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 teatycznego jako koponentu INSPIRE To VIII Zeszyt 3(39) Warszawa

2 PROPOZYCJA ZASAD POLSKIE WALORYZACJI TOWARZYSTWO KOMPLEKSÓW LEŒNYCH INFORMACJI POD WZGLÊDEM PRZESTRZENNEJ MO LIWOŒCI BUDOWY DRÓG ROCZNIKI GEOMATYKI 2010 TOM VIII ZESZYT 5(41) 5 Niniejszy zeszyt specjalny jest opracowanie onograficzny dr hab. Janusza Michalaka przedstawiaj¹cy wyniki badañ wykonanych przez Autora w raach teatu Eksperyentalny interoperacyjny syste geoinforatyczny udostêpniania danych dla potrzeb hydrogeologii i spe³niaj¹cy wyagania nor grupy ISO 19100, nor polskich i specyfikacji Open Geospatial Consortiu sfinansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wy szego. Zawarty w ty opracowaniu wszechstronny przegl¹d dostêpnych technologii budowy geoserwerów zainteresuje z pewnoœci¹ specjalistów geoatyków. Zaproponowane koncepcje i konkretne rozwi¹zania stanowi¹ wk³ad Autora do dyskusji na teat projektowania infrastruktury inforacji 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 TOM VIII ZESZYT 5(41) 9 Spis treœci 1. Wstêp Ogólna koncepcja architektury polskiej IIP Cztery aspekty probleatyki architektury polskiej czêœci infrastruktury INSPIRE Podstawy prawne wyagañ architektonicznych Przyjête standardy i specyfikacje techniczne Probleatyka haronizacji standardów Scheat 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 dokuentów INSPIRE do nory ISO i specyfikacji OGC Podstawowe wêz³y polskiej IIP Model pojêciowy wêz³a architektury Podstawowe trzy kategorie wêz³ów Interoperacyjnoœæ w zakresie us³ugi wyszukiwania Geoserwer jako podstawowy eleent wêz³a Koponenty geoserwera Kounikacja i interfejsy wewn¹trz geoserwera Interfejsy zewnêtrzne geoserwera Role konwerterów transforuj¹cych dane przestrzenne Oprograowanie stosowane w infrastrukturach Kategorie i role systeów geoinforacyjnych Otwarte oprograowanie Systey operacyjne Kluczowe systey przetwarzania geoinforacji Ogólnoinforatyczne oprograowanie geoserwera Oprograowanie systeów klienckich Kryteria doboru oprograowania geoserwera Heterogenicznoœæ i rozproszenie w infrastrukturach Przenoœnoœæ i skalowalnoœæ oprograowania Specyfika geoserwera teatycznego Uwarunkowania wynikaj¹ce ze specyfikacji danych Dziedzinowe odele danych Haronizacja zobrazowania danych dziedzinowych Szczegó³owoœæ i aktualnoœæ i danych dziedzinowych... 58

5 10 METODYKA I TECHNOLOGIA BUDOWY GEOSERWERA TEMATYCZNEGO JAKO KOMPONENTU INSPIRE 8. Eksperyentalny geoserwer OakHills Przyjête za³o enia wstêpne Platfora sprzêtowo-systeowa Analiza potrzeb w zakresie oprograowania serwerowego Architektura geoserwera OakHills Zewnêtrze interfejsy geoserwera Interfejs WWW us³ugi przegl¹dania Funkcjonalnoœæ interfejsu Wielojêzycznoœæ interfejsów geoserwera Obs³uga wielu uk³adów odniesienia Probley odyfikacji oprograowania Testowanie geoserwera Zbiory danych testowych Transforacja danych testowych do jêzyka GML i w ty do odeli INSPIRE Testowanie poprawnoœci funkcji geoserwera Testowanie wydajnoœci w ró nych konfiguracjach Podsuowanie Literatura A. Cytowane publikacje z czasopis i ksi¹ ki B. Specyfikacje i standardy Open Geospatial Consortiu C. Nory i raporty Koitetu Technicznego ISO/TC D. Przepisy wykonawcze, specyfikacje i instrukcje techniczne INSPIRE E. Dokuentacje i ateria³y Ÿród³owe koponentów zastosowanego oprograowania Dodatek Przyk³ad pliku konfiguracyjnego geoserwera OakHills... 89

