POLITECHNIKA KRAKOWSKA im. TADEUSZA KOŚCIUSZKI. Olga Pomprowicz. WFS jako element infrastruktury danych przestrzennych inżynierii środowiska

Transkrypt

1 POLITECHNIKA KRAKOWSKA im. TADEUSZA KOŚCIUSZKI Wydział Inżynierii Środowiska Instytut Inżynierii i Gospodarki Wodnej Olga Pomprowicz WFS jako element infrastruktury danych przestrzennych inżynierii środowiska Praca inżynierska Studia stacjonarne I stopnia Kierunek studiów: Ochrona Środowiska Specjalność: Kształtowanie Środowiska Praca wykonana pod kierunkiem dr inż. Robert Szczepanek Recenzent: dr hab. inż. Wiesław Gądek, prof. PK Ocena pracy: Nr pracy: 2634 Kraków, 2015 ul. Warszawska 24, Kraków tel/fax.(+48 12) sekretariat@iigw.pl Internet:

2 OŚWIADCZENIE KIERUJĄCEGO PRACĄ Oświadczam, że niniejsza praca została przygotowana pod moim kierunkiem i stwierdzam, że spełnia ona warunki do przedstawienia jej w postępowaniu o nadanie tytułu zawodowego Data Podpis kierującego pracą Załącznik do Zarządzenia nr 21 Rektora PK z dnia 15 czerwca 2012 r. imię i nazwisko nr albumu... wydział PK.. kierunek studiów.. forma studiów i poziom kształcenia.., dnia r. OŚWIADCZENIE O SAMODZIELNYM WYKONANIU PRACY DYPLOMOWEJ Oświadczam, że przedkładana przeze mnie praca dyplomowa inżynierska pt.: została napisana przeze mnie samodzielnie. Jednocześnie oświadczam, że ww. praca: 1) nie narusza praw autorskich w rozumieniu ustawy z dnia 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych (Dz.U. z 2006 r. Nr 90, poz. 631 z późn. zm.) oraz dóbr osobistych chronionych prawem cywilnym, a także nie zawiera danych i informacji, które uzyskałem/am* w sposób niedozwolony, 2) nie była wcześniej podstawą żadnej innej procedury związanej z nadawaniem tytułów zawodowych, stopni lub tytułów naukowych. Jednocześnie przyjmuję do wiadomości, że w przypadku stwierdzenia popełnienia przeze mnie czynu polegającego na przypisaniu sobie autorstwa istotnego fragmentu lub innych elementów cudzej pracy, lub ustalenia naukowego, właściwy organ stwierdzi nieważność postępowania w sprawie nadania mi tytułu zawodowego (art. 193 ustawy z dnia 27 lipca 2005 r. Prawo o szkolnictwie wyższym, Dz.U. z 2012 r. poz. 572). podpis

3 SPIS TREŚCI Wstęp... 2 Rozdział Rozdział GetCapabilities DescribeFeatureType GetFeature i GetFeatureWithLock GetGMLObject Transaction LockFeature Rozdział Portale zagraniczne Pegelonline Urząd ds. Ochrony Środowiska stanu Massachusetts Boundless Geoportale Nazionale Portale krajowe Geoportal System Informacji Przestrzennej Wrocławia Katalog otwartych danych RDOŚ w Białymstoku Fora internetowe Podsumowanie Bibliografia Spis rysunków Abstrakt

4 WSTĘP Niniejsza praca opisuje usługi WFS, które cieszą się coraz większą popularnością wśród osób zajmujących się systemem informacji przestrzennej na całym świecie. Niestety do dziś nie jest ona w naszym kraju powszechnie stosowaną i rozpowszechnioną metodą pozyskiwania danych. Nadrzędnym celem mojej pracy jest zaprezentowanie sposobów korzystania z danych przestrzennych, udostępnianych przez serwery WFS. Rozdziały pierwszy i drugi zostały w całości poświęcone teoretycznej stronie zagadnienia. Zawarte są w nich specyfikacje usług sieciowych, w tym usług WFS. W rozdziale trzecim przedstawiony został sposób pozyskiwania informacji z serwerów zagranicznych i polskich. Opisuje on również miejsca, w których możemy szukać pomocy oraz dowiedzieć się o wprowadzanych w tej dziedzinie nowościach. 2

5 ROZDZIAŁ 1 Usługi sieciowe Od wieków ludzie opisywali otaczający ich świat, posługując się uniwersalnym językiem kartografii: rysowali mapy, analizowali je i wykorzystywali, aby móc lepiej orientować się w otaczającej ich rzeczywistości. Współczesnym językiem opisu przestrzeni geograficznej są komputerowe systemy informacji geograficznej (Geographical Information System, GIS), nazywane w różnych kontekstach również systemami informacji przestrzennej. Umożliwiają one nie tylko gromadzenie, ale i analizowanie danych geograficznych oraz związanych z nimi atrybutów opisowych. Systemy GIS pozwalają na gromadzenie danych przestrzennych i opisowych, ich uporządkowanie, wszechstronna analizę i wizualizację. Pojęciem podstawowym pojawiającym się w terminologii GIS jest informacja przestrzenna, określająca położenie, wielkość, kształt oraz relacje przestrzenne zachodzące między obiektami, zjawiskami lub procesami. Innym terminem jest informacja geograficzna, która z kolei stanowi wiadomość o położeniu, geometrycznych własnościach i przestrzennych relacjach obiektów, które mogą być identyfikowane w odniesieniu do przestrzeni, stanowiącej przedmiot badań geografii, a wiec zlokalizowane w środowisku geograficznym. Kluczową rolę w infrastrukturze geoinformacyjnej odgrywają usługi, będące operacjami, które mogą być wykonywane przy użyciu oprogramowania komputerowego na informacjach zawartych w zbiorach danych przestrzennych lub na powiązanych z nimi metadanych. Pojęcie usługi ma tu charakter funkcjonalny, co oznacza, że odnosi się do możliwości wykonywania zadań przez jeden system dla innego systemu lub użytkownika. Dla realizacji usługi konieczny jest interfejs, czyli zdefiniowane połączenie tych jednostek. Interfejs jest pojęciem bardziej technicznym niż usługą i wiążą się z nim takie elementy jak: protokół, język komunikacji i określone zasoby techniczne systemu. 3

