INSTYTUT INśYNIERII I GOSPODARKI WODNEJ. POLITECHNIKA KRAKOWSKA im. TADEUSZA KOŚCIUSZKI. Anna Bielutin

Transkrypt

1 INSTYTUT INśYNIERII I GOSPODARKI WODNEJ POLITECHNIKA KRAKOWSKA im. TADEUSZA KOŚCIUSZKI Anna Bielutin POLLUTION LEVEL MONITOR INTERAKTYWNA WIZUALIZACJA PARAMETRÓW ŚRODOWISKA Z WYKORZYSTANIEM GOOGLE MAPS I GOOGLE EARTH praca magisterska studia dzienne kierunek studiów: informatyka specjalność: informatyka stosowana w inŝynierii środowiska promotor: dr inŝ. Robert Szczepanek nr pracy: 2181 K RAKÓW 2008 ul. Warszawska 24, Kraków tel/fax (+48 12) sekretariat@iigw.pl internet:

2 Bardzo serdecznie dziękuję dr inŝ. Robertowi Szczepankowi za poświęcony czas i energię podczas tworzenia tej pracy, a takŝe: Fabryce Stron Internetowych Sp. z o.o. za udostępnienie swojego autorskiego narzędzia CMS FSite. Osobne podziękowania kieruję w stronę Łukasza Cybuli, kierownika działu programistycznego FSI Sp. z o.o. za wszelkie udzielone porady oraz informacje. NajbliŜszym za doping i poganianie.

3 Spis treści 1.Wprowadzenie Cele Zakres Podstawy teoretyczne wykorzystanych technologii Baza danych Rodzaje baz danych SQL MySQL Serwer obliczeniowy Witryna Dokument HTML Document Object Model Język PHP CSS Kaskadowe arkusze stylów XML - Extensible Markup Language KML- Keyhole Markup Language Webgis jako interfejs uŝytkownika GIS - Geographic Information System WebGIS Struktura oraz realizacja programu Państwowego Monitoringu Środowiska Organizacja monitoringu powietrza w Polsce Stacje monitoringu Pollution Level Monitor Ogólna koncepcja PLM Stacje monitoringu powietrza Serwer bazy danych PLM Serwer obliczeniowy Interfejs systemu Budowa systemu CMS-FSite... 48

4 Dane wykorzystywane przez system Interpolacja parametrów powietrza Interfejs uŝytkownika Import pliku KML do programu Google Earth Podsumowanie Wnioski Spis ilustracji Literatura Internet... 88

5

6 1.Wprowadzenie Podstawowymi zadaniami Inspekcji Ochrony Środowiska jest kontrola przestrzegania przepisów prawa o ochronie środowiska, badanie stanu środowiska oraz przeciwdziałanie powaŝnym awariom. Źródłem informacji o środowisku jest Państwowy Monitoring Środowiska. Rozdział 2, artykuł 25 Ustawy Prawo ochrony środowiska stanowi, Ŝe Państwowy Monitoring Środowiska jest systemem pomiarów, ocen i prognoz stanu środowiska oraz gromadzenia, przetwarzania i rozpowszechniania informacji o środowisku. Państwowy Monitoring Środowiska wspomaga działania na rzecz Ochrony Środowiska poprzez systematyczne informowanie organów administracji i społeczeństwa o jakości elementów przyrodniczych, dotrzymywaniu standardów jakości środowiska oraz występujących zmianach jakości elementów przyrodniczych, a takŝe o ich przyczynach. Z punktu widzenia zwykłego uŝytkownika sieci Internet do tej pory nie było ogólnodostępnych narzędzi, które informowałyby o parametrach zanieczyszczenia środowiska w dowolnej lokalizacji. Istnieją raporty publikowane przez lokalne Inspektoraty Ochrony Środowiska na stronach WWW dla kaŝdego województwa osobno, ale nie przedstawiają one danych w zrozumiałej dla przeciętnej osoby postaci. Ponad to uŝytkownicy spotykają się z duŝym utrudnieniem z powodu rozproszenia tych danych. Na dzień dzisiejszy jedynym sposobem dostępu do danych źródłowych jest posiadanie dostępu do zaawansowanych aplikacji, z których korzystają Inspektoraty Ochrony Środowiska. Stąd zrodził się pomysł, aby ułatwić dostęp do informacji o zanieczyszczeniach kaŝdemu zainteresowanemu w dowolnej lokalizacji, korzystając z udogodnień technologii informatycznych. 4

7 Niniejsza praca opisuje jedno z potencjalnych rozwiązań problemu dostępu do informacji o zanieczyszczeniu środowiska z punktu widzenia zwykłego uŝytkownika Internetu. W moim rozumieniu, rozpowszechnianie polega na przekazywaniu spersonalizowanej informacji jak największemu gronu osób. Udostępnione w sieci dane z pomiarów punktowych oraz liczne trudności z ich pozyskaniem stały się przyczynkiem do podjęcia próby uproszczenia tego procesu. 5

8 1.1. Cele Podstawowym celem niniejszej pracy było rozwiązanie problemu dostępu do informacji o elementach środowiska z punktu widzenia przeciętnego uŝytkownika sieci Internet. Do uzupełnienia luki w systemie PMŚ, która dotyczy rozpowszechniania danych o środowisku potrzebne było wykorzystanie narzędzi ogólnodostępnych i łatwych w obsłudze. Odpowiedni dobór technologii IT był środkiem do stworzenia wydajnego i intuicyjnego narzędzia, zaprojektowania systemu, który spełniałby załoŝenia Państwowego Programu Monitoringu Środowiska i ułatwiłby zwykłemu uŝytkownikowi dostęp do danych z monitoringu środowiska. KaŜdy Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska publikuje swoje raporty na oddzielnych stronach internetowych. Decentralizacja zasobów utrudnia uŝytkownikowi dotarcie do informacji. Ponadto, parametry zanieczyszczenia nie zaleŝą od podziału administracyjnego Polski, a tylko w taki sposób są publikowane w sieci. Osoba chcąca dowiedzieć się jakie wartości osiągają te parametry w jego lokalizacji nie zrobi tego bez odpowiedniej wiedzy i narzędzi modelujących proces rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń. Zaprojektowany w ramach pracy magisterskiej Pollution Level Monitor (PLM) wykorzystuje szereg technologii informatycznych do połączenia modułów gromadzenia, przetwarzania i udostępniania danych, a dzięki sieciowemu interfejsowi dostęp do niego jest łatwy. System PLM daje moŝliwość kaŝdemu, kto posiada dostęp do Internetu dotarcia do czytelnej informacji o stanie zanieczyszczenia w dowolnej lokalizacji. Zadania postawione przy tworzeniu systemu PLM to: Pomoc w realizacji programu PMŚ, Pokazanie innego podejścia do udostępniania danych o środowisku, UzaleŜnienie wyników od lokalizacji uŝytkownika, 6

9 Pokazanie, w jaki sposób moŝna wykorzystać wiele technologii dostępnych w informatyce do budowania systemów wielozadaniowych i skalowalnych Zakres Opis systemu został ujęty w trzech częściach: teoretycznej, koncepcyjnej oraz implementacyjnej. Taki podział daje moŝliwość prześledzenia krok po kroku jakie cele realizuje PLM, istotę wykorzystywanych technologii, a takŝe moŝliwości zastosowania takiego systemu. Część teoretyczna została zawarta w rozdziale drugim, który prezentuje podstawy wykorzystywanych technologii. Jest to część opisowa, która poświęca uwagę kaŝdej technologii osobno. Języki: XHTML, JavaScript, PHP oraz formaty pomocnicze typu CSS, XML/KLM, a takŝe baza danych MySQL, czyli zestaw narzędzi, z których został zbudowany Pollution Level Monitor. PoniewaŜ PLM realizuje zadanie programu Państwowego Monitoringu Środowiska, w rozdziale trzecim jest opis jego struktury, organizacji i charakteru działania. Znajdują się tam informacje o instytucjach wykonujących konkretne zadania na rzecz Inspektoratu Ochrony Środowiska, a takŝe charakterystyka działania stacji pomiarowych. Rozdział czwarty opisuje Pollution Level Monitor zaczynając od ogólnej koncepcji kończąc na opisie szczegółów implementacyjnych. Podrozdział Ogólna koncepcja PLM pokazuje sposób wykorzystania opisanych w rozdziale pierwszym technologii. Prezentuje architekturę oraz pokazuje obieg danych w systemie. Opisane są wszystkie podzespoły PLM, ich rola oraz kolejność ich wykorzystywania podczas działania systemu. Budowa systemu PLM to ostatni podrozdział w rozdziale Opis Systemu. Zajmuje się charakterystyką części technicznej. Tutaj znajdują się dokładne opisy tabel bazy danych, opisany jest format 7

10 przechowywanych danych, algorytmy oraz struktura plików wynikowych wraz ze sposobem ich wykorzystywania. Na końcu jest podsumowanie, w którym opisane są załoŝenia oraz ograniczenia PLM, a takŝe przykłady zastosowania takiego narzędzia. 8

11 2. Podstawy teoretyczne wykorzystanych technologii Ten rozdział zawiera teoretyczne podstawy wykorzystywanych w PLM technologii. KaŜdej z nich został poświęcony osobny podrozdział. Technologie w nim opisywane odpowiadają poszczególnym częściom składowym architektury systemu. Dla łatwiejszego rozpoznania ich roli w Pollution Level Monitor został zamieszczony rysunek poniŝej. Rys.1. Technologie i standardy wykorzystane w systemie PLM. PowyŜszy rysunek oprócz pokazania miejsca występowania poszczególnych technologii ma na celu wstępnie zapoznać z architekturą systemu PLM. Na początku tego schematu, jak i rzeczywistego systemu, są stacje pomiarowe, które dokonują próbkowania powietrza i gromadzą wartości pomierzonych parametrów w swoich lokalnych zasobach pamięciowych. Z poziomu PLM nie mam do nich dostępu, a do zasilenia bazy danych korzystam z opublikowanych raportów zamieszczonych na stronach internetowych Wojewódzkich 9

12 Inspektoratów Ochrony Środowiska. Takie załoŝenie zostało przyjęte, poniewaŝ niniejsza praca skupia się wyłącznie na moŝliwościach, jakie mają przeciętni uŝytkownicy Internetu. Dane do zasilenia bazy danych PLM pochodzą ze stron internetowych WIOŚ, z raportów dziennych. Zostały wpisane do bazy ręcznie z raportów z poszczególnych stacji pomiarowych. PoniewaŜ system nie posiada automatycznego importu danymi opis teoretyczny zaczęłam bezpośrednio od opisu baz danych Baza danych Dane są przydatne, gdy są uporządkowane i jeŝeli moŝemy z nich z łatwością korzystać w dowolnym momencie. Baza danych daje moŝliwość przechowywania danych w uporządkowanej formie, a jej odpowiednio zaprojektowana architektura pozwala na wydajną pracę. System PLM wykorzystuje bazę danych do gromadzenia danych o pomiarach oraz stacjach pomiarowych, dlatego ten podrozdział przedstawia zagadnienia z teorii baz danych, wprowadza ich podział, zawiera opisy oraz przykłady zastosowań. Imponujący rozwój z zakresie gromadzenia, przechowywania, przetwarzania oraz rozwój sieci komputerowych umoŝliwiający zdalny dostęp do danych spowodowało, Ŝe technologia baz danych, a więc dziedzina zajmująca się przechowywaniem, gromadzeniem oraz udostępnianiem danych w postaci elektronicznej jest obecnie najwaŝniejszym obszarem zastosowania informatyki i najmocniejszą siłą napędową rozwoju [Budzyński, 1998] Rodzaje baz danych Bazy danych moŝna podzielić ze względu na strukturę przechowywania danych, a takŝe ze względu na model przechowywanych danych [Budzyński, 1998]. 10

