запросов. Так, при использовании Web-клиента все операции по обработке пространственных данных выполняются на сервере, а в случае использования настольного клиента данные обрабатываются на машине пользователя.

Подсистема создания картографических данных, позволяющая создавать тематические карты специального назначения, выполнять построение пространственных моделей, производить пространственный анализ и подготовку картографических отчётов.

2.2 Разработка электронного банка данных картографической информации для работы с геоинформационными системами военного назначения

Алгоритмом формирования ЭБДКИ является последовательностью разработки БД на основе применения современных технологий и программ, которая позволит разработчикам иметь пошаговую инструкцию по их разработке.При разработке алгоритма использовался алгоритм составления ЭБДКИ с использованием программы Inkscape, которая является наиболее доступной и удобной в использовании.

На этапе формулирования и анализа требований устанавливаются цели организации, определяются требования к ЭБДКИ. Для формирования специфических требований обычно используется методика интервьюирования персонала различных уровней управления. Все требования документируются в форме, доступной конечному пользователю и проектировщику ЭБДКИ.

Рис. 18. Структура подготовки электронного банка данных картографической информации

Этап концептуального проектирования заключается в описании и синтезе информационных требований пользователей в первоначальный проект ЭБДКИ. Исходными данными могут быть совокупность документов пользователя при классическом подходе или алгоритмы приложений (алгоритмы бизнеса) при современном подходе. Результатом этого этапа является высокоуровневое представление (в виде системы таблиц ЭБДКИ) информационных требований пользователей на основе различных подходов.

Сначала выбирается модель ЭБДКИ, затем создаётся структура ЭБДКИ, которая заполняется данными с помощью команд, систем меню, экранных форм или в режиме просмотра таблиц ЭБДКИ.

Рис. 19. Структура электронного банка данных картографической информации

Здесь же обеспечивается защита и целостность (в том числе ссылочная) данных с помощью СУБД или путем построения триггеров.

В процессе логического проектирования высокоуровневое представление данных преобразуется в структуру используемой СУБД. Цель нормализации - минимизировать повторения данных и возможные структурные изменения ЭБДКИ при процедурах обновления. Это достигается разделением (декомпозицией) одной таблицы в две или несколько с последующим использованием при запросах операции навигации. Заметим, что навигационный поиск снижает быстродействие ЭБДКИ, т.е. увеличивает время отклика на запрос. Полученная логическая структура ЭБДКИ может быть оценена количественно с помощью различных характеристик (число обращений к логическим записям, объем данных в каждом приложении, общий объем данных). На основе этих оценок логическая структура может быть усовершенствована с целью достижения большей эффективности при классическом подходе или алгоритмы приложений (алгоритмы бизнеса) при современном подходе.

Результатом этого этапа является высокоуровневое представление (в виде системы таблиц ЭБДКИ) информационных требований пользователей на основе различных подходов.

В процессе логического проектирования высокоуровневое представление данных преобразуется в структуру используемой СУБД. Основной целью этапа является устранение избыточности данных с использованием специальных правил нормализации. Цель нормализации - минимизировать повторения данных и возможные структурные изменения ЭБДКИ при процедурах обновления. Заметим, что навигационный поиск снижает быстродействие ЭБДКИ, т.е. увеличивает время отклика на запрос. Полученная логическая структура ЭБДКИ может быть оценена количественно с помощью различных характеристик (число обращений к логическим записям, объем данных в каждом приложении, общий объем данных). На основе этих оценок логическая структура может быть усовершенствована с целью достижения большей эффективности.

Специального обсуждения заслуживает процедура управления ЭБДКИ. Она наиболее проста в однопользовательском режиме. В многопользовательском режиме и в распределённых ЭБДКИ процедура сильно усложняется.

При одновременном доступе нескольких пользователей без принятия специальных мер, возможно, нарушение целостности.

На этапе физического проектирования решаются вопросы, связанные с производительностью системы, определяются структуры хранения данных и методы доступа.

Взаимодействие между этапами проектирования и словарной системой необходимо рассматривать отдельно. Процедуры проектирования могут использоваться независимо в случае отсутствия словарной системы. Сама словарная система может рассматриваться как элемент автоматизации проектирования.

Рассмотрим процедуру создания электронного банка данных картографической информации.

Для формирования ЭБДКИ и дальнейшей работы с ней, необходимо создать на диске «С» папку «ibd» и далее загружаем туда ЭБДКИдля того, чтобы не рушить пути доступа при перемещении данной папки.

1. Запускаем «Inscape», который позволяет создавать оболочку интерактивной базы данных.

Рис. 20. Оболочка интерактивной базы данных

2. Открываем подложку (файл с номенклатурной картой), на который будет создаваться электронная база данных. Для этого открываем диск «С», папка «ibd», далее папка «obolochka» и выбираем карту, с которой будем работать Рис. 21.

Рис. 21. Загрузка подложки номенклатуры

3. Создаем активны слой интерактивной карты. И прикрепляем к нему файл с электронной картой, которая, так же, хранится в базе на диске «С». Для этого нажимаем правой кнопкой мыши по выделенному полю и выбираем «Свойства ссылки».

Рис. 22. Создание слоя интерактивной карты

4. Прописываем адрес, на который будет ссылаться активный слой при открытии.

Рис. 23. Создание адреса

5. После создания объекта и установки пути, необходимо повысить интерактивность (визуализацию) данных прикрепленных к объекту. Для этого мы создаем справочную ссылку, которая при наведении на объект, будет показывать его содержание или другую необходимую информацию. Для этого нажимаем правой кнопкой мыши на объект и выбираем «Свойства объекта» Рис. 24, а затем присваиваем имя данному элементу. Обязательно нужно нажать «Установить» Рис. 25.

Рис. 24. Диалоговое окно запуска «Свойства объекта»

Рис. 25. Диалоговое окно «Свойства объекта»

Рис. 26. Диалоговое окно слоя банка данных

После создания интерактивных банков карт различного масштаба производится формирование управляющей оболочки и подготовки системы контроля, системы безопасности, системы поддержки.

Тестирование на работоспособность необходимо проводить в различных операционных система и при использовании различных браузеров.

Особенно необходимо уделить внимание работоспособности ЭБДКИ в операционной среде МСВС 3.0 которая установлена на автоматизированных рабочих местах должностных лиц.

Электронный банк данных картографической информации основан на современных технологиях представления и обработки пространственной информации и отвечает требованиям постоянно-развивающихся запросов как со стороны пользователей. Банк сочетает в себе такие черты как производительность, наращиваемость (возможность увеличения функциональности), надёжность, доступность с точки зрения финансовых и ресурсных затрат.

В процессе разработки ЭБДКИ были созданы новые технологические решения по быстрой обработке большого количества пространственной информации, и представления данных с высокой степенью визуализации.

Представленная последовательность разработанной ЭБДКИ позволяет в короткие сроки и с наименьшими затратами создать банк данных различной картографической информации с высокой визуализацией.

3. Практические рекомендации по работе должностных лиц органов управления связи с интерактивным банком данных картографической информации

3.1 Предложения персональному использованию электронного банка данных картографической информации

Работа с ЭБДКИ должностными лицами органов управления может осуществляется в двух режимах локальном и сетевом.

При использовании в локальном режиме должностное лицо органа управления загружает на автоматизированное рабочее место весь комплект файлов ЭБДКИ. Для этого на диске «С» создается папка ibd, в которую устанавливается ЭБДКИ с различного носителя. После установки ДЛ может приступать к её использованию. Вызов главной странице ЭБДКИ осуществляется через браузер операционной системы. Для захода запускается ярлык файла zastavka. html, после запуска открывается главная страница ЭБДКИ. На данной странице отображается главное диалоговое окно ЭБДКИ.