6 Do usługi sieciowych według Ustawy z dnia 4 marca 2010 o Infrastrukturze Przestrzennej (Dz. U. Nr 76, poz.489 x9, pkt.1.) zalicza się: wyszukiwanie umożliwiające wyszukiwanie zbiorów oraz usług danych przestrzennych na podstawie zawartości odpowiadających im metadanych oraz umożliwiające wyświetlanie zawartości metadanych; przeglądanie umożliwiające, co najmniej: wyświetlanie, nawigowanie, powiększanie i pomniejszanie, przesuwanie lub nakładanie na siebie zobrazowanych zbiorów oraz wyświetlanie objaśnień symboli kartograficznych i zawartości metadanych; pobieranie umożliwiające pobieranie kopii zbiorów lub ich części oraz, gdy jest to wykonalne, bezpośredni dostęp do tych zbiorów; przekształcanie umożliwiające przekształcenie zbiorów w celu osiągnięcia interoperacyjności zbiorów i usług danych przestrzennych; [T. Kubik, 2009] Infrastruktura danych przestrzennych jest zespołem odpowiednich technologii, środków politycznych i ekonomicznych oraz przedsięwzięć instytucjonalnych, które ułatwiają dostęp i korzystanie z danych przestrzennych. [ ] Może być ona postrzegana, jako budowa zasobu informacji zaimplementowanego w technologii rozproszonych baz danych. Liczba dostawców danych w tej infrastrukturze nie jest i nie może być sztywno ograniczona. Aby w pełni wykorzystać jej możliwości, muszą istnieć mechanizmy zapewniające osiągnięcie interoperacyjności rozwiązań. Interoperacyjność jest tu rozumiana w kontekście technologicznym, jako możliwość łączenia zbiorów danych przestrzennych oraz interakcji usług danych przestrzennych bez powtarzalnej interwencji manualnej w taki sposób, aby wynik był spójny, a wartość usług dodanych została zwiększona. WebGIS to zespół baz danych przestrzennych oraz usług sieciowych, osiągalnych dla użytkowników Internetu. Początkowo udostępnianie tych informacji odbywało się za pośrednictwem aplikacji sieciowych lub witryn internetowych opracowywanych przez firmy komercyjne, organizacje lub instytucje. Ponieważ nie istniały standardy, określające sposób przechowywania i udostępniania tego rodzaju danych w postaci elektronicznej, powstające rozwiązania cechowała duża różnorodność. 4

7 [T. Kubik, 2009] W rezultacie wyniki, pochodzące od różnych dostarczycieli, nie mogły, w większości przypadków, współdziałać ani wymieniać pomiędzy sobą informacji. Sytuacja ta uległa zmianie wraz z opublikowaniem wyników prac realizowanych w ramach OGC (ang. The Open Geospatial Consortium) oraz komitetów technicznych związanych z geoinformacją. Standardy ISO, jak i standardy OGC, są szeroko przyjmowane i używane przez społeczność związaną z informacją przestrzenna. Wielu użytkowników systemu GIS nie widzi, jak istotną rolę odgrywają rozwiązania oparte na usługach sieciowych. Siłę tych usług można ocenić, biorąc pod uwagę wzrastająca liczbę produktów i aplikacji wdrążających specyfikacje OGC. [T. Kubik, 2009] To właśnie otwartość uzgodnionych na drodze porozumień standardów, powstałych w celu osiągnięcia kompatybilności pomiędzy produktami GIS oraz wszystkimi typami systemów przetwarzających dane przestrzenne, jest kluczem do sukcesu w implementowaniu rozwiązań sieciowych oraz przyczynkiem do budowy infrastruktury danych przestrzennych. W infrastrukturze danych przestrzennych szczególną rolę odgrywają geoportale - aplikacje sieciowe (portale internetowe), otwierające użytkownikom dostęp do danych przestrzennych. Geoportale działają na serwerze, z którym użytkownik łączy się za pośrednictwem przeglądarki internetowej. Oznacza to, że aby skorzystać z funkcji danej aplikacji, nie musi on posiadać na swoim komputerze żadnego innego oprogramowania. Do tego celu wystarczy mu zwykła przeglądarka internetowa (np. Internet Explorer, Firefox, Chrome, Opera itp.). Przeglądarka internetowa pełni role tak zwanego klienta (Rysunek 1). 5

8 Rysunek 1: Przykład danych przestrzennych dostępnych przez przeglądarkę internetową. [źródło: maps.geoportal.gov.pl] Geoportale względem użytkowników pełnią rolę okna prowadzącego do danych przestrzennych gromadzonych na różnych serwerach. Mówiąc krócej zestawiają one i wykorzystują wiele usług sieciowych. Wśród usług dostępnych na geoportalach wyróżnić można: wyszukiwanie, przeglądanie i pobieranie [ Usługa przeglądania - usługa Web Map Service (WMS) służy do dynamicznego generowania obrazów mapowych z danych przestrzennych. Mapy mogą być wygenerowane w kilku formatach graficznych, m.in. PNG, GIF i JPEG. Za pomocą odpowiednio skonstruowanego zapytania URL możliwe jest wygenerowanie mapy, uzyskanie informacji o obiektach geograficznych lub pobranie listy dostępnych poleceń. Usługa pobierania - usługa Web Feature Service (WFS) służy do pobierania danych przestrzennych. Dane mogą być pobrane w kilku formatach, m.in. GML, JSON, CSV i Shape-zip. Za pomocą usługi WFS użytkownik może pobrać konkretne dane wektorowe. W odróżnieniu od udostępniania danych np. za pomocą protokołu FTP, usługa WFS umożliwia bezpośredni dostęp do szukanych informacji. Usługa wyszukiwania - usługa Catalogue Service for the Web (CSW) umożliwia przeszukiwanie zbiorów informacji opisowej (metadanych) dla danych, usług i obiektów powiązanych. 6

