Капралов Е.Г., Кошкарев А.В., Тикунов В.С. и др. Геоинформатика

Подождите немного. Документ загружается.

• сервер обрабатывает запрос;

• ответ возвращается

по

сети Интернет пользователю

визуа-

лизируется

помощью Web-браузера.

К такому виду серверной конфигурации часто применяется тер-

мин «картографический сервер»: запросы пользователя

на ту или

иную карту «обслуживаются» головным компьютером. Програм-

мы,

которые обслуживают запросы клиента, могут быть написаны

на различных языках программирования

и с

помощью различных

инструментальных сред, включая

Perl, VisualBasic, С ++,

Delphi.

Для того чтобы Web-сервер

мог

взаимодействовать

ГИС-прило-

жениями, используются различные интерфейсные стандарты,

та-

кие

как CGI (Common Gateway Interface),

Java,

ISAPI

(Internet

Server

Application

Programming Interface) или

NSAPI

(Netscape

Server

Application

Programming Interface).

К преимуществам «серверосторонней» стратегии организации

WebGIS-сервера можно отнести следующие:

•

при

условии использования быстродействующего сервера кли-

ент может получить доступ

большим

комплексным базам гео-

данных, которые трудно передать

сети Интернет

обрабатывать

на месте из-за

их

существенных объемов;

•

при

условии применения быстродействующего сервера даже

клиентами,

которых

нет

доступа

мощным компьютерным

си-

стемам, могут эффективно использоваться сложные аналитические

процедуры обработки геоданных;

• возможно обеспечение надлежащего контроля

за тем, как со-

блюдается режим доступа

геоданным,

главное, корректно

методически правильно

ли

использует клиент

эти

геоданные.

Недостатками этой стратегии являются следующие:

•

при

организации работы

клиентом каждый

его

запрос,

не-

зависимо

от

того, насколько

он мал и

даже незначителен, должен

обязательно быть передан серверу

обработан,

результаты обра-

ботки обязательно возвращены клиенту

по

сети Интернет;

• эффективность работы зависит

от

пропускной способности

уровня траффика сети Интернет между клиентом

сервером,

что

становится особенно критичным, когда ответы

на

запрос содер-

жат большие

по

объему файлы;

• прикладные программы сервера

не

предоставляют преимуще-

ства

работе

тем

клиентам, которые имеют мощное,техническое

оснащение своего локального компьютера

и не

используют

его

для повышения эффективности работы сервера.

Таким образом,

при

работе

WebGIS-сервером мощный ком-

пьютер клиента используется неэффективно.

Такая стратегия лучше всего подходит

для

решения задач, тре-

бующих реализовать ограниченный перечень геоинформационных

функций WebGIS-сервера одновременно

для

очень широкого кру-

га пользователей (порядка нескольких тысяч).

«Клиентосторонние» стратегии. Приложения, реализующие эти

стратегии, пытаются «нагрузить» часть обрабатываемых запросов

на компьютер пользователя, сделать его «толстым клиентом».

Вместо того чтобы постоянно заставлять сервер выполнять боль-

шинство работ, некоторые программно-реализованные геоинфор-

мационные процедуры передаются на компьютер клиента по сети

Интернет при каждом сеансе с сервером или постоянно находятся

на клиентском рабочем месте. Они управляются через Web-браузер

клиента и обрабатывают геоданные на месте, т.е. локально.

К преимуществам «клиентосторонней» стратегии организации

WebGIS-сервера можно отнести следующие:

• прикладные программы сервера используют при обработке

геоданных преимущества мощного технического оснащения ло-

кального компьютера клиента;

• пользователь получает больший контроль над процессом ана-

лиза данных;

• после получения от сервера ответа на свой запрос, клиент

может работать с данными без необходимости вновь посылать и

получать информацию по сети Интернет.

Недостатками этой стратегии являются следующие:

• ответ сервера может включать пересылку на клиентский ком-

пьютер большого количества геоданных, а также файлов программ-

ных приложений, вызывая задержки продуктивной работы;

• при условии наличия у клиента недостаточно мощного ком-

пьютера обработка больших и комплексных наборов данных будет

значительно затруднена;

• сложные аналитические геоинформационные процедуры на

недостаточно мощном компьютере клиента могут выполняться

очень медленно;

• клиенты могут не обладать навыками и знаниями, которые

необходимы для эффективного и корректного применения проце-

дур и функций работы с геоданными и их обработки.

Соответственно такие стратегии представляются наиболее удоб-

ными для организации работы служб, состоящих из относительно

небольшого числа хорошо подготовленных в геоинформационном

отношении пользователей и могут применяться, например, в се-

тях Интранет.

Можно выделить две разновидности «клиентосторонней» стра-

тегии.

Использование ГИС-апплетов

(applets),

поставляемых клиен-

ту по его требованию. При этом геоинформационные процедуры

реализуются в виде относительно небольших по размеру программ,

или апплетов, которые запускаются и выполняются на компьюте-

ре клиента. Алплеты передаются клиентскому компьютеру по его

требованию, когда необходимо выполнение тех или иных проце-

дур или поддержка определенных ГИС-функций.

После того

как

геоданные

апплеты переданы

сервера

на

компьютер клиента, последний получает возможность работать

ними независимо

от

сервера,

файлы запросов

ответов

не

пере-

даются

по

сети Интернет.

Апплеты могут реализовываться

на

языках

Java, JavaScript или

ActiveX. Языки

Java и JavaScript

разработаны корпорациями

Sun

Microsystems

и Netscape

Communications.

Трансляторы для программ

Java и JavaScript

запускаются внутри Web-браузеров

обрабатыва-

ют апплеты

по

мере необходимости. Язык ActiveX разработан кор-

порацией

Microsoft.

Приложения, написанные

на

ActiveX, допус-

кают

их

использование клиентами совместно

другими програм-

мами, функционирующими

среде

Windows.

Испрльзорзние ГИС-апплетор

прилржений тип? Plug-in.

UQ-

стоянно размещаемых

на

компьютере клиента.

Как

отмечалось

выше, «клиентосторонние» стратегии основаны

на

подключении

дополнительных геоинформационных функций

Web-браузерам,

которые передаются

им от

сервера.

Пересылка необходимых геоданных

апплетов

по

сети Интер-

нет может потребовать очень много времени, особенно если при-

ложения используются часто. Поэтому

качестве альтернативы

существует стратегия,

по

которой ГИС-апплеты передаются

и фи-

зически устанавливаются

на

компьютер клиента

на

постоянной

основе,

результате чего отпадает необходимость

их

пересылки

сервера каждый

раз,

когда

они

могут понадобиться

для

обработки

геоданных.

Так называемые геоинформационные «Plug-in^-приложения

могут быть инсталлированы

среде Web-браузера, расширяя воз-

можности последнего.

другой стороны,

уже

«Plug-infr-приложе-

ния, реализующие функции Web-браузера, могут быть инсталли-

рованы

программной среде

ГИС,

также расширяя возможности

последней.

настоящее время

для

любого программного пакета

ГИС,

который имеет встроенный язык прикладного программи-

рования

или

библиотеку программных модулей

возможностью

формирования обращений

внешним файлам

или их

структурам,

могут быть созданы приложения, осуществляющие загрузку гео-

данных

сервера

на

компьютер клиента

по

сети Интернет.

Таким образом, применяя такую стратегию, пользователи

мо-

гут выбрать

(и

программно обеспечить)

те

сетевые связи, которые

им могут потребоваться

для

доступа

источникам геоданных, раз-

мещенных

Интернете. Серверы

же

будут востребованы клиентами

лишь

для

того, чтобы передать геоданные, необходимые

для вы-

полнения конкретной процедуры.

При

этом клиент осуществляет

полный контроль

за

геоданными, которые

он

использует

анали-

зирует.

Отметим,

что на

принципе «клиентосторонней» стратегии

настоящее время разрабатываются

ГИС,

которые должны обраба-

тывать геоданные

режиме реального времени,

т.е.

поступающие

непосредственно

от

постоянно действующих датчиков или

от

служб,

обеспечивающих оперативное обновление информации.

