INSTYTUT INśYNIERII I GOSPODARKI WODNEJ POLITECHNIKA KRAKOWSKA im. TADEUSZA KOŚCIUSZKI Krzysztof Piszczek WEBGIS I WEBMAPPING TECHNOLOGIE DLA GLOBALNYCH SYSTEMÓW INFORMACJI PRZESTRZENNEJ studia dzienne kierunek studiów: informatyka specjalność: informatyka stosowana w inŝynierii środowiska promotor: dr inŝ. Robert Szczepanek nr pracy:... data złoŝenia:... ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków tel/fax (+48 12) 628 20 41 e-mail: sekretariat@iigw.pl internet: www.iigw.pl
PODZIĘKOWANIA Bardzo chciałbym podziękować wszystkim, którzy wspierali mnie podczas pisania tej pracy, zwłaszcza mojej Ŝonie GraŜynie, za motywacje, wsparcie i cierpliwość, oraz: Dr inŝ. Robertowi Szczepankowi, za umoŝliwienie, wsparcie i nadzór nad pisaną pracą, cenne uwagi, sugestie oraz poświęcony czas. Regionalnemu Zarządowi Gospodarki Wodnej w Krakowie, a w szczególności Tomaszowi Bukowcowi, za informacje, dane i wywiady potrzebne do stworzenia koncepcyjnego, alternatywnego od obecnie stosowanego, projektu Webmappingu. Polskiemu Towarzystwu Informacji Przestrzennej, za udostępnienie swoich publikacji oraz swoją wiedze, dzięki której moŝliwe było zrozumienie wielu kolidujących ze sobą kwestii.
Spis treści POJĘCIA I DEFINICJE... 1 1. Wprowadzenie... 4 2. Mapy internetowe, czyli GIS plus Internet... 6 2.1. Dane przestrzenne, geoinformacja... 7 2.2. Siła Internetu... 9 2.3. Historia systemów GIS... 10 3. Interoperacyjność... 14 3.1. Definicja... 15 3.2. Interoperacyjność danych przestrzennych... 16 3.3. Standardy... 16 3.4. Open Geospatial Consortium... 18 3.5. Komitet techniczny ISO/TC 211... 29 4. Rodzaje aplikacji do tworzenia systemów typu Webmapping i WebGIS... 31 4.1. Narzędzia słuŝące tworzeniu aplikacji Webmappingu... 33 4.2. Aplikacje darmowe... 50 4.3. Aplikacje komercyjne... 56 5. Technologia... 66 5.1. Rodzaje serwisów internetowych do pracy z danymi przestrzennymi... 68 5.2. Webmapping od strony klienta... 74 5.3. Webmapping od strony serwera... 79 6. Zastosowania Webmappingu i WebGISu... 83 6.1. InŜynieria środowiska... 84 6.2. Mapy miast... 91 6.3. Systemy nawigacji... 94 6.4. Google Earth... 101 7. Technologie Webmappingu w Regionalnym Zarządzie Gospodarki Wodnej (RZGW) w Krakowie... 111 7.1. Obecnie stosowane rozwiązanie Webmappingu w RZGW... 114 7.2. Oczekiwania uŝytkowników odnośnie alternatywnego rozwiązania... 115 7.3. Propozycja rozbudowy systemu Webmappingu RZGW Kraków... 116 8. Podsumowanie... 124 LITERATURA... 128 SPIS RYSUNKÓW... 131 ABSTRAKT... 133
POJĘCIA I DEFINICJE Cała terminologia dotyczącą opisywanych zagadnień jest często spotykana w róŝnych nie zawsze zgodnych wersjach. Pojęcia Webmapping, WebGIS, OnlineGIS są często w literaturze uŝywane jako synonimy, jednak nie znaczą one do końca tego samego. PoniŜej chciałbym przedstawić kilka istotnych pojęć które pozwolą lepiej zrozumieć opisywaną technologię. GIS jest to system informatyczny zaprojektowany do pracy z danymi, które są odniesione do przestrzennych lub geograficznych współrzędnych. Innymi słowy GIS jest zarówno systemem bazodanowym z moŝliwością przechowywania przestrzennie odniesionych danych, jak i zbiorem funkcji przeznaczonych do przetwarzania tych danych. [Star, Estes, 1990]. Geomatyka (geoinformatyka) - jest dziedziną wiedzy (i technologii) zajmująca się problemami pozyskiwania, zbierania, utrzymywania, analizy, interpretacji, przesyłania i wykorzystywania informacji geoprzestrzennej (przestrzennej, geograficznej), czyli odniesionej do Ziemi. [Michalik, Geomatyka ] Web Map KaŜda mapa jaka występuje na stronach WWW moŝe być nazwana Web Map. Najprostszymi takimi mapami są zeskanowane papierowe mapy odpowiednio przygotowane do publikacji w Internecie. Bardziej zaawansowane Web Mapy pozwalają na interakcję z nimi i posiadają często funkcjonalność podobną do bardzo prostych aplikacji GIS. WebGIS Aplikacje WebGIS pozwalają na korzystanie z bardziej zaawansowanych funkcji niŝ te w Web Map. UŜytkownik powinien mieć moŝliwość mierzenia odległości, zaawansowanych wyszukiwań i dostęp do bardziej szczegółowych opisów (cech) obiektów. [Hachler, Allgower, Weibel, 2003] Webmapping Jest rodzajem prezentacji map w Internecie tworzony z naciskiem na wizualizację. Wykorzystuje on informacje przestrzenne zawarte w 1