6 POLSKIE 5. OPROGRAMOWANIE TOWARZYSTWO STOSOWANE INFORMACJI W INFRASTRUKTURACH PRZESTRZENNEJ ROCZNIKI GEOMATYKI 2010 TOM VIII ZESZYT 5(41) Oprograowanie stosowane w infrastrukturach Przedstawiona w poprzednich rozdzia³ach analiza architektury infrastruktury wykaza³a, e jej podstawowyi koponentai s¹ wêz³y, bêd¹ce z³o onyi systeai inforatycznyi wyspecjalizowanyi w przechowywaniu, przetwarzaniu i udostêpnianiu inforacji geoprzestrzennej. Syste taki równie jest z³o ony z koponentów, najczêœciej pogrupowanych w trzy warstwy: warstwa danych najni sza bazy danych wraz systeai zarz¹dzania nii i repozytoria danych w postaci plików, warstwa przetwarzania œrodkowa nazywana tak e w pewnych zastosowaniach warstw¹ logiki biznesowej, zawieraj¹ca eleenty koordynuj¹ce pracê aplikacji i jest te odpowiedzialna za przep³yw danych poiêdzy warstwai, warstwa prezentacji najwy sza stanowi interfejs u ytkownika i jej g³ówny zadanie jest przekodowywanie tego, co przetwarzaj¹ aplikacje na postaæ zrozuia³¹ dla cz³owieka. Przyk³ad trójwarstwowej architektury systeu jest przedstawiony na rysunku 10. Jednak w przypadku serwerów geoinforacyjnych najwy sza warstwa prezentacji nie zawsze wystêpuje. Ma to iejsce, gdy serwer nie a interfejsu WWW i jedynie udostêpnia dane inny systeo za poœrednictwe us³ug WFS i WCS lub WPS Kategorie i role systeów geoinforacyjnych G³ówny zadanie infrastruktury geoinforacyjnej jest udostêpnianie inforacji geoprzestrzennej, zarówno w forie zobrazowanej, jak i w postaci saych danych. Udostêpnianie to odbywa siê w uk³adzie klient-serwer i z tego wzglêdu role systeów sk³adaj¹cych siê na infrastrukturê dziel¹ siê na dwa podstawowe rodzaje lub ich kobinacjê: syste serwerowy oczekuje na polecenie od systeu klienckiego zgodne z przyjêty protokó³e kounikacji i odpowiada na te polecenia wykonuj¹c okreœlone w ty protokóle operacje, a nastêpnie zwraca systeowi klienckieu wyniki tych operacji; syste kliencki najczêœciej jest oprograowanie sterowany przez u ytkownika infrastruktury i zgodnie z jego intencjai przekazuje polecenia do systeu serwerowego, oczekuje na jego odpowiedÿ a po jej otrzyaniu prezentuje wynik u ytkownikowi; syste kaskadowy jest kobinacj¹ dwóch poprzednich jest w roli serwera dla klienta, ale dla innego serwera wystêpuje w roli klienta. Inny podzia³ systeów geoinforacyjnych wchodz¹cych w sk³ad infrastruktury dotyczy rodzaju zadañ, jakie wykonuj¹ w uk³adzie klient-serwer: syste us³ug wyszukiwania opartych na protokole CSW pozwala na rozproszone przegl¹danie i filtrowanie etadanych w celu znalezienia potrzebnej geoinforacji istotny eleente w ty przypadku jest logiczny i ³atwy w u yciu interfejs WWW;

7 42 METODYKA I TECHNOLOGIA BUDOWY GEOSERWERA TEMATYCZNEGO JAKO KOMPONENTU INSPIRE Rys. 10. Trzy ró ne sposoby udostêpniania danych przez wêze³: 1) obraz rastrowy, 2) eleenty obrazu wektorowego, 3) wybrane dane trze ró ny systeo kliencki: 1) przegl¹darce WWW (po lewej), 2) œrednio zaawansowaneu klientowi (po œrodku), 3) inneu wyspecjalizowaneu systeowi geoinforatyczneu (po prawej); szare pozioe linie dziel¹ syste na trzy warstwy: 1) danych, 2) przetwarzania, 3) prezentacji (na podstawie publikacji OGC). syste us³ug przegl¹dania opartych na protoko³ach WMS i WMTS a za zadanie przedstawiæ zobrazowania geoinforacji w postaci ap równie w warunkach rozproszenia tej inforacji po ró nych bazach i repozytoriach; syste us³ug pobierania opartych na WFS i WCS udostêpnia dane wyszukane przy poocy pierwszej kategorii us³ug, obejrzane przy poocy drugiej kategorii us³ug, co pozwala u ytkownikowi upewniæ siê, e s¹ to w³aœnie te dane, których poszukuje; syste us³ug przekszta³cania lub przetwarzania opartych na protoko³ach WCTS i WPS wykonuje ró ne operacje na danych geoprzestrzennych, dane te s¹ przekazywane przez syste kliencki lub wskazywane jest przez ten syste iejsce gdzie siê znajduj¹, po wykonaniu oferowanych przez serwer operacji wyniki s¹ przekazywane systeowi klienckieu w analogiczny sposób przes³anie pliku danych wynikowych lub podanie lokalizacji tego pliku; syste us³ug wywo³ywania innych us³ug najczêœciej wykonanie jakiejœ us³ugi podstawowej spoœród wyienionych powy ej zwi¹zane jest wykonanie jakichœ innych us³ug, nie koniecznie na danych geoprzestrzennych, w taki przypadku tworzony jest dynaicznie ³añcuch us³ug i to zadanie nale y do systeu tej kategorii.