Рис. 27. Диалоговое окно ЭБДКИ для перехода в меню

Для входа необходимо кликнуть на кнопку «Электронный банк данных картографической информации».

Рис. 28. Диалоговое окно «ВХОД» ЭБДКИ

Данное меню предлагает выбор работы с элементами ЭБДКИ, в набор элементов входят: «Выбор классификатора электронной карты», «Система контроля» топографической информации, кнопка «Скачать «Оператор» и окно «Выбор масштаба карт», которое является входом в базу данных электронных карт. Для работы с указанными приложениями необходимо кликнуть на активные кнопки. При переходе в банк данных открывается диалоговое окно.

Желтым цветом выделены листы электронной карты которые имеются в базе данных. При наведении курсора на активный элемент банка (квадраты карты). Его контур выделяется красным цветом и всплывает указатель содержания активного модуля (наименования листа «файла» электронной карты). Для повышения информативности в состав активных слоев ЭБДКИ добавлен слой карты границы военных округов ВС РФ.

Рис. 29. Диалоговое окно активного модуля

Для загрузки необходимого участка карты, пользователь или должностное лицо кликает на него двойным нажатием (доступны только участки, закрашенные жёлтым маркёром). После чего начнётся скачивание файла и автоматически активный элемент перекрашивается в розовый цвет. Сохраняются файлы с электронными картами в папке «Загрузка».

Рис. 30. Диалоговое окно ЭБДКИ при скачивании электронных карт

После загрузки электронных листов карты необходимо загрузить классификатор топографических и оперативных знаков. Для этого в главном окне запускается кнопка «Выбор классификатора электронной карты» Рис. 31. И далее осуществляется выбор необходимого классификатора в зависимости от масштаба скаченной электронной карты.

Рис. 31. Диалоговое окно «Выбор классификатора электронной карты»

После скачивания классификаторов карт, можно приступать к работе с геоинформационной системой.Для удобства пользования ЭБДКИ в его состав включена программа ГИС «Оператор», для её загрузки и последующей установки на АРМ ДЛ.

Загруженные файлы листов электронных карт из ЭБДКИ, готовы к дальнейшему применению. При необходимости увеличения функционирования ЭБДКИ, пользователи или ДЛ могут создать интерактивные банки с различной картографической информацией, например, карта учебных полей, районы сосредоточения и боевого слаживания части и другое. При этом созданные банки могут иметь различные информативные вставки для усиления восприятия информации.

3.2 Предложения по сетевому использованию электронного банка данных картографической информации

Для работы ДЛ органов управления связи с ЭБДКИ сетевом режиме необходимо использования ГИП ВН. Для работы с ГИП ВН необходимо иметь АРМ, с подключением в ЛВС командного пункта (штаба). В качестве сервера для установления (развёртывания) ГИП ВН, предлагается использовать сервер закрытого сегмента узла связи объектов комплексного технического оснащения. Администратор ГИП ВН устанавливает на сервер ЭБДКИ и через диалоговое окно портала дает доступ к ресурсу банка.

В зависимости от категории должностного лица ему будет администратором портала определён доступ к разделам и функциям портала.

Для использования ресурса портала может любое должностное лицо имеющий АРМ в независимости от установленной операционной системы (МСВС с браузером КЛИЕНТ ГОД), (Windows c любым браузером).

Для входа на странице ГИП ДЛ должно запустить на АРМ браузер и ввести имя ГИП, которое сообщил администратор сети. Например, kaf1.gip.

После чего в окне браузера появляется главная страница портала Рис. 32.

Рис. 32 Клиентский интерфейс ГИП ВН

После открытия главной страницы ГИП ВН должностным лицам всем должностным лицам доступен общий ресурс. Для возможности работы с ограниченными ресурсами портал необходимо пройти авторизацию (регистрацию) и использованием диалогового окна регистрации Рис. 33.

Рис. 33. Клиентский интерфейс ГИП ВН

После проведения регистрации должностное лицо должно получить разрешения администратора для использования ресурсов. Установка категории пользования ГИП осуществляется на основании разрешения начальника штаба через начальника связи.