globalnych bazach danych, kartografię terenu i istniejące mapy, alby połączyć je w pełni funkcjonalną interaktywną zwykle skalowalną mapę internetową. Narzędziami do tworzenia takiej mapy są najnowsze technologie internetowe, grafika wektorowa, a wszystko to tworzone jest na podstawie wykreowanych standardów. [Hachler, Allgower, Weibel, 2003] Rysunek 1. Czym jest Webmapping, jego składowe Online GIS Określa taki rodzaj aplikacji, która posiada pełną funkcjonalność GIS, jednak wymaga połączenia z zasobami Internetu. Części systemu mogą znajdować się na osobnych serwerach, osobny serwer przetwarzający, osobny serwer z danymy i osobny z interfejsem uŝytkownika. [praca: Hachler, Allgower, Weibel, 2003] Mapy w Internecie (ang. Maps in the Internet) - zasoby danych przestrzennych udostępniane w Internecie, głównie przez WWW, w postaci map o ustalonym kształcie lub generowanych przy uwzględnieniu wymagań uŝytkownika, których zakres i forma uzaleŝniane są od funkcji i danych systemu produkującego mapy. SłuŜące do tego celu oprogramowanie jest bardzo zróŝnicowane, m.in. pod względem szybkości działania, dostępnych funkcji i sposobu ich realizacji, powiązania z bazą danych, standardów i kosztów. [PTIP]. 2
Serwer Map Jest to serwer, niezaleŝna maszyna której zadaniem jest generowanie map na podstawie posiadanych, bądź teŝ pobieranych (np. z innego serwera danych) informacji przestrzennych. Jest częścią architektury klient-serwer dla aplikacji WebGIS. Posiada on funkcjonalność podobną do aplikacji GIS. Podstawowymi funkcjami Map Serwera jest wizualizacja, nawigacja oraz korzystanie z zapytań. [praca: Hachler, Allgower, Weibel, 2003] 3
1. WPROWADZENIE 4
Webmapping jest zbiorem technologii pozwalających na prezentację map w Internecie. Jest ściśle powiązany z technologiami WebGIS, które od klasycznych systemów GIS róŝną się głównie formą prezentacji danych, ich otrzymywaniem oraz sposobem dostępu do funkcji. NajwaŜniejsza część, czyli funkcjonalność, pozostaje niemal identyczna. Celem mojej pracy jest prezentacja narzędzi oraz technologii słuŝących nowoczesnej kartografii, tworzeniu wielowarstwowych interaktywnych map, dostępnych za pomocą Internetu, oraz systemów GIS, które korzystają z danych on-line. Główną problematyką podjętą w pracy jest przegląd aktualnie dostępnych technologii umoŝliwiających zastosowanie funkcjonalności GIS w Internecie, określenie głównych przeszkód jakie powstają na drodze ich stosowania, jak równieŝ ograniczeń związanych z implementacją i zgodnością aplikacji klienckich. Praca prezentuje stan wykorzystania aplikacji WebGIS, zarówno tych kluczowych, najbardziej popularnych, ogólno dostępnych w światowym Internecie, jak i polskich implementacji. WaŜnym aspektem pracy jest niknąca bariera pomiędzy samodzielnymi aplikacjami GIS, a aplikacjami internetowymi typu klient-serwer. JuŜ teraz technologie pozwalają na połączenie tych dwóch typów aplikacji w jedno, co niesie za sobą wiele korzyści. Programowanie Internetu tworzenie aplikacji webowych staje się coraz waŝniejszą dziedziną informatyki. Jeszcze kilka lat temu, nikt ze zwykłych uŝytkowników komputerów nie wyobraŝał sobie, Ŝe będzie mógł oglądać dynamiczne mapy i planować trasy on-line w Internecie. Moja praca, jest przeglądem osiągnięć wielu instytucji i osób, których celem było i jest udostępnienie uŝytkownikom Internetu danych przestrzennych w jak najbardziej aktualnej i czytelnej formie. Swoją uwagę kieruje przede wszystkim na systemy open source, starając się udowodnić, Ŝe mogą stanowić bardzo powaŝną konkurencje, a często nawet w pełni zastąpić aplikacje komercyjne, wywodzące się od producentów profesjonalnych systemów GIS. W ramach podsumowania w pracy przedstawiłem propozycję wykorzystania technologii Webmappingu opartej na licencji open source dla potrzeb Regionalnego Zarządu Gospodarki Wodnej w Krakowie. 5
