ROCZNIKI 2010 GEOMATYKI. Metodyka i technologia budowy geoserwera tematycznego jako komponentu INSPIRE. Tom VIII Zeszyt 3(39) Warszawa

Transkrypt

1 POLSKIE TOWARZYSTWO INFORMACJI PRZESTRZENNEJ ROCZNIKI 2010 GEOMATYKI Metodyka i technologia budowy geoserwera tematycznego jako komponentu INSPIRE Tom VIII Zeszyt 3(39) Warszawa

2 PROPOZYCJA ZASAD POLSKIE WALORYZACJI TOWARZYSTWO KOMPLEKSÓW LEŒNYCH INFORMACJI POD WZGLÊDEM PRZESTRZENNEJ MO LIWOŒCI BUDOWY DRÓG ROCZNIKI GEOMATYKI 2010 m TOM VIII m ZESZYT 5(41) 5 Niniejszy zeszyt specjalny jest opracowaniem monograficznym dr hab. Janusza Michalaka przedstawiaj¹cym wyniki badañ wykonanych przez Autora w ramach tematu Eksperymentalny interoperacyjny system geoinformatyczny udostêpniania danych dla potrzeb hydrogeologii i spe³niaj¹cy wymagania norm grupy ISO 19100, norm polskich i specyfikacji Open Geospatial Consortium sfinansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wy szego. Zawarty w tym opracowaniu wszechstronny przegl¹d dostêpnych technologii budowy geoserwerów zainteresuje z pewnoœci¹ specjalistów geomatyków. Zaproponowane koncepcje i konkretne rozwi¹zania stanowi¹ wk³ad Autora do dyskusji na temat projektowania infrastruktury informacji przestrzennej w Polsce. Jerzy GaŸdzicki

3 6 HERONIM OLENDEREK Dr hab. Janusz Michalak Uniwersytet Warszawski Wydzia³ Geologii

4 POLSKIE TOWARZYSTWO SPIS TREŒCI INFORMACJI PRZESTRZENNEJ ROCZNIKI GEOMATYKI 2010 m TOM VIII m ZESZYT 5(41) 9 Spis treœci 1. Wstêp Ogólna koncepcja architektury polskiej IIP Cztery aspekty problematyki architektury polskiej czêœci infrastruktury INSPIRE Podstawy prawne wymagañ architektonicznych Przyjête standardy i specyfikacje techniczne Problematyka harmonizacji standardów Schemat architektoniczny IIP Technologiczne uwarunkowania polskiej czêœci infrastruktury INSPIRE Dwa pozornie oddzielne aspekty technologiczne dane i us³ugi Próba syntetycznego ujêcia relacji polskiej IIP do infrastruktury INSPIRE Za³o enia technologiczne infrastruktury INSPIRE Relacje dokumentów INSPIRE do normy ISO i specyfikacji OGC Podstawowe wêz³y polskiej IIP Model pojêciowy wêz³a architektury Podstawowe trzy kategorie wêz³ów Interoperacyjnoœæ w zakresie us³ugi wyszukiwania Geoserwer jako podstawowy element wêz³a Komponenty geoserwera Komunikacja i interfejsy wewn¹trz geoserwera Interfejsy zewnêtrzne geoserwera Role konwerterów transformuj¹cych dane przestrzenne Oprogramowanie stosowane w infrastrukturach Kategorie i role systemów geoinformacyjnych Otwarte oprogramowanie Systemy operacyjne Kluczowe systemy przetwarzania geoinformacji Ogólnoinformatyczne oprogramowanie geoserwera Oprogramowanie systemów klienckich Kryteria doboru oprogramowania geoserwera Heterogenicznoœæ i rozproszenie w infrastrukturach Przenoœnoœæ i skalowalnoœæ oprogramowania Specyfika geoserwera tematycznego Uwarunkowania wynikaj¹ce ze specyfikacji danych Dziedzinowe modele danych Harmonizacja zobrazowania danych dziedzinowych Szczegó³owoœæ i aktualnoœæ i danych dziedzinowych... 58

