24. Технологические стратегии Web-гис-серверов
Картографические веб-сервера (MapServer, GeoServer, OpenLayers и др.) – целое семейство продуктов свободного и проприетарного характера, предназначенных для быстрой публикация пользовательских данных в веб. Эти инструменты позволяют создать интерфейс нужной сложности, интегрировать сервис с базой данных, поддерживающей классы пространственных данных (PostgreSQL, SQL Server, MySQL, ArcSDE). Главное отличие подобных систем от Google Maps является полный контроль над программным обеспечением и самими данными, однако взамен приходится расплачиваться большей сложностью установки и настройки, часто требующей хотя бы начальных знаний языков программирования (javascript, php) и основ администрирования.
В зависимости от используемых технологических стратегий и платформ все существующие Web-GIS-серверы можно разделить на несколько групп.
Серверы, передающие исходные данные на компьютер клиента, Это, пожалуй, наиболее простой тип организации взаимодействия клиента и сервера. Он подразумевает организацию на сервере архива файлов в форматах, поддерживаемых различными ГИС-оболочками. Как правило, эти файлы размещаются на FTP или HTTP-серверах, а для того чтобы они были видны клиенту «извне», организуется какая-либо навигация по этим файловым структурам. Лучший результат в этом случае достигается с использованием обоих типов серверов: HTTP — для навигации по архиву и описания карт; FTP (как более быстрый протокол передачи данных) — для их передачи по сети Интернет. Далее эти файлы обрабатываются ГИС-приложением, имеющимся на компьютере клиента. В данном случае сетевое программное обеспечение позволяет только пересылать файлы данных, главным образом цифровых карт, с сервера на компьютер клиента. Данный тип Web-GIS-cepBepa обходится лишь стандартными FTP и Web-программными средствами.
Web-GIS-серверы, передающие статичные географические изображения в растровом и в векторном формате
В зависимости от используемых технологических стратегий и платформ все существующие Web-GIS-серверы можно разделить на несколько групп
Серверы, передающие статичные географические изображения в растровом и реже в векторном формате. Для растровых обычно используются GIF- или JPEG-форматы, для векторных — CGM-, DXF- или Shockwave-форматы. В последнем случае на компьютере клиента должны быть установлены соответствующие «Plug-in» приложения-визуализаторы. Технология изготовления подобных систем мало чем отличается от обычного Web-проектирования. В первую очередь с помощью какой-либо ГИС-оболочки подготавливается набор карт, который затем сохраняется в графическом файле. После этого формируются Web-страницы, в которые эти файлы встраиваются. Такие серверы не обрабатывают запросы к географическим или метаданным. В них иногда применяется псевдомасштабирование, при котором растровое изображение растягивается за счет повторения пикселов.
Web-GIS-серверы, обрабатывающие запросы к метаданным и использующие картографическое изображение
В зависимости от используемых технологических стратегий и платформ все существующие Web-GIS-серверы можно разделить на несколько групп
Серверы, обрабатывающие запросы к метаданным и использующие картографическое изображение. Эта технология похожа на предыдущую тем, что карты, предоставляемые пользователю, также находятся в статичном (растровом) формате и обрабатываются технологией imagemaps. Отличие состоит в том, что после выбора определенного региона запрос пересылается серверному приложению, которое связывается с базой метаданных (она может физически располагаться совершенно в другом месте, нежели сервер) и в качестве ответа передает клиенту, как правило, адреса Интернета, где может быть найдена интересующая его информация.
Web-GIS-серверы, формирующие карты в интерактивном режиме
В зависимости от используемых технологических стратегий и платформ все существующие Web-GIS-серверы можно разделить на несколько групп
Серверы, формирующие карты в интерактивном режиме. Это, пожалуй, самый популярный способ передачи геоизображений. Карта, приходящая к клиенту, создается «на лету» в процессе формирования HTML-страницы в результате работы специального программного обеспечения, имеющегося на сервере. Формирование HTML-страницы и карты происходит в зависимости от параметров запроса, таких, как масштаб, местоположение, тематика
и т.д. Карты могут формироваться как стандартными программными средствами ГИС (ArcView, Maplnfo и др.) посредством небольших управляющих специализированных программ сервера, так и специально созданными для этой задачи приложениями. В любом случае карты формируются на основе одной или более баз геоданных. Сервер «на лету» формирует растровое изображение, которое затем передается на компьютер пользователя и показывается ему с помощью Web-браузера. Когда пользователь хочет что-либо изменить (сместить карту, увеличить или уменьшить масштаб, включить/выключить тематическую раскраску и т.д.), на сервер передается новый запрос, по которому немедленно формируется новая карта с новыми параметрами. Она также передается пользователю, замыкая цикл.