К ним от-

носятся системы мониторинга местонахождения транспортных

средств

или

интенсивности транспортных потоков, мониторинга

погодных или гидрологических условий, миграции животных

и т.д.

Привлекательность создания подобных систем

на

основе

WebGIS-

технологий заключается

том,

что

геоданные

из

многих источни-

ков могут передаваться

по

открытым сетям Интернет,

без

необхо-

димости создания специальных каналов связи,

пользоваться

ин-

формацией

подобных серверов могут практически

все

пользова-

тели Интернет.

Выше отмечалось,

что и

«серверосторонняя»,

«клиентосто-

ронняя» стратегии имеют свои преимущества

недостатки.

На

практике

обе

стратегии,

как

правило, комбинируются

в так

назы-

ваемые гибридные технологические решения, «настраиваемые»

на

определенный круг геоинформационных задач, которые должен

уметь решать WebGIS-сервер. Разумеется, гибридные решения дол-

жны опираться

на

учет

анализ различных сторон функциониро-

вания WebGIS-сервера, включая возможную аудиторию пользова-

телей, уровень оснащения

их

клиентских мест, типовые запросы

прочее.

В зависимости

от

используемых технологических стратегий

платформ

все

существующие WebGIS-серверы можно разделить

на несколько групп.

Серверы, передающие исходные данные

на

компьютер кли-

ента. Это наиболее простой тип взаимодействия клиента

сервера.

Он подразумевает организацию

на

сервере архива файлов

фор-

матах, поддерживаемых различными ГИС-оболочками.

Как

пра-

вило,

эти

файлы размешаются

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

использованием обоих типов серверов:

HTTP

— для

навигации

по

архиву

описания карт

и FTP (как

более быстрый протокол передачи данных) —

для их

передачи

по

сети Интернет.

эти

файлы обрабатываются ГИС-приложением, име-

ющимся

на

компьютере клиента. В данном случае сетевое програм-

мное обеспечение позволяет только пересылать файлы данных,

главным образом цифровых карт,

сервера

на

компьютер клиента.

Данный

тип

WebGIS-сервера обходится лишь стандартными

FTP-

и Web-программными средствами.

2. Серверы, передающие статичные географические изображе-

ния

растровом

и.

реже,

векторном формате.

Для

растровых

обычно используются форматы

GIF или JPEG, для

векторных —

CGM, DXF или

Shockwave. В

последнем случае

на

компьютере кли-

ента должны быть установлены соответствующие «Plug-in»-npnno-

жения-визуализаторы. Технология изготовления подобных систем

мало чем отличается от обычного Web-проектирования. В первую

очередь с помощью какой-либо ГИС-оболочки подготавливается

набор карт, сохраняемый в графическом файле. После этого фор-

мируются Web-страницы, в которые эти файлы встраиваются. Та-

кие серверы не обрабатывают запросы к географическим или ме-

таданным. В них иногда применяется псевдомасштабирование, при

котором растровое изображение растягивается за счет повторения

пикселов.

3. Серверы, обрабатывающие запросы к метаданным, ИСПОЛЬ-

ЗУЯ

картографическое изображение. Эта технология похожа на пре-

дыдущую тем, что карты, предоставляемые пользователю, также

находятся в статичном (растровом) формате и обрабатываются

технологией

imagemaps.

Отличие состоит в том, что после выбора

определенного региона на карте запрос пересылается серверному

приложению, которое связывается с базой метаданных (она мо-

жет 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.

4. Серверы, формирующие карты в интерактивном режиме. Этот

способ передачи геоизображений является самым популярным.

Карта, приходящая к клиенту, создается «на лету» в процессе фор-

мирования HTML-страницы в результате работы специального

программного обеспечения, имеющегося на сервере. Формирова-

ние HTML-страницы и карты происходит в зависимости от пара-

метров 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 спе-

циально созданными для этой задачи приложениями. В любом слу-

чае карты формируются на основе одной или более баз геоданных.