5 10 METODYKA I TECHNOLOGIA BUDOWY GEOSERWERA TEMATYCZNEGO JAKO KOMPONENTU INSPIRE 8. Eksperymentalny geoserwer OakHills Przyjête za³o enia wstêpne Platforma sprzêtowo-systemowa Analiza potrzeb w zakresie oprogramowania serwerowego Architektura geoserwera OakHills Zewnêtrze interfejsy geoserwera Interfejs WWW us³ugi przegl¹dania Funkcjonalnoœæ interfejsu Wielojêzycznoœæ interfejsów geoserwera Obs³uga wielu uk³adów odniesienia Problemy modyfikacji oprogramowania Testowanie geoserwera Zbiory danych testowych Transformacja danych testowych do jêzyka GML i w tym do modeli INSPIRE Testowanie poprawnoœci funkcji geoserwera Testowanie wydajnoœci w ró nych konfiguracjach Podsumowanie Literatura A. Cytowane publikacje z czasopism i ksi¹ ki B. Specyfikacje i standardy Open Geospatial Consortium C. Normy i raporty Komitetu Technicznego ISO/TC D. Przepisy wykonawcze, specyfikacje i instrukcje techniczne INSPIRE E. Dokumentacje i materia³y Ÿród³owe komponentów zastosowanego oprogramowania Dodatek Przyk³ad pliku konfiguracyjnego geoserwera OakHills... 89

6 52 METODYKA POLSKIE I TECHNOLOGIA TOWARZYSTWO BUDOWY GEOSERWERA INFORMACJI TEMATYCZNEGO PRZESTRZENNEJ JAKO KOMPONENTU INSPIRE ROCZNIKI GEOMATYKI 2010 m TOM VIII m ZESZYT 5(41) 6. Kryteria doboru oprogramowania geoserwera Dobór oprogramowania dla serwera geoinformacyjnego zale y od wielu czynników, jednak 6 z nich jest najwa niejszych. m Jakiej rangi jest to serwer? Serwer centralny infrastruktury. Jego g³ówn¹ rol¹ jest umo liwienie wyszukiwania danych i us³ug na podstawie metadanych, a nastêpnie przekierowanie u ytkownika do w³aœciwego serwera dziedzinowego lub regionalnego. Oprogramowanie takiego serwera jest g³ównie zorientowane na us³ugi CSW i odpowiadaj¹cy im interfejs WWW. Wa nymi elementami s¹ interfejsy komunikacji z pozosta³ymi serwerami CSW infrastruktury. Cennym uzupe³nieniem us³ugi katalogowej jest wstêpne przegl¹danie (podgl¹d) wyszukiwanych danych, przynajmniej ich zasiêgu przestrzennego na tle danych ogólnogeograficznych. Serwer dziedzinowy. Udostêpnia dane specyficzne dla tej dziedziny i z tego wzglêdu oprogramowanie musi byæ dostosowane nie tylko do us³ug podstawowych, ale tak e do specyficznych us³ug, np. dziedzinowe us³ugi WPS, które nie s¹ potrzebne w innych dziedzinach. Dane z okreœlonej dziedziny mog¹ byæ podzielone na bardziej szczegó³owe zakresy tematyczne i mo na im dedykowaæ oddzielne geoserwery w takim przypadku œcis³e wspó³dzia³anie tych geoserwerów jest koniecznoœci¹. Serwer regionalny. Jego specyfik¹ jest udostêpnianie ró norodnych danych podstawowych (na przyk³ad dane topograficzne, turystyczne i o lokalnych s³u bach publicznych i us³ugach) z jakiegoœ obszaru g³ówny problem z zakresu oprogramowania to mo liwoœæ ró norodnej prezentacji poszczególnych zbiorów danych w sposób zharmonizowany tak, aby z³o ony wynikowy obraz by³ czytelny i zrozumia³y przez przeciêtnego u ytkownika. m Wielkoœæ zadañ realizowanych przez serwer. Problem ten mo na podzieliæ na dwa zagadnienia. Pierwsze to wielkoœæ udostêpnianych zbiorów danych tu decyduje dobór odpowiednio wydajnego systemu zarz¹dzania baz¹ danych. Drugie zagadnienie to czêstoœæ wysy³anych do serwera poleceñ przez systemy klienckie (stopieñ jego obci¹ enia realizowanymi zadaniami). W tym przypadku liczy siê g³ównie oprogramowanie warstwy przetwarzania i przepustowoœæ internetowych interfejsów zewnêtrznych. m Jakie dane udostepnia serwer? Czy serwer udostêpnia tylko dane w³asne, czy jest wy³¹cznie serwerem kaskadowym lub typem mieszanym, (udostêpnia zarówno dane w³asne jak i dane kaskadowane)? Dodatkowym istotnym czynnikiem jest to, czy w roli kaskadowej tak e przekszta³ca przekazywane dane, np. w ramach WCTS lub WPS. m Rodzaj realizowanych us³ug sieciowych. Serwer mo e realizowaæ tylko jedn¹ z us³ug wyszukiwania, przegl¹dania, pobierania lub przekszta³cania, ale tak e dowoln¹ kombinacjê tych us³ug. m Stopieñ rozproszenia. Czy jest to tylko jedna fizyczna maszyna, czy oprogramowanie serwera jest rozmieszczone w dwóch lub wielu fizycznych maszynach. W takim przypadku jest wa ne, czy poszczególne modu³y oprogramowania maj¹ interfejsy sieciowe dla wzajemnej komunikacji.