При использовании подобной технологии карты получаются полностью интерактивными, отвечающими любым запросам пользователя в рамках предоставляемых ему возможностей. Однако в этом случае на сервер ложится большая нагрузка, поскольку он должен иногда формировать много карт для разных пользователей одновременно. Поэтому на Web-GIScepBepax данной группы могут использоваться специализированные Web-браузеры (или специализированные «Plug-im-приложения для широко распространенных Web-браузеров), которые сами формируют карты на компьютере клиента по геоданным, переданным сервером.
Удаленные аналитические WebGIS-серверы.
Это - один из самых сложных в исполнении и использовании типов WebGIS-систем. C другой стороны, серверы этой группы предоставляют пользователю самые широкие возможности. Последний может получать картографические изображения, сформированные "на лету" по результатам его запроса, текстовую информацию по объектам на карте, включать и выключать слои. Может проводить тематическое картографирование, строить буферные зоны, находить кратчайший путь и многое другое, вплоть до редактирования картографических и атрибутивных данных.
Пользователь осуществляет полный контроль над всеми операциями визуализации геоданных - так же, как будто эти данные находятся на его локальном диске. Нередко подобные серверы предоставляют пользовательский интерфейс в виде Java-апплетов, что довольно сильно "утяжеляет" клиента, но дает большую гибкость и удобство в управлении запросами и визуализацией полученных геоданных. ПРОСТО ДОБАВЬ ВОДЫ!!!
25. Типы геоинформационных ресурсов в сети Интернет
26. Статичные и динамические карты и атласы
В настоящее время современные технологии создания и обработки цифровой картографической продукции в основном базируются на использовании растровых картографических материалов. На начальном этапе при проектировании и создании Геоинформационных Систем геокодированные растры представляют самый дешевый способ получения полной визуальной информации о местности. Сочетание векторных и растровых слоев позволяет полноценно и иногда оптимально сочетать методы пространственного и визуального анализа картографической информации при принятии решений. Поэтому к растровой картографической информации также как и к векторной предъявляются достаточно жесткие требования. В каждом конкретном случае эти требования разные и зависят от задач, которые будут решаться с использованием данной информации. В настоящий момент единственным оптимальным способом получения высококачественных растров является сканирование исходной картографической информации. При создании цифровой картографической продукции в основном используются следующие исходные материалы: Диапозитивы постоянного хранения (ДПХ); Прозрачные пластики; Планшеты на жесткой основе; Цветные тиражные оттиски (ЦТО); Ксерокопии с исходных оригиналов. Технологическая схема получения растровых материалов состоит из следующих этапов: Сканирование; Коррекция цветов; Подготовка к трансформированию и трансформирование; Создание производных растровых материалов; 1.Сканирование Основными требованиями при подготовке растровых картографических материалов для создания цифровых карт являются: Объем информации; Дискретность сканирования; Достаточная (оптимальная) цветовая передача; Выбор оптимального дискрета сканирования черно-белых (бинарных) оригиналов в основном зависит от толщины минимальной линии на исходном материале. Обычно наиболее оптимальный дискрет сканирования определяется по формуле (Минимальная_Толщина_линии/2). Таким образом, при сканировании топографических карт, где по нормам минимальная толщина линии составляет 0,1-0,15 миллиметров, оптимальная цена дискрета сканирования составляет 50 мкм или 0.05 мм ~ 600 dpi. Для сканирования оригиналов кадастровых съемок достаточно дискрета 100 мкм = 0,1мм ~ 360 dpi, так как минимальная толщина линии оригинала равна 0,2-0,25 мм. 2. Коррекция цветов Главной задачей обработки цветных тиражных оттисков является получение бинарных изображений наиболее соответствующих диапозитивам постоянного хранения. Цветная линия состоит из основной скелетной линии и ореолов. При подготовке цветных материалов к цифрованию выбор дискрета сканирования определяется толщиной общего цветового пятна, из которого можно сделать бинарный слой. Требования к толщине скелетной линии должны быть не хуже чем требования к линиям на черно-белых оригиналах. Ореолы это граница перехода от одного цвета к