Сервер «на лету» формирует растровое изображение, которое за-

тем передается на компьютер пользователя и визуализируется с по-

мощью Web-браузера. Когда пользователь хочет что-либо изме-

нить (сместить карту, увеличить или уменьшить масштаб, вклю-

чить/выключить тематическую раскраску и т.д.), на сервер пере-

дается новый запрос, по которому немедленно формируется но-

вая карта с новыми параметрами. Она также передается пользова-

телю,

замыкая цикл.

При использовании подобной технологии карты получаются

полностью интерактивными, отвечающими любым запросам

пользователя в рамках предоставляемых ему возможностей. Одна-

ко в этом случае на сервер ложится большая нагрузка, поскольку

он должен иногда формировать много карт для разных пользовате-

лей одновременно. Поэтому на WebGIS-серверах данной группы

могут использоваться специализированные Web-браузеры (или спе-

циализированные «Plug-i^-приложения для широко распростра-

ненных Web-браузеров), которые сами формируют карты на ком-

пьютере клиента по геоданным, переданным сервером.

5, Серверы, исполмуюшие конверторы данных «на лету». По-

добные системы мало распространены в сети Интернет. Многие

настольные ГИС-оболочки не имеют развитых возможностей кон-

вертирования баз геоданных из других форматов в тот, с которым

они способны работать, и именно для пользователей подобных ГИС

эта технология очень полезна. Функция подобных серверов похожа

на функцию серверов первой группы, т.е. они также доставляют

пространственные данные клиенту, и эти данные затем обрабаты-

ваются ГИС-приложением на компьютере пользователя.

Отличие их состоит в том, что пользователь может выбрать удоб-

ный (или необходимый) для него формат представления данных,

нужную проекцию и ряд других параметров. Далее серверное при-

ложение «на лету» делает нужные изменения, конвертирует дан-

ные и передает их пользователю в виде, соответствующем запросу.

6. Удаленные аналитические WebGIS-серверы. Это один из са-

мых сложных в исполнении и использовании типов WebGIS-си-

стем. С другой стороны, серверы этой группы предоставляют пользо-

вателю 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 кратчай-

ший путь и многое другое, вплоть до редактирования позицион-

ных и атрибутивных данных.

Пользователь осуществляет полный контроль над всеми опера-

циями визуализации геоданных, так, как будто эти данные нахо-

дятся на его локальном диске. Нередко подобные серверы предо-

ставляют пользовательский интерфейс в виде Java-апплетов, что

довольно сильно «утяжеляет» клиента, но дает большую гибкость

и удобство в управлении запросами и визуализацией полученных

геоданных.

Интерактивный картографический Интернет-сервис. Интерактив-

ный картографический Интернет-сервис (ИКС) в настоящее вре-

мя является одним из обязательных и популярных разделов основ-

ной линейки сервисов крупнейших

Интернет-порталов.

Под интерактивным картографическим Интернет-сервисом по-

нимается формирование документов, содержащих изображения

справочных или тематических карт различного содержания и на-

значения, полученных в результате взаимодействия пользователя

Web-сайта со специализированным картографическим сервером.

Главными компонентами принципиальной схемы организации

ИКС-схемы являются компьютер клиента с установленным на нем

Рис.

42. Принципиальная схема организации и функционирования интер-

активного картографического сервиса

Web-браузером и специализированный сервер с соответствующим

программным обеспечением.

Согласно схеме, представленной на рис. 42, запрос от пользова-

теля передается через Интернет-сети на сервер, где он предобраба-

тывается специализированной программой (CGI-скриптом). Пре-

образованный запрос передается далее программе — ГИС-серверу

(процессору), которая работает непосредственно с позиционными

и атрибутивными данными. В виде ответа ГИС-сервер обратно по

цепочке передает сформированную на основе запроса карту и со-

путствующие атрибутивные данные. Нередко функции по формиро-

ванию карты и поиску необходимой текстовой информации разде-

ляются между приложениями. В этом случае ГИС-сервер выполняет

работу только по формированию карты, а поиском и отбором тек-

стовой информации занимается промежуточный CGI-скрипт.