2. MAPY INTERNETOWE, CZYLI GIS PLUS INTERNET 6
2.1. Dane przestrzenne, geoinformacja Aby zrozumieć jak bardzo przydatnym narzędziem jest Webmapping (patrz: pojęcia i definicje) naleŝy poznać najpierw rodzaj danych na jakich moŝe on pracować. Celem mapy internetowej jest graficzne przedstawienie Ŝądanego zakresu informacji. Prostym przykładem moŝe być sporządzenie mapy restauracji do których najszybciej moŝna dotrzeć z zadanego punktu. System otrzyma zapytanie i na podstawie informacji zapisanych w bazie danych, obejmujących w tym przypadku spis restauracji, drogi, przystanki komunikacji miejskiej, będzie mógł wygenerować optymalną trasę. Informacjami z których system będzie korzystał są obiekty geograficzne posiadające swoje atrybuty, przykładowo połoŝenie w danym układzie odniesienia. Na potrzeby Webmappingu w formie obiektu przedstawić moŝna informacje jakie chcemy przekazać odbiorcy. Obiekt geograficzny (ang. geographical object) - wyodrębniony element (zjawisko) świata rzeczywistego, który jest powiązany z powierzchnią Ziemi i stanowi przedmiot (obiekt) postrzegania i poznawania określony w przestrzeni i czasie; moŝe mieć charakter naturalny lub antropogeniczny.[www.ptip.org.pl]. Cechami obiektów geograficzny w naszym przykładzie są: rodzaj restauracji, dokładne połoŝenie, godziny jej otwarcia, dla przystanku moŝe to być numer linii a nawet godziny odjazdów autobusów. Dane są często bardzo szczegółowe, podlegają modyfikacjom. Informacje zwane są danymi przestrzennymi i przechowywane w tematycznych bazach danych. Informacje w nich zawarte dotyczą obiektów geograficznych i ich cech. Sprowadza się to do dzielenia obiektów na ich rodzaje i umieszczanie w odrębnych bazach. Posegregowane dane są dzięki temu łatwiej dostępne a proces ich przeszukiwania trwa szybciej. 7
Dane przestrzenne (ang. spatial data) - dane dotyczące obiektów przestrzennych, w tym zjawisk i procesów, znajdujących się lub zachodzących w przyjętym układzie współrzędnych. Dotyczą one : właściwości geometrycznych obiektu przestrzennego, a zwłaszcza jego połoŝenia względem przyjętego dwuwymiarowego lub trójwymiarowego układu współrzędnych, charakterystyki obiektu pod względem czasu, np. daty jego utworzenia, związków przestrzennych (topologicznych) danego obiektu z innymi obiektami przestrzennymi, wyróŝnionych atrybutów opisowych obiektu przestrzennego, słuŝących do jego identyfikacji oraz określających jego podstawowe właściwości. [www.ptip.org.pl]. Jak wynika z definicji, dane przestrzenne określają cechy obiektów przestrzennych. Obiekty takie są to obiekty geograficzne którym przypisane są odwzorowania w zadanym układzie współrzędnych, ich powiązanie z otoczeniem i szczegółowe atrybuty. KaŜdy obiekt przestrzenny jest zdefiniowany jako obiekt geometryczny posiadający współrzędne połoŝenia. MoŜe być jedno, dwu lub trójwymiarowy, zapisany najczęściej w formacie wektorowym. Poprzez przetwarzanie danych geograficznych, pracy na nich, wyodrębnianiu z nich interesujących cech, czy obszarów tworzymy tzw. Geoinformację. Geoinformacja informacja geograficzna (ang. geographical information) - informacja uzyskiwana w drodze interpretacji danych geograficznych. W normie ISO 19101 określa się informację geograficzną jako informację dotyczącą zjawisk jawnie lub niejawnie powiązanych z połoŝeniem na Ziemi. [www.ptip.org.pl]. Ostatnim etapem w przetwarzaniu informacji geograficznych jest ich przedstawienie odbiorcy, czyli wizualizacja. Zaletą Webmappingu jest duŝa swoboda w prezentacji danych. Dane i obiekty mogą być nanoszone na odpowiednio przygotowane mapy rastrowe, co jest bardzo pomocne przy prezentacji wykonanych analiz. Idąc krok 8