другому. Они используются для смягчения границ при отображении растровых картинок. При получении бинарного изображения ореолы могут, как помогать, так и мешать процессу качественного выделения линии. Главным критерием борьбы с ними является устранение слипаний близко расположенных элементов содержания. Чем выше дискрет сканирования, тем легче происходит обработка границ и борьба с ореолами. В нашей компании за основу принят дискрет сканирования 50 мкм. Выбор такого дискрета позволяет получить изображение с тремя пикселями в скелетной части линий и двумя пикселями в ореолах. Этого вполне достаточно для получения качественной линии при трассировке. При сканировании черно-белых оригиналов требования к цветовой передаче определяются настройками яркости и контрастности сканера. Более точные настройки позволяют устранить лишний шум и выбрать наиболее качественные параметры для последующей трассировки. При сканировании цветных оригиналов требования к цветовой передаче определяются глубиной цвета, которая оптимально передает информативность отсканированного изображения. В связи с тем, что карта в основном печатается в 4, 6 или 8 красок, где каждая краска является информационным слоем, в нашей компании выбрана технология сканирования с глубиной цветовой передачи в 256 цветов из оптимизированной палитры. Данный режим позволяет без потери качества сократить объем занимаемого дискового пространства, что существенно при обработке больших объемов информации. Но встречаются достаточно сложные оригиналы, например с высокогорным рельефом, где расстояние между линиями составляет менее 0.1 мм. Для таких сложных оригиналов применяется технология TRUE COLOR, что позволяет более качественно сгустить цвета. Одной из главных проблем обработки цветной растровой информации является бланкирование пересекающихся слоев. Устранение бланкирования полностью приводит к соответствию растровых слоев цветной карты слоям диапозитивов постоянного хранения. Если векторизовать отсканированный набор и набор прошедший последующую обработку, то временная разница, при прочих равных условиях составляет до 30%. 3. Подготовка к трансформированию и трансформирование Трансформирование растрового картографического материала необходимо: для устранения погрешностей исходного материала; для устранения погрешностей возникших в результате сканирования; для преобразования в производные проекции; для совмещения различных слоев. При создании цифровых карт существует два способа подготовки материалов к цифрованию: Если заказчику необходим растр. Деформируется исходный растровый материал. Передается заказчику для контроля. Выполняется оцифровка уже по деформированному материалу. (Самый дорогой способ) Если заказчику растр не нужен. Выполняется оцифровка на существующем растре. Выполняется деформация векторного материала. Производится контроль деформации. Передается заказчику для работы. Основной претензией заказчиков бывает недовольство, связанное с непосадкой векторного материала на растровый. Данная проблема возникает в результате применения различных методов деформирования картографической основы Заказчиком и Исполнителем. В первом случае (п.1) исполнитель защищает себя от претензий Заказчика передачей и растра и вектора, которые находятся в единой системе координат. Во втором случае исполнитель не защищен от претензий, так как растр, который заказчик получает сам, может быть деформирован по другой схеме и не соответствовать векторному материалу. Большую часть времени при решении данной проблемы приходится уделять согласованиям и выяснению отношений, кто сделал деформацию корректней. Данная проблема решается только строгим оформлением договоров. Для трансформирования материалов в нашей компании используются следующие методы: Линейное трансформирование по четырем точкам с учетом угла поворота; Нелинейное трансформирование с использованием опорных точек (коэффициентов); Ручное выравнивание взаимного расположения цветовых слоев; Первый метод наиболее быстрый и простой. Но в связи с тем, что данный метод применим только к высококачественным исходным оригиналам (ДПХ), он используется очень редко. Второй метод наиболее универсален и может применяться к различным видам цифровой картографической продукции. Трудоемкость его заключается в наборе и проверке правильности введения набора опорных точек. Для упрощения ввода опорных точек созданы специальные программы, которые предлагают ввод следующей точки на основании