Инфраструктура пространственных данных Литовской Республики: компоненты и решения
Литовская географическая информационная инфраструктура — ЛГИИ имеет сравнительно хорошо разработанную методологию функционирования. Многоязычный словарь геоинформационных терминов является шагом к созданию единой географической информационной терминологии в будущем. Единая бизнес-модель позволяет согласовывать ценообразование и лицензирование продуктов географической информации. Прямая и обратная связь с пользователем поддерживается через коммуникационные средства геопортала
Г.М. Бецоните (Вильнюсский государственный университет, Вильнюс, Литва) М.О. Говоров (Университет острова Ванкувер, Нанаимо, Канада)
Г.М. Бецоните
М.О. Говоров
Введение
Разработка ясной геоинформационной политики является частью национальной стратегии информатизации общества. Инфраструктура пространственных данных (ИПД), основанная на информационных технологиях, подразумевает накопление географических знаний [1]. ИПД входит в состав физической и экономической инфраструктур общества, ее наличие необходимо для стабильного и сбалансированного развития и эффективного функционирования экономики.
Технологический, методологический и информационный аспекты пространственной инфраструктуры Литовской Республики (Литовская географическая информационная инфраструктура — ЛГИИ) были разработаны в 2003–2009 гг. Проект потребовал системного анализа существующей ситуации в данной области и принятия соответствующих плановых решений, что было отражено в предварительных документах [2–4]. Первая версия геопортала ЛГИИ была запущена в апреле 2009 г. и доступна на www.geoportal.lt (рис. 1).
В ходе разработки национальной ИПД были запланированы и выполнены [5, 6]:
— стратегическо-политические акции, которые включали правовое регулирование, создание административной и документальной поддержки, маркетинг и PR компании и т. п. Эти действия обеспечивали прочность и устойчивость развития инфраструктуры, методологическую базу реализации проекта. Некоторые из них (например, официальное назначение координационного субъекта управления проектом, адаптация международных и европейских стандартов, заключение договоров между организациями-исполнителями) оказались критически важными для успешной реализации задуманного, так как в проектах такого типа особенно важна поддержка со стороны государственных органов;
— работы, связанные с развитием технологических элементов ИПД, которые включали формирование взаимосвязанных структурных блоков ЛГИИ, депозитария пространственных данных, средств технологической совместимости и т. д. Такие мероприятия призваны создать необходимые технологические средства для физического функционирования ЛГИИ;
— работы по стандартизации информации, которые включали согласование форматов подготовки и хранения географических данных и доступа к ним, что необходимо для обеспечения гарантированного качества данных и метаданных геопортала. В рамках стандартизационной деятельности были проведены спецификация географических данных, реализация доступа к системе метаданных и разработка спецификаций для конвертирования существующих данных в формат геопортала.
Рис. 1. Страница поиска географической информации на портале ЛГИИ
ЛГГИ создана для информационной поддержки развития различных государственных программ в течение следующих десятилетий, ее главные долгосрочные цели определены как:
— расширение рынка географической информации путем вовлечения большего числа участников — производителей и пользователей данных в сферу ЛГИИ с дальнейшим развитием функциональности ЛГИИ;
— создание совместимых геоинформационных систем для новых областей приложения с одновременным совершенствованием уже существующих систем (например, информационных систем для Национального атласа, здравоохранения, образования, коммунального сектора и т. д.). Такие системы должны поддерживать совместимость хранения, передачи и обмена данными различного уровня — от местного до европейского;
— содействие использованию географической информации и технологий для поддержки принятия решений на всех уровнях управления и производства, особенно там, где ГИС-технологии применяются недостаточно широко (например, в здравоохранении для выявлении зависимости заболеваемости от состояния окружающей среды, планирования, управления аварийными ситуациями; в правоохранительных органах для выявления преступной активности и ее пространственных закономерностей; в экологическом менеджменте; для организации сотовой связи и т. д.). В общем плане эта задача подразумевает создание базиса для устойчивого и надежного развития производства и социальных услуг на национальном уровне [7].
В основу создания ЛГИИ положены общие правила построения национальной ИПД, изложенные в Директиве INSPIRE [8], которая обязывает государства Европейского союза предоставлять согласованную и качественную информацию для целей политических решений внутри ЕС. Данные, предоставляемые ЛГИИ, с сентября 2008 г. включают все темы INSPIRE из приложений I и II и некоторые темы приложения III.