9 Organizacja standaryzacyjna OGC (The Open Geospatial Consorcium) Open Geospatial Consortium jest organizacją zrzeszającą ponad 350 przedsiębiorstw, instytucji, uczelni i organizacji, zajmujących się geoinformacją. Głównym efektem jej działalności są standardy ujednolicające przesyłanie, ściąganie oraz przetwarzanie danych przestrzennych. Usługi sieciowe OGC bazują na modelu klient-serwer, w którym komunikacja pomiędzy nimi odbywa się za pomocą dokumentów XML i jest realizowana przez protokół HTTP. Zastosowanie usług OGC polega na wykorzystaniu protokołu HTTP, jako warstwy przenoszącej zapytania klienta i odpowiedzi serwera w postaci dokumentów XML. [T. Kubik, 2009] Dla usług sieciowych OGC nieistotne jest, jakiego języka programowania użyto, ani w jakim systemie czy na jakim sprzęcie je uruchomiono. Ważne jest, aby interfejs usług udostępnianych w sieci był zgodny ze specyfikacją. [ ] Specyfikacje usług OGC definiują słownik oraz syntaktykę komend/operacji, które pozwalają na komunikację pomiędzy serwerem a klientem. Każdy serwer, na którym uruchomiono usługę OGC, dostarcza oficjalnego i jednoznacznego opisu posiadanych przez siebie usług. W wielu przypadkach, aby uzyskać daną funkcję konieczne jest uruchomienie wielu usług na raz. Istnieje prawie trzydzieści standardów OGC. Zawierają one szczegóły dotyczące sposobu wdrażania danej usługi. Wybrane specyfikacje OGC przedstawione zostały poniżej. 7

10 Tabela 1: Wybrane standardy OGC. [źródło: opracowanie własne] Skrót Nazwa angielska Nazwa polska Opis WMS Web Map Service Usługa przeglądania Udostępnianie map w formatach m.in. PNG, GIF, JPEG WFS Web Feature Service Usługa pobierania Udostępnianie danych wektorowych w formatach m.in. GML, JSON, CSV, Shape-zip WPS Web Processing Service Usługa przekształcania Zdalne przetwarzanie CSW Web Catalogue Service Usługa wyszukiwania Usługa przeszukiwania metadanych 8

11 ROZDZIAŁ 2 Usługa pobierania (Web Feature Service) WFS jest jedną z usług zatwierdzonych przez OGC. Jej zadaniem jest udostępnianie danych przestrzennych w postaci źródłowej, z możliwością ich aktualizacji. Udostępniane dane, poprzez WFS otwierają możliwość łatwego wykorzystania ich w programach GIS począwszy od wizualizacji danych, przez wszelkiego rodzaju wyszukiwania atrybutowe i przestrzenne, aż po złożone analizy przestrzenne. Łączenie się z serwerem następuje poprzez protokół HTTP. Oficjalny opis protokołu jest częścią jego specyfikacji przyjętej, jako standard, opisujący sposób przesyłania danych w Internecie poprzez pliki XML, zawierające dane wektorowe oraz opisowe. Zapisywane są one w formacie GML. Dla wykorzystania usług WFS nie jest konieczne posiadanie oprogramowania komercyjnego można wykorzystać do tego celu wiele istniejących programów Open Source, takich jak QGIS, udig, GAIA czy też OpenJump. Programy te są powszechnie dostępne. Istnieją w wersjach działających zarówno w Windows jak i Linux i są często aktualizowane. Jeden serwis WFS może również stać się klientem innego serwisu WFS. Jeśli dany serwer nie dysponuje zamówionymi przez klienta danymi, WFS może kaskadowo skorzystać z informacji innych serwerów WFS i w rezultacie dostarczyć połączone dane. [A. Iwaniak, 2005]: Klient poprzez serwis WFS ma możliwość zamówienia tylko tej partii informacji, która go w danym momencie interesuje. Dzięki wykorzystaniu języka GML klient może lokalnie manipulować otrzymanymi informacjami. Istotną cechą tego serwisu jest także umożliwienie edycji danych zgromadzonych na serwerze (jako opcja). Poprzez wysłanie odpowiednich komend klient ma możliwość usuwania, dodawania lub aktualizowania danych po stronie serwera. 9

12 Serwer WFS powinien obsługiwać następujące żądania: GetCapabilities, DescribeFeatureType, GetFeature, GetFeatureWithLock, GetGmlObject, Transaction, LockFeature. Żądania te można podzielić na trzy grupy: pytania o dane (GetCapabilities, DescribeFeatureType, GetFeature, GetFeatureWithLock), pozyskiwanie danych z dokumentów GML (GetGmlObject), modyfikowanie danych (Transaction, LockFeature). Oprócz dostarczenia odpowiedzi, usługa WFS informuje klientów również o błędach, jeżeli takowe wystąpią podczas zapytania. Informacje te dostarczane są w postaci pliku XML. We wszystkich zapytaniach do usług WFS pojawiają się następujące parametry [T. Kubik, 2009]: VERSION - wartością tego opcjonalnego parametru jest numer wersji usługi (czyli VERSION=1.1.0), SERVICE- wartością tego obligatoryjnego parametru jest nazwa usługi (czyli SERVICE= WFS), REQUEST- wartością tego obligatoryjnego parametru jest nazwa wywoływanej operacji. Nazwa operacji określa kontekst zapytania, a więc decyduje również o wystąpieniu, bądź nie, innych parametrów. 10

13 2.1. GETCAPABILITIES Wynikiem wykonania przez serwer WFS komendy GetCapabilities jest dokument XML, który zawiera informacje o udostępnionych obiektach i ich atrybutach. Serwer WFS po otrzymaniu zapytania klienta, zapisanego w odpowiednich parametrach GetCapabilites, tworzy odpowiedź w postaci pliku XML zawierającego metadane i przesyła go protokołem HTTP do klienta. Format zapytania i format odpowiedzi muszą być zgodne ze specyfikacją protokołu WFS. Poza VERSION I SERVICE parametrami żądania w operacji GetCapabilities są [T. Kubik, 2009]: REQUEST - parametr obligatoryjny, z nazwą operacji (REQUEST= GetCapabilities), FORMAT - parametr opcjonalny, z oczekiwanym formatem dostarczanych metadanych wyrażonym jako typ MIME (FORMAT=text/xml), UPDATESEQUENCE - parametr opcjonalny z numerem sekwencji lub odciskiem czasu lub dowolnym ciągiem znaków identyfikującym dokument metadanych. Przykładem takiego zapytania może być: bilities Odpowiedź otrzymana w wyniku zapytania jest złożonym dokumentem XML. Zawiera ona między innymi następujące elementy: ServiceIdentification zawiera podstawowe informacje, jak nazwa i typ usługi, ServiceProvider zawiera informacje kontaktowe instytucji zarządzającej usługą (np. numer telefonu, adres , adres WWW, itp.), OperationMetadata zawiera opis operacji rozumianych przez serwer WFS wraz z listami ich parametrów, FeatureTypeList zawiera listę typów obiektów wraz z domyślnymi odwzorowaniami kartograficznymi, 11