13 Płaskie bazy danych Baza płaska, to baza prosta, w której dane są zorganizowane w strukturę rekordów zgrupowanych w pliku [Budzyński, 1998]. Przykładem płaskiej bazy moŝe być np. plik *.csv format, który obecnie jest powszechnie stosowany do wymiany danych między systemami. CSV to z języka angielskiego Comma Separated Values, czyli wartości rozdzielone przecinkiem. Poszczególne rekordy rozdzielone są znakami końca linii, a wartości pól zgodnie z nazwą formatu rozdzielone są przecinkami. Pierwsza linia moŝe stanowić nagłówek zawierający nazwy pól rekordów. Jako separator pól bywa takŝe stosowany znak średnika lub inny. Wartości zawierające uŝywany znak separatora (przecinek, średnik, znak tabulacji lub znaki końca linii) muszą być ujęte w cudzysłowy. Aby umieścić cudzysłów w wartości naleŝy wpisać znak cudzysłowu dwukrotnie, całą wartość ujmując w cudzysłowy [Wikipedia, 2008]. Większość systemów obsługujących bazy danych umoŝliwia eksport do oraz import z plików *.csv. Pliki *.csv moŝna importować oraz tworzyć w arkuszu kalkulacyjnym lub edytorze tekstu. Przykład kodu zawartego w pliku *.csv: "Międzynarodowy kod stacji";"adres";"długość";"szerokość";"województwo" "LdGajewWIOSAGajew";"Gajew gm. Witonia";" ";" ";"Łódzkie" "LdLodzWIOSARubinst";"Łódź Rubinsteina 77";" ";" ";"Łódzkie" "LdLodzWIOSACzernik";"Łódź, ul. Czernika 1/3";" ";" ";"Łódzkie" Hierarchiczne bazy danych Hierarchiczny model danych to jeden z najstarszych modeli struktury danych. Model ten jest pewnym rozszerzeniem modelu prostego, opartego na rekordach składających się z pól zgrupowanych w plikach. W schemacie hierarchicznym wprowadza się typy rekordów i związki nadrzędny-podrzędny pomiędzy nimi [Budzyński, 1998]. 11

14 Aby sobie łatwiej wyobrazić sposób takiego przechowywania danych najlepiej wziąć za przykład system plików w komputerze. Zakłada on grupowanie w formie kolejnych poziomów drzewa danych, od najbardziej ogólnych do najbardziej szczegółowych [Wikipedia, 2008]. Np. strukturę państwowego monitoringu środowiska moŝna podzielić w sposób pokazany na rysunku 2. Rys.2. Przykład hierarchicznej bazy danych. Od najwyŝszej instancji PMŚ przesuwamy się w dół po drzewie reprezentującym strukturę bazy mijając po drodze Wojewódzkie Inspektoraty, a następnie docieramy na koniec do konkretnych stacji pomiarowych. Dane zorganizowane są od ogółu do szczegółu. Przeszukiwanie takiej bazy danych, to inaczej przeglądanie zbiorów, poruszanie się od rodzica do dziecka. KaŜdy element nadrzędny jest rodzicem elementu podrzędnego. 12

15 Relacyjne bazy danych Podstawowe pojęcie związane z relacyjnymi bazami danych to [Stones, Mattew, 2003]: Tabela - jest wydzielonym logicznie zbiorem danych, zorganizowanych w formie tabeli składającej się z wierszy dzielonych na kolumny. Pojedyncza tabela moŝe być reprezentacją pewnej encji (np. pomiaru, stacji pomiarowej), relacji między nimi, albo moŝe stanowić zawartość całej bazy danych. Kolumny stanowią zwykle atrybuty jakiegoś obiektu. Rekord - Pojedynczy wiersz tabeli. Stanowi najczęściej zbiór danych o pojedynczym obiekcie. Klucz - Do identyfikacji wierszy stosowany jest klucz główny (ang. primary key), czyli najczęściej jedna z kolumn, której wartości są unikatowe w całej tabeli. Klucz jednoznacznie identyfikuje wiersz. Wiązanie tabel dane przechowywane w róŝnych tabelach mogą być ze sobą powiązane za pomocą relacji. Relacyjny model baz danych jest powszechnie uwaŝany za jeden z najwaŝniejszych wynalazków w historii informatyki, który pozwolił elastycznie i oszczędnie operować danymi. Ten model danych jest najczęściej stosowanym modelem danych. Baza relacyjna to zbiór danych podzielony na podzbiory, które są ze sobą powiązane za pomocą relacji. Praca nad danymi to posługiwanie się aparatem matematycznym w celu odczytania danych poprzez operatory relacyjne takie jak: selekcja, rzutowanie, suma, złączenie, róŝnica, iloczyn kartezjański. Stosowanie algebry relacji daje silne moŝliwości przetwarzania gromadzonych danych [Codd, 1990]. 13

16 Dane w bazie relacyjnej są przechowywane w osobnych tabelach. Tabele w takiej bazie moŝna podzielić na dwa rodzaje [Stones, Mattew, 2003]: tabele opisujące relacje tabele z danymi Tabela z danymi w bazie relacyjnej powinna zawierać dane ściśle ze sobą powiązane. Np. w osobnych tabelach mogą być dane o osobie, zdarzeniu o itd. Dla przykładu, tabela ze stacjami pomiarowymi moŝe zawierać następujące dane: długość i szerokość geograficzną, adres, nazwę, itd. Kolejną tabelą byłaby tabela pomiarów, a rekordami w niej byłyby wartości poszczególnych parametrów powietrza zmierzonych na stacji, a takŝe identyfikator stacji, na której został ten pomiar dokonany. Dzięki temu identyfikatorowi widoczna jest relacja między tabelami. W celu dokonania przypisania w kaŝdej tabeli przy kaŝdym rekordzie musi być identyfikator, czyli klucz. Rodzaje relacji [R. Stones, N. Mattew, 2003]: jeden do wielu - jednemu rekordowi z tabeli A odpowiada wiele rekordów z tabeli B; wiele do wielu - wielu rekordom z tabeli A odpowiada wiele rekordów z tabeli B. Taka relacja jest rozszerzeniem relacji jeden do wielu i aby połączyć w taki sposób ze sobą tabele wykorzystywana jest tabela pomocnicza, zawierająca same klucze łączonych ze sobą rekordów. Wtedy w jednej kolumnie są klucze z jednej tabeli, a w drugiej klucze z drugiej. W ten sposób uzyskujemy, de facto, podwójne połączenie typu jeden do wielu. jeden do jeden - jednemu rekordowi z tabeli A odpowiada dokładnie jeden rekord z tabeli B. Teoretycznie takie połączenia są rzadko wykorzystywane, a jeŝeli juŝ, to jest to zabieg który podnosi poziom bezpieczeństwa systemu. Dane przechowywane w ten sposób trudniej jest pozyskać podczas włamania się, poniewaŝ znajdują się osobno. 14

17 Obiektowe bazy danych Podejście obiektowe podkreśla bardziej naturalną reprezentację danych. W dzisiejszym środowisku modele danych są duŝo bardziej wymagające. Ich zadaniem jest przetwarzanie dźwięku, obrazu, tekstu, grafiki, itp. Potrzeby te wymagają duŝo bardziej elastycznego formatu przechowywania danych niŝ hierarchiczne, czy relacyjne bazy danych mogą zapewnić. Jedynie obiektowe bazy danych będą mogły sprostać tym wymaganiom. Obiektowa baza danych jest zbiorem obiektów, których zachowanie się i stan oraz związki są określone zgodnie z obiektowym modelem danych. Do pracy nad obiektową bazą danych słuŝy OSZBD, czyli obiektowy system zarządzania bazą danych. OSZBD jest systemem wspomagającym definiowanie, zarządzanie, utrzymywanie, zabezpieczanie i udostępnianie obiektowej bazy danych [P.Józwik, M.Mazur, 2002] Systemy obiektowych baz danych były rozwijane w celu dostarczenia elastycznego modelu danych bazującego na tym samym paradygmacie, co obiektowe języki programowania. Obiektowe bazy danych dają moŝliwość silniejszego powiązania z aplikacjami obiektowymi, niŝ było to w przypadku relacyjnych baz danych. Dzięki temu moŝna zminimalizować ilość operacji związanych z przechowywaniem i dostępem do danych zorientowanych obiektowo. Zaleta ta staje się szczególnie cenna w przypadku, gdy obiektowy model danych jest naprawdę skomplikowany [Robert Budzyński, 1998] Obiektowo-relacyjne bazy danych Obiektowo-relacyjne bazy danych są osiągnięciem w rozwoju hybrydowych architektur baz danych. Systemy te pojawiły się między innymi z powodu ogromnych inwestycji, poczynionych przez róŝne organizacje w systemy relacyjnych baz danych. Bezpośrednie przekwalifikowanie z relacyjnych na obiektowe systemy baz danych wiązałoby się z dodatkowymi kosztami, natomiast obiektowo-relacyjne bazy danych stanowią swoisty kompromis [P.Józwik, M.Mazur, 2002]. 15

18 Obiektowe bazy danych nie posiadają niektórych cech, do których przywykli uŝytkownicy poprzednich systemów. Dodatkowo, w chwili obecnej nie mają one odpowiedniej infrastruktury, aby przejąć rynek relacyjnych baz danych, podobnie jak bazy relacyjne uczyniły to z systemami hierarchicznymi i sieciowymi. Rozwiązaniem dla firm takich jak Oracle, Informix, Sybase, czy IBM jest rozwój ich systemów, polegający na przekształcaniu ich w systemy obiektowo-relacyjnych baz danych. Systemy obiektowo-relacyjne są wyposaŝane w wiele cech umoŝliwiających efektywną produkcję aplikacji. Wśród nich moŝna wymienić przystosowanie do multimediów (BLOB, CLOB i pliki binarne), dane przestrzenne, abstrakcyjne typy danych (ADT), metody (funkcje i procedury) definiowane przez uŝytkownika w róŝnych językach, kolekcje (zbiory, wielozbiory, sekwencje, zagnieŝdŝone tablice, tablice o zmiennej długości), typy referencyjne, przeciąŝanie funkcji, późne wiązanie i inne. Systemy te zachowują jednocześnie wiele technologii, które sprawdziły się w systemach relacyjnych (takie jak architektura klient/serwer, mechanizmy buforowania i indeksowania, przetwarzanie transakcji, optymalizacja zapytań) [K. Subieta, 1999]. Obiektowo-relacyjne bazy danych zdobyły uznanie, poniewaŝ wiele organizacji dostrzegło, Ŝe relacyjne bazy danych nie są wystarczające do obsługi ich złoŝonych wymagań. Zamiast więc bezpośredniego przejścia na systemy czysto obiektowe, podejście obiektowo-relacyjne pozwala organizacjom na zapoznanie się z technologią obiektową stopniowo. Dodatkową zaletą jest uniknięcie konwersji aktualnych baz danych do nowego, obiektowego formatu danych, co oszczędza czas i pieniądze. Obiektowo-relacyjne bazy danych stanowią zatem pomost pomiędzy relacyjnymi a obiektowymi bazami danych Temporalne bazy danych Temporalna baza danych jest odmianą bazy relacyjnej, w której kaŝdy rekord posiada stempel czasowy, określający czas, w jakim wartość jest prawdziwa [Wikipedia Wolna Encyklopedia, 2008]. 16