Ниже приводится описание основных компонентов структуры и некоторых важных методологических аспектов ЛГИИ.
Пользователи ЛГИИ и их потенциальные выгоды
ЛГИИ создана для следующих основных групп пользователей:
— государственные организации;
— бизнес-сектор;
— образовательные и исследовательские организации;
— неправительственные организации и индивидуальные пользователи.
Государственные организации используют информацию из ЛГИИ в основном для координации действий и поддержки стратегических решений. В Литовской Республике государственные организации представлены иерархически как составляющие:
— национального правительства;
— регионального правительства (10 региональных администраций);
— местных органов власти (60 местных администраций — городские и региональные).
Многие государственные службы, центры, учреждения и предприятия, которые являются хранителями национальных и региональных баз данных, также относятся к этой группе. В силу характера своей деятельности и в связи с активным использованием географической информации некоторые из них признаются наиболее важными участниками ЛГИИ. Активность правительственных учреждений имеет решающее значение для развития и использования ресурсов ЛГИИ. Она необходима для поддержания государственной политики на различных уровнях и этапах развития ЛГИИ, эффективного производства и ведения национальных баз данных, создания правовой основы распространения данных и сопутствующей продукции и т. д.
Бизнес-сектор включает как государственные, так и частные предприятия, которые могут получать непосредственную экономическую выгоду от использования ресурсов ЛГИИ для производства и сбыта данных, получения географических данных для различных приложений.
Эти предприятия и учреждения в соответствии с характером целевой деятельности могут быть разделены на:
— производителей географических данных;
— производителей сопутствующих геоинформационных продуктов и услуг;
— пользователей географическими данными для различных приложений.
Активное участие (в виде совместных проектов, разработки и внедрения геоинформационных методологий и технологий) и инвестиции структур бизнеса необходимы для обеспечения долгосрочного функционирования ИПД. Ряд государственных и частных учреждений участвует в сборе географических данных, ряд организаций выполняет анализ и обработку данных для научных исследований или иных некоммерческих целей. Некоторые из учреждений создают данные и/или производные геоинформационные продукты по заказу государственных учреждений и/или проводят свою коммерческую деятельность в геоинформационном секторе.
Вовлечение организаций образования и науки в развитие национальной ИПД важно по следующим причинам:
— они могут предоставить высококачественные данные и предложить консультационные услуги по специализированным направлениям, таким как результаты геодезических и геофизических измерений и т. п.;
— они могут способствовать внедрению географической информации, сопутствующих знаний и методов в новые прикладные области, что способствует устойчивому развитию ЛГИИ;
— они готовят специалистов в области геоинформатики, а кадровые ресурсы составляют базу и определяют будущее ИПД.
По существу, ЛГИИ является системой информации, которая позволяет проводить пространственный анализ и служит в качестве основы для пространственного моделирования. Пространственные модели, в свою очередь, используются или могут быть использованы для решения конкретных задач: планирования и оценки, прогнозирования и управления, охраны окружающей среды, использования и сохранения энергии, регулирования экономической структуры и т. д. Объем и различие форматов передаваемых данных значительно осложняют обмен информацией даже между организациями и учреждениями. В этой ситуации отдельные граждане, как правило, мало информированы об имеющихся в наличии географических сведениях и способах их получения. Пользователи часто испытывают затруднения при поиске данных, выборе наиболее подходящего набора, согласовании данных из нескольких источников.
Гармонизация информационного обмена между учреждениями должна быть реализована с помощью ЛГИИ, которая будет регулировать потоки пространственных данных и позволит избежать их дублирования. ЛГИИ должна обеспечивать простую модель доступа пользователей к своим информационным и функциональным ресурсам. Интерфейс должен предоставлять основные информационные услуги для всех целевых групп пользователей проекта.
Трудно оценить прямые экономические выгоды для государства от осуществления проекта построения национальной ИПД. Однако рост эффективности деятельности в большинстве отраслей государственного сектора бесспорен. Главные выгоды от использования ЛГИИ для общества показаны на рис. 2.
Рис. 2. Преимущества ЛГИИ для общества
Довольно сложно четко разделить целевые группы пользователей ЛГИИ, поскольку виды их деятельности могут пересекаться (например, сбором географических данных могут заниматься бизнес-структуры и государственные службы). В связи с этим вместо функционального классифицирования потенциальных пользователей ЛГИИ их можно разделить по типам задач, для решения которых используются ресурсы ЛГИИ.
Структура ЛГИИ
Основные структурные компоненты ЛГИИ показаны на рис. 3. Физически ЛГИИ состоит из сети центральных и периферийных узлов, которые предлагают услуги по предоставлению географических данных и могут обмениваться между собой потоками информации, и клиентов, которые используют эти услуги. Модель частично централизованной поддержки данных была выбрана в целях обеспечения бесперебойного доступа к текущим метаданным и гарантирует, что географические данные поступают из первичных источников или от их производителей.
Рис. 3. Архитектура ЛГИИ
Также был разработан единый национальный общегеографический банк данных, который является вторым основным компонентом для обеспечения надлежащего функционирования ЛГИИ. Сформированы унифицированные схемы географических данных, структура географической СУБД и сервисы для поддержки форматов обмена промежуточными данными с поставщиками, единые стандарты и спецификации представления, хранения и преобразования данных по запросам (для поставщиков и пользователей данных), процедуры извлечения, трансформирования и загрузки данных, инструмент для Интернет-картографирования, географические и текстовые системы поиска, а также система безопасности.
Названные компоненты составляют частично централизованную национальную систему пространственных данных, которая предоставляет геопривязанные сведения и послужит основой для географической интеграции всех государственных банков данных в будущем. Система поддерживает публикацию и обмен географическими данными. Она также предоставляет сервисы для поиска данных по метаданным и их скачивания. Национальная земельная служба (National Land Service) Литвы, как государственное лицо, будет осуществлять административное управление ЛГИИ, а ее государственное предприятие «ГИС-Центр» (GIS-Centras, www.gis-centras.lt ) — обслуживание физических компонентов ЛГИИ.
Некоторые тематические наборы данных, такие как дорожная сеть, растительность и элементы гидрографии, создаются и обслуживаются сторонними организациями. Масштабы этих данных отличаются от масштабного ряда, используемого в национальном общегеографическом банке данных. Одной из наиболее важных задач ЛГИИ является обеспечение надлежащей компоновки таких распределенных данных с централизованными данными (вместо их репликации в центральном узле) при сохранении прозрачности всей системы для пользователей. Национальная земельная служба отвечает за разработку и соблюдение правовых инструкций, необходимых для обеспечения надежности и устойчивости ИПД и согласованного взаимодействия между организациями, вовлеченными в ЛГИИ.
Всем производителям и владельцам географических данных, которые важны для использования на национальном или/и региональном уровнях, было предложено подключиться к ИПД в качестве его периферийных узлов. Предоставление данных (как правило, различные тематические слои), которые могут быть доступны через портал ЛГИИ, является добровольным и достигается через согласовательный процесс между участниками. ЛГИИ создавалась как система, требующая минимального вмешательства в принятые технологические модели и схемы данных.
Разработаны два типа периферийных узлов. Первый тип — узлы для поставщиков тематических данных и национальных общегеографических данных, которые могут также сами предоставить географические информационные сервисы. Такие поставщики несут ответственность за содержание данных и связанной с ними информации. Второй тип — узлы, принадлежащие поставщикам тематических и национальных географических данных, которые пока еще не могут поддерживать собственные географические информационные сервисы.
Открытый доступ к электронным данным ЛГИИ предоставляется через Web-сервисы на основе общих спецификаций для всех узлов. ЛГИИ включает сервисы:
— поиска и обнаружения (поисковые инструменты);
— визуализации (инструменты для навигации по карте);
— загрузки (инструменты для выборки и скачивания данных);
— трансформирования (необязательны для литовских данных, использующих единую систему координат и высот, но нужны для работы с международными данными);
— другие, часто употребляемые для обработки данных и необходимые для преобразования информации от некоторых поставщиков данных.
Инструментальные средства совместимости ЛГИИ обеспечивают эффективный обмен географическими данными между различными семантическими и технологическими форматами данных. Унифицированная модель объектов и классификатор географического содержания позволяют построить семантически и геометрически непротиворечивую модель пространственных данных, которая является важной составляющей для обеспечения интероперабельности всей системы.