14 Fragmenty odpowiedzi, jaką otrzymujemy poprzez zapytanie zadane w przykładzie prezentuje Rysunek 2. Rysunek 2: Odpowiedź GetCapabilities. [źródło: DESCRIBEFEATURETYPE Żądanie DescribeFeatureType służy do zapytań o schemat, definiujący typy danych, które chcemy uzyskać. Oprócz parametrów VERSION i SERVICE w zapytaniu występują również: REQUEST= DescribeFeatureType - wskazuje na żądanie dostarczenia schematu dla danego typu, TYPENAME - nazwy typów. Odpowiedzią na żądanie DescribeFeatureType jest dokument ze schematem dla wybranych typów odpowiednio dla żądania. Dokument jest schematem XML, który definiuje postać danych wejściowych oraz wyjściowych. 12

15 2.3. GETFEATURE I GETFEATUREWITHLOCK Operacja GetFeature jest używana do zapytań o obiekty występujące w postaci elementów dokumentu XML. Żądania te, mogą dotyczyć całej listy obiektów, z możliwością ich uszczegółowienia, przykładowo przez określenie filtra, ograniczenia na maksymalną liczbę obiektów itp.. Wynikiem takiej operacji jest dokument XML, przedstawiający listę atrybutów i danych wektorowych każdego obiektu w formacie GML. Obok parametrów VERSION i SERVICE występują również [T. Kubik, 2009]: REQUEST= GetFeature - jest to żądanie pobrania danego elementu, bez i z zastosowaniem zamka, OUTPUTFORMAT - format odpowiedzi przez MINE (text/xml), RESULTTYPE- służy do wskazania czy oczekujemy odpowiedzi, jako kompletny dokument czy tez ma to być pusty dokument (informuje nas tylko o liczbie obiektów, jakie mogłyby pojawić się w odpowiedzi), TYPENAME- lista nazw obiektów, których dotyczy dane zapytanie, FILTER- stosowany filtr ograniczający zakres elementów, BBOX- parametr ograniczający obszar, którego zapytanie dotyczyło. W żądaniach WFS występują także parametry dodatkowe [T. Kubik, 2009]: TRAVERSEXLINKDEPTH- głębokość, do jakiej są rozwijane powiązania zdefiniowane w Link, TRAVERSEXLINKEPIRY- określa czas (w minutach), w którym usługa WFS powinna czekać na odpowiedź GETGMLOBJECT Żądanie GetGMLObject jest operacją, pozwalającą na wyszukiwanie elementów i obiektów na podstawie ich ID w dokumentach XML. Jest ono przetwarzane przez serwis WFS, po czym odpowiedni dokument XML zostaje zwrócony klientowi. W zapytaniach tych użytkownicy mogą zadawać pytania o obiekty, elementy określając głębokość poszukiwań oraz limit czasu. 13

16 Poza parametrami VERSION i SERVICE występują też[t. Kubik, 2009]: REQUEST=GetGmlObject- jest to żądanie dostarczenia obiektu GML, GMLOBJECT- identyfikator ID używane w dokumencie XML do zdefiniowania obiektu TRANSACTION Operacja Transaction umożliwia modyfikację zasobu dostępnego w usłudze poprzez usuwanie, wstawianie i modyfikowanie określonych elementów. Używając kodowania XML jesteśmy w stanie zakodować żądanie utworzenia lub modyfikacji wybranego obiektu bądź obiektów. Żądanie przesyłane jest w formie pliku XML, w którym mogą występować elementy: Insert, Update lub Delete. Definiują one operacje, wykonane w ramach tej transakcji. Umożliwia nam to wstawianie nowych obiektów (Insert), a także ich modyfikowanie (Update) bądź usuwanie (Delete). Serwer usługi przetwarza te elementy w kolejności, w jakiej zostały zapisane w żądaniu. Każde wykonanie operacji Transaction pociąga za sobą przeprowadzenie pewnych zabiegów na bazach danych po stronie serwera. Wszystkie operacje transakcyjne powinny uwzględniać konieczność ich zatwierdzenia na wykorzystywanej bazie danych LOCKFEATURE Operacja LockFeature służy do zapewnienia spójności danych w trakcie wykonywania transakcji. Zakłada się wówczas długoterminową blokadę na obiekty. W żądaniu, oprócz wymienianych już wcześniej parametrów VERSION i SERVICE występują także [T. Kubik, 2009]: REQUEST= LockFeature parametr wskazujący na rodzaj żądania, TYPENAME- parametr ten definiuje nazwę lub typ obiektu, który ma być zablokowany, EXPIRY parametr, który podaje czas, na jaki została nałożona blokada (minuty), jeżeli nie zostanie on określony oznacza to, że blokada ma trwać w nieskończoność, 14

17 LOCKACTION=[ALL SOME] parametr wskazujący sposób założenia blokady. Wartość ALL jest to żądanie zablokowania wszystkich obiektów, SOME odpowiada żądaniu zablokowania jak największej liczby obiektów (do powodzenia tej operacji wystarczy zablokować jeden obiekt). [T. Kubik, 2009]: Odpowiedzią na LockFeature jest dokument XML z elementem głównym WFS_LockFeatureResponse, zawierający identyfikator zamka, który może być wykorzystywany przez klienta w kolejnych operacjach na zbiorze zablokowanych obiektów. 15

