Элементы ядра профиля метаданных «ГеоМЕТА» предоставляют достаточный объем информации для понимания природы и содержания описываемого набора данных и применяются преимущественно в целях каталогизации и в качестве базиса для формирования трех уровней детализации метаданных ресурсов в системе «ГеоМЕТА». Система «ГеоМЕТА» представляет собой платформу для создания распределенной среды интеграции разнородных источников пространственных данных и сервисов и предоставляет единую точку входа в эту среду и средства поиска, обработки и визуализации специализированных данных и приложений
Основным принципом построения системы «ГеоМЕТА» является выделение единой (базовой) схемы метаданных, реализованной в виде OWL-онтологии [1] на основе стандартов ISO 19115:2003 «Географическая информация. Метаданные» [12] и ISO 19119:2005 «Географическая информация. Сервисы» [4] .
Разработан простой, но достаточно полный профиль метаданных для пространственных данных и сервисов, ориентированный на максимальную совместимость, адаптируемость и расширяемость как для российских, так и зарубежных поставщиков и потребителей геоинформационных данных, что и привело к онтологическому подходу формирования метаданных [14]. В результате анализа различных стандартов и профилей пространственных метаданных в качестве основы для разработки схемы метаданных были взяты стандарты ISO 19115:2003 и ГОСТ Р 52573 [5] для описания пространственных данных.
А.В. Вершинин
В.А. Серебряков
Архитектура и реализация геопортала «ГеоМЕТА»
Система «ГеоМЕТА» ( http://eearth.ras.ru ) представляет собой платформу для создания распределенной среды интеграции разнородных источников геоинформационных данных и сервисов и предоставляет единую точку входа (Web-портал) в эту среду. Средства геопортала позволяют легко находить специализированные данные и приложения, проводить вычислительные эксперименты и визуализировать результаты деятельности.
Благодаря тому, что система «ГеоМЕТА» построена на базе ИС «НИ РАН», являющейся инфраструктурным компонентом ЕНИП, она может интегрироваться в ЕНИП, обеспечивая его геопространственными метаданными и метаданными сервисов.
Система«ГеоМЕТА» состоит из двух частей: подсистема для работы с геопространственными (мета)данными (ГИС-часть) и операции с приложениями для обработки геопространственных данных (Научно-вычислительный портал [15] ).
К функциям ГИС-части относятся:
каталогизация, сбор, поиск геопространственных метаданных;
предоставление доступа к распределенным геопространственным данным по стандартизованным протоколам;
визуализация карт, редактирование элементов.
Функциональность Научно-вычислительного портала в рамках системы «ГеоМЕТА» обеспечивает:
каталогизацию и поиск ГИС-приложений;
возможность запуска ГИС-приложений, сохранение результатов обработки;
создание потоков работ из существующих ГИС-приложений.
Интерфейс системы представлен Web-порталом, поэтому для ГИС-части основным методом доступа пользователя к информации является доступ к Web-страницам портала через любой распространенный браузер. Ядро системы предоставляет возможности:
управления статическим содержанием;
хранения объектов системы (представлены RDF-тройками (Resource Definition Framework)) в РСУБД;
индексирования и полнотекстового поиска;
обеспечения безопасности системы.
Принципиальная схема архитектуры геопортала показана на рис. 9.
Рис. 9. Общая архитектура портала «ГеоМЕТА»
ГИС-часть в свою очередь делится на административную подсистему и подсистему пользовательского доступа. К задачам административной подсистемы относятся:
ввод информации о новых ресурсах;
редактирование информации о ресурсах, уже существующих в каталоге;
автоматизированный сбор метаданных из зарегистрированных OGC-совместимых источников;
ведение тематических словарей и классификаторов;
управление пользователями и их правами.
Последние две задачи решаются в рамках ядра, а интерфейс административной подсистемы для решения первых двух представлен набором Web-форм. Формы ввода/редактирования метаданных разделены на части в соответствии с критерием обязательности элемента: первая форма содержит элементы метаданных, обязательные к заполнению, вторая обязательные и рекомендованные к заполнению, третья полный набор элементов профиля геопространственных метаданных.
Каждая из форм разбита на блоки. Блоки определяются в соответствии с принадлежностью элементов метаданных к пакетам, описанным в стандарте
ISO 19115, что позволяет существенно упростить ввод, редактирование и обзор большого объема метаданных (рис. 10).
Рис. 10. Форма редактирования метаданных портала «ГеоМЕТА»
Автоматизированный сбор метаданных, осуществляемый административной подсистемой, основан на использовании открытых стандартов OGC WMS (Web Map Service) и WFS (Web Feature Service). В них определяются формат и содержание ответа на специализированный запрос getCapabilities, что позволяет автоматизированным образом извлекать основные метаданные ресурсов, хранящихся на OGC-совместимом ГИС-сервере.
Подсистема пользовательского доступа обеспечивает работу пользователей с каталогом:
просмотр метаданных в форматах FGDC [2], ISO 19139 [11] через Web-интерфейс и выгрузку метаданных в XML в соответствии со стандартом ISO 19139;
доступ к каталогу по программному интерфейсу OGC CSW (Catalogue Service Web);
атрибутный поиск ресурсов;
визуализацию ГИС-данных.
Страницы просмотра метаданных также разделены на три части в соответствии с обязательностью элементов, а каждая часть на блоки по аналогии с формами ввода/редактирования метаданных (рис. 11).