8 5. OPROGRAMOWANIE STOSOWANE W INFRASTRUKTURACH 43 Kolejny podzia³e jest podzia³ systeów pod wzglêde hierarchii realizowanych us³ug na us³ugi sieciowe i us³ugi danych przestrzennych. Analiza zapisów dyrektywy i treœci innych dokuentów INSPIRE pozwala przyj¹æ, e: syste us³ug sieciowych realizuje podstawowe us³ugi geoinforacyjne wyienione powy ej (wyszukiwania, przegl¹dania, pobierania, przekszta³cania i wywo³ywania) w oparciu o standardy dotycz¹ce tych kategorii us³ug i poprzez bezpoœredni do nich dostêp przez Internet; syste us³ug danych przestrzennych realizuje wszystkie inne us³ugi z zakresu geoinforacji, zarówno niestandardowe (witryny i geoportale apowe nie spe³niaj¹ce standardów OGC i ISO), jak i us³ugi bêd¹ce w tle us³ug sieciowych niezbêdne do ich wykonania, jednak nie widoczne poprzez standardowe interfejsy us³ug sieciowych. Ostatni w ty przypadku podzia³ systeów dotyczy przedstawionego wczeœniej trójwarstwowego podzia³u wêz³a infrastruktury na warstwê danych, warstwê przetwarzania i warstwê prezentacji: systey zarz¹dzania danyi geoprzestrzennyi s¹ to systey zarz¹dzania bazai danych, repozytoriów i sk³adów zbiorów danych przestrzennych i innych danych i towarzysz¹cych, np. etadanych; systey przetwarzania geoinforacji ich zadanie jest przetwarzanie danych wed³ug wielu ró nych algorytów stosowanych w ty celu, podstawowy ich zadanie jest przetworzenie danych pobranych z warstwy danych do postaci wyaganej w warstwie prezentacji; systey prezentacji geoinforacji w du y uproszczeniu o na je nazwaæ graficzny interfejse u ytkownika (GUI Graphical User Interface), s¹ to systey dzia³aj¹ce zarówno po stronie serwera jak i po stronie klienta. Przedstawione ró ne podzia³y systeów geoinforatycznych stosowanych w infrastrukturach aj¹ g³ównie charakter pogl¹dowy pozwalaj¹ na wydzielenie w z³o ony uk³adzie, jaki jest wêze³ infrastruktury, jego fragentów i dokonanie ich logicznego podzia³y, co jest bardzo u yteczne przy projektowania architektury wêz³a i przy wyborze koponentów oprograowania, z którego bêdzie zbudowany Otwarte oprograowanie Przyiotniki: otwarte (open) i wolne (free) w przypadku oprograowania odnosz¹ siê do kategorii spe³niaj¹cych œciœle okreœlone warunki w zakresie dostêpnoœci i praw autorskich. Poiêdzy tyi dwoa grupai jest istotna ró nica, g³ównie o charakterze ideologiczny, jednak z punktu widzenia przeciêtnego u ytkownika ró nica jest na tyle subtelna, e o na j¹ poin¹æ, szczególnie, gdy oprograowanie tego typu porównuje siê z odpowiadaj¹cyi i produktai koercyjnyi lub o ograniczony dostêpie (Michalak, 2007). Oprograowanie nale ¹ce do tej ostatniej kategorii okreœlane jest czêsto przyiotnikai zakniête lub niewolne (closed or enslaved) jako przeciwieñstwo otwartego i wolnego. Ró nice poiêdzy dwoa pierwszyi kategoriai wyjaœniaj¹ poni sze definicje: Otwarte oprograowanie (open software) oprograowanie niekoercyjne, najczêœciej z dostêpny kode Ÿród³owy, które powstaje w œrodowiskach, które dopuszczaj¹ tak e wspó³pracê z firai koercyjnyi lub nawet w tych firach, jednak spe³nia wyogi otwartoœci.

9 44 METODYKA I TECHNOLOGIA BUDOWY GEOSERWERA TEMATYCZNEGO JAKO KOMPONENTU INSPIRE Wolne oprograowanie (free software) bardziej rygorystyczna foru³a oprograowania niekoercyjnego, spo³eczny ruch wolnego oprograowania nie wspó³pracuje z firai koercyjnyi. W praktyce jednak, je eli licencja jakiegoœ oprograowania spe³nia wyagania otwartego oprograowania, to w du y stopniu spe³nia tak e najczêœciej wyagania wolnego oprograowania i na odwrót. Z tych wzglêdów w rozpatrywany tu aspekcie obie te kategorie dla uproszczenia bêd¹ nazywane oprograowanie otwarty. Okreœlenia oprograowanie zakniête lub niewolne odnosz¹ siê do oprograowania, które nie spe³nia wyogów okreœlonych przez ruchy spo³eczne na rzecz prograów okreœlanych przyiotnikai otwarte. Jest to nie tylko oprograowanie koercyjne. Czêsto, na przyk³ad w Polsce i niektórych innych krajach, oprograowanie opracowane w drodze zaówieñ publicznych ze œrodków bud etowych nie jest oprograowanie otwarty i obywatele finansuj¹c te prace przez p³acenie podatków nie aj¹ praktycznie dostêpu do ich wyników (Michalak, 2009a). Z zupe³nie inn¹ sytuacj¹ spotykay siê w takich krajach jak Stany Zjednoczone lub Kanada, gdzie oprograowanie i dane sfinansowane ze œrodków bud etowych aj¹ status public doain i przez to s¹ bezp³atnie i bez ograniczeñ dostêpne dla wszystkich. W ostatnich latach w wiêkszoœci dziedzin czysto inforatycznych, na przyk³ad w zakresie oprograowania narzêdziowego, takiego jak kopilatory, interpretery jêzyków i narzêdzia wspoagaj¹ce budow¹ oprograowania aplikacyjnego, otwarte oprograowanie odnosi wielkie sukcesy. Skutkie tego jest fakt, e oprograowanie koercyjne nie wytrzyuje konkurencji i wiele fir rezygnuje z dalszego rozwijania swoich produktów. W obszarze geoatyki idea otwartego oprograowania rozwija siê z pewny opóÿnienie w stosunku do obszaru inforatyki podstawowej. Dopiero w ostatnich latach powsta³o kilka du ych projektów, które ju przynosz¹ interesuj¹ce wyniki i o na obserwowaæ integrowanie siê tych projektów powstaj¹ce oprograowanie jest wzajenie ze sob¹ powi¹zane. Utworzenie w roku 2006 nowej organizacji Open Source Geospatial Foundation (OSGeo) z pewnoœci¹ przyspieszy prace nad otwarty oprograowanie geoinforatyczny. W Polsce, do niedawna, idea otwartego oprograowania geoinforatycznego by³a niestety a³o popularna i w zasadzie ograniczona jedynie do œrodowisk akadeickich. Z trudnych do zrozuienia powodów instytucje pañstwowe bardzo nieufnie odnosz¹ siê do oprograowania otwartego. Mo na przypuszczaæ, e nieufnoœæ ta wynika z przekonania decydentów o nieprofesjonalnoœci autorów oprograowania, w konsekwencji o niski jego pozioie technologiczny i o wynikaj¹cy z tego braku bezpieczeñstwa danych. Opinia ta jest ca³kowicie nieuzasadniona wiele systeów koputerowych przechowuj¹cych dane o bardzo du y znaczeniu jest chronionych przy poocy oprograowania otwartego i przy poocy otwartych algorytów kodowania. W Unii Europejskiej proble stosowania otwartego oprograowania traktowany jest znacznie powa niej. Europejski progra IDABC (Interoperable Delivery of European egovernent Services to public Adinistrations, Businesses and Citizens) jest w znaczny stopniu ukierunkowany na stosowanie przez adinistracjê otwartego oprograowania. Czêœæ tego prograu okreœlana akronie OSO (Open Source Observatory) jest dedykowana proocji tego oprograowania w zastosowaniach adinistracyjnych instytucji europejskich i krajów cz³onkowskich. Lista zalecanego oprograowania obejuje tak e progray z zakresu geoinforacji, a w ty tak e GIS GRASS. W roku 2007 Koisja Europejska wprowadzi³a w ycie Licencjê Publiczn¹ Unii Europejskiej (EUPL European Union Public Licence), a jej