18 ROZDZIAŁ 3 Geoportale udostępniające usługi WFS Portale tworzone w ramach infrastruktury danych przestrzennych mają za zadanie ułatwiać użytkownikom łączenie usług geoinformacyjnych z jednego miejsca, bez konieczności surfowania po Internecie. O popularności infrastruktury danych przestrzennych decyduje przede wszystkim ilość i jakość danych dostępnych poprzez usługi. Geoportale aplikacje sieciowe (portale internetowe) otwierają użytkownikom dostęp do danych przestrzennych. Działają na serwerze, z którym użytkownik łączy się za pośrednictwem przeglądarki internetowej. Geoportale względem zwykłych użytkowników pełnią rolę bram o przyjaznych graficznych interfejsach, prowadzących do danych przestrzennych poprzez usługi geoprzestrzenne, Działanie portalu polega na zestawieniu i wykorzystaniu wielu usług sieciowych zgodnie z potrzebami użytkowników. Usługa Pobierania (WFS) pozwala klientowi odbierać i aktualizować dane przestrzenne zapisane w formacie GML. Wysyłanie i odbieranie danych geograficznych odbywa się poprzez Internet przy użyciu protokołu HTTP. Dane te można traktować, jako kod źródłowy mapy, dzięki któremu zostanie ona wygenerowana. [P. Sadura, 2012]: W Internecie dostępna jest szeroka gama danych publikowanych za pomocą usług WFS. Dane udostępniane są na geoportalach narodowych poszczególnych państw, a także w wyspecjalizowanych serwisach organów administracji rządowej, jednostek samorządowych różnych szczebli, instytucji naukowych, organizacji sektora pozarządowego, prywatnych firm. Istnieje wiele geoportali zagranicznych, jak i krajowych udostępniających usługi WFS. W kolejnych podrozdziałach przedstawię kilka z nich wraz ze sposobem pobierania danych przestrzennych poprzez usługę WFS. Powstały również internetowe fora tematyczne. 16

19 Dane otrzymujemy poprzez protokół HTTP, wiec można odczytać je za pomocą przeglądarki. Istnieje również możliwość wczytania ich do programów Open Source, które są powszechnie dostępne. Pobrane dane będę odczytywać za pomocą programu QuantumGIS PORTALE ZAGRANICZNE Pegelonline Pegelonline jest to niemiecki geoportal, który udostępnia dane o stanach rzek w Niemczech w czasie rzeczywistym za pośrednictwem usług WFS. Poziomy wody są dostępne, jako dane wektorowe i mapy zintegrowane z aplikacją. WFS jest dostępna pod następującym adresem: bilities Odpowiedź otrzymana w wyniku zapytania jest dokumentem XML (przedstawionym na Rysunku 3), zawierającym między innymi następujące elementy: Service Identification mówi nam o typie pobranych danych - w tym przypadku są to German waterways. Możemy również znaleźć numer wersji usługi WFS zapisanej, jako ServiceTypeVersion Sekcja ServiceProvider prezentuje informacje o instytucji zarządzającej tą usługą takie jak jej nazwa Bundesanstalt fur IT-Dienstleistungen im Geschaftsbereich des BMVBS, miejscowość i kraj siedziby. Znajdujemy tam również nazwę rzeki na której są prowadzone obserwacje stanu wód. Sekcja FeatureTypeList zawiera listę dostępnych typów obiektów. Możemy tak odnaleźć również informację o tym, że dane zapisane są w układzie WGS 84 oraz współrzędne ograniczające. 17

20 Rysunek 3: : Odpowiedź serwera WFS przez portal Pegelonline [źródło: Inną metodą odczytania danych dostępnych przez ten serwer jest dowolny program Open Source. Przedstawiony przykład pokazuje sposób użycia programu QGIS. Wpisujemy odpowiednie zapytanie (czyli adres URL usługi) poprzez funkcję: dodaj warstwę WFS (Rysunek 4). Rysunek 4 : Łączenie z serwerem WFS [źródło: opracowanie własne] Kolejnym krokiem jest połączenie się z wybranym serwerem i wczytanie warstwy do programu. 18

21 Rysunek 5: Dodawanie warstwy WFS (poziomy wody). [źródło: opracowanie własne] Po załadowaniu tej warstwy otrzymujemy mapę z naniesionymi punktami pomiarowymi przedstawioną na ilustracji poniżej. Rysunek 6: Stany wód na rzekach w Niemczech udostępniane w czasie rzeczywistym. [źródło: opracowanie własne] 19

22 2.1.2 Urząd ds. Ochrony Środowiska stanu Massachusetts Na portalu odnajdujemy odwołania WFS, zawierające dane z amerykańskiego serwera i przedstawiające informacje z Urzędu ds. Ochrony Środowiska stanu Massachusetts. Poprzez protokół http otrzymujemy odpowiedź zwrotną (Rysunek 7). Rysunek 7: Odpowiedź serwera WFS. [źródło: W pierwszej sekcji przedstawione zostały dane, dotyczące nazwy usługi, serwera oraz obszaru, z którego pochodzą (WFS, GeoServer, Massachusetts). Widzimy również, że usługa dostępna jest w wersji Po wczytaniu zapytania do programu QuantumGIS i wybraniu interesujących nas danych - w tym przypadku wybrałam prędkość wiatru w Massachusetts, otrzymujemy obraz przedstawiony na Rysunek 8. 20

23 Rysunek 8: Prędkości wiatru w Stanie Massachusetts udostępnione przez usługi WFS. [źródło: opracowanie własne] Boundless Boundless jest to amerykański portal zajmujący się wprowadzaniem nowych zaawansowanych oprogramowań dla przedsiębiorstw zajmujących się informacją przestrzenna. OpenGeo Suite jest to zestaw oprogramowania geoprzestrzennego, który ma pomagać tworzyć, publikować i zarządzać z łatwością mapami i danymi. Udostępniają tam dane, dostępne przez usługę WFS, dotyczące zagospodarowania miasta Medford, w stanie Oregon. Dostępne są one pod adresem: tcapabilities Odpowiedź zwrotną, jaką otrzymujemy przedstawiona jest na Rysunku 9. 21

24 Rysunek 9: Odpowiedź serwera WFS, GeoServer [źródło: W pierwszej sekcji przedstawione zostały dane, dotyczące nazwy usługi, serwera, z którego pochodzą (WFS, GeoServer,). Widzimy również, że usługa dostępna jest w wersji Po wczytaniu zapytania do programu QGIS i połączeniu się z serwerem WFS, widzimy, że dostępne są dane dotyczące m.in.: Ulic Dróg rowerowych Straży pożarnej Posterunków policji Szpitali Bibliotek Parków Szkół Po wybraniu danych powstała mapa z naniesionymi punktami, w których znajdują się posterunki policji, szkoły oraz tereny parków (Rysunek 10). 22

