Тема 3. Міжнародний досвід створення інфраструктури геопросторових даних.

3.1. Узагальнена характеристика проблеми та компонентів нігд.

Поняття "геопросторові дані", "просторові дані" (geospatial data, spatial data) виникли у зв'язку з розвитком геоінформаційних систем та геоінформаційних технологій, починаючи з 60-х років минулого століття.

За своїм змістом геопросторові дані є формалізованими цифровими моделями матеріальних або абстрактних об'єктів реального або віртуального світу. Такі моделі складаються з ідентифікатора об'єкта, набору значень його атрибутів (властивостей) і параметрів локалізації об'єкта в просторі та часі у певній системі просторово-часових координат.

Завдяки поширенню ГІС геопросторові дані використовуються органами державної влади та місцевого самоврядування, фізичними та юридичними особами в різних сферах, у тому числі для цілей створення і ведення кадастрів природних ресурсів та нерухомості, в інформаційних систем забезпечення містобудівної діяльності, моніторингу стану навколишнього середовища, управління транспортом та в інформаційних системах підтримки прийняття рішень.

Зарубіжний досвід у цих сферах свідчить, що в США, Канаді, Австралії, країнах Європейського Союзу, Китаї та багатьох інших країнах світу та в міжнародних організаціях вживаються енергійні заходи щодо підвищення ефективності використання геопросторових даних для стимулювання економічного розвитку, охорони навколишнього середовища, покращення державного управління та забезпечення сталого розвитку. З цією метою розробляються та реалізуються відповідні національні програми, координується діяльність різноманітних відомств та підприємств, в яких виробляються та використовуються геопросторові дані, консолідуються інтелектуальні та фінансові ресурси.

З 90-х років минулого століття особлива увага приділяється створенню та розвитку інфраструктур геопросторових даних, які забезпечують на якісно новому організаційно-правовому і технологічному рівнях інтегрування геоінформаційних ресурсів та взаємодію геоінформаційних систем на місцевому, регіональному, національному, міждержавному та глобальному рівнях.

Практично на усі проекти геоінформаційних інфраструктур значний вплив мали концептуальні засади проекту Національної інфраструктури геопросторових даних NSDI (США), який почав свій відлік від директиви президента США № 12906 від 13 квітня 1994 року "Координація збору і забезпечення доступу до географічних даних: Національна інфраструктура просторових даних", в якому чітко визначені роль географічних даних на сучасному етапі розвитку суспільства і технологій та сформульовані завдання NSDI: "...Географічна інформація вкрай необхідна для сприяння економічному розвитку, для удосконалення управління природними ресурсами і захисту навколишнього середовища. Нові технології дозволяють удосконалити механізм збору, розповсюдження, використання і картографічного відображення географічних (або геопросторових) даних... Під Національною інфраструктурою просторових даних розуміється технологія, політика, стандарти і трудові ресурси, необхідні для збору, обробки, збереження, розповсюдження і удосконалення використання просторових даних...".

Незважаючи на певні відмінності національних ініціатив та окремих міжнародних проектів, створення ІГД будь-якого рівня ґрунтується на загальних основних складових, принципах і методах реалізації. До таких насамперед відносять: інституційні основи, базові набори геопросторових даних, бази метаданих та механізми обміну даними, стандарти на геопросторові дані, метадані та геоінформаційні сервіси, технологічні засоби інформаційно-комунікаційного середовища створення, обробки та використання геопросторових даних.

Далі приводиться стисла характеристика цих основних компонентів ІГД.

1. Організаційно-правове забезпечення ІГД — комплекс заходів і механізмів забезпечення створення та функціонування інфраструктури (її "інституціональна основа"), а саме:

• законодавчо визначена національна політика в сфері інформатизації суспільства;

• стратегія створення і розвитку ІГД;

• законодавче регулювання геоінформаційної діяльності, міжвідомчої взаємодії державних установ та розвитку і функціонування приватного ГІС-сектора;

• політика щодо відкритості геопросторових даних, їх доступності для широкого використання, забезпечення захисту авторських прав та справедливого ціноутворення;

• відповідна структура управління, у тому числі національний надвідомчий або міжвідомчий орган, уповноважений керувати, координувати і контролювати роботи зі створення і розвитку ІГД;

• мережа регіональних підрозділів і організацій-партнерів. виробників геоінформаційних ресурсів;

• законодавчі, нормативно-правові, освітні й інші аспекти організації та підтримки усіх компонентів інфраструктури.