dalej pojawiają się dane wektorowe, pozwalają one na płynną interakcję z mapą, przybliŝanie wybranych elementów mapy bez straty jakości obrazu, moŝliwości tworzenia trójwymiarowych modeli terenu, czy nawet animowanych wizualizacji danych takich jak np. temperatura. MoŜliwości są olbrzymie, ograniczone jedynie wyobraźnią oraz jakością i ilością danych. 2.2. Siła Internetu Internet jest najszybciej rozwijającym się medium słuŝącym do wymiany informacji. Coraz trudniej wyobrazić sobie jego brak. Webmapping jest technologią typowo internetową, pozwalającą na obserwacje map kaŝdemu uŝytkownikowi Internetu, ułatwiając przy tym często podróŝe, wyszukiwanie ciekawych miejsc, pozyskanie informacji geograficznych, przyrodniczych, meteorologicznych i wielu innych. Bawiąc i zaciekawiając uczy. Informacje, które prezentuje mapa internetowa, jeszcze kilka lat temu były niemal niedostępne dla zwykłych uŝytkowników Internetu, a juŝ na pewno nie za darmo. Dzięki ruchowi open source pojawiło się wiele narzędzi do tworzenia map numerycznych. Przykładowo MapServer pozwala tworzyć mapy terenu i prezentować naniesione nań obiekty. Narzędzia te są bez przerwy ulepszane i rozbudowywane, poniewaŝ licencje open source pozwalają ingerować w kod oprogramowania i dowolnie go zmieniać. Aplikacje Webmappingu stają się coraz większymi i bardziej zaawansowanymi silnikami (ang. engine) dla interaktywnych map. Przyciągają wielu programistów, którzy chcą włączyć się w ciekawy projekt, co z kolei przyspiesza ich rozwój. AŜ cięŝko przewidzieć jak będą wyglądać takie systemy za parę lat. Czy będą to juŝ systemy prognozujące zmiany środowiskowe? Coraz większą popularnością cieszą się systemy 3D GoogleEarth, NASA World Wind czy Microsoft Virtual Earth, pozwalające oglądać całą kule ziemską w trzech wymiarach, pokrytą dokładnymi zdjęciami satelitarnymi (dokładność nawet do kilkudziesięciu metrów). Systemów tych nie moŝna rozbudowywać i modyfikować, są to aplikacje zamknięte, pozwalają jednak na pełną interakcje i stanowią niewyczerpane źródło informacji. Aplikacje te nie pracują bezpośrednio przez interfejsy WWW, ale korzystają z najświeŝszych danych przestrzennych on-line. Aplikacjom tym Internet jest niezbędny jako medium transportujące dane. Narzędzie NASA World Wind powala 9
nawet na prezentacje pokrywy chmur, wystąpień poŝarów czy innych kataklizmów w wybranej chwili. 2.3. Historia systemów GIS 2.3.1. Początki Początki Systemów Informacji Geograficznej przypadają na lata 50 i 60. W tych właśnie latach naukowcy z dziedzin geofizyki, geologii czy meteorologii zaczęli dostrzegać moŝliwość przyspieszenia swojej pracy poprzez zastosowanie map generowanych przez komputer. Pojawiła się moŝliwość przetwarzania danych przestrzennych [Coppock, Rhind 1991r]. Początkowo wiązało się to z olbrzymimi kosztami i dostępem do najnowszych technologii, stąd teŝ technologie GIS początkowo były rozwijane na potrzeby wojsk amerykańskich. Pod koniec lat 50 pojawił się pierwszy system automatycznego obrazowania danych przestrzennych do graficznej prezentacji zagęszczenia ruchu pojazdów na badanych trasach [Parent, Chuch 1987r]. Funkcjonalność takich systemów zaczęła znajdować zastosowanie w przemyśle i administracji. W latach 60 powstały ośrodki badawcze które zapoczątkowały rozwój technologii geoinformacyjnej. Szybki rozwój technologii, prace nad graficzną prezentacją danych oraz technologia komputerowo wspomaganego projektowania (CAD) były równieŝ mocno powiązane z technologią przetwarzania geodanych. Takie technologie doprowadziły do wynalezienia digitizera, dzięki któremu moŝna było pozyskiwać dane z map tradycyjnych (papierowych). Ochrona środowiska zaczęła stawać się modną dziedziną w latach 70, co z kolei zaczęło napędzać rozwój systemów informacji przestrzennej. ZauwaŜono, Ŝe technologia moŝe być pomocna przy badaniu zanieczyszczeń wód, powietrza, oraz podobnych zjawisk związanych ze środowiskiem. 10
Przełomem w pozyskiwaniu danych było umieszczenie w 1972 roku satelitów Landsat na orbicie okołoziemskiej. Obrazy satelitarne stały się podstawowym źródłem danych przestrzennych. Pojawienie się lepszych kolorowych wyświetlaczy w latach 80, spowodowało kolejny znaczny krok w rozwoju, moŝna było lepiej zwizualizować cechy obiektów. DuŜym postępem w gromadzeniu danych przestrzennych było zastosowanie globalnych baz danych oraz standaryzacja i integracja danych. Stałe narastanie problemów związanych z ochroną środowiska przyczyniło się w ramach Programu Środowiskowego Narodów Zjednoczonych (United Nations Environmental Programme - UNEP) do budowy Informacyjnej Bazy Danych o Zasobach Globalnych (Global Resource Information Database - GRID). [www, UNEP/GRID 2007] Wszystkie kroki postępu i rozwoju kartografii internetowej: analiza danych, ich przetwarzanie, pozyskiwanie i wizualizacja, zaczęły być od siebie zaleŝne. Taki bieg wydarzeń spowodował w latach 90 pierwsze próby standaryzacji głównych typów systemów geograficznych: (kartograficznych, analitycznych, statystycznych). Powstała organizacja Open GIS Consortium (OGC) która zapoczątkowała integrację systemów informacji przestrzennej. [Michalik 1997] Wykreowana przez nich Specyfikacji otwartego przetwarzania sieciowego danych geoprzestrzennych (Open Geodata Interoperability Specification - OGIS) [www, OGC 2007 ] stanowi obecnie standard tworzenia takich systemów. Od momentu popularyzacji komputerów osobistych wzrosła potrzeba dostępu do danych przestrzennych przez zwykłych uŝytkowników, nie tylko naukowców. Open GIS pozwala na współdziałanie poprzez sieć niezaleŝnie od oprogramowania. UŜytkownik ma dostęp do danych które go interesują i to danych na bieŝąco aktualizowanych, nie musi juŝ nabywać ich całej biblioteki w formie statycznej (która z wiekiem traci aktualność) [Raubal, vandervlugt 2000 ]. Wymaga to architektury klient- 11
serwer i jest podstawą Webmappingu. PoniŜej obrazowo przedstawiona została historia przemian przez jakie przechodziły dane przestrzenne i technologie GIS: Rysunek 2. Historia przemian technologii GIS- Webmapping [opracowanie własne] Tak właśnie zaczął rodzić się Webmapping, który obecnie jest częścią standardów OGIS i jest jedną z najmłodszych dziedzin GIS i SIP. 2.3.2. Trzy generacje rozwoju internetowych technologii GIS Przyglądając się historii przemian w internetowej technologii GIS moŝemy wyodrębnić trzy fazy jej rozwoju [Strobl, Hermann, Arche, 2001]. Jako fazę pierwszą uznaje się aplikacje pracujące tylko po stronie serwera (server-side). Są one przeznaczone do wykonywania operacji na ściśle określonych zbiorach danych oraz do indywidualnych, konkretnych zadań. Aplikacje Generacji 0 mają prostą architekturę monolityczną : 12
Rysunek 3. Architektura internetowej aplikacji GIS (strona serwera) [opracowanie własne] Drugą fazę reprezentują aplikacje oparte na geoinformacyjnych architekturach webowych. Są to popularne map servery występujące po stronie serwera, i róŝnego rodzaju wtyczki (plug-ins) po stronie klienta. Zwykle systemy takie bazują na zamkniętych architekturach co sprowadza się do tego, Ŝe kaŝdy serwer map wymaga swojego własnego specjalistycznego klienta. Ostatnią z faz jest powstanie tzw. otwartych systemów. Opierają się one na zestandaryzowanych architekturach, interfejsach i danych, dzięki czemu rodzi się moŝliwość współpracy systemów róŝnych producentów. Idea takich systemów znacznie przyspiesza rozwój internetowej dziedziny GIS. Otwartość ułatwia dostęp do danych, pozwala na budowę otwartych serwerów danych, co końcowym uŝytkownikom znacznie ułatwia pracę, pozwala prowadzić badania nad jednym problemem przez wiele jednostek z wielu krajów. Rozwój tej fazy systemów Gisowych nadzoruje Open GIS Consortium. 13