25 Rysunek 10: Szkoły, posterunki policji, parki w mieście Medford w stanie Oregon udostępniane przez usługę WFS [źródło: Opracowanie własne] Pod tym samym zapytaniem możemy odnaleźć podział administracyjny całej kuli ziemskiej przedstawiony na Rysunku 11. Rysunek 11: Podział administracyjny kuli ziemskiej [źródło: opracowanie własne]. 23

26 2.1.4 Geoportale Nazionale Geoportale Nazionale jest to włoski geoportal dostępny pod adresem Strategicznym celem GN jest promocja i upowszechnienie stosowania Systemów Informacji Geograficznej, w taki sposób, aby informacje na temat ochrony środowiska dostępne były dla jak najszerszego grona odbiorców. Wybrane informacje, które będą pobierane dotyczą terenów chronionych. Obszary chronione: getcapabilities Natura tcapabilities Fragment przykładowej odpowiedzi, jaką otrzymujemy w postaci pliku XML przedstawiona jest na Rysunku

27 Rysunek 12: Odpowiedź serwera WFS, Geoportale Nazionale. [źródło: Rysunek 13 przedstawia połączenie dwóch, wyżej wymienionych zapytań, które tworzą mapę, przedstawiającą obszary chronione we Włoszech. Rysunek 13: Obszary chronione we Włoszech udostępnione za pośrednictwem usługi WFS. [źródło: opracowanie własne] 25

28 Kolejnym przykładem może być także mapa geologiczna Włoch. Usługa dostępna jest pod adresem: &request=getcapabilities Poprzez tak skonstruowane zapytanie otrzymujemy odpowiedź zwrotną w postaci pliku XML, której fragment przedstawiony jest na Rysunku 14. Rysunek 14: Odpowiedź serwera WFS przez portal Geoportale Nazionale. [źródło: Otrzymaną odpowiedź możemy zwizualizować w programie QuantumGIS (Rysunek 15). Ponieważ jest to włoski serwer nazwy gleb przedstawione są w języku włoskim. 26

29 Rysunek 15: Mapa geologiczna Włoch udostępniona za pośrednictwem usługi WFS. [źródło: opracowanie własne] 2.2. PORTALE KRAJOWE W polskich zasobach Internetu udostępniono dotąd bardzo niewiele serwisów WFS. Do wyjątków należą dane dla całego kraju pochodzące z Państwowego Zasobu Geodezyjnego i Kartograficznego, opublikowane poprzez serwis Geoportal.gov.pl. Natomiast z serwisów regionalnych i lokalnych warto zwrócić uwagę na usługę WFS udostępnioną w ramach systemu informacji przestrzennej Wrocławia oraz Katalog otwartych danych RDOŚ w Białymstoku Geoportal Geoportal.gov.pl ( jest serwisem mającym pełnić rolę centralnego węzła dostępowego krajowej infrastruktury informacji przestrzennej (KIIP), utworzonym w ramach projektu realizowanego przez Główny Urząd Geodezji i Kartografii. Portal internetowy jest brokerem udostępniającym użytkownikom dane przestrzenne publikowane oraz usługi geoinformacyjne świadczone przez sieć węzłów KIIP (z trzech poziomów: centralnego, wojewódzkiego i powiatowego), umożliwiając wyszukiwanie, przeglądanie oraz analizę danych. Geoportal przyjmuje zasadę 27

30 interoperacyjności rozumianej, jako możliwość współdziałania węzłów infrastruktury niezależnie od platformy sprzętowej, systemowej i programowej. Serwis działa w ramach wymogów stawianych przez dyrektywę INSPIRE, korzysta z uznanych norm OGC, standardów ISO11 oraz opracowanych standardów krajowych. Portal składa się z dwóch zasadniczych części: serwisu mapowego oraz katalogu metadanych. Na Geoportalu poprzez usługę WFS dostępne są miedzy innymi: podział administracyjny, działki katastralne, nazwy geograficzne jednostki administracyjne. Pokażę sposób pobierania i przetwarzania tych danych na przykładzie podziału administracyjnego naszego kraju. Dane te dostępne są pod adresem: Wczytując to zapytanie do przeglądarki internetowej dowiadujemy się, iż nie mamy uprawnień, aby uzyskać dostęp do zawartych tam danych ze względu na to, iż w zapytaniu nie ma zdefiniowanych operacji (Rysunek 16). 28

31 Rysunek 16: Odpowiedź serwera poprzez przeglądarkę internetową. [źródło: Możemy jednak otworzyć je za pomocą programu QuantumGis, który samodzielnie dopisze i pobierze zakodowane dane. Postępujemy tak samo jak zostało to przedstawione w pkt Po wczytaniu nowej warstwy WFS i połączeniu się z serwerem otrzymujemy wybór danych, jakie chcemy uzyskać: województwa, powiaty, gminy (Rysunek 17). Rysunek 17: Dodawanie warstwy WFS. [źródło: opracowanie własne] Po wybraniu interesujących nas informacji (np. województwa) i załadowaniu warstwy otrzymujemy wizualizacje podziału administracyjnego na województwa. Przedstawione to zostało na Rysunku

32 Rysunek 18: Administracyjny podział na województwa udostępniony przez usługę WFS. [źródło: opracowanie własne] System Informacji Przestrzennej Wrocławia Portal ten dostępny jest pod adresem: Na tym serwerze znajdują się dane i usługi udostępnione przez system Informacji Publicznej Wrocławia. Zawiera on aktualny stan wybranych ustaleń planów miejscowych zagospodarowania przestrzennego. Atrybuty poszczególnych warstw zawierają informacje o: numerze planu miejscowego, nazwie obiektu w planie miejscowym, nazwach obiektu, sposobie pobierania danych. Usługa WFS jest dostępna pod poniższym adresem: 30

33 Odpowiedź otrzymana przez przeglądarkę internetową, niestety nie udostępnia nam żadnych danych z tego samego powodu, co we wcześniejszym przykładzie. Została ona przedstawiona na Rysunku 19. Rysunek 19: Odpowiedź serwera WFS przez geoportal.wroclaw.pl [źródło: Ten geoportal umożliwia wczytanie danych do programu QGIS poprzez dodanie nowej warstwy WFS. Otrzymujemy obraz zagospodarowania przestrzennego Wrocławia (Rysunek 20). Rysunek 20: Zagospodarowanie przestrzenne Wrocławia udostępnione przez usługę WFS. [źródło: opracowanie własne] Prezentowane za pomocą WFS dane są, interpretacją i przetworzeniem oryginalnych dokumentów MPZP, nie mogą, więc zastąpić oryginalnych rysunków MPZP, jako podstawy formalnych decyzji czy postanowień. Aktualizacja prezentowanych danych wykonywana jest na bieżąco. Wykorzystywać i przetwarzać dane można bez żadnych ograniczeń. 31