10 5. OPROGRAMOWANIE STOSOWANE W INFRASTRUKTURACH 45 ulepszona wersja 1.1 zosta³a przyjêta w arcu Jest to licencja typu Open Source, jej polskojêzyczny tekst (UE, 2009) jest dostêpny w witrynie IDABC, lecz pró no go szukaæ w witrynach polskich instytucji pañstwowych, co obok innych przes³anek wskazuje na to, e w Polsce ten akt prawny jest artwy. Bior¹c pod uwagê wnioski wynikaj¹ce z powy szej analizy dotycz¹cej roli otwartego oprograowania, tak e w inicjatywach europejskich, nale y przypuszczaæ, e równie infrastruktura INSPIRE o e i powinna byæ budowana w oparciu o takie oprograowanie. Z tego wzglêdu przedstawiana tu koncepcja geoserwera teatycznego w o liwie jak najwiêkszy stopniu oparta jest na oprograowaniu otwarty. Oprograowanie stosowane w geoserwerach lub z nii zwi¹zane o na podzieliæ na kilka kategorii zadaniowych: systey operacyjne tworz¹ce œrodowisko serwerowe, narzêdzia ogólnoinforatyczne s³u ¹ce do zbudowania geoserwera i jego utrzyywania, oprograowanie serwerowe ogólnoinforatyczne stanowi¹ce koponenty geoserwera, oprograowanie serwerowe geoinforatyczne stanowi¹ce koponenty geoserwera, oprograowanie ogólnoinforatyczne wspoagaj¹ce pracê geoserwera, narzêdzia geoinforatyczne przygotowania danych geoprzestrzennych, oprograowanie dynaicznej witryny geoinforacyjnej WWW, a w ty oprograowania JavaScript klienta-agenta. W ka dej z tych kategorii jest wiele oprograowania otwartego spe³niaj¹cego postawione wyagania podstawowy problee jest dokonanie najlepszego wyboru. Trzeba podkreœliæ, e otwarte oprograowanie geoinforacyjne rozwijane jest od stosunkowo niedawna, zate w uzasadnionych przypadkach, celowe jest zastosowanie oprograowania koercyjnego, g³ównie w kategorii narzêdzi geoinforatycznych przygotowania danych geoprzestrzennych dla geoserwera, w ty szczególnie do transforacji danych z jednych odeli do innych Systey operacyjne W inforatyce definiuje siê tê kategoriê oprograowania nastêpuj¹co: Syste operacyjny (OS Operating Syste) oprograowanie zarz¹dzaj¹ce sprzête koputerowy, tworz¹ce œrodowisko do uruchaiania i kontroli zadañ u ytkownika. W celu uruchaiania i kontroli zadañ u ytkownika syste operacyjny zajuje siê: planowanie oraz przydzia³e czasu procesora poszczególny zadanio, kontrol¹ i przydzia³e paiêci operacyjnej dla uruchoionych zadañ, dostarcza echanizy do synchronizacji zadañ i kounikacji poiêdzy zadaniai, obs³uguje sprzêt oraz zapewnienia równolegle wykonywany zadanio jednolity, wolny od interferencji dostêp do sprzêtu. Dodatkowe przyk³adowe zadania, któryi o e, ale nie usi zajowaæ siê syste operacyjny to ustalanie po³¹czeñ sieciowych i zarz¹dzanie plikai (Wikipedia, 2007). Dla serwerów, w ty geoserwerów, wyagania dotycz¹ce systeu operacyjnego s¹ specyficzne i znacznie wy sze ni dla innych kategorii koputerów, poniewa wa ny kryteriu jest wydajnoœæ, stabilnoœæ i bezpieczeñstwo (Souders, 2008; King, 2009). Z tego wzglêdu wybór odpowiedniego systeu operacyjnego dla geoserwera jest zadanie kluczowy, decyduj¹cy o powodzeniu ca³ego przedsiêwziêcia. Z przeprowadzonej analizy wynika, e najbardziej odpowiednii systeai operacyjnyi dla geoserwera