3. INTEROPERACYJNOŚĆ 14
3.1. Definicja Interoperacyjność (ang. interoperability) Pojęcie to dotyczy współdziałania róŝnych systemów informatycznych w celu wspólnego wykonania określonych zadań z zakresu przetwarzania lub przesyłania informacji. Jest to związane z rozproszeniem tych systemów za pomocą sieci komputerowych, a głównie Internetu [Michalik, 2002] Powstające systemy WebGIS stawiają wymóg interoperacyjności, dane przestrzenne znajdujące się na róŝnych serwerach powinny mieć jednakowy format oraz znormalizowany standard sposobu zapisu, przesyłania i współpracy między sobą. Prace nad tymi zagadnieniami prowadzą Komitet Techniczny ISO/TC211 i OpenGIS Consortium. Interoperacyjność jako termin czysto informatyczny moŝna podzielić na trzy podterminy. [Michalik, 2002] : Interoperacyjność zewnętrzna dotyczy współdziałania róŝnych systemów poprzez łączące je interfejsy, często w róŝnorodnym środowisku sprzętowym i programowy w warunkach rozproszenia. Interoperacyjność wewnętrzna dotyczy współdziałania poszczególnych fragmentów systemu poprzez interfejsy wewnętrzne. Pozwala to na budowanie systemów modułowych w technologii komponentowej, które mogą być składane z róŝnych elementów pochodzących od róŝnych producentów oprogramowania. Serwisy związane z udostępnianiem informacji, powiązane z WWW. w zaleŝności od złoŝoności oprogramowania klienta stosują róŝne specyfiki przesyłu informacji, począwszy od HTML dla tekstu i obrazów rastrowych poprzez SVG dla obrazów wektorowych i kończąc na XML dla róŝnych innych zastosowań tematycznych. 15
3.2. Interoperacyjność danych przestrzennych Aby zapewnić interoperacyjność w aplikacjach typu WebGIS konieczna jest standaryzacja. WaŜne jest dokładne precyzowanie obszaru zagadnień, które mają być objęte standaryzacją. Obszary te muszą być niezaleŝne i nie mogą dotyczyć innych obszarów objętych innymi standardami. Standardy nie obejmują bezpośrednio modeli danych natomiast dotyczą elementarnych fragmentów CECH danych przestrzennych, które dopiero mogą stanowić składniki modelów danych. Cechy te mogą jednak dotyczyć tylko atrybutów geoprzestrzennych geometrycznych i topologicznych. Pozostałe atrybuty, tzw. tematyczne mogą nie być objęte standaryzacją albo mogą odnosić się do nich inne standardy dotyczące np. danej dziedziny tematycznej. [Michalik, 2002] Przy tworzeniu oprogramowania standaryzacja sprowadza się do dwóch przypadków. Jednym jest projektowanie i budowa systemu geoinformacyjnego w którego skład wchodzą takie działania jak określenie języków w jakich aplikacja będzie powstawać, opisanie szkieletów baz danych, zastosowanie określonej funkcjonalności. Drugą sprawą jest współdziałanie systemu z uŝytkownikami, poprzez tworzenie interfejsów, poprzez odpowiednią intuicyjną wizualizacje danych na stronach Internetowych. W takich przypadkach standaryzacja nie jest konieczna, ale ułatwia pracę oraz dostęp do danych przez uŝytkowników. 3.3. Standardy Jak wiadomo STANDARD jest to przyjęty w drodze uzgodnienia dokument zawierający zasady, wskazówki, definicje i kryteria, które mają na celu zapewnienie odpowiedniej jakości materiałów, produktów, procesów i usług. [Gaździcki, Michalik, 2004]. Standardy przynoszą duŝe korzyści finansowe i wpływają na rozwój ekonomiczny bardziej niŝ patenty czy licencje. Webmapping jest dziedziną GIS stosunkowo młodą. W Internecie pojawia się wiele implementacji map, jednak nie są one ze sobą kompatybilne, nie pracują na tych 16