Практично у всіх проектах НІГД та національних геоінформаційних стратегіях організаційно-правовим компонентам відводиться ключова роль, оскільки налагодження взаємодії та скоординованої співпраці усіх суб'єктів геоінформаційної діяльності в прозорому правовому полі та за чіткими правилами і стандартами відноситься до фундаментальних чинників ефективності та дієздатності будь-якої технічної інфраструктури, становлення та сталого розвитку сприятливого і конкурентоспроможного ділового середовища.

2. Базовий набір геопросторових даних (БНГД) є основою для координатної прив'язки (позиціювання, геокодування) та інтегрування усіх інших геопросторових і негеопросторових (атрибутивних, тематичних) даних. Один з головних критеріїв віднесення даних до БНГД є загальна потреба в них для оптимального використання їх в різноманітних ГІС-аплікаціях.

Типовий для НІГД базовий набір геопросторових даних містить цифрові моделі геодезичної основи, рельєфу, об'єктів гідрографії, транспортних мереж, адміністративно-територіального устрою, населених пунктів, будівель та споруд, землекористування, рослинного покриву, банк даних географічних назв, вулиць та адрес, базу аерофото- та космічних зображень, ортофотопланів та фотокарт.

БНГД — це відкритий, стандартизований та широкодоступний набір геопросторових даних, який містить базову модель топографічного покриття території певного рівня та використовується в усіх геоінформаційних системах органів державного управління і місце­вого самоврядування та будь-яких зацікавлених організацій і громадян.

До основних принципів створення БНГД можна віднести: однорідність даних на всю територію, мінімальний набір атрибутів, узгодженість з існуючими галузевими та загальнодержавними системами класифікації і кодифікації об'єктів, загальна доступність для використання, державна підтримка створення і актуалізації, загальнодоступні ціни послуг на його використання. Головним призначенням БНГД є створення умов для інтегрування та сумісного використання різноманітних даних про об'єкти та явища з просторовою локалізацією, що створюються на його основі.

Враховуючи роль БНГД в якісному функціонуванні НІГД, для базових геопросторових даних встановлюються жорсткі вимоги відповідності стандартам на моделі та формати подання даних, на їх повноту, точність і якість, а їх створення покладається, як правило, на визначене державою коло уповноважених виробників.

3. Метадані та уніфіковані засоби доступу до даних, які включають каталоги та бази метаданих, розміщені в мережі серверів, шлюзів і порталів, що доступні через центри інформаційного обміну ("клірингові інформаційні центри") і забезпечують ефективну систему пошуку геопросторових даних серед множини джерел, сховищ, фондів, баз і банків даних, розміщених безпосередньо у виробників та/або власників даних, а також стандарти і програмні засоби створення баз метаданих та доступу до них.

Бази метаданих містять упорядковані формалізовані набори спеціальних даних ("даних про дані"), в яких описуються структура та властивості елементів географічної інформації, що зберігається і пропонується в цифровому і нецифровому вигляді, з метою забезпечення пошуку і обміну інформацією між її власником (виробником) і користувачем (споживачем).

Обслуговування механізму обміну геопросторових даними з використанням Інтернет-технології вимагає стандартизації метаданих. Тому в рамках національних та міжнародних стандартів на геоінформаційні ресурси чільне місце займають розділи стандартів на метадані ("CSDGM: Content Standards for Spatial Metadata" в NSDI США, "ENV 12657 Geographic Information — Data description — Metadata" в системі стандартів технічного комітету CEN/TC 278, "ISO 19115 — Geographic information/Geomatics. — Metadata" в комплексі стандартів комітету ISO/ТС 211, відповідні розділи для подання метаданих на просторові дані розроблено в документі "OpenGIS Abstract Specification" консорціуму OGC). Ці стандарти встановлюють склад та правила формалізованого представлення метаданих з метою їх розміщення та обробки в пошукових системах.

Структурно в метаописі геопросторових даних виділяють такі розділи: зміст, ідентифікаційні дані, інформація про якість даних, інформація про організацію та структуру просторових даних, інформація про просторову прив'язку даних, інформація про об'єкти і атрибути, описові дані, довідкова метаінформація, інформація про джерела даних, інформація про дату відповідності даних місцевості, контакти з виробниками (постачальниками) даних.

4. Стандарти на геопросторові дані та геоінформаційні сервіси встановлюють вимоги до складу, структури, форми подання, якість та правила створення, постачання і використання геопросторових даних. Серед національних ініціатив у сфері стандартизації геопросторових даних та ГІС лідирує Федеральний комітет з географічних даних США FGDC (понад 30 проектів та затверджених стандартів, в тому числі стандарт на метадані CSDGM, стандарт обміну просторовими даними SDTS, стандарти на цифрові ортозображення, на системи координат, позиційну точність, кадастрові дані та інше) [http://www.fgdc.gov/].