19 Dzisiaj najwaŝniejsze badania poświęcone tematowi baz danych są nakierowane właśnie na rozwój tego typu baz. Zaprezentowany podział danych jest podziałem ogólnym, ale obrazuje róŝnice w podejściu do sposobu gromadzenia danych. W rzeczywistości, w obrębie jednego systemu często moŝna doszukać się wielu przykładów baz danych. Wraz z rozwojem technologii baz danych, tak jak w przypadku wszystkich innych, pojawiły się darmowe systemy do zarządzania bazami, takie jak np. MySQL i PostgreSQL, które spopularyzowały wykorzystywanie baz danych i umoŝliwiły powstanie wielu powszechnie uŝywanych rozwiązań. System PLM takŝe wykorzystuje darmową bazę MySQL, która w zupełności odpowiada stawianym wymaganiom i nie zamyka moŝliwości jego dalszego rozwoju SQL SQL to język zapytań słuŝący do obsługi relacyjnych baz danych, który został opracowany w latach 70-tych przez firmę IBM. SQL naleŝy do języków wysokiego poziomu, czyli moŝliwa jest obsługa zapytań złoŝonych. Jest to język deklaratywny, skupiający się na rezultacie, jaki ma baza zwrócić. Systemy zarządzania relacyjnymi bazami danych posiadają narzędzia optymalizacyjne do zapytań SQL, przez co współpraca SQL z bazą jest efektywna i czas oczekiwania na odpowiedź z bazy jest względnie krótki. SQL jest niezaleŝny, dzięki temu pasuje do dowolnego schematu bazy. Programista SQL, który obsługuję bazę MySQL, bez problemu, odnajdzie się w architekturze większego systemu opartego nawet o bazę ORACLE. Pisanie w SQL, to jest kierowanie zapytań do bazy danych, które mogą tworzyć i usuwać tabele, łączyć tabele, a takŝe pobierać potrzebne dane [T. Converce, J. Park, 2001]. W relacyjnej bazie danych w róŝnych tabelach są przechowywane dane, które są ze sobą powiązane. Aby wyszukać potrzebne informacje rozmieszczone w kilku tabelach, naleŝy je 17

20 uprzednio połączyć, a potem z połączonych tabel wyłuskać odpowiadające rekordy. Połączenie osobno przechowywanych danych w tabelach jest moŝliwe dzięki stosowaniu kluczy, według których poszczególne rekordy w tabelach są ze sobą kojarzone. Kroki te są realizowane dzięki kierowaniu odpowiednich zapytań SQL do bazy danych. Zapytania te mogą być proste, ale teŝ i złoŝone, które w jednym realizują kilka czynności MySQL MySQL to jeden z najpopularniejszych systemów do zarządzania relacyjnymi bazami danych, wyprodukowany przez szwedzką firmę MySQL AB na zasadach Open Source [Wikipedia Wolna Encyklopedia, 2008]. Jest uznany za jeden z najlepszych systemów ze względu na szybkość działania i stabilność. Istnieją bazy MySQL, które obsługują 50 milionów rekordów [P. Leszek, 2001]. W MySQL zostały zaimplementowane wszystkie standardy ODBC, czyli z ang. Open DataBase Connectivity - otwarte łącze baz danych, interfejs pozwalający programom łączyć się z systemami zarządzającymi bazami danych. Jest to API niezaleŝne od języka programowania, systemu operacyjnego i bazy danych. Standard ten został opracowany przez SQL Access Group we wrześniu 1992 roku. W skład ODBC wchodzą wywołania wbudowane w aplikacje oraz sterowniki ODBC. W systemach bazodanowych typu klient-serwer (np. MySQL, Oracle lub PostgreSQL) sterowniki dają dostęp do silnika baz danych, natomiast w programach dla komputerów osobistych sterowniki sięgają bezpośrednio do danych. Mechanizm ODBC współpracuje zarówno z bazami obsługującymi język SQL, jak i nieobsługującymi go - w tym ostatnim przypadku język SQL jest przekładany na natywny język bazy danych. MySQL wspiera język polski, wspiera i obsługuje standard OpenGIS, jest w nim moŝliwa replikacja baz, a takŝe transakcje [T. Converce, J. Park, 2001]. 18

21 2.2. Serwer obliczeniowy Serwery obliczeniowe, to są osobne maszyny projektowane pod architekturę systemów, która ma zapotrzebowanie na duŝą moc obliczeniową. Dzięki stosowaniu osobnej maszyny serwerowej zasoby systemowe oraz sprzętowe tej dedykowanej maszyny są alokowane specjalnie pod obliczenia i nie obciąŝają pracy pozostałych składowych systemu. W kontekście PLM nazwa serwer obliczeniowy jest na wyrost, ale określenie w ten sposób miejsca, gdzie wykonywane są skrypty pracujące na danych i wykonujące obliczenia pozwoli z góry załoŝyć skalowalność systemu. Na serwerze obliczeniowym PLM jest umieszczona równieŝ witryna WWW, za pomocą której uŝytkownik korzysta z systemu. WWW nie musi się znajdować na tym samym serwerze, ale mając na uwadze prędkość i bezawaryjność systemu, a takŝe łatwość w rozwiązywaniu problemów technicznych została tam umieszczona Witryna WWW Strona internetowa to sposób prezentacji informacji w sieci Internet, który przyjmuje postać powiązanych między sobą dokumentów HTML. Dokument HTML zawiera w sobie treści, a takŝe znaczniki HTML, odpowiedzialne za wyświetlenie treści merytorycznych w przeglądarce. Strony WWW moŝemy podzielić na statyczne oraz dynamiczne. Statyczne, to takie, które zawierają tylko kod HTML i po stronie serwera, jak i po stronie klienta, wyglądają identycznie. Serwer, gdy dostaje Ŝądanie o taki dokument po prostu wysyła je do okna przeglądarki. Strona WWW dynamiczna, to taka, która oprócz HTML zawiera wbudowane inne technologie. Termin dynamiczna określa wszystkie technologie, które wychodzą poza kod HTML. MoŜe ona zawierać kody innych języków skryptowych, np. takich jak: PHP, JavaScript, a takŝe języka CSS. Wszystkie te technologie moŝna podzielić na te, które wykonują się po stronie serwera i te, które wykonują się po stronie klienta. 19

22 Dynamika po stronie klienta, to wszystkie zabiegi, które oŝywiają stronę, czyli pojawiające się i znikające elementy strony, przewijające się nagłówki oraz inne elementy oparte np. o technologię JavaScriptu, Flash, czy aplety Java. PoniewaŜ wykonywane są po stronie klienta, wykorzystują zasoby lokalnych komputerów uŝytkownika. Dzięki temu skraca się czas oczekiwania na stronę z serwera. Po stronie serwera, dynamika jest związana z tworzeniem stron na bieŝąco, czyli wtedy, kiedy strona jest wyświetlana. Np. strona napisana w PHP jest generowana na serwerze w momencie kiedy serwer dostanie prośbę o jej wyświetlenie. W ten sposób czas jej wyświetlenia nieco wydłuŝa się, a do okna przeglądarki jest wysyłany juŝ kod HTML. Dobrym tego przykładem jest zamieszczenie na stronie daty, która będzie generowana w PHP i będzie uaktualniana kaŝdorazowo w trakcie jej ładowania. W przypadku strony statycznej data byłaby wpisana na sztywno i nie byłaby kaŝdorazowo uaktualniania Dokument HTML Dokumenty HTML, to są pliki, z których składają się strony WWW. Pisane są zgodnie z konkretnymi zasadami języka HTML. Pliki HTML moŝna edytować w dowolnym edytorze. Dokument HTML składa się z dwóch podstawowych części: nagłówka - czyli informacji na temat kodowania, języka, słów kluczowych, opisu strony i tytułu zawartych w znaczniku <HEAD></HEAD> oraz ciała dokumentu, czyli właściwej treści, która jest zawarta w znaczniku <BODY></BODY>. Poszczególnym elementom składowym, które są widoczne na stronie internetowej odpowiadają HTML znaczniki, które je wyświetlają. Np. do zamieszczenia grafiki uŝywamy znacznika <IMG>, do nagłówków <H1>,<H2>, a do linków <a>. Obecnie zasadami tworzenia dokumentów HTML kieruje zespół W3C, stawiając sobie za cel ujednolicenie sposobu interpretacji kodu przez wszystkie dostępne przeglądarki. Cała struktura dokumentu HTML jest budowana na zasadzie drzewa, a reguły jakie obowiązują 20

23 przy tworzeniu tej struktury obejmuje standard ustanowiony przez W3C dla Obiektowego Modelu Dokumentu, czyli DOM (Document Object Model). Organizacja World Wide Web Consortium, w skrócie W3C, zajmuje się formułowaniem standardów dotyczących tworzenia i przesyłania WWW. To W3C zrobiła krok do ujednolicenia sposobu wyświetlania stron przez róŝne przeglądarki i tym samym postawiła rozwój WWW na inne tory. Wg W3C DOM dokument to drzewiasty zbiór węzłów. Węzeł moŝe być elementem, ciągiem tekstu, komentarzem, itp. KaŜdy węzeł moŝe mieć jednego rodzica, dowolną ilość braci i, jeśli jest elementem, dowolną ilość dzieci Document Object Model DOM, to sposób przedstawienia dokumentu. Jest to zestaw metod i pól, które umoŝliwiają odnajdywanie, zmienianie, usuwanie i dodawanie elementów [ DOM W3C jest podzielony na dwie części. Pierwsza, podstawowa (ang. core), to ogólny sposób reprezentowania dokumentów XML. Przedstawia dokument jako drzewo zawierające węzły (ang. node). KaŜdy węzeł moŝe być elementem, fragmentem tekstu, komentarzem, instrukcją preprocesora (np. dołączonym fragmentem PHP) albo encją. Drugą częścią DOM W3C jest typowy dla przeglądarek DOM HTML. Jest to zestaw metod ułatwiających tworzenie dynamicznych stron oraz zapewniających kompatybilność wstecz z wcześniejszym prostym DOM. Głównym, globalnym obiektem w DOM HTML jest Window, czyli okno przeglądarki. W tym obiekcie przechowywane są wszystkie globalne zmienne i funkcje. W nim jest takŝe obiekt document, który reprezentuje całą stronę XHTML. Do kaŝdego elementu DOM moŝna się odnieść jeŝeli element posiada on nazwę lub id. W przeciwnym wypadku moŝna się odnosić równieŝ po nazwach znaczników [ 21