samych formatach danych. Komisje standaryzacyjne pracują nad normalizacją systemów tego typu. Prace takie mają wpłynąć korzystnie na ich koszty. JeŜeli określona zostanie norma, mówiąca Ŝe do tworzenia numerycznego modelu terenu system ma wykorzystać dane w formacie A to programiści będą go tworzyć od razu pod kątem formatu danych A i implementacja systemu sprowadzi się do stworzenia odpowiednich reguł pracy na danych oraz ich wizualizacji. W przypadku braku standardu danych, potrzebny będzie dodatkowy moduł potrafiący konwertować otrzymane dane na dane które system moŝe zaakceptować. Takie rozwiązanie drastycznie zwiększa koszty wyprodukowania systemu, wprowadza zagroŝenie, Ŝe system i tak nie poradzi sobie z jakimś nowym (odmiennym) rodzajem danych, co wymusi jego ulepszanie/modyfikowanie (kolejne koszty). Dodatkowo konwersja danych przestrzennych, które z reguły charakteryzują się duŝą objętością, będzie bardzo pracochłonna dla serwera który będzie odpowiedzialny za ich przetwarzanie. Spadnie więc wydajność systemu i ilość generowanych gotowych odpowiedzi w jednostce czasu. Prace nad efektywnością zastosowania danych przestrzennych w aplikacjach Webmappingu i aplikacjach GIS w Internecie określane są jako: Standardy Infrastruktury Danych Przestrzennych [PTIP]. Znaczenie tych standardów moŝna zaobserwować w procesach transferu danych i oprogramowania, interoperowalności (współdziałania systemów komputerowych) oraz zarządzania systemami komputerowymi, bazami danych i ich aktualizacji. Standardy Infrastruktury Danych Przestrzennych moŝna podzielić na dwie grupy [PTIP]. Są to: Standardy niskiego poziomu opisujące sprzęt, fizyczne połączenia, topologie sieci, systemy operacyjne i wszystkie aspekty które są potrzebne do obsługi danych ale od strony nie związanej z przetwarzaniem danych przestrzennych. Standardy wysokiego poziomu opisujące stronę programową, budowę interfejsu uŝytkownika, funkcjonalność, programowanie, konstrukcje formatów danych, tworzenie i projektowanie systemu z uwzględnieniem jakości danych oraz wykorzystywanych (obowiązujących) układów odniesień przestrzennych. 17
W ostatnich latach międzynarodowe środowiska zajmujące się geoinformacją włoŝyły wiele wysiłku w uporządkowanie sposobu korzystania z danych przestrzennych w środowiskach GIS i WebGIS. W efekcie powstały powszechnie zaakceptowane międzynarodowe normy ISO, specyfikacje OpenGIS oraz dyrektywa INSPIRE dające podstawę do projektowania i budowy nowych systemów geoinformacyjnych wykorzystujących w pełni moŝliwości dzisiejszej informatyki i do modernizacji systemów juŝ istniejących. 3.4. Open Geospatial Consortium 3.4.1. Czym jest OGC? Jest to międzynarodowa organizacja utworzona w 1994 roku. Jej główna siedziba znajduje się w Wayland, Massachusetts. Celem organizacji jest pełna integracja danych geoprzestrzennych i sposobów ich przetwarzania z systemami informatycznymi, jak równieŝ upowszechnianie przez infrastrukturę informacyjną interoperacyjnego oprogramowania do przetwarzania danych geoprzestrzennych oraz produktów geoinformacyjnych. Organizacja obejmuje obecnie 335 firm (dane na dzień 15.01.2007) [http://www.opengeospatial.org/ogc], instytucji, uczelni i urzędów reprezentujących czołowe firmy z zakresu telekomunikacji, produkcji systemów komputerowych i integracji systemów informatycznych oraz urzędy, instytucje i firmy reprezentujące róŝne dziedziny, w tym: obronność, transport, gospodarkę zasobami naturalnymi, ochronę środowiska, rolnictwo i leśnictwo, planowanie gospodarcze i rozwój gospodarczy, zarządzanie klęskami Ŝywiołowymi, mapowanie i statystykę. [PTIP]. 3.4.2. Czym się zajmuje OGC? Istotną część opracowań OGC stanowią specyfikacje implementacyjne i dokumenty z nimi związane. Obecnie opracowania OGC obejmują: Catalogue Service specyfikacja definiująca wspólny interfejs dla róŝnorodnych ale zgodnych aplikacji, pozwalający na przeglądanie, przeszukiwanie i 18