Зарегистрированный пользователь (должностное лицо) получает доступ к разделам портала.

Первый закрытый раздел портала это раздел «Электронные карты» Рис. 34. В данном разделе представлены базы электронных карт формата SXF.

Рис. 34. Раздел портала «Электронные карты»

После захода в базу электронных карт, должностному предлагается выбор карт для скачивания. Далее работа осуществляется в последовательности, описанной в подразделе 3.1.

3.3 Предложения по дальнейшему совершенствованию электронного банка данных картографической информации

Направления дальнейшего развития ГИС - технологий это облачные вычисления, сфера применения которых все расширяется, они проникают в нашу повседневную жизнь, что приведет к значительным переменам в будущем. Такое направление затрагивает и ГИС-технологии, в развитии которых является актуальным вопрос о том, какие сервисы можно предложить пользователям в дополнение к онлайн-картографическим основам (векторным и растровым) .

Рис. 35. ГИС облако

Значение словосочетания "облачные вычисления" Рис.35 пришло из сферы информационных технологий, которые на основе канала провайдер-пользователь позволяют записывать, хранить и/или обрабатывать данные независимо от технических параметров компьютера пользователя (как "железа", так и софта - программного обеспечения), как правило, в сети Интернет. Технология позволяет пользователю, подключенному к провайдеру облака просматривать, обрабатывать, хранить программы и данные, используя лишь обыкновенный интернет-браузер.

Облачные технологии предлагают отличную платформу для ГИС-приложений. В последнее время интерес к геопространственных данным растёт, а благодаря появлению все более сложных технологий сбора данных их объем огромен. Ожидается, что со временем объем станет еще больше и геопространственные данные станут востребованными в управлении и работе организаций.

Пространственный анализ огромных наборов данных является комплексным и требует значительного количества вычислений. Учитывая потребность распределения данных ГИС и обработку между пользователями по всему миру, легко понять, почему такая мощная, масштабируемая и недорогая технология, как облачные вычисления становится обязательным элементом ГИС-приложений Рис.36.

Обычно ГИС-приложения требуют специально выделенных ресурсов, но с внедрением облачных вычислений технические требования к хранению и обработке сводятся к наличию провайдера облака. Хотя инфраструктура облачных ГИС сейчас доступна всем, какой будет их окончательная форма пока не ясно.

Рис. 36. Технология облачных вычислений

Поскольку облачные вычисления становятся все более популярными, важно ввести общепризнанные определения. Лучшими кажутся подготовленные в октябре 2011 г. Национальным Институтом Стандартов и Технологий (National Instituteof Standardsand Technology - NIST). Они базируются на пяти основных характеристиках, трех моделях обслуживания и четырех моделях развертывания Ключевыми характеристиками являются .

Доступ к сети (Networkaccess) - при помощи протоколов и форматов Интернета (Url, http, Ip и др.) можно организовать доступ к облачным сервисам с самых разных устройств таких, как рабочие станции, мобильные телефоны и других. ГИС - это пример сервиса для работы с геопространственными данными, доступного через браузер или другие серверы.

Самообслуживание по требованию (On-demandself-service)- интерфейсы сервиса должны быть понятными, ответы на запросы пользователей - полностью автоматизированными. Сервис должен быть полностью готов к использованию и соответствовать потребностям пользователя. ГИС в таком контексте - это возможность создать многочисленные картографические серверы с интерфейсом браузера.

Объединение ресурсов (Resourcepooling) - Облачные вычислительные сервисы перераспределяют некоторые ресурсы такие, как вычислительные мощности, объемы для хранения, ввода-вывода, чтобы обеспечить масштабируемость. ИТ-ресурсы используются с максимальной эффективностью. Распространенные технологические и программные платформы допускают переброску неиспользуемых ресурсов для решения других задач или услуг. Примером является совместное использование компьютеров, администрируемых Esri, Amazon или Microsoft без малейшего представления или заботы о том, как они работают.