11 46 METODYKA I TECHNOLOGIA BUDOWY GEOSERWERA TEMATYCZNEGO JAKO KOMPONENTU INSPIRE s¹ systey z rodziny Linux. Równie syste operacyjny Open Solaris zas³uguje na szczególn¹ uwagê, jednak ankaente takiego rozwi¹zania jest brak stabilnych kodów binarnych oprograowania geoinforatycznego, co poci¹ga za sob¹ potrzebê udnych prac prograistycznych. Wyowny przyk³ade zalet systeów z rodziny Linux jest wykonana w roku 2010 statystyka paraetrów piêciuset najwiêkszych na œwiecie superkoputerów (tab. 2). Systey operacyjne rodziny Linux zajuj¹ niekwestionowane pierwsze iejsce jest ich 91%, a systeów firy Microsoft zaledwie 1%. Trzeba zwróciæ uwagê na to, e zastosowanie systeu Linux poci¹ga najczêœciej za sob¹ równie zastosowanie otwartego oprograowania aplikacyjnego. Tabela 2. Porównanie paraetrów superkoputerów z listy TOP500 w roku 2010 w podziale na rodzaje systeów operacyjnych (TOP500.Org, 2010). Rodzina systeów operacyjnych Liczba superkoputerów Udzia³ procentowy [%] ¹czna oc obliczeniowa okreœlona teste Lipack [Gflops] ¹czna teoretyczna wydajnoœæ [Gflops] ¹czna liczba procesorów Linux , Windows 5 1, Unix 22 4, BSD Based 1 0, Mieszane 17 3, Raze , Udzia³ procentowy systeów Linux bez uwzglêdnienia systeów ieszanych [%] Udzia³ procentowy systeów Windows bez uwzglêdnienia systeów ieszanych [%] Stosunek ³¹cznych paraetrów systeu Linux do Windows 93,09 94,31 95,47 1,41 1,14 1,49 91,00 65,83 82,44 63,90 Obecnie jest dostêpnych wiele odian systeu Linux i znaczna czêœæ z nich spe³nia wyagania systeu serwerowego. Z tego wzglêdu potrzebne jest dokonanie kolejnego wyboru który z nich jest najbardziej odpowiedni dla geoserwera? W ty przypadku trzeba wzi¹æ pod uwagê dwa kryteria. Pierwsze to stopieñ zaawansowania oprograowania serwerowego jaki dysponuje konkretny syste z rodziny Linux, a drugie to dostêpnoœæ oprograowania geoinforatycznego lub o liwoœæ utworzenia jego kodów binarnych. Na tej podstawie wybrano trzy odiany systeu Linux: Gentoo najbardziej profesjonalna odiana systeu Linux, wspieraj¹ca praktycznie wszystkie architektury sprzêtowe, jednak wyagaj¹ca du ej wiedzy od adinistratora systeu i rzadko stosowana w geoinforatyce, poniewa poci¹ga za sob¹ potrzebê kopilacji kodów binarnych dla geoserwera. Debian bardzo zaawansowana odiana, dla której prawie ca³e oprograowanie niezbêdne dla geoserwera jest zawarte w dystrybucji i przez to jest to najprostszy sposób zbudowania geoserwera. Odiana ta równie wspiera prawie wszystkie architektury sprzêtowe (Hill, Harris, Vyas, 2006).

12 5. OPROGRAMOWANIE STOSOWANE W INFRASTRUKTURACH 47 Fedora niekoercyjna odiana systeu Red Hat Enterprise Linux, dostêpna jedynie dla architektury sprzêtowej z rodziny Intel (x32, x64), PowerPC firy Apple (ppc, ppc64), sparc64 firy Sun i ar (dla telefonów koórkowych). Dziêki noweu projektowi Fedora-GIS, znaczna czêœæ oprograowania dla geoserwera jest w ty przypadku tak e dostêpna. W raach projektu wykonano wiele testów dla ró nych konfiguracji sprzêtowo-systeowych, a w ich wyniku wybrano cztery konfiguracje: syste operacyjny Solaris 10 na platforie x64, syste operacyjny Solaris 10 na platforie Sparc IIIi 64 bity, syste Debian 5.0 Lenny na platforie x64, syste Debian 5.0 Lenny na platforie Sparc IIIi 64 bity, Wyniki tych prac s¹ bardziej szczegó³owo przedstawione w rozdziale Kluczowe systey przetwarzania geoinforacji Silnik geoserwera ta czêœæ jego oprograowania, która jest obci¹ ona najbardziej pracoch³onnyi zadaniai nie jest onolite, sk³ada siê z kilku odu³ów w zale noœci od funkcji geoserwera i w konsekwencji w zale noœci od jego konfiguracji. W uproszczeniu o na przyj¹æ, e geoserwer a kilka silników wspó³dzia³aj¹cych ze sob¹. Nale ¹ do nich.in.: silnik przechowywania i filtrowania danych udostêpnianych przez geoserwer rolê tê pe³ni najczêœciej syste zarz¹dzania baz¹ danych; silnik przekszta³cania danych z jednego uk³adu odniesienia do innego, zarówno dla danych w forie wektorowej (najczêœciej typu feature), jak i w forie rastrowej (najczêœciej typu coverage); silnik tworzenia obrazu (apy) dla WMS na podstawie wybranych danych; tworzenie takiego obrazu nazywane jest czêsto renderowanie (od ang. rendering przedstawianie, powlekanie); silnik tworzenia zapisu danych w GML dla WFS na podstawie wybranych danych; silnik obs³ugi interfejsów bezpoœrednich (WMS, WFS i innych) i interfejsu poœredniego (WWW) na bazie protoko³u HTTP; silnik tworzenia stron WWW interfejsu poœredniego (WWW) i realizacji sesji tego interfejsu. W systeach typu Unix, w ty tak e Linux, silniki te s¹ procesai, czêsto wielow¹tkowyi i wzajenie ze sob¹ powi¹zanyi przez wewnêtrzne standardowe interfejsy. Inny sposobe realizacji silników s¹ dynaiczne lub statyczne biblioteki. W kategorii oprograowania otwartego rolê silników z zakresu geoinforacji najczêœciej pe³n¹ nastêpuj¹ce systey: PROJ4 najbardziej dojrza³y i rozbudowany syste przeliczania wspó³rzêdnych sk³adaj¹cy siê z biblioteki procedur i jej aplikacji; syste ten jest wykorzystywany w wielu innych systeach do konwersji ró nych danych poiêdzy ró nyi uk³adai odniesienia; GDAL biblioteka procedur translacyjnych oparta na jedny ogólny odelu dla danych acierzowych (rastrowych) zapisanych w ró nych foratach; OGR biblioteka klas w jêzyku C++ i zestaw narzêdzi dla czytania i czêœciowo zapisu wielu ró nych foratów danych wektorowych w zakresie prostych wyró nieñ (siple feature);