Поскольку проектирование и создание ИКС является состав-

ной частью Интернет-проекта, при выборе правильной стратегии

приходится находить ответы на ряд важных вопросов:

• для какой Интернет-аудитории или какого сегмента Интер-

нет-рынка предназначена картографическая информация, и како-

вы их характеристики;

• какая картографическая информация и в какой форме будет

представлять стабильный интерес для аудитории;

• какие типы картографических изображений, запросов, воз-

можностей пространственного анализа, Интернет-сервисов целе-

сообразно предложить аудитории, на которую рассчитан ИКС;

• каким должен быть интерфейс для показа картографической

информации, каковы должны быть логика и последовательность

реализации в нем пользовательских возможностей;

• где должна проводиться обработка запросов к картографиче-

скому содержанию, справочной информации, сервисным базам

данных: на сервере, компьютере клиента или где-то между ними?

Функциональные требования к ИКС. Как правило, ИКС должен

поддерживать следующие базовые функции:

• выбор карты;

• масштабирование карты;

• смещение участка карты

на

половину экрана

по

восьми

ос-

новным направлениям (румбам);

• включение-выключение отображаемых

на

карте базовых

и те-

матических слоев;

• получение информации

по

объектам, попавшим

заданный

радиус

от

места «клика» пользователем

по

участку карты,

в от-

дельном информационном окне;

• центрирование карты

по

месту «клика»

по

карте;

• обработка запроса

базе данных, результатом которого явля-

ется список объектов, удовлетворяющих запросу. Например, фун-

кция поиска объектов

по

географическому названию,

по

справоч-

ной информации,

по

статистическим показателям;

• позиционирование найденного объекта

или

группы объектов

на карте

укрупненном (подробном) масштабе;

• формирование тематических карт

показом различий

каче-

ственном состоянии объектов

на

текущий момент

помощью раз-

ных картографических способов изображения: значкового, карто-

грамм, картодиаграмм;

• нанесение пользователем

на

карту собственных знаков

под-

писью. Набор знаков согласовывается

требованиями соответству-

ющих учебных курсов

предметов среднего

профессионального

образования;

• подготовка макета печати карты;

• сохранение растрового картографического изображения

уни-

кальной URL-ссылки

на

него;

• отсылка карты

по e-mail

(электронной почте)

виде уникаль-

ной URL-ссылки

комментированного текста.

Технология, функции

интерфейсы основных карт

вспомо-

гательных страниц ИКС должны обеспечивать возможность сохра-

нения любого количества картографических изображений

орга-

низации любого количества URL-ссылок

на

любые картографи-

ческие темы

сюжеты (спозиционированные карты

определен-

но настроенным тематическим содержанием), которые могут раз-

мещаться

на Web-pecypcax

зарегистрированных пользователей

целях интеграции

ИКС в

их логическую

информационную среду.

ИКС должен обладать оригинальным графическим дизайном,

соответствующим требуемой функциональности пользовательских

интерфейсов

общему стилю портала. Необходимо использовать

набор уникальных элементов фирменного стиля

визуальной иден-

тификации: знак, логотип, цветовое решение, условные значки

для элементов интерфейса.

ИКС реализует образный (интуитивный) интерфейс, способ-

ный предоставить возможности полнофункциональной работы

картой неподготовленному пользователю.

Для

этого используются

графические элементы

вспомогательные текстовые сообщения

ссылки. Основными элементами страницы являются фрагмент кар-

тографического изображения, настроенного пользователем

с по-

мощью функций

сервисов,

также навигатор (уменьшенная копия

карты), показывающий местоположение фрагмента относительно

всей карты.