34 2.2.3 Katalog otwartych danych RDOŚ w Białymstoku Regionalna Dyrekcja Ochrony Środowiska w Białymstoku, jako jednostka administracji rządowej, odpowiedzialna jest za wiele aspektów ochrony środowiska na terenie województwa podlaskiego. Wytwarza, porządkuje oraz udostępnia dane przestrzenne. Katalog Otwarty Danych jest miejscem, w którym zbierane są i porządkowane zasoby, mogące być przydatne do innych zastosowań, niż te, do których zostały stworzone w RDOŚ. [ Katalog Otwartych Danych wykorzystuje do prezentacji szereg usług i formatów plików, pozwalających na dzielenie się treścią. Odnajdujemy tam dane WFS dotyczące m.in.: form ochrony przyrody: o rezerwaty, o użytki ekologiczne, o stanowiska dokumentacyjne, o zespoły przyrodniczo- krajobrazowe. obszarów ochrony międzynarodowej: o obszary Ramsar, o obszary z listy światowego dziedzictwa UNESCO. infrastruktury ochrony środowiska: o mogilniki, o stacje monitoringu zanieczyszczenia powietrza. edukacji ekologicznej: o muzea w województwie podlaskim, o tablice edukacyjne w województwie podlaskim. Dane przestrzenne dostępne są poprzez usługi WFS pod adresem: 32

35 Po wczytaniu dostępnych danych otrzymujemy obraz przedstawiony na Rysunku 21. Rysunek 21: Dane dostępne przez usługi WFS na portalu Katalog Otwartych Danych. [źródło: opracowanie własne] Fora internetowe Wiele informacji na temat danych przestrzennych zawartych jest na forach internetowych. Użytkownicy wymieniają się swoją wiedzą, opiniami i doświadczeniem na temat informacji przestrzennej. Zawarte wiadomości opisują m.in. gdzie szukać interesujących nas danych, w jaki sposób możemy je pobrać i wykorzystać. Użytkownicy dzielą się również wiedzą na temat nowych funkcji lub aktualizacjach programów Open Source, które pojawiają się w tej dziedzinie. Przykładem takiego forum może być Forum GIS, które znajdziemy pod adresem: Grupa GIS została założona w 2007 roku i ma już prawie 2000 użytkowników, którzy chętnie odpowiadają na zadane pytania. 33

36 Przez lata zostało utworzonych wiele wątków. Odnajdujemy tam również informacje na temat usług WFS. Możemy przeczytać posty, w których użytkownicy opisują problemy, jakie napotykali w trakcie pracy, a jednocześnie oferują pomoc w ich rozwiązaniu. Kolejnym przykładem forum, na którym możemy szukać potrzebnych nam informacji jest GRASS QGIS forum, które znajdziemy pod adresem: Grupa jest prowadzona przez Zespół Rozwojowy Quantum GIS, który tworzą ludzie zawodowo zajmujący się informacją przestrzenną. W istniejących już wątkach i postach możemy odnaleźć wiele przydatnych informacji dotyczących programu Quantum GIS, w tym także wiadomości potrzebnych do pracy z usługami WFS. 34

37 PODSUMOWANIE Usługa pobierania (WFS) jest usługą udostępniającą dane wektorowe. Klient (aplikacja użytkownika) pobiera nie obraz prezentujący dane przetworzone do postaci mapy o zdefiniowanych parametrach, lecz źródłowe dane przestrzenne. Dzięki temu możliwe jest wykonywanie analiz przestrzennych i przetwarzanie danych, a nie tylko ich prezentacja graficzna i ewentualne odczytywanie informacji atrybutowej o obiektach. Warunki postawione w żądaniu wysłanym do serwera WFS, o charakterze zarówno atrybutowym, jak i przestrzennym, umożliwiają pobranie tylko tej partii informacji, jaka w danym momencie interesuje użytkownika. Cechy WFS: WFS przesyła aktualne dane geograficzne oraz ich atrybuty. Dzięki temu możliwe jest przeprowadzenie analizy przestrzennej, nie tylko ich graficzna prezentacja, interoperacyjność WFS jest otwartym standardem, istnieje możliwość wymiany danych pomiędzy wieloma platformami: serwerami i klientami, minimalnym wymogiem do odbioru danych WFS jest dostęp do Internetu i przeglądarka internetowa. Zastosowanie protokołu przesyłu danych przez Internet daje możliwość pobierania i przeglądania danych geograficznych z różnych serwerów źródłowych. Wielu ludzi może jednocześnie pracować na tych samych danych, nie trzeba kopiować danych na lokalny komputer, pobieranie tylko potrzebnych danych WFS pozwala na zastosowanie filtrów, edycja danych w WFS jest zastosowana dwustronna komunikacja, Dane dostępne na geoportalach przez usługi WFS dotyczą przede wszystkim zagospodarowania przestrzennego miast. Znajdziemy tam również informacje dotyczące terenów chronionych, podziałów administracyjnych jak również danych dotyczących np. stanów wód w rzekach, prędkościach wiatrów, rodzajów gleb. 35