13 48 METODYKA I TECHNOLOGIA BUDOWY GEOSERWERA TEMATYCZNEGO JAKO KOMPONENTU INSPIRE GRASS GIS rozwijany od wielu lat, najbardziej rozbudowany i zaawansowany otwarty syste do przetwarzania geoinforacji. Wiele innych projektów jest ukierunkowane na powi¹zanie tego systeu z aplikacjai z zakresu infrastruktur geoinforacyjnych. W geoserwerach jest stosowany do realizacji us³ugi WPS i pozwala na realizacj¹ skoplikowanych algorytów przetwarzania geoinforacji w raach tej us³ugi (Larson, Shapiro,.Tweddale, 1991; Shapiro, Westervelt, 1992; Pullar, 2002; Michalak, 2008a). Odrêbn¹ grupê oprograowania geoinforatycznego z kategorii silników Open Source stanowi¹ systey dedykowane wy³¹cznie geoserwero. S¹ to systey wspó³pracuj¹ce bezpoœrednio z serwere HTTP i realizuj¹ce podstawowe us³ugi sieciowe lub przeznaczone do konfiguracji tych us³ug. Do najbardziej zaawansowanych systeów z tej grupy nale ¹: MapServer (Minnesota, UMN) najbardziej zaawansowany z poœród popularnych otwartych systeów dla serwera geoinforacji. Obok g³ównej czêœci, bêd¹cej aplikacj¹ opart¹ na CGI, wspó³pracuj¹cej z otwarty systee Apache, syste ten sk³ada siê tak e z szeregu saodzielnych prograów dla budowy ap i eleentów ich opisu. Dostêp do œrodowiska rozwoju tego systeu jest o liwy przy poocy ró - nych jêzyków prograowania. Pozwala to na rozszerzenie jego o liwoœci podczas realizacji wielu ró nych projektów z zakresu otwartego oprograowania. MapServer Workbench zestaw wspó³dzia³aj¹cych ze sob¹ narzêdzi do budowania aplikacji systeu MapServer. Narzêdzia te s¹ napisane w jêzyku Tcl/Tk i u ywaj¹ interfejsu Mapscript/Tk. PostGIS pakiet systeu zarz¹dzania obiektowo-relacyjn¹ baz¹ danych PostgreSQL, rozszerzaj¹cy jego o liwoœci do zarz¹dzania danyi geoprzestrzennyi. Pakiet ten spe³nia wiele wyagañ stawianych przez specyfikacje OGC w zakresie profilu SipleFeature i w konsekwencji tak e przez nory ISO Deegree obszerna biblioteka klas w jêzyku Java przeznaczona do tworzenia odu- ³ów systeowych infrastruktury geoinforacyjnej, spe³niaj¹cych wyagania specyfikacji OGC i nor ISO W sk³ad tego systeu wchodz¹ tak e gotowe aplikacje, zarówno dla strony serwera, jak i dla strony klienta. GeoNetwork oprograowanie serwerowe dla katalogu etadanych geoinforacji zgodne z nor¹ ISO dla etadanych i nor¹ ISO dla protoko³u internetowego Z MIT OrthoServer syste udostêpniania przez Internet wielkich zbiorów ortoobrazów w postaci bezszwowej, z uwzglêdnienie wielu ró nych rozdzielczoœci. GeoServer oprograowanie geoserwera napisane w jêzyku Java. Charakteryzuje siê du ¹ prostot¹ i ³atwoœci¹ instalacji, konfiguracji i adinistrowania, a tak e zaipleentowane standardowe us³ugi OGC. Przedstawiono tu jedynie wybrane, najwa niejsze pozycje z d³ugiej listy. Dla specyficznych zastosowañ lub dla nietypowych platfor sprzêtowo-systeowych inne pozycje og¹ byæ prawdopodobnie tak e brane pod uwagê Ogólnoinforatyczne oprograowanie geoserwera Wiele funkcji i operacji wykonywanych przez geoserwer jest realizowanych za pooc¹ oprograowania ogólnoinforatycznego, u ywanego szeroko w innych zastosowaniach. Do najwa niejszych w ty przypadku nale ¹:

14 5. OPROGRAMOWANIE STOSOWANE W INFRASTRUKTURACH 49 serwer kounikacji HTTP najczêœciej w tej roli w œrodowisku unixowy (i w konsekwencji linuxowy) wystêpuje zawansowany i rozbudowany syste Apache 2; oprograowanie dla poœredniego przetwarzania danych po stronie serwera Apache w wiêkszoœci przypadków stosowany jest syste PHP Engine; biblioteki oprograowania graficznego dla tworzenia obrazów us³ugi WMS lub WMTS stosuje siê biblioteki opracowywane w raach projektów GNU: libpng, libtiff, libgeotiff, libjpeg, libgif i pdflib; biblioteki wspoagaj¹ce freetype dla tworzenia wysokiej jakoœci napisów tekstowych; GD dla generowania obrazów wynikowych; zlib dla kopresji plików; AGG w celu uzyskania obrazów o wysokiej jakoœci rozdzielczej; libpq dla kounikacji z baz¹ danych PostgreSQL, tak e za poœrednictwe odu³u geoprzestrzennego PostGIS; biblioteka curl dla obs³ugi wielu protokó³ów internetowych, uo liwiaj¹ca zastosowanie podstawowych standardów wyiany danych przestrzennych w infrastrukturach geoinforacyjnych WMS, WFS i WCS i innych i podobnych. Obok oprograowania wyienionego powy ej, stanowi¹cego koponenty geoserwera, niezbêdne jest równie inne oprograowanie ogólnoinforatyczne, a w szczególnoœci prograistyczne oprograowanie narzêdziowe do budowy koponentów i integracji ich w ca³oœæ, a tak e oprograowanie do konfigurowania, testowania geoserwera i nadzorowania jego pracy Oprograowanie systeów klienckich W tej kategorii oprograowanie o na podzieliæ na dwie grupy. Pierwsza grupa to oprograowanie obs³ugi interfejsu WWW, wysy³ane z serwera do koputera u ytkownika w roli klienta-agenta wspó³pracuj¹cego z oprograowanie po stronie serwera dla generowania stron i wzajenej kounikacji. Druga grupa to saodzielne aplikacje desktopowe kounikuj¹ce siê z geoserwere za pooc¹ standardowych bezpoœrednich us³ug sieciowych opartych na WMS, WFS itp. Poni sza lista zawiera kilka przyk³adów nale ¹cych do pierwszej kategorii oprograowanie interfejsu WWW: Deegree krótki opis tego systeu przedstawiono w rozdz. 5.4 w kategorii oprograowania serwerowego; w jego sk³ad wchodz¹ tak e koponenty stanowi¹ce oprograowanie klienckie; Mapbender interfejs WWW geoserwera w jêzykach PHP i JavaScript oprograowanie niezale ne od platfory; MapFish interfejs WWW geoserwera w jêzykach Python i JavaScript oprograowanie niezale ne od platfory; OpenLayers interfejs WWW geoserwera w jêzyku JavaScript oprograowanie niezale ne od platfory. P.apper Fraework interfejs WWW geoserwera MapServer w jêzykach PHP i JavaScript oprograowanie niezale ne od platfory; syste wspoagania kounikacji klient-serwer odu³ PHP/MapScript wspó³pracuj¹cy.in. ze œrodowiskie budowy aplikacji tego odu³u P.apper Fraework. Oprograowanie nale ¹ce do pierwszej grupy przewa nie sk³ada siê z dwóch czêœci jedna funkcjonuje po stronie serwera generuj¹c strony HTTP i zwi¹zane z tyi stronai skrypty jêzyka JavaScript, a drog¹ stanowi¹ te skrypty dzia³aj¹ce w œrodowisku przegl¹darki

15 50 METODYKA I TECHNOLOGIA BUDOWY GEOSERWERA TEMATYCZNEGO JAKO KOMPONENTU INSPIRE WWW. Najczêœciej œrodowiskie dla oprograowania dzia³aj¹cego po stronie serwera jest procesor PHP lub procesor jêzyka Pyton. Do drugiej grupy oprograowania obs³uguj¹cego u ytkownika infrastruktury nale y wiele popularnych prograów typu desktop z kategorii Open Source, ale tak e bezp³atne progray fir koercyjnych przeznaczone do przegl¹dania geoinforacji. Najwa niejsze pozycje z tej grupy na licencji Open Source to: GRASS GIS przedstawiony wczeœniej w rozdziale 5.4. najbardziej zaawansowany i rozbudowany syste do przetwarzania geoinforacji, pe³ne wykorzystanie jego o - liwoœci wyaga g³êbszej wiedzy. Syste napisany jest w jêzyku C, jednak jego rozszerzenia og¹ byæ pisane w C++. Zaipleentowany jest na wielu platforach sprzêtowo-systeowych i wspiera wiele foratów wektorowych i rastrowych. Quantu GIS (QGIS) najbardziej popularny syste z tej kategorii, napisany w jêzyku C++, wa n¹ jego zalet¹ jest szeroka wspó³praca z systee GRASS. Równie ten syste jest zaipleentowany na wielu platforach i wspiera wiele foratów wektorowych i rastrowych. gvsig syste napisany w jêzyku Java i przez to niezale ny od platfory. Jego interesuj¹c¹ cech¹ jest ³atwoœæ adaptacji graficznego interfejsu u ytkownika (GUI) do ró nych jêzyków. udig syste bazuj¹cy na œrodowisku Eclipse RCP (Rich Client Platfor) i bibliotekach jêzyka Java pakietu GeoTools. Dziêki teu jego o liwoœci s¹ równie du e i interesuj¹ce, szczególnie w zakresie standardów OGC i ISO. Syste ten zas³uguje na uwagê, poniewa jest najczêœciej stosowany systee typu klient w pracach eksperyentalnych OGC (rys. 11) w raach inicjatyw OWS w zakresie testowania specyfikacji, a tak e w innych projektach aplikacyjnych, np. DEWS (Distant Early Warning Syste for Tsunais) (rys. 12). OpenJUMP kolejny syste napisany w jêzyku Java, obs³uguje dane w foratach wektorowych. ILWIS syste opracowany w jêzyku C++ dla œrodowiska Microsoft Visual Obs³uguje ró ne foraty za poœrednictwe biblioteki GeoGateway. Wœród udostêpnianych bezp³atnie prograów fir koercyjnych, na szczególn¹ uwagê zas³uguj¹ dwa, które w pracach OGC s¹ czêsto wykorzystywane jako wzorce do testowania poprawnoœci standardowych us³ug sieciowych: GO GML Viewer firy Snowflake Software (rys. 13) najbardziej zaawansowane narzêdzie do przegl¹dania danych zapisanych w jêzyku GML. Obok podstawowych scheatów GML dla wersji 2, 3.1 i 3.2 obs³uguje równie 6 scheatów aplikacyjnych: AAA-NAS GML3 (ALKIS, AKIS, AFIS-NAS) nieieckie dane katastralne i topograficzne); IMRO2006 i IMRO2008 GML3 (holenderskie dane z zakresu planowania przestrzennego); OSMasterMap GML2 (dane OS MasterMap dotycz¹ce topografii, adresów i sieci transportowej); TOP10NL GML3 (dane topograficzne holenderskiego katastru odpowiadaj¹ce skali 10:10 000); TreasureIsland GML3 (przyk³adowe dane dotycz¹ce Wyspy Skarbów). Gaia firy Carbon Project (rys. 14 i 23, patrz rozdz. 7.3) zaawansowane narzêdzie bazuj¹ce na œrodowisku CarbonTools PRO. Jest kliente us³ug: WMS, WMTS, WFS, WFS-G, WCS, Bing Maps, Yahoo! Maps, OpenStreetMap (OSM) tiles i obs³uguje foraty: GML L0, GML L1, GML 2, GML 3.1, GML 3.2, profil GML Siple Features (GMLsf), ESRI Shape, MapInfo if, Autodesk dxf i Google Earth kl i kz.