24 Na rysunku 3 zaprezentowany jest przykład dokumentu XHTML, a poniŝej przykłady metod odnoszenia się do poszczególnych elementów dokumentu DOM. Rys.3. Przykład dokumentu XHTML. Na ostatnim poziomie zagnieŝdŝenia w zaprezentowanej strukturze dokumentu jest zamieszczony obrazek przykład.gif. Do tego elementu moŝna się odwołać na wiele sposobów: 22

25 1) Za pomocą odniesień bezpośrednich: - document.getelemetbyid( test_image ); - odnosimy się bezpośrednio do elementu graficznego; - document.getelemetbyid( test_image ).src odnosimy się do ścieŝki do pliku, który chcemy wyświetlić. Dzięki temu moŝemy modyfikować ścieŝkę, a znacznik <img> traktować jako kontener dla wymiennych grafik. 2) MoŜemy się odnieść do nadrzędnego elementu obrazka, który jest dla niego rodzicem. - document.getelementbyid( top ); - w ten sposób moŝemy dostać się do zawartości elementu <div>, w którym się znajduje się obrazek. UŜywając funkcji JavaScript innerhtml moŝemy podmienić zawartość tego elementu na dowolną inną, np. zastąpić obrazek tekstem w taki sposób: dokument.getelementbyid( top ).InnerHTML = zastępujemy tekstem obrazek ; Wówczas, kodem wynikowym będzie kod HTML pokazany na rysunku poniŝej. Rys.4. Przykład kodu wynikowego po zastosowaniu InnerHTML. 23

26 Wszystkie powyŝsze przykłady pokazały, w jaki sposób moŝna odnieść się za pomocą JavaScript do węzłów, które posiadają id. Id w strukturze dokumentu XHML powinno być unikatowe, dlatego takie odwołanie daje nam stuprocentową pewność, Ŝe trafimy w ten element, o który nam chodziło. Istnieje jednak alternatywny sposób odwoływania się do węzłów, wymagający trochę więcej pracy i dobrej znajomości kodu. Sposób ten jest wraŝliwy na wszelkie zmiany w kodzie, poniewaŝ nawet drobne mogą spowodować błędy i pobieranie nie tego elementu, o który nam chodziło. Są jednak i pozytywne aspekty - jest to dobra metoda, kiedy potrzebujemy pobrać np. wszystkie elementy typu <table> i w tym samym czasie wszystkie modyfikować. Robi się to w następujący sposób: document.getelementbytagid( table ); - za pomocą funkcji getelementbytagid pobierane są wszystkie elementy typu < table>. Aby móc skorzystać, z któregoś konkretnego elementu, który pobraliśmy, musielibyśmy to wszystko wcześniej zapisać do zmiennej: var tab = document.getelementbytagid( table ); Teraz, mając to w zmiennej,, odwołanie do poszczególnej tabeli wyglądałoby następująco: tab[0].style.display = none ; - np. wyłączenie pokazywania tabelki o indeksie zero; tab[0].style.background = Gfx/przykład.gif nadanie tła graficznego do tabeli o indeksie 1; Tabele są poindeksowane zgodnie z kolejnością występowania w dokumencie. Podsumowując powyŝsze - witryna WWW, czyli interface systemu, jest to dokument HTML, w którym są osadzone mechanizmy napisane w innych językach skryptowych. W przypadku Systemu PLM, oprócz JavaScript, jest to język PHP. 24

27 Język PHP Język napisany przez programistów i dla programistów sieci WWW. Darmowy, pręŝnie rozwijający się w ciągu ostatnich lat język programowania, stosunkowo prosty do nauczenia się. PHP jest językiem skryptowym, wbudowanym w HTML lub działający osobno, jako samodzielne pliki binarne i jego działanie jest transparentne dla uŝytkownika. Maszyna skryptowa PHP jest wbudowana w serwer WWW i skrypty są wykonywane w pierwszej kolejności, poniewaŝ są po stronie serwera. PHP jest częścią nierozłączną oprogramowania serwerów. Zazwyczaj instaluje się zestawy, czyli serwer WWW, serwer bazodanowy oraz PHP, a najczęściej wykorzystywanym tego typu oprogramowaniem są Apache z PHP i MySQL. Są to rozwiązania darmowe, powszechnie wykorzystywane i dobre. Składnia języka PHP jest podobna do języka programowania strukturalnego C. W przeciwieństwie do języka predefiniowanych znaczników HTML, tutaj moŝna deklarować dowolne zmienne i dowolnie je wykorzystywać. Analizator składni najpierw przetwarza zagnieŝdŝone w kodzie dokumentu sekcje PHP, a dopiero potem wyświetlana jest strona w przeglądarce. PHP dobrze współpracuje z innymi produktami. Przykładami takich produktów są najpopularniejsze bazy danych, współprace z takimi protokołami jak: IMAP, POP3 oraz LDAP. Od PHP4 jest dodana obsługa języka Java oraz rozproszonej architektury COM/COBRA, co pozwala na tworzenie aplikacji o wielowarstwowej architekturze. W PHP5 poszerzono te moŝliwości jeszcze o dodanie biblioteki graficznej, a takŝe unowocześnienie sposobów obsługi języka XML z uwzględnieniem DOM. PHP oczywiście nie jest jedynym językiem skryptowym w ten sposób wykorzystywanym, ale jest najbardziej popularny ze względu na względną prostotę uŝycia [T. Converce, J. Park, 2001] 25

28 Aby zagnieździć PHP w kodzie HTML plik musi nosić rozszerzenie *.php, w przeciwnym wypadku serwer nie wykona poleceń, które są napisane w PHP. Do korzystania z zasobów bazy danych stosowany jest język SQL. PHP dostarcza narzędzia, które umoŝliwiają połączenie z bazą danych, natomiast aby wydobyć potrzebne dane, zapytania naleŝy skierować w języku SQL. W tym celu są wykorzystywane takie funkcje PHP, które wprowadzają kod SQL do bazy danych. To, w jaki sposób SQL, PHP oraz HTML są ze sobą splecione ilustruje rysunek 5. W Pollution Level Monitorze skrypty napisane w PHP są odpowiedzialne za dobranie najbliŝszych stacji, pobranie wartości parametrów wymaganych przez uŝytkownika i wygenerowanie wynikowego pliku XML, który pozwala na przeniesienie danych do systemu GIS. 26

29 Rys.5. Przykład zagnieŝdŝenia w HTML kodów języków PHP i SQL. 27

30 CSS Kaskadowe arkusze stylów CSS to język, który opisuje sposób prezentacji stron WWW. Pisząc w CSS stosuje się dyrektywy. KaŜdy element moŝna ustawić w osobnym stylu, a takŝe moŝna pisać style globalne. W stylach ustawia się czcionki, kolory, wielkości, odstępy itd. CSS ułatwia pozycjonowanie elementów na stronie [E. A. Meyer, 2005]. Dzięki CSS dokumenty HTML stały się bardziej przejrzyste. MoŜna wcielać w Ŝycie o wiele śmielsze projekty graficzne, a takŝe kod HTML został odseparowany od swojej prezentacji. Wspólne style CSS dla serwisu i konsekwentne korzystanie z nich ułatwią modyfikację i wprowadzanie zmian we wszystkich podstronach serwisów, natomiast w przypadku czystego HTML naleŝałoby w kaŝdym dokumencie dokonywać ręcznych poprawek.. Obecnie powszechnie uŝywany i w miarę podobnie interpretowany przez większość przeglądarek jest CSS2. CSS3 jest dopracowywany, ale jeszcze minie sporo czasu do momentu, w którym deweloperzy zaczną go stosować powszechnie. WiąŜe się to z dopracowaniem interpreterów styłów w przeglądarkach. Dla piszącego strony internetowe duŝym problemem jest dopasowanie stylów tak, aby prezentowane treści były identyczne wizualnie w kaŝdej przeglądarce. Praca ta wymaga duŝego doświadczenia i pisząc witryny zazwyczaj pisze się pod dwie najpopularniejsze przeglądarki. Popularność przeglądarek zaleŝy od kraju. Jest kilka produktów wiodących, takich jak: Internet Explorer, FireFox Mozilla, Opera, Safari i Konqueror, ale preferencje uŝytkowników się róŝnią. Obecnie wszystkie przeglądarki udostępniają wiele poŝytecznych narzędzi zarówno dla programistów, jak i dla zwykłych wymagających uŝytkowników. JeŜeli, jeszcze 2 lata temu moŝna było powiedzieć, Ŝe Mozilla Firefox wiodła prym wśród webmasterów, to teraz w większości przeglądarek są narzędzia do analizy kodu, struktury DOM i wówczas kwestią przyzwyczajenia jest,, z którego produktu korzystamy. 28

31 W Polsce dane statystyczne mówią, Ŝe 60% uŝytkowników pracuje na IE (Internet Explorer), 38% korzysta z Mozilli Firefox, a pozostałe 2% są współdzielone między inne produkty alternatywne. [ XML - Extensible Markup Language XML, to skrót z języka angielskiego Extensible Markup Language, co w wolnym tłumaczeniu oznacza Rozszerzalny Język Znaczników. Jest to oficjalny, formalny język, który pozwala na strukturalizowanie dowolnych danych w zrozumiały sposób. XML nie zaleŝy od platformy, dlatego jest bardzo wygodnym narzędziem do przenoszenia danych między róŝnymi systemami [ Za popularyzację XML jest odpowiedzialny rozwój Internetu, a wraz z nim systemy o rozproszonej architekturze, gdzie dane przenoszone z jednego systemu lub podsystemu do innego, są zapisywanie w pliku XML. Przykładowy dokument XML ilustruje rysunek 6. Rys.6. Przykład dokumentu XML. 29

32 Dokument rozpoczyna się instrukcją sterującą, która zawiera informacje o wersji standardu XML, z jakim jest zgodny, oraz o sposobie kodowania znaków. Korzeniem dokumentu jest element o nazwie ksiąŝka-telefoniczna. Ma on przypisany jeden atrybut o nazwie kategoria i wartości bohaterowie ksiąŝek. Korzeń jest rodzicem dwóch innych elementów, oba mają tę samą nazwę osoba i przypisany atrybut o nazwie charakter. KaŜdy z elementów o nazwie osoba jest rodzicem dla trzech innych elementów o nazwach imię, nazwisko i telefon, które zawierają konkretne dane w formie węzłów tekstowych (tekst pomiędzy odpowiednimi znacznikami otwierającym i zamykającym). Element o nazwie telefon w dwunastym wierszu dokumentu jest pusty (nie ma Ŝadnych potomków), a znacznik otwierający jest jednocześnie znacznikiem zamykającym. Zapis <telefon/> jest równoznaczny zapisowi <telefon></telefon>. W trzecim wierszu dokumentu znajduje się komentarz [Wikipedia Wolna Encyklopedia, 2008]. W ten sposób moŝna przenieść dane między dowolnymi systemami. Aby importować dane do docelowego systemu stosowane są tzw. parsery, czyli skrypty pracujące nad plikami XML, przetwarzające dane do postaci zrozumiałej dla systemu, w którym mają zostać wykorzystane. Dla przykładu w języku PHP zostały dodane funkcje parsujące dokumenty XML między innymi takie jak: xml_parse(), xml_get_error_code(), xml_error_string(), xml_get_current_line_number(), xml_get_current_column_number() i xml_get_current_byte_index(), ale jest ich więcej. Powodem częstego wykorzystywania tych funkcji jest spopularyzowanie w 2006 roku technologii AJAX opartej o język JavaScript, która pozwala na dynamiczne odpytywanie bazy. Dane zwracane przez AJAX są właśnie w postaci plików XML. KaŜda dobrze napisana aplikacja, czy to webowa, czy teŝ desktopowa zgodnie z dzisiejszymi standardami ma moŝliwość importu/eksportu danych do/z plików XML KML- Keyhole Markup Language Język KML (ang. Keyhole Markup Language) jest zgodny z gramatyką i formatem pliku języka XML. SłuŜy do modelowania i zapisywania takich obiektów geograficznych jak: 30