Эластичность (Elasticity) - Мощность сервиса может быть быстро автоматически увеличена или уменьшена, чтобы удовлетворить потребности и сократить расходование ресурсов. В то время как эластичность является характеристикой общего пула ресурсов, масштабируемость относится к особенностям "железа" и программного обеспечения. В ГИС примером может быть быстрая обработка больших наборов пространственной информации при помощи нескольких компьютеров "облака", которые по завершении задачи не используются.

Учет потребления (Measuredservice) - плата за пользование облачными вычислительными сервисами определяется используемыми ресурсами - вычислительными мощностями, емкостью хранилищ и количеством пользователей. В ГИС-отрасли плата за пользование картографическим сервером зависит, как правило, от продолжительности и пропускной способности канала.

Рис. 37. Три модели обслуживания

Три модели обслуживания представлены на Рис. 37 и 38. Инфраструктура как услуга (IaaS) является фундаментальным сервисом, за ней следуют Платформа как услуга (PaaS) и Программное обеспечение как услуга (SaaS) .

В первом случае, показанном на Рис. 38, т. е. в традиционной модели "настольного компьютера" пользователь управляет всем; при перемещении в облако инфраструктуры (IaaS) всеми вычислительными мощностями (процессорами, ЗУПД, сетевыми картами и жесткими дисками) управляет поставщик, а все остальное привносит пользователь. Пример такого решения - Amazon EC2 (Elastic Compute Cloud - Эластичное вычислительное облако)/ S3 (Simple Storage Service - Простой сервис хранения). С позиций оплаты это сервис "Paywhatyouuse" (плати за то, что используешь), что означает отсутствие оплаты за время, в течение которого он не работает. В сфере ГИС это будет значить, что вы арендуете вычислительные мощности у вашего поставщика, чтобы решать ГИС-проблемы.

PaaS (Облачная платформа как услуга) означает, что поставщик обеспечивает виртуальный программный слой с ПО, библиотеками и др. Обычно это API (Application Programming Interface - Интерфейс программирования приложений) - набор инструментов для создания приложений. Пользователь все еще может добавлять свои данные и некоторые программы, но в пределах платформы поставщика. Пример PaaS-Google App Engine - платформа для создания и размещения веб-приложений, управляемая в центрах данных Google. В контексте ГИС приходит на ум запуск Model Builder компании Esri (который интегрирован с Arc GIS Desktop и позволяет легко управлять управлением и обработкой данными без навыков программирования) на веб-странице. SaaS (Программное обеспечение как услуга) позволяет удаленно использовать ПО и/или специфические приложения клиента через браузер. Примерами являются электронная почта и Google Maps. Esri Arc GIS Online - типичный пример облачной ГИС.

Модели развертывания это:

Частное облако (Private cloud) - облачная инфраструктура, поставляемая для эксклюзивного пользования одной организации с многочисленными пользователями. Владеть, управлять и обслуживать может сама организация, сторонние компании, существует и гибридная конструкция. Облако может быть "внутренним" или "внешним" в зависимости от того, управляется и устанавливается ПО внутри или вне организации . Публичное облако (Public cloud) - облачная инфраструктура предоставляется в открытый доступ .

Рис. 38. Три модели и их пользователи

Она может принадлежать, управляться и обслуживаться бизнесом, академическими институтами или комбинированным образом. Физически она расположена в помещениях поставщика.

Общественное облако (Community cloud) - облачная инфраструктура для эксклюзивного использования специфическим сообществом пользователей из организаций, которые имеют общие задачи . Такие облака можно сравнить с подмножеством облаков публичных, особенно созданных для отдельных групп (правительственные, медицинских учреждений, финансовые). Владение, управление и обслуживание их может осуществляться одной и большим количеством организаций данного сообщества, сторонними компаниями или смешанным образом. Существовать они могут как "внутри", так и "вне".