16 5. OPROGRAMOWANIE STOSOWANE W INFRASTRUKTURACH 51 W roli klienta us³ug infrastruktury og¹ wystêpowaæ tak e du e z³o one systey geoinforatyczne, zarówno koercyjna jak i z kategorii Open Source. W tej grupie na uwagê zas³uguj¹ nastêpuj¹ce systey: ArcGIS Desktop firy ESRI powszechnie znany koercyjny syste przetwarzania danych geoprzestrzennych (rys. 22, patrz rozdz. 7), od niedawna o e obok danych z zasobów w³asnych przetwarzaæ tak e dane pobierane przy poocy us³ug WMS, WFS i WCS. Czêœæ tych us³ug jest realizowanych przy poocy odu³u dodatkowego Data Interoperability, który jest znacznie uproszczon¹ wersj¹ oprograowania FME przedstawionego poni ej. Wersja ArcGIS Desktop jest dostêpna wy³¹cznie dla systeu operacyjnego Microsoft Windows, a wersja ArcGIS Workstation tak- e dla systeu Solaris. Geoedia Desktop firy Intergraph równie od niedawna a o liwoœæ korzystania z danych dostarczanych us³ugai WMS, WFS i WCS. Równie w ty przypadku rozszerzone o liwoœci s¹ dostêpne za poœrednictwe dodatkowego odu³u w postaci uproszczonej wersji FME. Oprograowanie firy Intergraph dzia³a wy³¹cznie w œrodowisku systeu Microsoft Windows. FME (Feature Manipulation Engine) firy Safe Software rozbudowany syste narzêdziowy przeznaczony do konwersji danych wektorowych i rastrowych poiêdzy ponad dwustoa ró nyi foratai. Syste ten w wersji desktop sk³ada siê z trzech prograów: FME Universal Translator, FME Workbench (rys. 18 i 19, patrz rozdz. 7) i FME Viewer (rys. 21, patrz rozdz. 7). Wiele zaawansowanych funkcji i odu³ów, w ty tzw. transforery, pozwala na przekszta³canie odeli danych, tak e dziêki wbudowaneu procesorowi XSLT danych zapisanych w jêzyku GML. Wersja FME Desktop jest dostêpna dla systeu operacyjnego Microsoft Windows x32 i x64. Wersja FME Server o e pracowaæ na platforach: Microsoft Windows, Linux Intel x32 i x64 (Red Hat Enterprise Linux), Mac OS X (Intel) i Sun SPARC Solaris. GRASS GIS opisany ju wczeœniej popularny uniwersalny syste typu Open Source przeznaczony do zaawansowanych zadañ z zakresu analizy i przetwarzania danych, geoprzestrzennych, tak e dla w¹sko wyspecjalizowanych zadañ dziedzinowych. Pracuj¹c w tle geoserwera stanowi dobr¹ podstawê dla realizacji ró nych zadañ w trybie us³ugi WPS. Mo e pobieraæ dane z geoserwerów przy poocy wbudowanych w³asnych odu³ów r.in.ws i v.in.wfs. GRASS jako syste otwarty o e praktycznie byæ kopilowany dla dowolnej platfory typu Unix lub Linux. Najbardziej popularne œrodowiska systeowe to: Microsoft Windows, najpopularniejsze odiany systeu Linux (Debian, Mandriva, OpenSUSE, Red Hat Enterprise Linux, Fedora i Scientific Linux), a tak e Mac OSX.

17 Rys. 11. Okno przegl¹darki danych geoprzestrzennych udig w eksperyencie OGC z zakresu GeoDSS (Geospatial Decision Support Syste). Œrodowisko Eclipse pozwala ³¹czyæ ró ne technologie w jedny systeie (Ÿród³o: Open Geospatial Consortiu)

18 Rys. 12. Zastosowanie przegl¹darki udig w systeie wczesnego ostrzegania o tsunai w raach europejskiego projektu DEWS (Distant Early Warning Syste for Tsunais). Jest to przyk³ad analizy danych geoprzestrzennych wraz z danyi innej kategorii (Ÿród³o: Refractions Research)

19 Rys. 13. Okno przegl¹darki danych geoprzestrzennych GO GML Viewer firy Snowflake Software. Zapis w GML 3.1 danych TOP10NL (dane topograficzne holenderskiego katastru odpowiadaj¹ce skali 1:10 000)

20 Rys. 14. Okno przegl¹darki danych geoprzestrzennych Gaia firy Carbon Project. Zapis w GML 3.1 danych geoechanicznych na tle ortofotoapy satelitarnej Landsat z us³ugi WMS serwera Geoportal.gov.pl