33 punkty, linie, obrazy, wielokąty oraz modele wyświetlane w programie Google Earth, serwisie Google Maps i w innych aplikacjach. Języka KML moŝna uŝywać do udostępniania miejsc i informacji innym uŝytkownikom tych aplikacji. Plik KML jest przetwarzany przez program Google Earth w sposób podobny do tego, w jaki pliki HTML i XML są przetwarzane przez przeglądarki internetowe. Podobnie jak język HTML, KML ma strukturę opartą na tagach z nazwami i atrybutami słuŝącymi do wyświetlania obiektów w określony sposób. Tym samym program Google Earth jest przeglądarką plików KML [ Plik KML jest plikiem XML, tylko z dodatkową specjalną deklaracją o tym, Ŝe to jest format czytany przez Google Earth. W budowie niczym się nie róŝni od zwykłego pliku XML tylko jest budowany zgodnie z wymaganiami programu GE. Wymagania te dotyczą nazw tagów oraz formatów informacji w nich zawartych. Dane o tym jak prawidłowo przygotować plik pod GE znajdują się bezpośrednio na stronie internetowej produktu [ Przykład nagłówka pokazany na rysunku 7. Rys.7. Przykład nagłówka KML. Jak widać na powyŝszym rysunku, w nagłówku takiego pliku są dwie deklaracje: XML i KML. 31

34 2.3. Webgis jako interfejs uŝytkownika Interfejsem w Pollution Level Monitor jest strona internetowa zamieszczona pod adresem Do interakcji z uŝytkownikiem jest wykorzystane narzędzie WebGIS Google Maps. W tym rozdziale na początku jest wprowadzenie do tematyki systemów GIS, a następnie podrozdział o WebGIS, którego celem jest zawęŝenie obszernego tematu systemów informacji geograficzne, do tych dostępnych w Internecie GIS - Geographic Information System GIS, w języku angielskim rozwija się jako Geographic Information System, co w tłumaczeniu na język polski oznacza System Informacji Geograficznej. Jest to system informacyjny, słuŝący do wprowadzania, gromadzenia, przetwarzania oraz wizualizacji danych geograficznych. To program umoŝliwiający nakładanie map tematycznych np. dróg, rzek, uŝytkowania gruntów i innych dla umoŝliwienia prowadzenia analiz. Celem, w jakim zostały stworzone takie systemy, jest wspomaganie procesu decyzyjnego, rozwiązywanie problemów środowiska. GIS jest zarówno systemem bazodanowym z moŝliwością przechowywania przestrzennie odniesionych danych, jak i źródłem funkcji do przetwarzania tych danych [Star, Estes, 1990]. Przykładowym programu GIS jest Autocad Map 3D Jest to rozbudowane narzędzie, które posiada duŝe moŝliwości, a przede wszystkim duŝy wachlarz udogodnień związanych ze współpracą z relacyjnymi bazami danych [ Jest to narzędzie płatne. W Internecie moŝna znaleźć wiele przykładów oprogramowania GIS. Systemów informacji geograficznej jest duŝo zarówno darmowych jak i odpłatnych i zainteresowanie nimi nie spada. dzieje się tak dlatego, iŝ obecnie duŝy rozwój przeŝywają systemy wykorzystujące GIS 32

35 jako swoje części składowe. Przykładem takiego systemu jest równieŝ system Pollution Level Monitor, który korzysta z narzędzi Google Earth oraz Google Maps. O wyborze tych komponentów przesądziły takie czynniki jak: dostępność darmowej wersji, łatwość w obsłudze i łatwy dostęp do oprogramowania WebGIS W Internecie moŝemy spotkać wiele systemów mapowych, które są mniej lub bardziej zaawansowane, tzn. dają róŝny zestaw moŝliwości pracy nad nimi. Zasadniczy podział moŝna zrobić wprowadzając dwa pojęcia: Web Map i WebGIS. Web Map - KaŜda mapa zaprezentowana w sieci WWW jest nazywana Webmap. MoŜe nią być nawet zeskanowany fragment papierowej zwykłej mapy. Bardziej zaawansowane mapy, które pozwalają na interakcję z uŝytkownikiem, posiadające funkcje podobne do prostych programów GIS nazywane są WebGIS. WebGIS bardziej zaawansowane funkcjonalnie Web Mapy posiadające, przede wszystkim, moŝliwości mierzenia odległości oraz narzędzia do zaawansowanego wyszukiwania [Hachler, Allgower, Weibel, 2003]. Narzędzie Google Maps, wykorzystywane w Systemie PLM jest jednym z darmowych przykładów WebGIS dostępnych w sieci [K.Piszczek, 2007]. 33

36 3. Struktura oraz realizacja programu Państwowego Monitoringu Środowiska W tym rozdziale znajduje się opis zadań Programu Państwowego Monitoringu Środowiska, jego struktura organizacyjna, załoŝenia, a takŝe cele działania poszczególnych instytucji odpowiedzialnych za środowisko. Pokazana została hierarchia urzędów powołanych do gromadzenia i przetwarzania danych o zanieczyszczeniach, a takŝe zaprezentowane narzędzia, które im do tego słuŝą Organizacja monitoringu powietrza w Polsce Państwowy Monitoring Środowiska jest systemem pomiarów, ocen stanu środowiska oraz analizą wpływu róŝnych czynników, w tym presji będących wynikiem działalności człowieka. Zadania PMŚ realizowane są w ramach struktury opartej na modelu DPSIR, czyli w rozwinięciu: Driving forces, Pressures, State, Response - co w tłumaczeniu na język polski: Czynniki sprawcze, Presje, Stan, Oddziaływanie, Przeciwdziałania. Jest ona stosowana przez Komisję Europejską, Organizację Współpracy Gospodarczej i Rozwoju (OECD), Europejską Agencją Środowiska do sporządzania ocen zintegrowanych oraz ocen skuteczności polityki ekologicznej. Struktura ta pozwala na sprawne generowanie kompleksowej, opartej na badaniach, analizach i ocenach informacji o środowisku, zarówno dla potrzeb społeczeństwa jak i administracji rządowej, samorządowej oraz instytucji międzynarodowych [WWW WIOŚ Mazowieckie]. Kategorie informacji zostały ujęte w trzech blokach: bloku-presje, bloku-stan oraz blokuoceny i prognozy róŝniących się pod względem funkcji jakie pełnią w systemie. Rysunek 8 pokazuje jak bloki PMŚ ze sobą współpracują i jaki mają zakres zastosowania. 34

37 Rys.8. Struktura Państwowego Monitoringu Środowiska [WWW WIOŚ Mazowieckie] 35

38 W ramach bloku - presje są pozyskiwane i gromadzone informacje o źródłach i ładunkach substancji odprowadzanych do środowiska, a w szczególności informacje o emisjach pozyskiwane z systemu administracyjnego, statystyki publicznej oraz wytwarzane przez Inspekcję Ochrony Środowiska. Podstawowym blokiem w systemie PMŚ jest blok - stan, obejmujący działania związane z pozyskiwaniem, gromadzeniem, analizowaniem i upowszechnianiem informacji o poziomach substancji i innych wskaźników charakteryzujących stan poszczególnych elementów przyrodniczych. W oparciu o dane zgromadzone w ramach tego bloku wykonywane są oceny dla poszczególnych komponentów. Programy pomiarowo-badawcze realizowane są w ramach niŝej wymienionych podsystemów: monitoring jakości powietrza, monitoring jakości wód powierzchniowych i podziemnych monitoring jakości gleby i ziemi, monitoring hałasu, monitoring pól elektromagnetycznych. Informacje gromadzone w ramach bloków presje i stan zasilają blok ocen i prognoz, w ramach którego są wykonywane zintegrowane oceny i prognozy stanu środowiska, a takŝe analizy przyczynowo-skutkowe. Te analizy wiąŝą istniejący stan środowiska z czynnikami, które go kształtują, który ma swoje źródło w społeczno-gospodarczej działalności człowieka. System monitoringu środowiska obsługują specjalne urzędy tworzące hierarchiczną strukturę (rys.9). Zaczynając od najwyŝszej instancji Inspektoratu Ochrony Środowiska, poprzez Wojewódzkie Inspektoraty oraz ich delegatury powiatowe [WWW WIOŚ Mazowieckie]. 36

39 Rys.9. Mazowieckie]. Struktura Państwowego Monitoringu Środowiska. Instytucje [WWW WIOŚ 37

40 Inspekcja Ochrony Środowiska [ Główny Inspektor Ochrony Środowiska, kierujący działalnością Inspekcji Ochrony Środowiska jest centralnym organem administracji rządowej powoływanym i odwoływanym przez Prezesa Rady Ministrów. Główny Inspektor Ochrony Środowiska przy pomocy Głównego Inspektoratu Ochrony Środowiska oraz wojewodowie przy pomocy wojewódzkich inspektorów ochrony środowiska, jako kierowników wojewódzkich inspekcji ochrony środowiska wykonują zadania Inspekcji. Wojewódzkie Inspektoraty Ochrony Środowiska koordynują działania wykonywane w ramach PMŚ na terenie województwa. Opracowują projekty oraz koordynują tworzenie przez podmioty gospodarcze programów monitoringu lokalnego. Podstawowe zadania Inspekcji Ochrony Środowiska to kontrola przestrzegania przepisów prawa o ochronie środowiska, badanie stanu środowiska, w ramach programu Państwowego Monitoringu Środowiska oraz przeciwdziałanie powaŝnym awariom. Ich realizacja odbywa się, między innymi, poprzez: kontrolę przestrzegania przepisów o ochronie środowiska i racjonalnym uŝytkowaniu zasobów przyrody, kontrolę przestrzegania decyzji ustalających warunki uŝytkowania środowiska, udział w postępowaniu dotyczącym lokalizacji inwestycji, udział w przekazywaniu do eksploatacji obiektów, które mogą pogorszyć stan środowiska, oraz urządzeń chroniących środowisko przed zanieczyszczeniem, kontrolę eksploatacji urządzeń chroniących środowisko przed zanieczyszczeniem, podejmowanie decyzji wstrzymujących działalność prowadzoną z naruszeniem wymagań związanych z ochroną środowiska, lub naruszaniem warunków korzystania ze środowiska, współdziałanie w zakresie ochrony środowiska z innymi organami kontrolnymi, organami ścigania i wymiaru sprawiedliwości oraz organami administracji publicznej, obrony cywilnej, a takŝe organizacjami społecznymi, 38

