Геоінформаційні системи як системи вивчення, аналізу та оцінки впливу екологічних факторів на навколишнє середовище (стр. 4 из 5)
2.5 Трирівнева архітектура геоінформаційних ситем
З розвитком ГІС і накопиченням в них великих об'ємів картографічних та предметних даних виникає необхідність в обміні інформацією між системами, які створювались на різних ГІС-платформах. Традиційні ГІС мали гібридну архітектуру за ознакою уніфікації обробки картографічних і атрибутних даних [1,2,3]. Для картографічних даних використовувались специфічні для кожної платформи моделі та формати, для атрибутних даних - реляційні СУБД загального призначення. Обмін картографічними даними в таких ГІС виконувався за допомогою конвертації уніфікованих (де-факто або де-юре) форматів експорту/імпорту даних і з часом архітектура традиційних ГІС вступила в протиріччя з магістральним шляхом розвитку глобальних інформаційних мереж та технологій клієнт/сервер. Специфічність картографічної компоненти була також основною причиною значної залежності від платформи програмних засобів просторового аналізу і спеціалізованих мов програмування, використовуваних для розвитку систем.
В 1996-1997 роках в арсеналі ГІС-засобів з'явились перші інструментальні рішення для побудови відкритих геоінформаційних систем (OpenGIS), які забезпечують:
• інтеграцію з сучасними об'єктно-орієнтованими візуальними засобами розробки програмного забезпечення та інтерфейсу користувача універсального призначення (Visual Basic, C++, Delphi, PowerBuilder тощо);
• динамічну інтеграцію даних з різних джерел;
• інтеграцію з системами автоматизації офісів;
• підтримку обробки геоданих з використанням технології мережі Internet.
Сьогодні компоненти відкритих ГІС є в арсеналі всіх провідних розробників ГІС-технологій. Вони розраховані на платформу Windows з використанням її основних механізмів інтеграції застосувань: об'єктних моделей (COM, DCOM, CORBA), методів інтеграції (OLE і OLE4D&M) і розробки (QLE Automation), інтерфейсу користувача (Windows), методів доступу до баз даних (ODBC), технології візуалізації (OpenGL, GDI), електронної пошти (МАРІ) та доступ до Internet і Web (Internet Services).
Від корпорації Intergraph до відкритих ГІС відносяться компоненти технології Jupiter [3,4] з її першими представниками GeoMedia та GeoMedia Web Map, від інституту ESRI - MapObjects, Spatial Database Engine (St)t) та Arc View Map Server, від Autpdesk - MapGuide та Autodesk World.
Характерними ознаками продуктів цього класу є:
• підтримка візуалізації не тільки власних графічних форматів, а й форматів конкурентів;
• можливість використання універсальних мов програмування для розробки прикладних програм;
• підтримка роботи з Oracle Spatial Data Option (SDO);
• можливість створення та редагування графічних даних (але знову ж таки в специфічних для кожної фірми форматах).
Поява цих продуктів приводить до перекривання монопольних секторів фірм-виробників ГІС технологій і в значній мірі зменшує ризик інвестицій кінцевих користувачів, але ринок важливих продуктів просторового аналізу залишається залежним від ГІС платформ виробників.
Найбільш перспективними та адекватними концепції відкритих ПС є технології ГІС з застосуванням концепції SDO, яка дозволяє застосувати єдиний підхід до накопичення та обробки як атрибутних, так і графічних даних на основі єдиної реляційної СУБД, аж до застосування розширень SQL для формування просторових запитів. Застосування технології класу SDO дозволить звести до спільного базису найбільш науковомісткі компоненти ПС: просторовий аналіз, аналіз мереж, обмін картографічними даними тощо.
Незважаючи на різноманіття функціональних можливостей та механізмів інтеграції відкритих ГІС, проблема забезпечення незалежності прикладних програм від конкретних ГІС-платформ і форматів геоданих залишається актуальною. Одним із шляхів її подолання є введення в архітектуру застосувань додаткового елементу - уніфікованого ГІС-серверу застосувань (далі ГІС-сервер) як логічного програмного процесу, що слугує посередником між прикладною програмою-клієнтом (1Ш) та інструментальними ГІС конкретних виробників (ІГІС). Мова йде про використання трирівневої архітектури ГІС: застосування, ГІС-сервер застосувань, ІГІС як сервери геоданих (див. рисунок). Для взаємодії між окремими рівнями та елементами такої архітектури можуть бути використані відповідні інтерфейси прикладного програмування (АРІ) та різноманітні механізми інтеграції застосувань. Ключовими питаннями є уніфікація (в ідеалі - стандартизація) функцій ГІС-серверу та потенційна можливість його параметризації з метою спрощення налагодження на характеристики конкретних інструментальних ГІС.