38 Różne dziedziny inżynierii środowiska mogą korzystać z danych udostępnianych przez usługi WFS m.in. geologia, hydrologia, meteorologia, gospodarka wodna, gospodarka przestrzenna, monitoring środowiska. Ten rodzaj usług może być stosowany w instytucjach publicznych. Usprawniłoby to wymianę danych między poszczególnymi jednostkami administracyjnymi. Przesyłane dane byłyby aktualniejsze i docierałyby szybciej do odbiorcy, który mógłby dokonać ewentualnej edycji. Skróciłoby to również czas pracy, przynosząc korzyści ekonomiczne danej jednostce. Możliwe jest tworzenie map zagrożeń środowiskowych danych obszarów, które dostarczałyby informacji na temat potencjalnych lub historycznych klęsk żywiołowych, Na ich podstawie można by było ocenić stopień występującego ryzyka. Ogromnym zagrożeniem dla świata są katastrofy geologiczne (trzęsienia ziemi, tsunami), meteorologiczne (powódź, susza, pożary lasów), antropologiczne, spowodowane błędem ludzkim, niedopatrzeniem, Mają one ogromny wpływ na środowisko (wypadki transportowe, uszkodzenia przemysłowe, wpływ eksploatacji). Wykorzystanie takich map pozwoliłoby na bieżąco wprowadzać aktualne dane dotyczące zagrożonych terenów. Dzięki temu możliwe byłoby zapobieganie katastrofom lub szybkie udzielenie pomocy ewentualnym poszkodowanym. Wykorzystanie usługi WFS w miastach, w których prowadzony jest monitoring zanieczyszczenia powietrza, ułatwiłoby analizę aktualnych danych pomiarowych oraz tych gromadzonych na przestrzeni lat. Nieliczne miasta np. Wrocław już udostępniają możliwość wglądu w plany zagospodarowania przestrzennego, poprzez usługi WFS. Dzięki funkcji edycji, możemy wyszukać i pobrać dane, które nas naprawdę interesują. Nie ma konieczności zapisywania plików o dużych rozmiarach na dysku, ponieważ dostęp do nich jest przez Internet. Dzięki najnowszym technologiom geoprzestrzennym dostęp do informacji staje się globalny. 36

39 Korzystanie z usług WFS nie jest proste dla osób, które dopiero zaczynają interesować się informacją przestrzenną. Jest to spowodowane przede wszystkim małą liczbą publikacji w języku polskim na ten temat. Stworzonych jest wiele geoportali, jednak tylko nieliczne zaczęły udostępniać swoje dane poprzez usługi WFS. Znalezienie danych wymaga umiejętności i poświęcenia czasu. Nie jest to jeszcze rozpowszechniona metoda udostępniania i pobierania danych przestrzennych, jednak następują tu szybkie zmiany. Coraz więcej osób zaczyna interesować się i korzystać z usług WFS. Zaobserwować to można na forach internetowych, gdzie wątki o usługach pobierania są coraz bardziej popularne. 37

40 Bibliografia 1. Kubik T., GIS. Rozwiązania sieciowe, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa Ustawa z dnia 4 marca 2010 o Infrastrukturze Przestrzennej (Dz. U. Nr 76, poz.489 x9, pkt.1) 3. Iwaniak A., Rola serwisów WMS i WFS i generalizacji w upowszechnianiu informacji Geograficznej [w:] Roczniki Geomatyki 2005, Tom III, Zeszyt 4, Polskie Towarzystwo Informacji Przestrzennej 4. Sadura P., Możliwość wykorzystywania danych pobieranych z usług geoinformacyjnych do celów planistycznych (na przykładzie usług WFS i WCS) [w:] Artykuły Człowiek i środowisko 2012, Strony Internetowe: 1. [dostęp: ] 2. [dostęp: ] 3. [dostęp: ] 4. [dostęp: ] 5. [dostęp: ] 6. [dostęp: ] 7. [dostęp: ] 8. [dostęp: ] 38

41 SPIS RYSUNKÓW I TABEL Rysunek 1: Przykład danych przestrzennych dostępnych przez przeglądarkę internetową.. 6 Tabela 2: Wybrane standardy OGC 7 Rysunek 2: Odpowiedź GetCapabilities Rysunek 3: : Odpowiedź serwera WFS przez portal Pegelonline Rysunek 4 : Łączenie z serwerem WFS Rysunek 5: Dodawanie warstwy WFS (poziomy wody) Rysunek 6: Stany wód na rzekach w Niemczech udostępniane w czasie rzeczywistym Rysunek 7: Odpowiedź serwera WFS Rysunek 8: Prędkości wiatru w Stanie Massachusetts udostępnione przez usługi WFS Rysunek 9: Odpowiedź serwera WFS, GeoServer Rysunek 10: Szkoły, posterunki policji, parki w mieście Medford w stanie Oregon udostępniane przez usługę WFS Rysunek 11: Podział administracyjny kuli ziemskiej Rysunek 12: Odpowiedź serwera WFS, Geoportale Nazionale Rysunek 13: Obszary chronione we Włoszech udostępnione za pośrednictwem usługi WFS Rysunek 14: Odpowiedź serwera WFS przez portal Geoportale Nazionale Rysunek 15: Mapa geologiczna Włoch udostępniona za pośrednictwem usługi WFS Rysunek 16: Odpowiedź serwera poprzez przeglądarkę internetową Rysunek 17: Dodawanie warstwy WFS Rysunek 18: Administracyjny podział na województwa udostępniony przez usługę WFS 30 Rysunek 19: Odpowiedź serwera WFS przez geoportal.wroclaw.pl

42 Rysunek 20: Zagospodarowanie przestrzenne Wrocławia udostępnione przez usługę WFS Rysunek 21: Dane dostępne przez usługi WFS na portalu Katalog Otwartych Danych

43 ABSTRAKT Celem niniejszej pracy inżynierskiej, było stworzenie przewodnika po usługach WFS. Ma ona pomóc początkującym w korzystaniu z tego rodzaju danych przestrzennych. Pokazane jest jak i gdzie znaleźć oraz pobierać szukane dane. Starałam się również pokazać jak je przetwarzać odpowiednio do swoich potrzeb, przy użyciu niekomercyjnych programów Open Source, w tym przypadku jest to program QuantumGIS Przedstawione zostały serwery krajowe i zagraniczne, na których możemy odszukać usługi WFS. Pokazany został również sposób pobierania i przetwarzania wybranych danych do własnych potrzeb. Wskazane są również miejsca, w których możemy wymienić się informacjami i doświadczeniem z innymi użytkownikami, którzy korzystają z informacji przestrzennej. Inżynieria środowiska, jako jedna z dziedzin nauki posiada bardzo szerokie spektrum możliwości wykorzystania usług WFS. Mogą one być wykorzystywane zarówno przez instytucje rządowe, organizacje pozarządowe i firmy komercyjne. Rozpowszechnienie tego rodzaju udostępniania danych ułatwiłoby pracę organom tworzącym bazy danych przestrzennych, jak i zarówno użytkownikom z nich korzystających. 41