wykonywanie zapytań na rozproszonych heterogenicznych (róŝnorodnych) serwisach katalogowych. [http://www.opengeospatial.org/] Coordinate Transformation specyfikacja wprowadzająca interfejs dla jednoznacznego identyfikowania systemów przekształceń współrzędnych, oraz dostęp do serwisów transformujących/dokładnie przeliczających współrzędne. Specyfikacja określa standard tworzenia modułu przekształcania współrzędnych dla oprogramowania GIS. [http://www.opengeospatial.org/] Filter Encoding specyfikacja definiujące sposoby kodowania filtrów w języku XML. Filtr powiązuje własności obiektów aby stworzyć ich podzbiór. Celem zwykle jest moŝliwość obsługiwania tych obiektów, przykładowo polegająca na renderowaniu ich w róŝnych kolorach czy zapisywaniu w innym formacie. [http://www.opengeospatial.org/] Geographic Objects specyfikacja definiująca otwarty zbiór wspólnych, niezaleŝnych od języków abstrakcji opisujących, zarządzających oraz udostępniających obiekty geometryczne i geograficzne w środowiskach programistycznych. [http://www.opengeospatial.org/] Geography Markup Language jest to język XML przystosowany do przechowywania i transportu danych przestrzennych. Jego właściwości pozwalają na jednoczesne zawarcie w nim zarówno części geometrycznej, jak i opisowej. [Litwin, Myrda 2005] GML in JPEG 2000 specyfikacja obejmuje środki poprzez które GML jest stosowany w obrębie JPEG 2000 w generowaniu geograficznych obrazów. Grid Coverage Service specyfikacja definiująca metody wprowadzające interoperacyjność pomiędzy implementacjami modułów oprogramowania dotyczącego danych przestrzennych a modułów analizy siatki (obrazów rastrowych) oraz modułów umoŝliwiających przetwarzanie danych. [http://www.opengeospatial.org/] 19
Location Services (OpenLS) specyfikacja opisująca otwartą platformę dla bazujących na wyszukiwaniu lokalizacji aplikacji. Serwisy OpenLS są podzielone na pięć części [tłumaczenie własne na podst. OGC]: The Directory Services z dostępem przez Internet pozwalający odszukać dane miejsce, lub firmę itp. The Gateway Service z dostępem przez Internet, pozwalający na określenie pozycji, przykładowo, konkretnego aparatu komórkowego przez Internet. The Geocoder przekształcający opis danego miejsca taki jak nazwa, adres, kod pocztowy w znormalizowaną prezentację punktu geometrycznego często przy zastosowaniu współrzędnych kartezjańskich. The Presentation przedstawia mapę wykonaną na podstawie mapy podstawowej (podkładu) oraz wybranych danych przestrzennych, wraz z pozyskanymi z nich danymi na odrębnych warstwach. Simple Feature Access 1 specyfikacja opisująca wspólną architekturę dla systemów informacji geograficznej. [http://www.opengeospatial.org/] Simple Feature Access 2 specyfikacja opisująca współprace systemów Informacji geograficznej z bazami SQL. Zawiera zdefiniowane modele róŝnych rodzajów danych przestrzennych i geograficznych. [http://www.opengeospatial.org/] Simple Features CORBA oraz Simple Features OLE/COM specyfikacje te opisują interfejsy wprowadzające przejrzysty dostęp do danych przestrzennych zawartych w heterogenicznych czyli niejednorodnych systemach przetwarzania pracujących w trybie rozproszonym. [http://www.opengeospatial.org/] Styled Layer Descriptor specyfikacja stanowi rozszerzenie Web Map Service pozwalająca uŝytkownikowi na definiowanie własnych symboli oraz stylów dla róŝnych cech danych przestrzennych. Pozwala decydować uŝytkownikom która cecha lub warstwa jest wyświetlana w jakim kolorze, lub jaki symbol posiada. [http://www.opengeospatial.org/] 20