Рис. 4. Трирівнева архітектура ГІС
В більшості інструментальних ГІС проект (карта) є сукупністю тематично-орієнтованих шарів геоданих одного чи кількох споріднених форматів з атрибутами їх візуалізації і операційними характеристиками кожного. ГІС-проект трирівневого застосування може базуватися на значно більш широкому наборі форматів геоданих. Підтримка кожного з форматів забезпечується відповідною інструментальною ГІС, клієнтом якої є ГІС-сервер, а не безпосередньо прикладна програма.
Можна виділити два основні підходи до уніфікації функцій ГІС-серверу: еволюційна глобальна уніфікація широкого набору функцій як передумова стандартизації функціонального інтерфейсу переважної більшості ГІС-застосувань та локальна уніфікація в межах конкретної сфери використання ГІС-технологій чи навіть окремих прикладних програм. В рамках першого підходу доцільна параметризація ГІС-серверу для спрощення налагодження на конкретні платформи та введення спеціальної функції ESCAPE для підтримки механізму "стандартного використання нестандартних можливостей" ГІС. Метадані в базі даних характеристик та функцій ІПС призначені для реєстрації функцій конкретних інструментальних ГІС (включаючи нестандартні) на рівні синтаксису виклику функцій та опису їх параметрів.
Для більшості ГІС-застосувань достатнім буде такий мінімальний набір функцій ГІС-серверу:
1) Функції роботи з проектами та візуалізації шарів, в тому числі:
• створити новий чи відкрити існуючий проект, зберегти проект;
• візуалізувати при заданих властивостях шар карти в вікні проекту. Параметри: система світових координат, світові координати, вікно в світових координатах, дескриптор вікна Windows (hWnd), область виводу в екранних координатах, умови генералізації та графічні атрибути зображення;
2) Функції ідентифікації та виділення об'єктів:
• графічна селекція об'єктів за координатами точки або області (радіальної, прямокутної чи довільної полігональної);
• графічне виділення об'єктів за заданим списком їх ключових ідентифікаторів;
3) Функції вводу та редагування геоданих:
• одержати координати об'єкту;
• змінити координати існуючого об'єкту;
• додати новий об'єкт з його координатами;
• видалити графічний об'єкт;
4) Функції геометричного аналізу:
• визначення відстаней, довжин ламаних ліній, центроїдів полігонів;
• розрахунок периметрів та площ;
• пошук перетинів ліній;
5) Оверлейні функції:
• побудова буферних зон навколо об'єктів;
• об'єднання та перетин полігональних об'єктів;6) Функція отримання експрес-інформації про атрибути об'єкту безпосередньо від інструментальних ГІС.
База атрибутних даних застосування може бути локальною, клієнт-серверною (в тому числі побудованою за трирівневою архітектурою) або інтегрованою (на основі використання реляційних моделей геоданих по технологіях SDO чи SDE).
РОЗДІЛ 3 Геоінформаційні системи новий крок в дослідженні земельних ресурсів
Суцільне агрохімічне обстеження земель розв’язує низку важливих проблем, пов’язаних з грунтово-агрохімічним моніторингом, відновленням родючості ґрунтів, високоефективним застосуванням агрохімікатів, підвищенням продуктивності землеробства та збереженням довкілля. На сучасному етапі агрохімічний моніторинг Херсонської області проводить державний проектно-технологічний центр охорони родючості ґрунтів і якості продукції.
Одним із основних завдань, що ставиться проектно-технологічною службою, є практичне використання геоінформаційних технологій при організації та веденні еколого-агрохімічного моніторингу земель сільськогосподарського використання, а також їх безпосереднє застосування при розробці еколого - агрохімічних паспортів земельних ділянок для господарств Херсонської області.
Еколого-агрохімічна паспортизація земель проводиться за Керівним нормативним документом «Еколого-агрохімічна паспортизація полів та земельних ділянок» (1996). Методика не обмежується складанням агрохімічних паспортів оцінки родючості земель, а й висвітлює комплекс інших питань, пов’язаних з деградаційними процесами ґрунтового покриву України, моніторингом та практичними рекомендаціями високоефективного використання земельних ресурсів.
Для визначення еколого-агрохімічного стану поля, господарства, адміністративного району та області необхідно створення агрохімічних інформаційних баз даних з використанням уніфікованої технології ведення та обробки інформації. Для комплексного аналізу інформації та підготовки управлінських рішень відібрані дані агрохімічних досліджень території полів або земельних ділянок повинні бути представлені у цифровій формі і мати просторову прив’язку до: