Картографические Web-сервисы геопорталов: технологические решения и опыт реализации
Создание корпоративных и региональных геопорталов для доступа к огромным ведомственным и региональным геоинформационным ресурсам, пока независимым от федеральных структур, — актуальная и вполне реальная задача
А.В. Кошкарев (ИГ РАН) В.С. Тикунов (МГУ им. М.В. Ломоносова) С.А. Тимонин (Институт социально-политических исследований РАН)
А.В. Кошкарев (ИГ РАН)
С.А. Тимонин (Институт социально-политических исследований РАН)
В.С. Тикунов (МГУ им. М.В. Ломоносова)
Демографические характеристики населения как предмет информационного моделирования
Предметная область информационного моделирования — география населения — предполагает комплексное картографическое отображение его демографических характеристик, основанное на разработанной авторами классификации демографических карт, соответствующей общенаучным принципам классификации (рис. 6).
Вначале были выделены две крупные группы карт: общих демографических характеристик, комплексно описывающих демографические процессы в стране (регионе), и демографических компонентов, за счет которых происходит формирование населения (численность и структура), а также изменение его характеристик во времени и пространстве. Карты общих демографических характеристик в свою очередь тоже делятся на две группы — карты численности населения и его структуры, а также динамики населения. Демографический рост или убыль населения происходят за счет процессов его естественного и механического движения. Группы карт, отражающие эти явления, формируют блок карт демографических компонентов. Воспроизводство населения обусловлено соотношением показателей рождаемости и смертности, а также здоровья населения. Механическое движение населения происходит за счет разнообразных по направлению, причинам, целям, временному интервалу миграционных потоков. Эти обстоятельства позволяют предложить деление карт демографических компонентов на карты естественного движения (с разделением на карты рождаемости, смертности и здоровья) и карты миграции населения. Комплексирование и синтез исходных аналитических (чаще всего массовых статистических) данных позволяет строить оценочные и типологические карты, а также карты районирования, которые исключительно важны при комплексном изучении демографических процессов с целью принятия научно обоснованных управленческих решений в сфере регулирования демографических и миграционных процессов.
Детальный и всеобъемлющий анализ демографических карт в традиционных национальных и региональных комплексных атласах, их публикаций в Интернете, интерактивных средств их генерации в форме онлайновых сервисов на сайтах и геопорталах, в том числе Web-атласов, позволяет предложить перечень сюжетов, отражающих специфику области информационного моделирования и положенных в основу созданной серии карт. Помимо этого, представлен ряд авторских карт, полученных, главным образом, на основе оценочного математико-картографического моделирования демографических и миграционных процессов. Сюжетный блок карт, производных от наборов данных, описывающих свойства демографических и миграционных процессов, будет в центре дальнейших разработок с использованием средств картографической графики, доступных для реализации в полнофункциональных коммерческих программных продуктах ГИС, в той мере, в какой они способны воспроизвести традиционные способы картографического изображения.
Рис. 6. Классификация демографических карт
Картографическое Web-приложение в составе прототипа геопортала «Демография»
Моделирование тематического содержания карт, в частности проведение автоматизированной типологической классификации, осуществлялось при помощи специального программного обеспечения [16]. При разработке картографического Web-сервиса для проектирования и оформления карт использовалась линейка программных продуктов ESRI, Inc. (США), а именно ArcGIS Desktop 9.3 и ArcGIS Server 9.3. Технологические решения в форме прототипа геопортала «Демография» реализованы на базе Государственного научно-исследовательского учреждения «Совет по изучению производительных сил» Минэкономразвития России и РАН (ГНИУ «СОПС»). Геопортал существует пока в локальной сети (по состоянию на август 2009 г.) с перспективой его публикации во «Всемирной паутине» (World Wide Web) в ближайшее время.
При разработке картографических Web-сервисов могут быть использованы различные средства. Среди зарубежных продуктов следует, прежде всего, назвать ArcIMS и ArcGIS Server (ESRI, Inc.), Autodesk MapGuide (Autodesk, Inc.), GeoMedia Web Map GepMedia Web Enterprise (Intergraph Corp., США), MapXtreme (Pitney Bowes, США), Bentley Geo Spatial Server и Bentley Geo Web Publisher (Bentley Systems, США) и др., среди российских — «ГеоКонструктор Web-сервер» (ЦГИ ИГ РАН), «ИнГео MapW» (ЦСИ «Интегро», Уфа), GIS WebServer (КБ «ПАНОРАМА»), WebMap (ЗАО «Резидент») и др. Альтернативное технологическое решение — ПО с открытым кодом, преимущественно бесплатное, рекомендуемое Open Geospatial Consortium, Inc. (MapServer, GeoServer и др.), либо проприетарное ПО собственной разработки. При реализации картографического Web-приложения в данном случае использовался программный продукт ArcGIS Server, являющийся серверным приложением линейки программных продуктов ESRI, Inc. Его выбор определен рядом факторов, важнейшие из которых — полнофункциональность и возможность решения с его помощью всех поставленных задач. Продукт поддерживает три группы геосервисов (рис. 7).
Рис. 7. Типы ГИС-сервисов в ArcGIS Server
Клиентами системы ArcGIS Server являются пользователи ArcGIS Desktop, ArcGIS Explorer, Web-приложений (наиболее многочисленная группа) и мобильных приложений. Общая схема функционирования системы на основе ArcGIS Server представлена на рис. 8.
Рис. 8. Функционирование системы с ядром ArcGIS Server (а) и общая схема организации потоков данных и приложений (б)
База геоданных (БГД) геопортала «Демография» представлена несколькими наборами пространственных данных, созданными в общей системе координат и единой проекции и содержащими информацию об элементах географической основы, демографических и миграционных особенностях населения в разрезе субъектов РФ и их центров. На основе БГД в «настольном» приложении ArcMap подготовлена серия карт для последующей публикации в сети Интернет (Интранет). Многие из них содержат информацию о демографических и миграционных особенностях населения (т. е. тематическую информацию), две карты — элементы географической основы.
Метаданные подготовлены с помощью функции «Мастер метаданных» в ArcCatalog. Для создания файлов метаданных использован стандарт ISO 19115:2003. Его элементы объединены в семь блоков:
— идентификационная информация;
— информация о качестве данных;
— информация о способах организации данных (модели геоданных);
— информация о системе координат, исходных геодезических датах и проекции;
— информация о типах пространственных объектов и их атрибутах;
— информация о владельцах, условиях распространения и получения данных;
— информация о характеристиках метаданных.
Следующим этапом после создания карт и файлов метаданных в «настольных» приложениях ArcGIS стала публикация и запуск картографических сервисов средствами ArcCatalog и ArcGIS Server Manager. Заключительный этап — «генерация» Web-приложения из опубликованных сервисов и настройка требуемой функциональности. Созданное картографическое Web-приложение «Демография» состоит из набора интерактивных тематических и базовых слоев (с возможностью их подключения/отключения), список которых расположен слева от картографического изображения (рис. 9). Перечень тематических слоев не является окончательным и постоянно увеличивается за счет создания новых карт и обновления устаревающих, что очень важно для прослеживания динамики и прогнозирования демографической и миграционной ситуации в регионах России.
Рис. 9. Элементы графического интерфейса (на левой панели часть реализованных сюжетов карт)
Функциональность созданного приложения определяется средствами управления картографическим изображением, которые представлены на правой консоли, а также над списком набора данных и в пределах окна картографического изображения.
Среди функций управления изображением следует выделить следующие:
— масштабирование, достигаемое использованием «лупы»;
— перемещение в пределах рамки (скроллинг, прокрутка);
— центрирование относительно выбранной точки;
— переход к преды-
дущему/последующему виду;
— выделение фрагмента;
— получение информации об объекте при указании на него, а также на левой панели в окне Results;
— измерение;
— обзор;
— навигация по карте и масштабирование (шкала имеет отметку для каждого из четырех уровней масштабов кэша).
На геопортале поддерживаются спецификации Open Geospatial Consortium, Inc., включая Web Map Service (WMS), Web Feature Service (WFS) и Web Coverage Service (WCS).
Помимо простой визуализации статистических данных в разрабатываемом Web-приложении «Демография» в картографическом виде представлены результаты типологических и оценочных классификаций субъектов РФ по целому ряду параметров, характеризующих и объясняющих особенности и закономерности демографических и миграционных процессов в России.