экспертного анализа уже введенных. Построение выходных опорных точек (математических) формируется автоматически на основании параметров выходной проекции, в которую будет трансформироваться цифровой материал. Чем больше опорных точек будет построено на карте, тем точнее будет получен результат трансформирования. Как пример - для трансформирования стандартных топографических карт масштаба 1:200 000 используется около 180 опорных точек. Но есть и недостаток в данном методе. Чем больше опорных точек будет использоваться, тем медленнее будет идти процесс обработки, так как на каждую точку будет выполнено N операций. Процесс трансформирования соответственно существенно увеличивается. Третий метод применяется исключительно к слоям растровых цифровых карт созданных по цветным тиражным оттискам. Так как цифра расхождения слоев при печати (на точных топографических картах) иногда достигает трех и даже пяти миллиметров, приходится слои совмещать вручную. 4. Создание производных растровых материалов Под построением производных растровых материалов подразумевается: геокодирование и приведение к единому масштабу растров с различной дискретностью; построение растровых мозаик; сшивка растровых материалов; подготовка единых растровых наборов; приведение к единой палитре; Сшитые растровые картографические материалы обладают всей полнотой и наглядностью исходных карт и превосходят векторные карты своей низкой себестоимостью изготовления. Растровые карты - это идеальный материал для нанесения специальной нагрузки. Главным преимуществом есть то что, не дожидаясь получения векторной карты, за сравнительно небольшие деньги Заказчик может получить материал для оценки местности при подготовке договоров. Недостатком таких карт есть большое занимаемое дисковое пространство и отсутствие работы с запросами. Растровые карты могут быть отсканированы с различной дискретностью и палитрой. Приведение их к единой системе координат без потери изобразительного качества называется геокодированием. Так как в основном растровые наборы состоят из чередований битов или байтов, процесс геокодирования сводится к прописке в паспорте растрового набора координатной системы, в которой он будет отображаться. В связи с тем, что растровые матрицы прямоугольные, многие растровые форматы позволяют хранить рамку или отсекающую область для вывода только той информации, которая находится внутри. Этот одно из важных условий для построения мозаик. Пример, отключение вывода зарамочного оформления. Важным фактором при построении геокодированных растровых изображений является формат хранения. Компании идут разными путями при выборе форматов. Строят свой либо расширяют существующий. Наиболее удобным для расширения является формат TIFF. Используя теговую структуру хранения информации в нем можно разместить все данные о координатах и рамке набора. На его основе создан формат GEOTIF. Наша компания разработала собственный формат для хранения растровых изображений. Он отличается от существующих форматов способом хранения информации. Мы используем его, уже пять лет для построения геокодированных растровых мозаик. Существует полноценный импорт и экспорт, что позволяет не думать о совместимости с другими системами. По опыту использования наиболее распространенным форматом при обмене данными является формат TIFF. Из опыта прошлых лет видно, что многие компании хотели использовать единые сшитые растровые материалы. Наборы занимали много места. Были трудно вращаемые и не удобные в использовании. В данный момент тенденция развития стремится к построению мозаик. Удобство мозаик заключается в распределенном доступе к информации. Растры могут находиться на разных компьютерах и в различных видах, в том числе и в архивных. Многие геоинформационные системы поддерживают обработку мозаик в своих проектах. Одна из главных задач решаемых нашей компании это профессиональная подготовка растровых картографических мозаик для использования в ГИС проектах.
На этом сайте можно посмотреть динамические карты http://e-parta.ru/geography/1459-2010-11-01-10-55-30.html
Интерактивные и статические карты
API Яндекс.Карт позволяет формировать карты двух типов — интерактивные и статические.
Интерактивные карты предполагают взаимодействие с пользователем в виде реакции на определенные управляющие воздействия, например, нажатие кнопок мыши или клавиш клавиатуры. Так, пользователь может «перемещаться» по карте, изменять масштаб, размещать метки и т. д.
Для взаимодействия с пользователем в области карты может быть размещён набор специальных элементов управления — как стандартных («лупа», «линейка» и пр.), так и определённых пользователем.
Интерфейс интерактивных карт, как программный, так и пользовательский реализован на JavaScript.
API Яндекс.Карт поддерживает возможность формирования карт определённых участков местности в виде обычных изображений — т. н. статических карт. Статические карты генерируются с помощью HTTP-запросов. Так, изображение карты можно получить просто введя определённый адрес в адресной строке браузера.
API Яндекс.Карт позволяет получать статические изображения карт Яндекса, но не поддерживает формирование изображений пользовательских карт, созданных с помощью JavaScript API.
API статических карт Google позволяет встраивать в веб-страницу изображение из приложения Google Карты без использования JavaScript или динамической загрузки страницы. Служба статических карт Google создает карту, основываясь на параметрах URL, отправленных через стандартный HTTP-запрос, и возвращает ее в виде изображения, которое можно отобразить на веб-странице.
Обратите внимание, что для показа изображения на странице не требуются никакие "особые" действия. Для этого не требуются скрипты JavaScript. Нужно всего лишь сформировать URL и поместить его в тег <img>. Статическую карту Google можно поместить на веб-странице в любое место, подходящее для изображения.
27. Доступ к данным дистанционного зондирования в Internet
Сети INTERNET позволяют сегодня по-новому организовать доступ пользователей к совершенно различной информации. Естественно, что с помощью этих сетей сегодня можно найти много информации о спутниковых системах и возможностях получения различных данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ).
Каталоги в прямом доступе. Сегодня существуют все технические возможности организовать оперативный доступ удаленных пользователей к каталогам данных и обзорным изображениям. Это резко упрощает работу пользователей, позволяет оперативно найти и оценить имеющиеся данные и резко сократить время выбора, покупки и получения информации. Из таких уже сегодня функционирующих систем, следует выделить французский SpotCatalog (компания Astrium), немецкий каталог EyeFind (компания RapidEye), каталог CROSS-EX (компания Restec), для оценки функциональности сервиса поиска радарных данных, обеспечивающий работу не только с оптическими, но и с радиолокационными данными, полученными с аппарата ALOS. Наиболее известные российские каталоги космических снимков: Kosmosnimki.Ru — инженерно-технологического центра «СКАНЭКС», каталог компании «Совзонд»..
Параметры поиска во всех рассмотренных каталогах задаются аналогичным образом: дата съемки отмечается в календаре или заносится вручную, выставляется максимально допустимый процент облачности и выбираются интересующие космические аппараты. В этом плане особенно хотелось бы отметить каталог Kosmosnimki.Ru: параметры облачности и пространственное разрешение здесь задается на интерактивной линейке. Подобное технологическое решение помогает легко сориентироваться в каталоге даже пользователям с небольшим опытом работы в области ДЗЗ.
Не менее важной частью каждого каталога является организация работы с результатами поиска. Представление найденных снимков в едином списке гораздо удобнее использования постраничной структуры — массив данных легко упорядочить по тому или иному параметру и выбрать наиболее приоритетный для заказчика вариант. По такому принципу организована работа сервисов CROSS-EX, DigitalGlobe, SpotCatalog и Kosmosnimki.Ru. При возникновении необходимости незначительного корректирования параметров поиска без потери результатов текущей сессии в каталогах Kosmosnimki.Ru, компаний RapidEye и «Совзонд» пользователь может создавать следующий поисковых запрос, сохраняя результаты предыдущего.
Большое значение для оптимизации работы по подбору космических снимков имеют ограничения по числу узлов задаваемого полигона поиска, количеству найденных сцен и скорости работы сервиса. Наименее удобными по всем этим параметрам выглядят каталоги DigitalGlobe и EyeFind, эффективность работы которых значительно уменьшается из-за низкой скорости отрисовки карты и поиска снимков. Выгодно отличается по своим техническим характеристикам портал Kosmosnimi.Ru, позволяющий оперативно работать со сложными контурами и за минимальное время находить большое количество сцен.
При возникновении трудностей по подбору данных в каждом каталоге предусмотрена система помощи пользователю. В каталоге CROSS-EX реализована наиболее оптимальная и развернутая функция поддержки клиента. Пользователь волен выбирать наиболее удобный для него режим подсказок — в виде текстового описания или пошаговой видео-демонстрации работы сервиса. Кроме этого, в каталог встроены шесть различных языковых версий для обеспечения запросов по всему миру. Помимо CROSS-EX дополнительные языковые варианты предусмотрены только в сервисе SpotCatalog — портал адаптирован для пользователей, говорящих на английском, французском и испанском языках.
Таким образом, одни каталоги отличаются более дружественным интерфейсом и интуитивной доступностью, другие высокой скоростью работы, третьи наличием оптимального набора инструментов и т.д. И, несомненно, каждый пользователь сможет подобрать сервис, наиболее полно удовлетворяющий его личным требованиям и предпочтениям.
28. Интерактивные карты и атласы
29. Национальные геопорталы: виды и функции
Слово «геопортал» образовано путем слияния морфемы «гео» со словом «портал». Под порталом (от английского portal — главный вход, ворота), информационным порталом, Интернет-порталом или Web-порталом в терминологии интернетики понимается исходная точка выполнения тематического поиска в распределенной сети, сервер, предоставляющий прямой доступ пользователям к некоторому множеству серверов, включая установленные на них информационные ресурсы, а также Web-приложения, которые реализуют Web-сервисы, соответствующие назначению портала. В терминологии ГИС и ИПД геопортал можно определить как средство доступа к распределенным сетевым ресурсам пространственных данных и геосервисов, которые могут быть найдены на геопортале, как исходной точке входа в сеть серверов [5]. По территориальному охвату и предметной области геопорталы классифицируются аналогично схеме классификации ИПД:
по уровню, который они занимают в вертикали управления, деля их на
межнациональные,
национальные,
региональные
локальные (обычно муниципальные).
Вне этой вертикали существуют корпоративные, ведомственные, отраслевые и специализированные тематические ИПД.
по балансу основных функций среди них выделяют
поисковые,
визуализационные
гибридные визуализационно-поисковые.
Фундамент геопорталов составляют его функциональные возможности. За основу их перечня может быть взята IV глава Директивы INSPIRE [13, 14], где сетевые сервисы (или Web-службы) для наборов пространственных данных и связанных с ними услуг объединены в пять групп: — поисковые сервисы, позволяющие искать наборы пространственных данных и геосервисы на основе соответствующих метаданных и отображать содержание метаданных; — сервисы визуализации, предоставляющие, как минимум, возможности просмотра данных, навигации по изображениям, их скроллинга, масштабирования и графического оверлея данных, а также отображения легенд карт и соответствующей информации, содержащейся в метаданных; — сервисы для скачивания информации, позволяющие копировать наборы пространственных данных или их фрагменты и, по возможности, обеспечивающие прямой доступ к данным; — сервисы преобразования данных, дающие возможность трансформировать наборы пространственных данных с целью обеспечения их интероперабельности; — сервисы для вызова других (удаленных) сервисов. Все перечисленные сервисы должны учитывать требования пользователей и обеспечивать простоту эксплуатации, доступ через сеть Интернет или другие телекоммуникационные средства. Однако это минимальный набор функций, который в существующих реализациях обычно расширен и дополнен сервисами онлайновой регистрации данных в службах каталогов метаданных, проводки электронных платежей и т. д. Рассмотрим наиболее важные для нас функции геопорталов — поисковые и картографической визуализации данных — на основе анализа нескольких зарубежных национальных геопорталов. В упоминавшейся Директиве INSPIRE определен минимальный набор критериев поиска. Среди них поиск: — по ключевым словам; — по классификаторам пространственных данных и услуг; — по качеству и достоверности пространственных данных; — по степени соответствия поисковому запросу; — по пространственному охвату; — по условиям, устанавливающим правила доступа и использования пространственных данных и геосервисов; — по названиям административных органов, ответственных за создание, управление, обслуживание и распространение наборов пространственных данных и работу геосервисов. В качестве важных критериев поиска следует также отметить временной охват и возможность поиска данных с использованием инструментария Web-карты, которая, в отличие от специализированных клиентских приложений, называемых «геобраузерами» (типа браузера Google Earth), встроена в браузер общего назначения. Для иллюстрации функций поиска можно обратиться к национальному геопорталу GeoPortal.Bund ИПД ФРГ GDI-DE ( http://geoportal.bkg.bund.de ). Посетителям геопортала на стартовой странице (рис. 1) предлагается воспользоваться услугами двух сервисов, составляющих основу функциональных возможностей геопорталов, т. е. визуализационного и поискового (Geodatensuche) c разделением на возможности простого поиска (Einfache Suche), расширенного поиска (Erweiterte Suche), а также обратившись за помощью к сотрудникам геопортала (Assistent).
