Проектирование и создание базы данных ГИС

Концептуальное проектирование:

- определение конечной цели использования ГИС;

- уровень и детальность базы данных (масштаб, классификации);

- пространственные элементы;

- непространственные элементы;

- определение источников пространственных и непространственных данных;

- возраст и иные временные характеристики данных;

- территория, которую должны покрыть данные;

- информационная изученность территории;

- стандартные точки (тики) для пространственного совмещения данных;

- проблемная область непространственных данных, определяющая их особенности.

Логическое проектирование:

- координатная система, определяющая способ геокодирования и совмещения данных;

- проект пространственной "нарезки" листов карт;

- составление словаря непространственных данных;

- пространственная топологизация данных;

- редактирование пространственных и непространственных данных, их стыковка через идентификаторы.

Физическое проектирование:

- размещение данных и программных средств ГИС на диске;

- физический объем базы данных;

- потребности дискового пространства;

- скорость доступа к файловым структурам.

Контрольные вопросы для приобретения или приемки геопространственных данных:

- Наименование данных, и их владелец;

- От кого и когда получена информация;

- Происхождение данных;

- Горизонтальное (площадное) покрытие;

- Горизонтальное разрешение (масштаб, территориальная единица);

- Документировано ли качество данных;

- Существует ли топология;

- Вертикальная глубина (количество и перечень слоев);

- Какие классы объектов представлены (по идентификаторам);

- Какие свойства объектов представлены (по табличным полям);

- Формат/версия представления данных;

- Носитель (компактдиск, дискеты, проч.);

- Физический объем данных;

- Доступность данных (в какие сроки могут быть получены);

- Условия использования;

- Документация на данные.

Вопросы для самоконтроля:

1). Назовите основные этапы выполнения ГИС-проекта.

2). Каковы, на ваш взгляд, пути оптимизации базы данных ГИС-проекта?

3). Что такое привязка координат?

Глава 6. Пути развития и совершенствования ГИС-технологий.

ГИС и Internet

В современных сетевых технологиях типа "клиент-сервер", являющихся основой Internet, специалистов, работающих с ГИС и геоданными, еще недавно более всего привлекал именно тот факт, что, не вкладывая особых усилий в разработку специализированных сетевых приложений, можно было достичь вполне удовлетворительных результатов только за счет использования уже существующей программной среды. Именно этим можно объяснить повышенный интерес к WWW-технологии, которая считается одной из самых эффективных среди тех, которые "исследуют сетевые ресурсы".

ГИС-сообщество стало усиленно использовать Internet для того, чтобы сделать геопространственные данные доступными широкой публике, в том числе для профессионального использования.

Благодаря Internet становится очевидным, что комбинирование ГИС-технологий и высокоскоростных электронных сетей в состоянии обеспечить возможности для цифровой интеграции физически разделенных, но тематически согласованных баз геопространственных данных.

Близость геоинформационных и сетевых технологий очевидна: и те и другие оперируют пространственно координированной информацией и решают пространственные задачи. При этом, имея опыт формализованного территориального упорядочения и представления данных, специалисты в области ГИС всерьез задумываются о путях дальнейшего развития сетевых технологий и даже ставят перед их разработчиками новые задачи.

Приведем лишь один пример. Высокая "территориальная плотность" WWW-серверов, уже сейчас наблюдаемая в некоторых регионах, неизбежно приведет к необходимости создания мощных поисковых WWW-машин, способных осуществлять анализ сетевых информационных ресурсов не только с точки зрения проблемных областей (по ключевым словам), но и их точной (географической) локализации.

Сейчас подобные поисковые WWW-машины, например Yahoo (http://www.yahoo.com/search.html), с точки зрения пространственных запросов в состоянии идентифицировать нужные серверы (и, соответственно, информационные ресурсы) только по названиям регионов. При существенной же территориальной плотности WWW-серверов одной тематической направленности важным становится их дополнительная идентификация по точному географическому положению или же размещению в пределах заданной реальными географическими расстояниями буферной зоны. Элементы такого "геоинформационного" подхода уже исследуются самими ГИС-специалистами, причем даже на теоретическом уровне в рамках темы "География киберпространства (Geography of Cyberspace)", см. http://info.cf.ac.uk/ uwcc/cplan/martin/geography_of_cyberspace/geography_of_cyberspace.html, а также http://cello.cs.uiuc.edu/cgi-bin/slamm/ip2ll/).