41 organizowanie i koordynowanie Państwowego Monitoringu Środowiska, prowadzenie badań jakości środowiska, obserwacji i oceny jego stanu oraz zachodzących w nim zmian, opracowywanie i wdraŝanie metod analityczno-badawczych i kontrolnopomiarowych, inicjowanie działań tworzących warunki zapobiegania powaŝnym awariom oraz usuwania ich skutków i przywracania środowiska do stanu właściwego, uzgadnianie decyzji o warunkach zabudowy i zagospodarowania terenu dla inwestycji szczególnie szkodliwych dla środowiska i zdrowia ludzi Stacje monitoringu Stacje monitoringu to narzędzia pozyskiwania informacji o środowisku. Wojewódzkie Inspektoraty Ochrony Środowiska odpowiedzialne są za gromadzenie danych z monitoringu i publikację ogólnodostępnych raportów [WWW WIOŚ Mazowieckie]. Stacje mogą być kontenerowe stacjonarne lub mobilne osadzone na tle miejskim, wiejskim bądź produkcyjnym, wykonujące monitoring automatyczny, 24-godzinny. Są one rozmieszczone na terenie całego kraju, jest ich zazwyczaj około 15 na województwo plus jednostki niestacjonarne busy pomiarowe, które pozwalają na dokonywanie pomiarów w dowolnym terenie. WyposaŜone są w aparaturę pomiarową: analizator SO2, analizator NOx, analizator pyłu zawieszonego, mierniki parametrów meteorologicznych: prędkość i kierunek wiatru, wilgotność i temperatura. Rozmieszczone są w róŝnych, co do rodzaju zabudowy i charakteru osady strefach i dokonują okresowych pomiarów monitorowanych parametrów środowiska. Pomiary są wykonywane co godzinę i gromadzone w głównym komputerze na stacji [WWW WIOŚ Mazowieckie]. Na rysunkach 10 i 11 jest pokazana przykładowa stacja pomiarowa z zewnątrz i wewnątrz. 39

42 Parametry mierzone na stacjach - Parametry zanieczyszczenia powietrza: W zaleŝności od przestrzennego zagospodarowania obszaru tj. lokalizacji zakładów, koncentracji źródeł niskiej emisji, intensywności ruchu samochodowego stan powietrza moŝe się róŝnić. Poziom zanieczyszczenia jest analizowany na podstawie pomiarów: dwutlenku siarki, dwutlenku azotu, tlenków azotu, tlenku węgla, ozonu, pyłu zawieszonego PM10. - Parametry meteorologiczne: Pomiar parametrów meteorologicznych pozwala na przeprowadzenie prognoz wartości stęŝeń zanieczyszczeń. Parametry mierzone na stacjach to: kierunek wiatru, prędkość wiatru, temperatura powietrza, wilgotność względna, promieniowanie całkowite, ciśnienie atmosferyczne, opad atmosferyczny [WWW WIOŚ Mazowieckie]. Rys.10. Stacjonarna stacja monitoringu powietrza w Trzebini Rys.11. Aparatura pomiarowa wykorzystywana w stacjach monitoringu 40

43 4. Pollution Level Monitor Ten rozdział zawiera dokładny opis działania stworzonego w ramach prezentowanej pracy magisterskiej, autorskiego systemu Pollution Level Monitor i składa się z dwóch części: opisu ogólnej koncepcji działania systemu oraz szczegółów dotyczących jego implementacji Ogólna koncepcja PLM W tym rozdziale zaprezentuję ogólna koncepcję działania systemu bez wgłębiania się w szczegóły dotyczące implementacji. PokaŜę sposób wykorzystania opisanych wcześniej technologii, zaprezentuje architekturę oraz zasymuluję obieg danych w systemie. Charakterystykę Pollution Level Monitora zacznę od rysunku 12, na którym są przedstawione wszystkie komponenty PLM, a takŝe kierunki przepływu danych. Podrozdziały opisują system zgodnie z kolejnością: stacje pomiarowe, baza danych, serwer obliczeniowy, uŝytkownik. Rys.12. Schemat działania systemu PLM. 41

44 Stacje monitoringu powietrza Obieg danych w systemie PLM zaczyna się od wykonywania pomiarów, czyli pozyskiwania danych za pomocą rozbudowanej infrastruktury automatycznych stacji pomiarowych. Wchodzą one w skład ogólnego systemu ochrony środowiska i realizują zadania ściśle określone przez program, za który odpowiedzialny jest Państwowy Monitoring Środowiska. Ich pracę zapewniają organizacje odpowiedzialne za monitoring, czyli wszystkie urzędy naleŝące do struktury PMŚ. Dane ze stacji są publikowane w raportach zamieszczanych na stronach internetowych Wojewódzkich Inspektoratów Ochrony Środowiska konkretnych województw. Stąd, ręcznie zostały wpisane do bazy danych systemu PLM Serwer bazy danych PLM Na serwerze bazy danych przechowywane są dane o stacjach pomiarowych oraz pomiarach na nich wykonanych. Obiekt POMIAR zawiera dane o poniŝszych parametrach powietrza: CO[µg/m3] tlenek węgla, NO[µg/m3] tlenek azotu, NO2[µg/m3] dwutlenek azotu, NOx[µg/m3] mieszanina tlenków azotu, Ozon[µg/m3] tritlen (jedna z odmian alotropowych tlenu), PM10[µg/m3] - pył zawieszony PM10, czyli drobne cząstki o średnicy ziaren mniejszej niŝ 10µm, SO2[µg/m3] dwutlenek węgla, Kierunek wiatru[ ], Prędkość wiatru[m/s]. 42

45 Oprócz wartości parametrów, szczegóły pomiaru zawierają teŝ dane pomocnicze, istotne z punktu widzenia przydatności pomiarów: Data dzień, którym wykonano pomiary; Godzina pomiaru godzina, o której wykonano pomiar. Obiekty STACJI POMIAROWYCH składają się z danych takich jak: lokalizacja, współrzędne geograficzne, otoczenie zewnętrzne (np. tło miejskie, wiejski, produkcyjne ), charakter stacji (stacjonarna czy mobilna), jakiemu województwu podlega, kody krajowe i międzynarodowe stacji. Na rysunku 12 bazę danych, jak i inne komponenty, celowo przedstawiłam jako osobne części składowe systemu z tego względu, iŝ są to podzespoły systemu które mogą być osobno konfigurowane i rozwijane w zaleŝności od potrzeb w przyszłości Serwer obliczeniowy Ze względu na cel opracowania uniwersalnego i skalowalnego narzędzia serwer obliczeniowy równieŝ stanowi osobny podzespół systemu PLM. Pracują na nim skrypty odpowiedzialne za obliczenia oraz interakcję z uŝytkownikiem. Zarówno w tym przypadku, jak i w przypadku modułu bazodanowego, waŝne jest potraktowanie ich jako odrębnych części działających niezaleŝnie. Takie podejście pozwoli juŝ od samego początku zadbać o skalowalność systemu na przyszłość. System pobiera pomiary z trzech najbliŝszych stacji, interpoluje wartości dla podanej lokalizacji, a efektem wynikowym jest dokument XML, czyli plik przygotowany do importu danych do systemów GIS. Dokładnie formatem tego pliku XML jest *.KML ze względu na wykorzystanie Google Earth w PLM, ale o tym dalej. Algorytmy mogą być dowolne. 43

46 Wszystko zaleŝy od konkretnego celu, jakiemu mają słuŝyć dane wynikowe. Mogą to być działania od najprostszego pobrania danych z bazy do modelowania konkretnych zjawisk Interfejs systemu Interfejsem systemu jest strona internetowa dostępna pod adresem Rys.13. Interfejs Pollution Level Monitor. 44

47 Po wpisaniu adresu do przeglądarki pojawi się witryna Pollution Level Monitor. Na wejściowej stronie znajduje się wbudowane narzędzie Web Map Google Maps, a poniŝej formularz. Za pomocą mapy uŝytkownik podaje interesującą go lokalizację, a do formularza wpisuje swój adres , na który zostanie przysłany plik *.KML. W tym pliku zawarte są interpolowane parametry środowiska charakterystyczne dla lokalizacji, którą wybrał. Plik *.KML uruchamia się w programie Google Earth. Po kliknięciu dalej pojawią się wyniki interpolacji w postaci tabeli z wartościami. KaŜdej komórce odpowiada interpolowany parametr. Oprócz tego jest podana data, godzina, a takŝe dokładna lokalizacja uŝytkownika (rysunek 14,15). Rys.14. Wynik działania PLM - tabela z interpolowanymi wartościami parametrów. 45

48 Rys.15. (przybliŝenie). Wynik działania PLM - tabela z interpolowanymi wartościami parametrów Dlaczego Google Earth? Google Earth to WebGIS, przedstawiający kulę ziemską jako trójwymiarowy globus, na którą nakładane są zdjęcia lotnicze oraz róŝnego rodzaju dane przestrzenne, informacje geograficzne i turystyczne. Aplikacja występuje w wersji bezpłatnej jak i równieŝ płatnych: Plus i Pro. Do podstawowych funkcji systemu naleŝą: nawigacja 3D, pozwalająca na pełną interakcję z globem, dowolne przybliŝenie, oddalanie, moŝliwości zmiany kąta patrzenia. wyszukiwanie konkretnych miejsc według nazw, pod warunkiem Ŝe dane te są opracowane i dostępne dla Googla. wielowarstwowość prezentowanych danych, pomiary odległości między punktami, obliczanie ścieŝek, tworzenie zaznaczeń obszarów Dane wykorzystywane w Google Earth są te same, co w Google Maps. Oczywiście mowa tutaj o zdjęciach lotniczych oraz mapach dróg. GE dodatkowo oferuje bardzo duŝą ilość warstw tematycznych, powiększanych z dnia na dzień. GE spełnia wszystkie wymagania postawione przy budowie Pollution Level Monitor jakie ma spełniać końcowy system GIS. Jest to WebGIS posiadający o wiele bardziej zaawansowane funkcje do przetwarzania danych mapowych niŝ Google Maps, poniewaŝ pozwala na ich 46

49 analizę. GE Posiada wersje darmową, jest stosunkowo prosty w obsłudze i ogólnodostępny. Z tych względów PLM korzysta z Web Map jako z lokalizatora uŝytkownika, a do pracy z danymi wynikowymi juŝ z Google Earth Budowa systemu W tym rozdziale opisuję krok po kroku budowę systemu PLM. W opisie zawarłam szczegóły implementacyjne, a takŝe zaprezentowałam obieg danych w systemie. Jako części składowe do budowy systemu wykorzystałam: Bazę danych MySQL w wersji System CMS FSite Google Maps Język PHP Google Earth Baza danych oraz system zarządzania treścią zostały udostępnione na potrzeby tej pracy magisterskiej przez firmę FSI Fabrykę Stron Internetowych. CMS FSite został uŝyty do administracji bazą danych, a takŝe do zarządzania treścią na witrynie WWW. Do interakcji z uŝytkownikiem wykorzystano narzędzie Web Map - Google Maps, które umoŝliwia wprowadzenie do systemu interesującej go lokalizacji. Za pomocą języka PHP został zaimplementowany systemu CMS Fsite. W nim takŝe są napisane algorytmy wykonujące obliczenia potrzebne do interpolacji danych pomiarowych oraz przygotowywany jest mail wysyłany do uŝytkownika. Poszczególne części witryny są generowane poprzez skrypty PHP, a wszystkie dokumenty korzystają z jednego, wcześniej przygotowanego, pliku CSS. Google Earth, to program WebGIS, który został wykorzystany do prezentacji danych wynikowych będących efektem pracy Pollution Level Monitor. 47

50 4.2.1 CMS-FSite System CMS FSite jest systemem zarządzania treścią dostarczonym przez firmę FSI. Fabryka Stron Internetowych Sp. z o. o. udostępniła swój produkt nieodpłatnie, dla potrzeb prezentowanej pracy dyplomowej. System FSite łączy w sobie zaawansowaną funkcjonalność i szybkość działania rozbudowanych systemów CMS. Działa on w oparciu o serwer WWW obsługujący język PHP oraz serwer baz danych MySQL. Ogólna charakterystyka systemu FSite: Administracja stroną WWW przez przeglądarkę internetową (Internet Explorer, Firefox) Intuicyjna edycja tekstów i administracja plikami umieszczanymi w serwisie WWW Wymiana danych z innymi aplikacjami Dowolna liczba wersji językowych serwisu Wbudowane w system dokładne statystyki odwiedzalności stron Optymalizacja dla wyszukiwarek, współpraca z Google Sitemaps Newsletter oraz mailing z rozbudowanymi statystykami Hosting na dedykowanych pod system CMS serwerach FSite jest bardzo rozbudowanym narzędziem, na którym FSI opiera wszystkie swoje realizacje, poczynając od prostych stron wizytówek, aŝ do ogólnopolskich portali informacyjnych i sklepów. System jest stabilny, a jego interfejs naleŝy do intuicyjnych, przez co budowanie zaawansowanych narzędzi jest stosunkowo łatwe. Produkt ten spełnia oczekiwania co do pojemności, szybkości obsługi, a takŝe wygody uŝytkownika w administrowaniu bazą. Pollution Level Monitor korzysta z przestrzeni bazodanowej na serwerach FSI oraz wykorzystuje CMS FSite jako swój system zarządzania treścią. 48

51 Dane wykorzystywane przez system System PLM dysponuje danymi pozyskanymi ze stron internetowych Wojewódzkich Inspektoratów Ochrony Środowiska. Są to dane o stacjach pomiarowych oraz pomiary parametrów powietrza na nich wykonanych. Niniejszy rozdział opisuje obieg danych w systemie PLM Pozyskiwanie danych Wszystkie urządzenia pracujące na stacji pomiarowej są wyposaŝone w modemy, za pomocą których łączą się z centralnym komputerem. Centralne komputery gromadzą pomiary ze wszystkich urządzeń na stacji i wysyłają raporty do bazy danych Wojewódzkich Inspektoratów Ochrony Środowiska. Inspektoraty przetwarzają te dane i gromadzą na swoje potrzeby, a ponad to są odpowiedzialne za udostępnianie ich w postaci ogólnodostępnych raportów [WWW WIOŚ Mazowieckie]. Dane wejściowe do systemu PLM pochodzą z raportów opublikowanych na stronach internetowych Wojewódzkich Inspektoratów Ochrony Środowiska. System PLM nie ma moŝliwości dynamicznego importu, a takŝe nie stosuje technik web harvestingu, dlatego przeniesienie danych wymagało ręcznego przepisywania z tabelek, w których raporty są zamieszczone na stronach. Na potrzeby Pollutin Level Monitor aby zasymulować działanie rozwiązania, które system proponuje, a przede wszystkim aby zaprezentować pomysł, dane zostały ręcznie wpisane do bazy w takim formacie, w jakim by trafiłyby do niego z ew. importów. Mimo iŝ system nie posiada modułu automatycznego zasilania danymi, to baza jest tak zaprojektowana, aby móc taki moduł w dowolnej chwili uruchomić. Dane pochodzą z raportów pomiarowych ze stacji z kilku województw: Podkarpackie, Łódzkie, Kujawsko - Pomorskie, Mazowieckie i Wielkopolskie. O tym ograniczeniu naleŝy pamiętać przy korzystaniu z systemu. Dane, które zostały przeniesione do PLM, są wyselekcjonowanymi danymi zamieszczonymi na stronach internetowych wojewódzkich 49

52 inspektoratów. W ten sposób zostały pozyskane: adresy stacji, połoŝenie geograficzne, informacje o wartościach mierzonych, opis tła terytorialnego i najbliŝszego otoczenia, podstawowe informacje o terenach przylegających, kody stacji międzynarodowy i krajowy oraz typ stacji. Dane pochodzą z 15 lipca 2008 roku Przechowywanie danych W Systemie PLM została wykorzystana relacyjna baza danych MySQL w wersji Serwer bazodanowy, zarówno jak i panel administracyjny wraz z systemem zarządzania treścią, został nieodpłatnie dostarczony przez firmę FSI Fabryka Stron Internetowych Sp. z o. o. W tym rozdziale znajdują się opisy tabel bazy danych, a przy nich informacje krytyczne z punktu widzenia działania systemu PLM. Dokładny opis części składowych obiektów przechowywanych w bazie danych oraz ich organizacja pozwoli zrozumieć strukturę danych Pollutin Level Monitora Organizacja danych w bazie - opis poszczególnych tabel Baza danych, na której działa System PLM składa się z 29 tabel. Tabele zostały automatycznie utworzone przez działające skrypty CMS FSite, w momencie tworzenia nowego serwisu w panelu administracyjnym Fsita. Rysunek 14 prezentuje spis wszystkich tabel, z których składa się serwis WWW zbudowany pod CMS FSite. Standardowo FSI nie zakłada dostępu uŝytkownika do bazy danych, ale na potrzeby napisania tego rozdziału został wgrany na konto FTP program phpmyadmin, który słuŝy do zarządzania bazą MySQL. 50

53 Rys.16. Lista tabel w bazie Systemu PLM (Program phpmyadmin). Dalej znajduje się opis wszystkich tabel istotnych w działaniu systemu PLM. Kolejność ich opisu jest zachowana taka, jaka jest widoczna na rysunku 16. Tabela Config Zawiera ogólne ustawienia bazy. Tutaj znajdują się informacje dotyczące stosowanego w bazie kodowania oraz inne informacje uŝywane przez wszystkie tabele znajdujące się bazie. Tabele z prefiksem Object Po tabeli Config na liście prezentowanej na rysunku 16 znajdują się tabele z prefiksem Object_. Wszystkie te tabele dotyczą informacji o istniejących obiektach przechowywanych w systemie. Są to najwaŝniejsze dane przechowywane w bazie z punktu widzenia architektury Systemu PLM. CMS Fsite pozwala tworzyć dowolne rodzaje obiektów poprzez dobieranie komponentów przystosowanych do przechowywania róŝnego rodzaju treści i plików, dlatego 51

54 rodzajów obiektów zakładanych w systemie moŝe być wiele. Informacje o obiektach, a takŝe dane do nich naleŝące gromadzone są w poniŝszych tabelach. Ze względu na relacyjny model danych kaŝda tabela zawiera inne dane. PoniŜszy spis tabel zawiera opis tylko tych, które są uŝywane w PLM. 1) Objects_Object - tabela, która przechowuje podstawowe informacje o obiektach istniejących w bazie. Znajdują się tutaj dane obiektów kaŝdego rodzaju. Rys.17. Tabela Objects_Object (Program phpmyadmin). Do podstawowych informacji o obiektach zaliczane są takie dane jak: ID obiektu, czyli unikatowe ID, które posiada kaŝdy obiekt znajdujący się w bazie i jest ono w tej tabeli takŝe kluczem podstawowym zwiększanym automatycznie. Typ 52

55 tego pola to bigint, czyli big integer, przeznaczający 8 bajtów do zapisania liczb rzeczywistych. ObjectCategory, czyli kategoria obiektu. Typ tego pola to bigint. W CMS FSite jest moŝliwość zakładania dowolnego rodzaju obiektów, czyli modeli danych określających konkretne byty, przechowywane w bazie w sposób uporządkowany. W momencie tworzenia rodzaju obiektów, informacje o nich są gromadzone w tabeli o nazwie Object_ObjectCategory i kaŝda taka kategoria posiada unikatowe ID. To właśnie ID, nadane kategorii w tabeli Object_ObjectCategory identyfikuje kategorię, do której naleŝy obiekt przechowywany w tabeli Objects_Object. W Systenie PLM są dwa rodzaje obiektów: pomiar i stacja. Created - jest to data i godzina utworzenia obiektu w bazie. Pole jest uzupełniane tylko raz w momencie tworzenia obiektu i nie podlega zmianie przez panel administracyjny. Typ tego pola to datetime, czyli jeden z formatów do przechowywania dat. Modified - jest to cecha obiektu, która przechowuje datę i godzinę ostatniej modyfikacji obiektu. Data ta jest aktualizowana za kaŝdym razem, kiedy uŝytkownik systemu aktualizuje dane o tym obiekcie przez panel administracyjny i wykonuje polecenie zapisu dokonanych zmian. Typ tego pola to datetime. Options jest to wartość sumy binarnej, która określa dodatkowe własności obiektu typu: widoczność i aktywność uŝywanych jako pomocnicze flagi stawiane obiektom. Typ tego pola to int, czyli integer, z języka angielskiego to liczba rzeczywista. Typ ten przeznacza 4 bajty na przechowanie liczby. Identity jest to pole zawierające identyfikator tekstowy danego obiektu. Jest to wartość nadawana unikatowo i kaŝdy obiekt moŝe być po niej zidentyfikowany alternatywnie do identyfikacji po ID. Typ tego pola to varchar(64). Wartość pola domyślnie nie jest wymagana, ale to zaleŝy od implementowanych mechanizmów pracujących na bazie. Np. w PLM jest to pole krytyczne i wymagane. 53

56 2) Object_Objeck2Language tabela, która łączy obiekty z numerami języków. KaŜdy język skonfigurowany w systemie równieŝ posiada swoje ID i jest przechowywany w osobnej tabeli. JeŜeli witryna jest wielojęzyczna, to ten sam obiekt moŝe istnieć we wszystkich językach równocześnie. System PLM posiada tylko wersję polską, dlatego w tej tabeli wszystkim rekordom w kolumnie Language odpowiada wartość 1. (patrz rysunek 18) Rys.18. Tabela Object_Objeck2Language (Program phpmyadmin). Pola tabeli Object_Object2Language : Object - pole zawierające ID obiektu. Typ pola to bigint(20). Language - pole zawierające ID języka. Typ pola to bigint(20). Name pole zawierające nazwę obiektu. Typ pola to varchar(255). 3) Object_Object2PropertyValue tabela, w której są przechowywane wartości poszczególnych cech obiektu. Tutaj znajdą się cechy, których wartości zostały uzupełnione podczas tworzenia danego obiektu, np. wartości pomiarów konkretnych parametrów zanieczyszczenia, współrzędne połoŝenia geograficznego i inne pola odpowiadające uzupełnionym cechom dla istniejących w bazie obiektów. Wartości tych cech są powiązane z ID obiektu, do którego naleŝą. 54