Рис. 1. Рис. 1. Поисковый сервис геопортала GeoPortal.Bund |
Функции поиска основаны на метаописании наборов данных. Метаданные могут готовиться на рабочих местах поставщиков данных, публиковаться или регистрироваться непосредственно на геопортале — это функция системы или подсистемы управления метаданными, включающей базу метаданных. Именно с их помощью пользователю доступен поиск данных, удовлетворяющих его требованиям. Достаточно сформулировать запрос на поиск данных в терминах языка описания метаданных (элементов их содержания), и поисковая машина обработает его и выдаст из баз метаданных сведения о тех информационных продуктах, которые удовлетворяют запросу. После этого потенциальный потребитель сможет их оценить более точно, загрузить непосредственно с геопортала или связаться с поставщиком по контактным адресам и получить желаемое на тех или иных условиях, что тоже предусмотрено в метаописании продукта. Данные должны быть описаны строго в соответствии с определенными нормами и правилами, зафиксированными в национальных и международных стандартах. В такой стандартизации одинаково заинтересованы как производители, так и пользователи. Первый из известных стандартов на содержание метаданных — стандарт, разработанный Федеральным агентством по географическим данным США (FGDC) еще в 1992 г. — Content Standard for Digital Geospatial Metadata. Другой стандарт на метаданные, который используется повсеместно, постепенно вытесняя более ранние национальные стандарты, — международный стандарт ISO 19115: Geographic Information — Metadata. В 2005 г. в России был создан одноименный национальный профиль в виде стандарта ГОСТ Р 52573–2006 «Географическая информация. Метаданные». Стандарт был утвержден в середине 2006 г. и вступил в силу с 1 января 2007 г. Он известен в нескольких реализациях, включая академический профиль «ГеоМЕТА» [10]. На основе ГОСТ Р 52573–2006 созданы подсистема управления метаданными в составе Банка пространственных данных Уральского федерального округа [15] и картографический портал ФГУП «Госгисцентр» ( http://www.ggc.ru ). Картографическая визуализация данных, которая должна поддерживаться средствами Web-картографирования геопортала, определяется выбором способа картографического изображения, функциями управления им, легендой, а также функциями манипулирования изображением и проектированием легенды. Обычно используются 12 традиционных способов картографического изображения, однако, как будет показано ниже, далеко не все из них реализованы в средствах ГИС и, тем более, в инструментарии Web-картографирования. Говоря о функциях управления изображением, будем понимать под ним окно, разделенное на несколько частей (рис. 2). Главная из них — собственно картографическое изображение, ограниченное рамкой того или иного вида. Рядом, как правило, размещают легенду и/или перечень слоев (наборов) данных. Иногда легенда может вызываться в отдельном окне, а иногда, в случаях «безлегендных» карт или ортофотоизображений, вообще отсутствовать. В верхней части изображения обычно располагают линейку инструментов, на свободном пространстве — дополнительные элементы: окна текущих значений координат и масштаба (или окно задания масштаба), окно с дополнительной идентификационной информацией и т. д. По умолчанию в окне появляется наиболее востребованный аудиторией сюжет (чаще всего набор базовых пространственных данных).
Рис. 2. Типичный интерфейс пользователя и дизайн картографического изображения (визуализатор MapViewer в составе геопортала Geospatial One-Stop ИПД США NSDI) |
Среди функций управления изображением следует выделить следующие: — масштабирование, достигаемое использованием «лупы», введением точного значения масштаба или его выбором из фиксированного списка, а также очерчиванием интересующего участка прямоугольной рамкой или переходом к наперед заданному изображению из выпадающего списка (штату США, субъекту РФ и т. п.); — перемещение изображения в пределах рамки (скроллинг, прокрутка); — центрирование изображения относительно выбранной точки; — выделение фрагмента изображения; — получение информации об объекте; — изменение размеров окна картографического изображения; — компоновка финального картографического изображения, сохранение в растровом формате и печать. О наличии тех или иных возможностей управления изображениями можно судить по результатам анализа пяти национальных геопорталов зарубежных ИПД (таблица).
Таблица. Функции визуализации геопорталов [5] |
Анализируя графический облик Web-карт, можно прийти к выводу, что они по своему дизайну мало чем отличаются от традиционных. Программное средство Web-картографирования должно поддерживать все или почти все способы картографического изображения из числа 12 известных. Рис. 3 иллюстрирует возможности применения тех или иных способов, а также их сочетаний.
Рис. 3. Реализация традиционных способов картографического изображения на геопорталах: а — горизонтали в сочетании со светотеневой отмывкой рельефа; б — картограмма; в — качественный фон в сочетании с линейными знаками и значками; г — качественный фон и горизонтали; д — масштабные значки на фоне географической основы; е — значки и количественный фон |
Приведем два примера, показывающих, как организована визуализация статистических данных на геопорталах и сайтах с функциями Web-картографирования. Первый пример — хорошо проработанный с картографической точки зрения интерактивный Региональный статистический атлас ФРГ (Interaktiver Atlas zur Regionalstatistik), размещенный на сайте Статистической службы Германии ( http://www.destatis.de/onlineatlas ). Помимо красочного оформления карт и возможности смены цветовой шкалы, в атласе доступен выбор числа классов, а также способа классификации данных (метод равных классов или равных интервалов) вплоть до самостоятельного введения пограничных значений классов. Имеются возможности масштабирования и навигации по карте, получения дополнительной информации, построения вспомогательных графиков. В качестве базовых картографических слоев выступают границы федеральных земель и их административные центры, гидрографическая сеть и отмывка рельефа (рис. 4).
Рис. 4. Карта плотности населения Германии в 2005 г. |
Второй пример — Национальный атлас США ( http://nationalatlas.gov ), являющийся составной частью ИПД США NSDI. Посетителям сайта предлагается несколько возможностей работы с картографической информацией: создать собственную карту для печати и обозрения, распечатать подготовленные карты, просмотреть динамические геоизображения, а также загрузить данные для использования в «настольных» ГИС-приложениях. В разделе «Население» содержатся карты плотности населения, половозрастной структуры, а также этнических групп (доля той или иной национальности в общей численности населения в пределах единицы картографирования) за три переписных года: 1980, 1990 и 2000. Имеются возможности масштабирования, просмотра дополнительной информации при нажатии на интересующий объект, перехода в режим просмотра легенды к карте, а также поиска (в основном по административно-территориальным единицам, городам). К тематическому слою можно добавить элементы картографической основы (гидрографическая и транспортная сети, границы и населенные пункты, их географические названия). Используется один способ картографического изображения — картограмма (рис. 5). Кроме того, имеется возможность бесплатной загрузки данных по всем разделам, представленным в атласе, для их дальнейшего использования.
Рис. 5. Карта из Национального атласа США |
Нетрудно заметить, что язык картографической графики в приведенных примерах достаточно беден, это общее свойство и недостаток практически всех систем Web-картографирования на геопорталах. Прежде всего, это касается способов картодиаграмм, локализованных диаграмм и структурных значков, выражаемых графически диаграммными фигурами со сложной структурой. Приведенные примеры выбраны нами из необозримого множества сайтов, порталов и геопорталов с функциями Web-картографирования отнюдь не случайно. Далее речь пойдет о реализации подобных Web-сервисов применительно к задаче статистического картографирования, а именно к методике картографирования населения, т.е. к проектированию и составлению карт демографических и миграционных особенностей населения России на основе геопортальных технологических решений. 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).
Рис. 6. Классификация демографических карт |
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.
30. Правовые вопросы использования Internet и информации в Internet