Методологические аспекты
1.Единая модель национальных общегеографических данных
Исторически наборы национальных географических данных в Литве создавались и обновлялись с использованием различных источников и не координировались [9]. Традиционные географические данные готовились в определенном масштабе или в пределах определенного масштабного ряда. Такой подход требовал крупных инвестиций. В процессе поиска путей изменения сложившейся ситуации были проанализированы возможности создания единой унифицированной мультимасштабной общегеографической базы данных (VGDB), которая могла бы быть использована для хранения информации, позволяла объединять данные из различных источников и предоставляла возможности для анализа хранимых данных и их метаданных.
Наиболее детальные (крупно- и среднемасштабные) пространственные данные в Литве создаются и поддерживаются местными органами власти. В связи с этим для построения жизнеспособной национальной ИПД необходимо, чтобы 60 местных администраций были составными частями цепи передачи данных и информации в ЛГИИ. ЛГИИ должна обеспечивать обмен потоками данных в интерактивном режиме на местном, национальном и международном уровнях. Разработанная унифицированная общегеографическая модель базы данных описывает структуру мультимасштабной базы данных Литвы, организацию ее непрерывного обновления на основе крупномасштабных источников данных и процесс обслуживания этой базы (рис. 4).
Рис. 4. Единая модель общегеографических данных: образец жизненного цикла объекта и сценарий обмена данными между местным и национальным уровнями
2. Среда пользователей
В целях стимулирования более широкого использования ЛГИИ были разработаны различные инструменты и средства для ее потенциальных пользователей. Так, неотъемлемой частью ЛГИИ являются каналы для коммуникации с сообществом пользователей и их форум. Коммуникационные каналы созданы в виде портала, где специалисты могут сохранять и совместно использовать документы и ссылки на ресурсы пространственных данных, обсуждать проблемы и получать методологическую помощь от администраторов каналов.
Пользователи ЛГИИ имеют возможность сообщать об ошибках или неточностях в предоставляемых географических данных путем интерактивной маркировки объектов на карте с добавлением комментариев о типе ошибки. Зарегистрированные пользователи могут вводить, хранить и скачивать собственные географические данные, выполнять пространственный и сетевой анализ, получать информацию и обновления приобретенного набора данных.
Рис. 5. Каналы для коммуникации с ЛГИИ-сообществом на www.geoportal.lt
Документация по бизнес-модели, предоставляемая ЛГИИ опытным пользователям, описывает стратегические аспекты и возможные сценарии развития ЛГИИ, правовые, организационные и технологические меры, принимаемые в целях обеспечения устойчивого функционирования портала, общую ценообразующую и лицензионную политику распространения географических данных, сопутствующих продуктов и услуг, а также процесс осуществления связи между центральными системами и узлами инфраструктуры.
3. Обучение персонала ЛГИИ
Создание, поддержка и управление национальной ИПД могут осуществляться только профессионалами, знакомыми с многочисленными аспектами управления географической информацией. Такие высококвалифицированные специалисты должны быть ответственны не только за управление централизованным каталогом географических метаданных и распределенных географических баз данных, но и за эффективное управление каждым узлом поставщика данных и услуг ЛГИИ. Обучение менеджеров, аналитиков и техников нельзя отделять от стратегии национального географического образования, оно необходимо для успешного функционирования ЛГИИ.
В рамках проекта ЛГИИ Национальная земельная служба Литвы заключила договор с Университетом острова Ванкувер (Канада) на разработку обучающей программы с введением в теорию и практику инфраструктур пространственных данных.
Программа состоит из девяти курсов и предназначена для подготовки специалистов в области ГИС. Она охватывает широкий спектр предметов, включая базовые технические курсы по введению в географические базы данных и Web-программирование для картографирования, а также специализированные курсы (например, стандарты и структура ИПД), необходимые для построения общенациональной ИПД. Программа разработана для аудитории, состоящей из государственных служащих и профессионалов.
Каждый из девяти комплексных курсов программы рассчитан на 100 ч и включает лекционный материал, указания для дистанционного обучения, лабораторные занятия, тесты и экзамены. По объему каждый курс эквивалентен, как минимум, десяти кредитам системы оценки Европейского союза (European Community Course Credit Transfer System, ECTS) и соответствует уровню мастера.
С мая 2007 г. по май 2008 г. более 180 ГИС-специалистов из различных министерств и местных администраций Литвы прошли обучение по этой программе, которое осуществлялось в дистанционном режиме с использованием технологий Интернет. Менеджментом обучающего проекта занималась частная фирма HNIT Baltic (Литва).
Одним из ключевых атрибутов дистанционного электронного обучения является гибкость расписания занятий, предлагаемая обучающимся, — они могут обучаться на дому или в офисе в свободное от работы время. Студенты получают образовательные услуги на дистанционном портале обучения (например, WebCT, Blackboard, Moodle). Доступ к программному ГИС-обеспечению и пространственным данным осуществляется с обучающего ГИС-сервера через дистанционный терминал. Сторонние порталы (например, ESRI Virtual Campus) могут использоваться для дополнительных упражнений и получения навыков применения программного обеспечения. Обучающие материалы на литовском и английском языках доступны по адресу www.gismokymai.lt .
Заключение
Анализируя результаты проекта ЛГИИ и опыт создания подобных географических информационных инфраструктур в других странах, следует подчеркнуть, что успех формирования национальной ИПД во многом зависит от реализации следующих стратегий:
— нисходящая (сверху вниз) стратегия создания и функционирования ИПД при активной поддержке правительственных органов;
— координированное взаимодействие участвующих организаций и секторов;
— децентрализация и вовлечение частного сектора;
— открытая политика использования, лицензирования и доступа к данным;
— прозрачность реализационной стратегии и надлежащая связь с общественностью.
В будущем ожидается сотрудничество в сфере использования национальных и региональных географических баз данных, их единая модель обеспечит гармонизацию всей географической информации в национальной ИПД.
ЛГИИ имеет сравнительно хорошо разработанную методологию функционирования. Многоязычный словарь геоинформационных терминов является шагом к созданию единой географической информационной терминологии в будущем. Единая бизнес-модель позволяет согласовывать ценообразование и лицензирование продуктов географической информации. Прямая и обратная связь с пользователем поддерживается через коммуникационные средства геопортала.
Содержание обучающей программы с введением в теорию и практику ИПД может быть адаптировано для служащих других национальных инфраструктур.
Для подготовки статьи была использована документация по разработке и анализу ЛГИИ, созданная группой ее разработчиков в 2004–2009 гг. Дополнительные сведения о проекте ЛГИИ доступны на Интернет-сайте ЛГИИ, который обслуживается государственным предприятием «ГИС-Центр» ( www.gis-centras.lt/gisweb/index.php?random=215408&random=532781&random=847956&random=46695&random=674567&random=309279&pageid=137 ).
Список литературы
1. Pubellier C. Lithuanian Geographic Information Infrastructure — spatial data sharing with Lithuania // Geodezija ir kartografija. — 2005. — Vol. XXXI, № 2. — Р. 47–53.
2. Development of Lithuanian Geographic Information Infrastructure (LGII) // Availability Report. — Vilnius: ASTEC Global Consultancy, 2004. — 197 p.
3. Development of Lithuanian Geographic Information Infrastructure (LGII) // Assessment for priority intervention needs. — Vilnius: ASTEC Global Consultancy, 2004. — 75 p.
4. Development of Lithuanian Geographic Information Infrastructure (LGII) // Feasibility Study. — Vilnius: ASTEC Global Consultancy, 2004. — 109 p.
5. Beconyte. G., Pubellier C. Geographic information infrastructure — towards interoperability of public data // Geografija. — 2006. — № 42(1). — P. 23–27.
6. Beconyte. G., Pubellier C. Geographic information infrastructure in Lithuania — components and data themes // Geografija. — 2006. — № 42(2). — P. 29–34.
7. Beconyte. G., Govorov M., Ningal T.F., Paršeliu-nas E., Urbanas S. Geographic Information E-Training Initiatives for National Spatial Data Infrastructures, Technological and Economic Development of Economy // Baltic Journal on Sustainability. — 2008. — Vol. 14(1). — P. 11–28.
8. Directive 2007/2/EC of the European Parliament and of the Council of 14 March 2007 establishing an Infrastructure for Spatial Information in the European Community (INSPIRE) // EUR-Lex Official Journal of the EU. — 2007, Vol. 50. — http://eur-lex.europa.eu/JOHtml.do?uri=OJ:L:2007:108:SOM:EN:HTML .
9. Stankevic.ius Ž., Paršeliu-nas E. Standardisation of large scale geo-data sets // The 6th International Conference «Environmental Engineering»: Selected Papers, Vol. II. — Vilnius: Technika, 2005. — Р. 1008–1013.
RSS
Реклама