57 Widok tej tabeli nie moŝe być opublikowany ze względu na chronioną jej zawartość przez firmę FSI Sp. z o.o. 4) Objects_ObjectCategory zawiera informacje o istniejących rodzajach obiektów. KaŜdy rodzaj posiada swoje unikatowe ID. ID nadane w tej tabeli wykorzystywane jest do grupowania obiektów w wyŝej opisanej tabeli Objects_Object. PoniŜej, na rysunku 19 jest pokazany widok Objects_ObjectCategory z programu phpmyadmin. Rys.19. Tabela Objects_ObjectCategory (Program phpmyadmin). Pola tabeli Objects_ObjectCategory : ID automatycznie inkrementowana wartość pola. Typ pola to bigint(20). RootPropertiesGroup identyfikator nadrzędnej grupy cech. Grupą cech moŝe być zbiór cech jednego rodzaju obiektu lub jednego rodzaju działów. MoŜliwość tworzenia rozbudowanej struktury cech obiektów, to jedna z charakterystycznych funkcjonalności CSM FSite, która go wyróŝnia. Typ pola to bigint(20). Name - nazwa kategorii obiektu. Typ pola to varchar(64). Tabele z prefiksem Site_ Kolejną grupą są tabele z prefiksem Site_, odpowiedzialne za konfigurację struktury działów oraz języków serwisu zakładanego w CMS FSite. Zawierają informacje o cechach działów, o skonfigurowanych językach, a takŝe relacje między obiektami a działami w przypadku wykorzystywania moŝliwości dopisywania do działów. Dopisywanie do działów funkcjonuje na zasadzie sortowania obiektów, które mają się pojawiać na konkretnych 55

58 podstronach serwisu. System PLM nie wykorzystuje tych moŝliwości FSite, dlatego nie jest konieczne dokładne opisywanie tych tabel. Tabele z prefiksem Stat Ostatnią grupą tabel są tabele z prefiksem Stat_ i zawierają dane statystyczne o odwiedzinach na stronie. System PLM nie prowadzi statystyk odwiedzin, dlatego te tabele teŝ nie zostały opisane. PowyŜej została przedstawiona architektura typowo relacyjnej bazy danych, na której został oparty mechanizm działania Pollution Level Monitor. Mimo to, Ŝe sam CMS jest napisany w PHP obiektowym i FSite zmusza do obiektowego myślenia, to patrząc tylko na strukturę bazy jest to relacyjna baza danych. Pracując na bazie danych jednak nie pracujemy na niej bezpośrednio. Prace konfiguracyjne, a takŝe dostęp do danych moŝliwe są do przeprowadzenia przez panel CMS FSite. Nieco inaczej dane te prezentują się w panelu administracyjnym. Łatwiej jest zorientować się o przynaleŝności cech do swoich obiektów, a obiektów do działów. Działanie panelu administracyjnego CSM FSite jest opisane w następnym podrozdziale Panel administracyjny CMS FSite Pracując na systemie CMS FSite pozostaje dla nas transparentna ilość tabel, które w rzeczywistości są w bazie danych, a dane o obiektach i działach sprawiają wraŝenie jakby były przechowywane w osobnych tabelach. Dzięki dopasowaniu identyfikatorów FSite łączy ze sobą odpowiednie dane przechowywane w róŝnych tabelach i przedstawia je w postaci logicznego podziału na konkretne rodzaje. Dzięki temu bez trudu moŝna korzystać z informacji o obiektach oraz działach nie zagłębiając się w rzeczywistą strukturę bazy. Główne menu dostępnych opcji znajduje się na górze ekranu i wygląda tak jak to jest pokazane na rysunku

59 Rys.20. Główne menu panelu CMS FSite. Wszystkie ustawienia, o których pisałam w poprzednich rozdziałach opisując architekturę bazy są wykonalne z poziomu panelu administracyjnego, przez co ich wykonanie nie naleŝy do czynności trudnych ani czasochłonnych. Do tych ustawień naleŝą: konfiguracje języków i krajów, konfiguracja tekstów wielojęzycznych, rodzaje działów oraz struktura. Na potrzeby Systemu PLM został skonfigurowany tylko jeden rodzaj działów o nazwie txt i dysponuje takimi cechami jak: treść i plik. (Patrz rysunek 21). ZałoŜone działy tekstowe są widoczne na pasku górnego menu na stronie WWW Pollution Level Monitor ( Rys.21. Lista cech działów rodzaju txt (Panel administracyjny CMS FSite). 57

60 Taki zestaw cech pozwala na edytowanie treści tekstowych na wszystkich podstronach, a takŝe wgrywanie dodatkowych plików na serwer w celu wykorzystania ich w konkretnym dziale. To mogłyby być dodatkowe grafiki do zamieszczenia śródtekstowo w treści, materiały do pobrania lub inne pliki. Kolejną dostępną opcją jest wyświetlenie struktury, czyli hierarchii działów utworzonych w serwisie. Drzewko podstron moŝna edytować dowolnie, dodając nowe poddziały, działy nadrzędne itd. Strukturę serwisu PLM ilustruje rysunek 22. Rys.22. Struktura serwisu Systemu PLM (Panel administracyjny CMS FSite). Następnie, idąc dalej w dół po liście górnego menu FSita jest zakładka Rodzaje obiektów. Po wyborze tej opcji będą widoczne wszystkie typy obiektów skonfigurowane na potrzeby systemu. Aby zasięgnąć szczegółowych informacji, naleŝy kliknąć w wybrany typ i otworzy się karta szczegółów danego rodzaju obiektu. Do informacji szczegółowych o obiektach naleŝą, przede wszystkim, zbiory załoŝonych pod nie cech (patrz rysunek 23 i 24). 58

61 Rys.23. Lista cech obiektu Pomiar (Panel administracyjny FSite). Rys.24. Lista cech obiektu Stacja (Panel administracyjny FSite). Pozostały jeszcze dwie opcje do wyboru z listy: Pomiary i Stacje. Wybierając którąś z nich wyświetli się lista z odfiltrowanymi rekordami z tabeli Object_Object, według 59

62 numerów kategorii obiektów. Wybierając Pomiary wyświetlą się wszystkie pomiary zgromadzone w bazie. Analogicznie stanie się w przypadku Stacji. Po wybraniu z górnego menu któregoś rodzaju obiektu widok listy będzie taki, jaki jest pokazany na rysunkach 25 i 26. Na liście są zebrane informacje podstawowe o obiektach, czyli: nazwa, identyfikator, widoczność, aktywność i ID obiektu. Rys.25. Lista obiektów rodzaju Pomiary (Panel administracyjny FSite). Rys.26. Lista obiektów rodzaju Stacje. (Panel administracyjny FSite). KaŜdy obiekt posiada dane szczegółowe umieszczone w cechach. Cechy, czyli atrybuty obiektów wraz z ich wartościami są widoczne po wejściu do danego obiektu. To ilustrują rysunki 27 oraz

63 Rys.27. Dane szczegółowe obiektu typu Pomiar (Panel administracyjny FSite). 61

64 Rys.28. Dane szczegółowe obiektu typu Stacja (Panel administracyjny FSite) Relacja pomiar-stacja. Szczegóły dotyczące cech obiektów Pozostało omówić dokładnie cechy obiektów pomiar i stacja oraz przyjrzeć się, w jaki sposób te obiekty są ze sobą powiązane. Ten rozdział opisuje kaŝdą cechę obiektów osobno i wyjaśnia do czego są one potrzebne z punktu widzenia działania Pollution Level Monitora. Obiekt Pomiar ID identyfikator obiektu, liczba zwiększająca się automatycznie w miarę dodawania nowych rekordów; Name nazwa obiektu; Identity jest to unikatowa nazwa obiektu. Dla wygody wpisywałam takie same wartości jak w polu Name; 62

65 Aby automatycznie tworzyć unikatowe identyfikatory napisałam funkcję, która buduje łańcuchy tekstowe w formacie: data/godzina/kod_krajowy_stacji. Funkcja jest zaimplementowana w skryptach PHP. Format ten jest czytelny dla administratora bazy danych, ale przede wszystkim uniemoŝliwia powstanie powtórzeń. Próbkowanie powietrza jest wykonywane jeden raz w ciągu godziny na kaŝdej stacji, dlatego połączenie takich danych gwarantuje unikatowe nazwy dla kaŝdego pomiaru w bazie. Przykładem takiej nazwy jest: /23:00/KpBydgBlota określa nazwę pomiaru wykonanego 16 lipca o godzinie 23:00 na stacji pomiarowej o kodzie krajowym KpBydgBlota. Data, Godzina czas, którym zostały pomierzone parametry powietrza; CO2,NO,NO2,NOx,Ozon,SO2,PM10,Kierunek,Prędkość wartości liczbowe pomierzonych parametrów; Stacja to klucz obcy, identyfikator stacji, na której został ten pomiar wykonany. Obiekt Stacja ID identyfikator obiektu, liczba zwiększająca się automatycznie w miarę dodawania nowych obiektów; Name nazwa obiektu; Identity jest to unikatowa nazwa obiektu. Tutaj wykorzystuję krajowy kod stacji. Międzynarodowy kod stacji, Krajowy kod stacji dane pozyskane z opisów stacji pomiarowych, zamieszczonych na stronach internetowych Wojewódzkich Instytutów Ochrony Środowiska. Są to unikatowe identyfikatory nadawane stacjom na terenie Polski. Nazwy te najczęściej składają się z pierwszych liter nazw województw, pierwszych liter miejscowości i pierwszych liter bądź skrótów ulic, przy których są zlokalizowane. Np. KpBydgBlota gdzie: o Kp województwo kujawsko-pomorskie o Bydg miasto Bydgoszcz o Blota dzielnica lub ulica, na której jest ustawiona stacja. 63

66 W przypadku nazewnictwa stacji mobilnych do nazwy najczęściej jest jeszcze dołączany numer oraz kod Mob, od mobilna. Typ stacji typy stacji zaleŝą od tego, w jakich warunkach dokonują pomiarów. Warunki te określa rodzaj zabudowy lub uprzemysłowienie terenu. Typy najczęściej spotykane to: miejski, wiejski, przemysłowy, lub nieokreślony dla stacji mobilnych; Adres, województwo dane tekstowe; Długość, Szerokość - współrzędne połoŝenia geograficznego pozyskane z informacji o stacjach ze stron WWW WIOŚ. W bazie są przechowywane w formacie tekstowym ze spacjami, bez dodatkowych znaków minut i sekund, po to, aby skrypt, który przygotowuje plik importu dla Google Earth mógł przeliczyć to na jednostki, którymi się posługuje GE. Relacja między obiektami typu Pomiar, a obiektami typu Stacja jest relacją typu wiele do jeden. Polami wiąŝącymi te dane są identyfikatory stacji pomiarowych, wpisywane do pola Stacja w obiekcie Pomiar (patrz rysunek 29). Rys.29. Relacja między obiektami typu Pomiar, a obiektami typu Stacja. 64