Гибридное облако (Hybrid cloud) - облачная инфраструктура, состоящая из двух и более отдельных структур (частных, общественных или публичных), остающихся уникальными объектами, но связанными стандартизированной или частной технологией. Облака и мир ГИС.

Возвращаясь в прошлое Google Earth можно считать хорошим примером протооблака, поскольку этот сервис содержит изображения из разных центров данных, формирующие глобальное покрытие и связанные друг с другом для формирования интерактивной трехмерной визуализации. Кроме того, сервис предоставляет много географических инструментов (исследование местностей, прокладка маршрутов и др.) и позволяет индивидуальному пользователю визуализировать то, что уже доступно, а также добавлять новую информацию, которую можно просматривать и публиковать в открытом доступе для пользователей всей планеты.

Облачные вычисления - одно из передовых направлений ИТ, их использование в мире ГИС становится все более широким; многие инновации сейчас доступны пользователям.

Autodesk запустила новый сервис - Autodesk BIM 360 (как часть Autodesk 360). Одними из новинок BIM 360 являются Концептуальный Дизайн (Conceptual Design) и Оценка Осуществимости (Feasibility Evaluation), которые позволяют пользователям Autodesk Infrastructure Modeler (трехмерная ГИС, позволяющая формировать трехмерные цифровые модели городов, что подходит для архитектурных и инфраструктурных проектов начальной стадии разработки) публиковать, хранить и управлять большими моделями (рис.38) в Облаке. Пользователи могут пригласить других членов команды присоединиться, загрузить и редактировать модели.

Облака для ГИС также становятся достаточно популярными. Использование распределенных технических и программных ресурсов для организации онлайн ГИС-сервисов возможно благодаря применению программ для облачных вычислений в качестве сервиса для веб-ГИС.

Также можно создавать онлайн архитектурные проекты, загружать, управлять, редактировать и экспортировать растровые и векторные данные во всех популярных форматах. Все загруженные слои можно опубликовать, и они поддерживают Open street map, Google Maps и схожие сервисы. Уже доступны некоторые простые инструменты для ГИС-анализа и статистической обработки, вскоре будут добавлены новые.

Рис. 39. Типы облачных вычислений

Еsri анонсировала открытие годовой подписки на облачный доступ к Arc GIS Server (ГИС ПО для серверов) с мая 2012 г [1, 9]. Таким образом, все потребители могут использовать Arc GIS Server Cloud Bundle, основанный на инфраструктуре Amazon Elastic Compute Cloud (EC2), и при этом пользоваться технической поддержкой и консультациями Esri. Еще можно упрощать и сокращать организацию и управление сервером, чтобы увеличить мощность рабочих потоков; увеличить или уменьшить технические требования Arc GIS Server без установки дополнительного оборудования в офисе, что приводит к экономии потребления электроэнергии. Пользователи приобретают скоростной доступ к программе и могут незамедлительно размещать сервисы, поддерживать веб-картографические приложения. Доступ к программе осуществляется на основе лицензий на виртуальные машины, предоставляемые Amazon, вместо физически существующих в офисе.

В продолжение удачного запуска в данном направлении Esri предоставляет новый способ управления и обеспечения доступа к географической информации внутри организаций или интернет-сообщества, реализованный в Arc GIS 10.1, выпущенном в июне 2012 г., и Arc GIS Online. Эта версия позволяет пользователям Arc GIS Desktop всего в несколько кликов публиковать и координировать их собственные географические данные, картографические основы и обрабатывать информацию при помощи широкого спектра инструментов анализа. Такое распределение осуществляется через локальную сеть, Интернет или через особые элементы облачной архитектуры.

Arc GIS Online Рис. 40 - настраиваемая веб-система, спроектированная для экспертов, которые хотят управлять геопространственным контентом при помощи облачных инструментов и инфраструктур. Возможен и надзор администратора за созданием и доступом к данным, что повышает доступность географической информации в рамках компании и упрощает координацию действий различных пользователей.