Одним из ресурсов, метаданные которого регистрируются в системе, может быть WMS-источник. В этом случае предоставляется возможность визуализации геопространственных данных с использованием встроенного ГИС-клиента на базе решения с открытым кодом MapBuilder.
В системе используются OGC-совместимые решения, например, GeoServer для кеширования геопространственных данных от зарегистрированных источников, а также для хранения собственных данных такого рода. Таким образом, геопортал «ГеоМЕТА» может выступать в роли автономного источника геопространственных данных с доступом через стандартизованные WMS- и WFS-сервисы и визуализацией с помощью OGC-совместимого клиента, такого как MapBuilder, который является «тонким» клиентом и используется внутри системы. Пользователь может также осуществить доступ по принципу «толстого» OGC-совместимого клиента.
Одна из важнейших задач развития информационных технологий интеграция приложений. Все возрастающая потребность в получении «обобщенного» взгляда на программные ресурсы различных систем привела к формированию механизмов интеграции распределенных приложений, которые ориентируются на эффективную организацию доступа к внешним гетерогенным сервисам посредством согласованных интерфейсов.
Как и в любой распределенной среде, в системе «ГеоМЕТА» ключевую роль играет общий реестр сервисов, который необходим для динамического связывания вычислительных приложений, а также может использоваться конечными пользователями в процессе эксплуатации системы. В качестве реестра сервисов выступает стандартный UDDI-реестр (Universal Description Discovery & Integration) со специализированными семантическими дополнениями.
Следующим шагом в распределенном взаимодействии стала концепция рабочих процессов процессов связанного управляемого выполнения различных работ для достижения определенной цели. Для описания автоматизированных рабочих процессов (композиций Web-сервисов) существует целый ряд стандартов разных производителей. Среди них можно назвать языки описания автоматизированных потоков работ, участниками которых являются Web-сервисы:
BPEL4WS (Business Process Execution Language For Web-Services) представляет собой гибрид блочной и графовой моделей описания взаимодействий Web-сервисов;
BPML (Business Process Modeling Language) и XLANG определяют блочную модель композиции Web-сервисов;
WSFL (Web Services Flow Language) позволяет определять композиции Web-сервисов в виде графовой модели рабочего процесса.
Средства поддержки BPEL4WS-процессов уже реализованы рядом крупнейших производителей программного обеспечения, например, Microsoft Corp. (BizTalk 2004) и Oracle Corp. (BPEL Process Manager), что позволяет осуществлять интеграцию систем, использующих различные платформы и программное обеспечение, в рамках единой модели описания бизнес-процессов. В Научно-вычислительном портале, как второй составляющей «ГеоМЕТА», используется собственный программный комплекс, предназначенный для интеграции приложений на основе архитектуры SOA и интеграционных процессов BPEL4WS.
Научно-вычислительный портал является самостоятельным решением, нацеленным на информационное обеспечение деятельности ученых, реализующих сложные вычислительные задачи, и обеспечивает:
каталогизацию вычислительных приложений, их атрибутный поиск в каталоге;
запуск вычислительных приложений, мониторинг выполнения и визуализацию результатов;
конструирование и сохранение рабочих процессов из существующих вычислительных приложений.
Под вычислительным приложением понимается абстрактная сущность, описывающая некоторый исполняемый программный код, решающий конкретную вычислительную задачу. С технической стороны этот код должен быть оформлен в виде Web-сервиса, что позволяет осуществлять единообразное взаимодействие Научно-вычислительного портала с любым вычислительным приложением, невзирая на особенности реализации.
Запуск вычислительного приложения обеспечивает динамический SOAP-клиент по WSDL-описанию строится Web-форма, позволяющая ввести необходимые параметры для запуска соответствующего Web-сервиса. Вызов сервиса осуществляется асинхронно, что дает возможность запускать вычисления любой длительности. При ответе от сервиса пользователю, запустившему вычисления, приходит оповещение о завершении выполнения.
Как отмечалось, основой каталога вычислительных приложений является стандартный UDDI-реестр со специализированными семантическими дополнениями, для их разработки использованы онтологии сервисов OWL-S и предметные онтологии геоинформатики, такие как SWEET.
Заключение
Разработанная онтология пространственных данных GeoMETA v3.0:2007 является простой, но достаточно полной схемой пространственных метаданных для данных и сервисов, ориентированной на максимальную совместимость, адаптируемость и расширяемость как для российских, так и зарубежных поставщиков и потребителей геоинформационных ресурсов.
Архитектура системы разрабатывалась на основе анализа наиболее известных на данный момент ИПД и геопорталов. Основой программной реализации системы «ГеоМЕТА» стала система «Научный институт РАН», а следование при создании онтологии правилам расширения схемы метаданных Единого научного информационного пространства (ЕНИП) РАН позволило обеспечить возможность включения в него системы «ГеоМЕТА» без дополнительных доработок. Геопортал обеспечивает каталогизацию, сбор и поиск геопространственных метаданных и метаданных сервисов, разделение прав доступа и аудит действий пользователей; предоставляет удобный пользовательский интерфейс для блочного ввода, редактирования, просмотра метаданных и визуализации геопространственных данных.
Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект 07-07-12044.
Список литературы 14. W3C: OWL Web Ontology Language Semantics and Abstract Syntax. http://www.w3.org/TR/2004/REC-owl-semantics-20040210 . 15. Вершинин А.В. Реализация распределенной информационно-аналитической системы по наукам о Земле на основе технологий ГИС и ГРИД // Мат-лы 49-й научной конф. МФТИ. М.: МФТИ, 2006.
RSS
Реклама