Заключение
Геопортал «Демография» — инструмент организации и управления данными в достаточно узкой предметной области. В то же время статистические данные о демографических особенностях населения, учитывая их важность и всеобщую востребованность, входят в перечень 34 базовых тем, перечисленных в приложениях I–III Директивы INSPIRE, т. е. групп пространственных данных, доступ к которым в обязательном порядке должен быть обеспечен в каждой из стран Европейского союза. В некоторых национальных ИПД данные государственной статистики входят в перечень базовых пространственных данных. С точки зрения общегосударственных или национальных интересов доступ к подобным данным в составе государственных информационных ресурсов должен быть открытым, должны быть обеспечены возможности их обработки и многократного использования. Таким образом, проектирование и реализация геопортала выходят за пределы чисто научно-исследовательских проблем, приобретая общенациональное и международное звучание. Наш скоромный опыт свидетельствует в пользу того, что создание корпоративных и региональных геопорталов для доступа к огромным ведомственным и региональным геоинформационным ресурсам, пока независимым от федеральных структур, — актуальная и вполне реальная задача. Ее решение предполагает, в частности, интеграцию научных и образовательных сообществ в инфраструктурные объединения, построение научно-образовательной сети узлов ИПД, параллельной существующей пока более на бумаге РИПД.
Список литературы
1. Кошкарев А.В. Геопорталы и карты эпохи инфраструктур пространственных данных // Мат-лы Международ. конф. «ИнтерКарто-ИнтерГИС-15». — Пермь, Гент, 2009. — Т. 1. — С. 242–246.
2. Концепция создания и развития инфраструктуры пространственных данных Российской Федерации. — http://www.businesspravo.ru/Docum/DocumShow_DocumID_114943.html .
3. Проект Концепции формирования Российской инфраструктуры пространственных данных (РИПД). — http://www.elrussia.ru/37263 .
4. ГОСТ Р 52438–2005 «Географические информационные системы. Термины и определения». — М.: Стандартинформ, 2006. — 11 с.
5. Кошкарев А.В. Геопортал как инструмент управления пространственными данными и геосервисами // Пространственные данные. — 2008. — № 2. — С. 6–14.
6. Кошкарев А.В. Функции геопорталов в инфраструктуре пространственных данных // Мат-лы Международ. конф. «ИнтерКарто-ИнтерГИС-14». — Саратов, Урумчи, 2008. — С. 214–222.
7. Кошкарев А.В. Основные черты и особенности создания и функционирования инфраструктуры пространственных данных Испании // Пространственные данные. — 2008. — № 3. — С. 6–14.
8. Кошкарев А.В. Эффективное управление пространственными метаданными и геосервисами в инфраструктурах пространственных данных // Пространственные данные. — 2008. — № 1. — С. 28–35.
9. Кошкарев А.В. Геопорталы Испании // Пространственные данные. — 2008. — № 4. — С. 7–17.
10. Бездушный А.Н., Вершинин А.В., Динь Ле Дат и др. Пространственные метаданные в системе «ГеоМЕТА» // Пространственные данные. — 2008. — № 2. — С. 16–25, 68; № 3. — С. 26–29.
11. Рязанцев С.В., Тикунов В.С., Тимонин С.А. Методика оценки напряженности на российских региональных рынках труда с учетом международной трудовой миграции // Сегодня и завтра российской экономики: Научно-аналитич. сб. — 2009. — № 24. — С. 3–20.
12. Ryazantsev S.V., Tikunov V.S., Timonin S.A. GIS and cartographic modeling for suistainable development (demographic aspect) // Proccedings of the 15th International Conference InterCarto-InterGIS. — Perm, Ghent, 2009. — Part II. — P. 194–199.
13. 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) // Official Journal of the European Union. — 25 April 2007. — L 108. — Vol. 50.
14. Кошкарев А.В. Директива INSPIRE и национальные инициативы по ее реализации // Пространственные данные. — 2009. — № 2. — С. 6–11.
15. Анисимова О.Л., Пестов И.Д., Серебряков С.В. и др. Информационное и программное обеспечение управления метаданными на базе регионального центра Уральского федерального округа // Пространственные данные. — 2009. — № 2. — С. 22–30.
16. Тикунов В.С. Моделирование в картографии. — М.: Изд-во МГУ, 1997. — 405 с.
RSS
Реклама