Починаючи з 1992 року, плідно працював технічний комітет з географічної інформації CEN/TC 278 Європейського комітету зі стандартизації CEN (Comite Europeen de Normalization), до складу якого входять 18 європейських країн, для яких прийняті євростандарти стають обов'язковими. З 1997 року діяльність CEN/TC 278 координується з аналогічним комітетом з географічної інформації та геоматики ISO/TC 211 Міжнародної організації по стандартизації ISO [http://www.isotc211.org/].

У 1993 році було створено консорціум "відкритих ГІС": Open GIS Consortium / Inc. (OGC), який об'єднав організації-розробників програмних засобів ГІС та виробників геопросторових даних (усього понад 200 членів) з метою розвитку концепції підходу до відкритих систем Open System у сфері геоінформаційних технологій. OGC не займається розробкою офіційних стандартів. Головною метою консорціуму є створення технічних специфікацій, які забезпечують прозорість взаємодії програмних засобів різних виробників, можливість конвертування даних різних форматів і (або) їх сумісне використання, відкритість функціональних інтерфейсів та їх уніфікацію для кінцевих користувачів [http:// www.opengis.org/].

Зважаючи на роль Інтернет-технології як середовища функціонування ІГД, для стандартизації взаємодії геоінформаційних сервісів та обміну геопросторовими даними важливим є діяльність консорціуму W3C (понад 400 членів) [http://www.w3.org/], який взяв на себе відповідальність за розробку загальних протоколів і технічних вимог щодо подальшого розвитку глобальних інформаційних мереж, у тому числі в частині доступу до геопросторових даних, включаючи створення форматів графічних файлів, подання та оброблення метаданих на основі XML мови та інше.

Технічні комітети ISO/TC 211, CEN/TC 278 та консорціум OGC координують свою діяльність. У технічних специфікаціях OGC враховуються вимоги комплексу стандартів ISO 19100, в свою чергу певні напрацювання OGC стають основою міжнародних стандартів, наприклад: Технічні вимоги OGC до архітектури системи сервісів стали основою міжнародного стандарту "ISO 19119 — Service Architecture Abstract Specification", Технічні специфікації OGC інтерфейсу картографічного Web-серверу покладені в основу першої редакції "ISO 19128-Geographic information — Web map server interface", а Технічні специфікації OGC для мови опису географічних об'єктів використані в "ISO/DIS 19136-Geographic information -Geography Markup Language (GML)" тощо.

У проектах НІГД практично усіх країн передбачається використання стандартів технічного комітету ISO/TC 211 і технічних специфікацій OGC з урахуванням національних особливостей та загальних вимог до інтероперабельності геоінформаційних сервісів і систем, В ISO/TC 211 розроблено більше 30-ти проектів з різних аспектів геопросторових даних та геоінформаційних сервісів, об'єднаних у комплекс стандартів ISO 19100 (в розробці брали участь понад 500 експертів з 42 країн, Україна має статус спостерігача в ISO/TC 211).

5. Технологічні засоби інформаційно-комунікаційного середовища функціонування інфраструктури забезпечують онлайновий доступ користувачів до розподілених баз геопросторових даних, їх поширення й обмін ними з використанням Інтернет або іншої загальнодоступної глобальної інформаційної мережі.

Архітектурно система будується як спеціалізоване геоінформаційне середовище відкритих систем OSE (Open Systems Environment). Воно складається зі спеціалізованих геоінформаційних сервісів (служб), які використовують відповідні загальні служби інформаційних технологій, побудованих за архітектурою відкритих систем розподіленої обробки даних.

Виділяють шість класів сервісів, які забезпечують обробку та керування даними і процесами, а також взаємодію користувачів із системою, взаємодію прикладних систем із сервісами, комунікацію між обчислювальними мережами та передачу даних. Підкреслимо, що мова йде не про вибір технології від конкретного виробника або форматів конкретних інструментальних ГІС (що, як правило, дискутується при розробці конкретних ГІС-проектів локального, регіонального і навіть державного рівня), спеціальні геоінформаційні сервіси є надбудовою над загальними відпрацьованими технологіями обробки даних за архітектурою відкритих систем, в тому числі об'єктно-реляційних баз даних, Web-серверів, засобів комунікації, Інтернет тощо. Конкретні інструментальні ГІС — це засоби реалізації конкретних застосувань, візуалізації та використання геопросторових даних, які можна отримувати завдяки інфраструктурі геопросторових даних.