7 6. KRYTERIA DOBORU OPROGRAMOWANIA GEOSERWERA 53 m Zakres us³ug powi¹zanych z us³ugami sieciowymi. Czy charakter udostêpnianych danych wymaga kontroli dostêpu, systemu pobierania op³at za us³ugi i czy potrzebny jest w okreœlonych przypadkach dostêp uprzywilejowany? Taki serwer wymaga wi¹zania us³ug w ³añcuchy, co jest realizowane przez us³ugê wywo³ywania innych us³ug Heterogenicznoœæ i rozproszenie w infrastrukturach Infrastruktura geoinformacyjna jest sieci¹ wêz³ów, a te z kolei sk³adaj¹ siê najczêœciej z wielu komponentów. Poci¹ga to za sob¹ du ¹ ró norodnoœæ sk³adników oprogramowania, które musz¹ ze sob¹ wzajemnie wspó³dzia³aæ. Problematyka ta okreœlana jest interoperacyjnoœci¹ i stanowi du e wyzwanie dla projektantów i realizatorów elementów infrastruktury. Praktycznie jest niemo liwe, aby wszystkie te elementy by³y w pe³ni jednorodne homogeniczne, poniewa s¹ budowane na ró nych platformach sprzêtowo-systemowych, poszczególne sk³adniki oprogramowania pochodz¹ od ró nych dostawców, zarówno komercyjnych (oprogramowanie zamkniête), jak i oprogramowanie wolne i otwarte. Konsekwencj¹ powy szego jest koniecznoœæ przyjêcia, e zarówno infrastruktura jak i jej wêz³y bêd¹ w du ym stopniu heterogeniczne ró norodne pod wzglêdem œrodowiska, w którym dzia³aj¹, zastosowanych technologii i jêzyków programowania, przy których pomocy bêd¹ budowane. Kolejnym istotnym zagadnieniem zwi¹zanym z interoperacyjnoœci¹ jest rozproszenie elementów wêz³a infrastruktury. Poszczególne elementy nie musz¹, a nawet nie powinny byæ umieszczone w jednej maszynie fizycznej. Rozproszenie na wiêcej ni jedn¹ maszynê fizyczn¹ umo liwia racjonalne podzielenie zasobów sprzêtowych (moc obliczeniowa, zasoby dyskowe i ³¹cza internetowe), stosownie do potrzeb poszczególnych sk³adników systemu wêz³a realizuj¹ce ró ne jego funkcje. Daje to tak e mo liwoœæ zmian konfiguracji w przypadkach, gdy jakiœ element jest przeci¹ ony i nie gwarantuje ci¹g³oœci jego pracy operacyjnej, zgodnie z wymaganiami rozporz¹dzeñ INSPIRE w zakresie jakoœci us³ug Przenoœnoœæ i skalowalnoœæ oprogramowania Zarówno przenoœnoœæ oprogramowania jak i skalowalnoœæ systemów na nim opartych jest jednym z podstawowych zagadnieñ wspó³czesnej informatyki. W odniesieniu do geoinformacji obowi¹zuj¹ tu te same zasady co w przypadkach innych zastosowañ. Kluczem do zapewnienia przenoœnoœci oprogramowania i skalowalnoœci systemów jest wybór odpowiedniej platformy sprzêtowo-systemowej i odpowiednich metod programistycznych. Przyk³adem skalowalnoœci platformy sprzêtowo-systemowej s¹ systemy operacyjne rodziny Linux, pracuj¹ce na procesorach rodziny Intel. Systemy takie mog¹ funkcjonowaæ zarówno na ma³ych komputerach typu desktop jak i na superkomputerach, na co wskazuje zestawienie w tabeli 2 (patrz rozdz. 5.3). Przenoœnoœæ systemów osi¹gana jest przez dobór jêzyków programowania i standardowe rozwi¹zania wspó³dzia³ania oprogramowania aplikacyjnego z oprogramowaniem systemu operacyjnego. W tym przypadku najlepsze wyniki osi¹ga siê stosuj¹c wolne lub otwarte oprogramowanie, co równie wi¹ e siê bezpoœrednio ze œrodowiskiem systemów rodziny Linux.