Дизайн обеспечивает соответствие следующим основным тре-

бованиям:

• графические элементы должны быть выполнены

учетом специ-

фики представления графической информации

на

Веб-страницах;

• внимание пользователя должно концентрироваться

на

наибо-

лее важных навигационных элементах;

• основная информация, меню

другие элементы навигации дол-

жны быть доступны

без

горизонтального прокручивания полностью

открытого окна браузера

при

базовом видеорежиме

800 х 600 х 256;

для видеорежима

640 х 480 х 16

должна сохраняться возможность

чтения контента

различения элементов навигации;

• использование фреймов должно быть сведено

минимуму;

• применяется HTML-код

использованием вставок

JavaScript

для организации пользовательского интерфейса

удобства работы

с картой;

• поддерживаемые типы браузеров:

Internet Explorer

3.0 и

выше,

Netscape

Navigator v. 3.0 и

выше;

• страницы администраторского интерфейса должны выполнять-

ся

минимальным использованием декоративных графических

элементов, обеспечивать наглядное представление имеющейся

информации

быстрый переход

основным разделам

функци-

ям системы;

• страницы

ИКС

используют общие перевязки, колонтитулы,

заголовки

прочие элементы, определенные

как

общие универ-

сальные атрибуты всех страниц портала.

Интеграция интерактивного картографического сервиса

Интер-

нет-порталы. Правомерность включения

ИКС в

линейку общих

Интернет-сервисов крупных Интернет-порталов обусловлена

его

высокой универсальностью

как по

отношению

другим Интер-

нет-сервисам (линейкам новостей, поисковым машинам, систе-

мам организации опросов

статистики посещений

т.д.),

кон-

тенте которых присутствует территориально координированная

ин-

формация,

так и по

отношению

образовательно-предметным

об-

ластям знаний,

для

которых карты являются одним

из

обязатель-

ных

или

рекомендуемых учебно-методических материалов.

С другой стороны,

как

показывает мировой

отечественный

опыт создания картографических Интернет-ресурсов, разработка,

создание

поддержка

ИКС

является достаточно сложной инфор-

мационно-технологической проблемой, решение которой требует

особого опыта

навыков работы

Интернет-

ГИС-технология-

ми,

цифровыми картографическими материалами. Именно поэто-

му этот сервис все чаще развивается в Интернете, главным обра-

зом в виде ASP-услуг (Application

Service

Provision).

В Интернет-порталах ИКС способен эффективно выполнять

следующие функции:

• информационно-справочные услуги, касающиеся образно-

картографического отражения местоположения отдельных объек-

тов или инфраструктуры в целом. Сервис сопрягается со справоч-

ными базами данных, имеющими адресную (географическую)

привязку к картографическим основам. По результатам поиска най-

денные объекты или группы объектов отображаются на интерак-

тивной карте;

• услуги по тематическому картографическому моделированию

и анализу геоинформационных ресурсов;

• услуги по организации взаимодействия посетителей портала с

базами данных и хранилищами документов, в том числе распреде-

ленными, имеющими в качестве одного из атрибутов их описания

пространственную привязку (образно-картографический интерфейс

пользователя);

• услуги по повышению эффективности работы средств поиска

информации (машин поиска) в.части учета пространственных

свойств запрашиваемой информации, например, местоположения

или географических названий с возможностями картографическо-

го представления результатов поиска.

Как правило, ИКС разрабатывается, позиционируется и под-

держивается как автономный картографический сервер, состоя-

щий из «машины» по генерации картографических изображений,

средств управления «машиной», баз позиционных и атрибутивных

данных, типовых шаблонов выходных документов, средств сопря-

жения сервера с другими сервисами и базами данных порталов.

С учетом роста потребностей пользователей Интернета прежде

всего в картографических материалах (актуальных, качественных

и интерактивных), вызванного общим повышением мобильности

людей, усложнением территориальной инфраструктуры сред оби-

тания (городов, местностей), картографические Интернет-ресур-

сы и сервисы (в количественном и качественном отношении)

должны развиваться более быстрыми темпами, нежели другие ин-

формационные ресурсы глобальной сети.

Это означает переход от представления и интерпретации карт

как статичных документов к получению географической инфор-

мации в процессе интерактивных запросов в различной форме. В тех-

нологическом аспекте будет наблюдаться переход от частичной к

более глубокой »взаимной интеграции элементов ГИС- и Интер-

нет-технологий и сервисов. Такая интеграция может развиваться в

нескольких направлениях и будет связана с встраиванием карто-

графического сервиса в тематические базы данных для обеспечения