Следует отметить и другое направление динамичного совершенствования сетевых технологий Internet, связанное с ГИС. В настоящее время уже многие сотни организаций во всем мире создают, используют и распространяют цифровые геопространственные данные на всех уровнях государственного управления, науки, образования, а также среди частного сектора. Увеличивающаяся зависимость собственной деятельности от наличия данных, собранных другими организациями, не только вызывает существенные изменения программ сбора и управления данными, но в первую очередь оказывает большое воздействие на совершенствование и развитие самих сетевых технологий применительно к специфике геопространственной информации.

То, что совсем недавно привлекало и даже восхищало ГИС-специалистов в WWW-технологии (прежде всего, богатые возможности так высоко ценимого ими образного (графического) отображения геоинформации, ее иерархической (с помощью гипертекста) организации для упорядочения разномасштабных наборов данных, наконец, относительная простота и удобство работы), при переходе к освоению Internet как системы, обеспечивающей профессиональную работу со значительными объемами территориально распределенных баз геоданных и иной геопространственной информации, быстро показало ограниченность и низкую эффективность WWW-технологии.

Первой "естественной" реакцией на лавинообразный рост объемов геоинформационных ресурсов Internet и попыткой "смягчить" этот эффект "традиционным" способом, не затрагивая коренного совершенствования программных средств, стала подготовка сводных систематизированных перечней геоинформационных ресурсов, располагаемых на тех же WWW-серверах и снабженных, помимо адресных ссылок, краткими аннотациями об их доступности, характере и т.д. Однако сфера использования подобных перечней ограничена: их целесообразно применять только в задачах овладения технологиями Internet, общего знакомства с накопленными ГИС-ресурсами, и их предварительного освоения.

Повышенные требования, все чаще предъявляемые к сетевым информационным ресурсам и поддерживаемым их технологиям со стороны профессиональной части пользователей, или, другими словами, наблюдаемый процесс "профессионализации" Internet, не мог не затронуть его геоинформационные ресурсы, которые в настоящее время оцениваются как одни из наиболее существенных по объемам и востребованных со стороны широкого круга пользователей.

Не спасает даже то обстоятельство, что, как правило, все современные технологии в дополнение к собственным возможностям предлагают "шлюзы" (gateways) к другим информационным системам или сетевым службам Internet, использующим иные сетевые технологии. Это позволяет интегрировать различные технологические решения применительно к организации геоинформационных ресурсов различного характера: картографические данные, снимки, программные средства, текстовые файлы и т.д. и использовать для них наиболее приемлемые и эффективные средства поиска, доступа, использования. Наиболее часто встречающиеся комбинации таких технологий - WWW/FTP/Gopher, в которых WWW-серверу отводится в первую очередь, роль пользовательского интерфейса.

Однако только универсальных средств, разрабатываемых в отрыве от прикладного использования в той или иной проблемной области, становится недостаточно. Специфика геоинформационных ресурсов заставляет создавать проблемно-ориентированные программные средства, которые интегрируют универсальные сетевые технологии с ГИС-технологиями, поддерживающими организацию и работу с геопространственными данными.

Однако в последнее время стало ясно, что наиболее эффективные результаты организации работы с цифровыми геоданными в сети Internet можно получить, интегрируя сильные стороны различных информационных технологий.

Так, например, компанией Core Software Technology (CST) (http://www.coresw.com/) разработан ImageNet Plus, представляющий собой специализированный сетевой программный продукт типа "клиент-сервер", объединяющий в себе сильные стороны WWW, TCP/IP и систем управления крупномасштабными базами данных с целью организации системы распространения цифровой геопространственной информации.

Он значительно ускоряет процесс доступа и поиска заархивированной информации через WWW-сервер и полностью автоматизирует формирование соответствующих страниц на языке HTML (используемого в WWW-технологии) как для организации поиска данных, так и для отражения его результатов в реальном времени.

Помимо сетевой поддержки, он предоставляет клиенту-пользователю расширенные возможности скоростного интерактивного создания карт и визуализации снимков по имеющимся на сервере геоданным, их просмотра, электронного заказа и доставки.

Благодаря ImageNet фирма CST уже сейчас поддерживает достаточно широкую сеть архивов космических и аэрофотоснимков, картографических и демографических данных не только на территорию Северной Америки, но (используя организации-провайдеры) и на иные районы Земного шара: Европу (Eurimage), страны СНГ (межотраслевое объединение "Совинформспутник"), Ближний Восток (Tiltan Systems Engineering).

В планах компании - организация на базе ImageNet глобального сетевого сегмента коммерческого и свободного обмена и распространения цифровых геопространственных данных. Для этих целей в последнее время разработана и выполняется специальная программа University Data Access and Sharing (UDAS), направленная на вовлечение в эту деятельность университетов, в которых накоплены значительные массивы геоданных. По этой программе им предоставляется специальные гранты на бесплатную поставку и лицензионное использование программного продукта ImageNet 2.0, коммерческая стоимость которого оценивается в 15,000 USD.

Примечательно, что в области сетевого распространения геопространственных данных в последнее время начинают работать и фирмы, напрямую не связанные с ГИС-технологиями, но имеющие опыт создания сетевых приложений для Internet.

Так, например, компания APPIAN Interactive Corporation (http://pythia.com), специализирующаяся в области сетевого распространения информации, добавила к набору своих программных продуктов, основанных на WWW-технологиях, приложение APPIAN Carta, позволяющие поддерживать цифровые картографические данные. Решая стандартные задачи организации сетевого доступа к базам геоданных, поиска требуемых наборов, их просмотра, уточнения спецификации, составления конфиденциального заказа и передачи данных заказчику, фирма, по сути дела "изобрела" собственный векторный картографический интерфейс, "подключаемый" к хранилищам данных, основанным на WWW-технологии и/или использующим RDBMS. В результате, клиент получает полный графический сервис, позволяющий "показать цифровой картографический товар лицом", т.е. оценить покрытие территории различными данными, насыщенность листов, детальность характеристик, качество и точность цифрования и другие "товарные" качества геоданных, которые не в состоянии отразить ни один, даже очень подробный формат метаданных.

Настало время и для еще более тесной интеграции ГИС и сетевых технологий за счет совершенствования уже не сетевых, а популярных геоинформационных программных продуктов. Один из удачных примеров - создание ESRI Inc. специального приложения Spatial Database Engine (SDE), способного организовать распределенную сеть баз геоданных на основе TCP/IP протокола и предоставить работу с ними в режиме "клиент-сервер", используя в качестве программного средства "клиента" новый продукт ArcView3 (http://www.esri.com/products/sde/sde.html).

Другой, еще более характерный пример - новинка из области ГИС, полностью интегрированной в современные сетевые технологии. Одной из первых компаний, разработавших такое специализированное геоинформационное программное обеспечение для Internet стала MapInfo Corp. (http://www.mapinfo.com). Ее представитель David Klein объявил о разработке новой технологии, названной MapInfo ProServer, которая соединяет мощь настольной ГИС MapInfo Professional с возможностями работы в режиме удаленного доступа, предоставляемыми сетевыми технологиями в Internet. Уже в сентябре этого года планируется начать ее распространение, а пока, согласно разработанной MapInfo Corp. "программе раннего размещения" (Early Placement Program), разработчики приложений, используя Internet, могут получить бета-версию этого продукта.

Итак, симбиоз геоинформационных и сетевых технологий, вызванный беспрецендентно быстрым развитием и популяризацией глобальной сети Internet, а также успехами первичного накопления цифровых геоинформационных ресурсов и переносом их на информационные серверы, существенно изменяет все аспекты геоинформационной деятельности. По-видимому, именно с повсеместным развитием и освоением прогрессивных сетевых технологий, объединенных в глобальную компьютерную сеть Internet, могут быть связано технологическое и информационное совершенствование геоинформатики.

Благодаря развитию телекоммуникационных технологий в России, расширению их географии, организационных форм, спектра сетевых услуг, и в нашей стране Internet становится или в ближайшее время станет доступным средством организации геоинформационного обмена и распространения ГИС-технологий.

Поэтому уже сейчас, на наш взгляд, следует закладывать основы гармоничного встраивания сетевых технологий во все сферы геоинформационной деятельности, формировать единую стратегию их освоения и использования.

Оценивая необходимые шаги и ближайшие перспективы этой большой работы, можно наметить следующие этапы ее активизации:

· Скорейшее знакомство и овладение навыками работы в глобальной сети Internet.

· Освоение геоинформационный ресурсов, уже накопленных и постоянно пополняемых в Internet, а также передовых технологий работы с ними.

· Освоение и участие в развитии российской телекоммуникационной и сетевой информационно-технологической базы для активизации работ по накоплению, систематизации, организации доступа и использования геоинформационных ресурсов с перспективой организации российского геоинформационного логического сегмента в глобальной сети Internet.

· Обеспечение сетевой поддержки формирования и развития национальной геоинформационной инфраструктуры России.