Рассматриваются основные технические аспекты создания регионального геопортала, обеспечивающего доступ к территориальным геоинформационным ресурсам (открытым цифровым картам, сведениям о картографической изученности и инвестиционной привлекательности территории, результатам градостроительного планирования, региональному банку космических снимков) с помощью различных сервисов

А.В. Чернов (НП «Поволжский центр космической геоинформатики», Самара)
Е.В. Мясников (ОАО «Самара-Информспутник»)

Геопорталы сейчас по-хорошему модны. Интерес к ним обусловлен общей тенденцией перевода программного обеспечения на Интернет-технологии и развитием каналов связи, а также появлением геоинформационных ресурсов для открытого пользования. Практически любая уважающая себя ГИС имеет средства публикации пространственных данных в сети Интернет, а каждый «ГИС-энтузиаст», запрограммировавший или развернувший готовое решение просмотра карт или снимков, спешит показать его и риторически спросить у широкой общественности: «Чем не геопортал?» (как правило, верный ответ: «Да всем не геопортал»). В [1] приводится довольно широкое определение геопортала и свойств, выделяющих его из многочисленных приложений, имеющих отношение к понятию «Web-картография» [2]. Принимая типологию [1], практически все региональные геопорталы можно отнести к «визуализационному» типу, так как функции поиска геоданных и сервисов, роль единой точки доступа к региональным георесурсам для них не столь актуальны в условиях недостаточного развития рынка открытых ГИС-проектов.

Тем не менее, перечислим основные интеграционные требования, которые были использованы при разработке регионального геопортала Самарской области:
— совместная обработка трех основных видов геоданных — векторных, растровых (аэрофото- и космические снимки) и метаданных;
— единая система разграничения доступа к ресурсам;
— полнота и открытость представленной информации;
— использование единой цифровой картографической основы (и единой базы данных) для различных тематических разделов;
— поддержка стандартов Web-картографии (WMS, WFS [3], ISO-19115 [4]), наличие клиентского API;
— обеспечение пользователя интегрированной картой, собранной из материалов более чем одного сервера предоставления пространственных данных. Другими словами, клиент получает изображение, «склеенное» из слоев, полученных от различных поставщиков пространственных данных. Именно таким образом построены геопорталы инфраструктуры пространственных данных (ИПД) Испании. Описанная возможность дает существенные преимущества и позволяет организовать взаимодействие в распределенной муниципальной или территориальной ГИС не копированием данных участниками информационного обмена друг у друга, а путем организации совместного доступа к ним.

Дополнительно к перечисленному выше при создании регионального геопортала Самарской области мы руководствовались следующими требованиями к его технической реализации:
— возможность работы в стандартном браузере без установки какого-либо клиентского программного обеспечения в режиме стандартной функциональности WMS (просмотр карт, поиск объектов, управление видимостью слоев);
— наличие расширенного набора функций для редактирования и анализа данных (ввод собственных объектов, аналитические сервисы), что во многом противоречит требованиям работы в стандартном браузере из-за ограниченных возможностей реагирования на манипуляции с экраном, клавиатурой и «мышью»;
— сокращение объема и защита данных, которыми обмениваются сервер и клиент;
— модульный принцип формирования клиентского программного обеспечения, разграничение доступа к информационным ресурсам (на уровне слоев и их групп) и аналитическим сервисам;
— связь с другими реестровыми (некартографическими) Интернет-приложениями (реестр организаций, паспорта домов и пр.);
— отображение объектов топографических карт и планов в принятой системе условных знаков, что во многом противоречит требованию малого объема трафика;
— высокие требования по масштабируемости, т. е. сохранение или незначительное уменьшение скорости работы при резком увеличении количества пользователей (причем критической серверной операцией здесь является создание растрового изображения из векторных данных — рендеринг). За рендеринг и реализацию других запросов отвечают специальные модули — поставщики данных. В случае доступа к данным ГИС в закрытом формате они используют для отрисовки соответствующие программные компоненты (ArcIMS Spatial Server, MapInfo MapX, Ингео MapX). Другой способ состоит в использовании библиотек для доступа к данным в открытом формате (например, UMN MapServer, Mapnik, Geoserver, FeatureServer) или карт, заранее подвергнутых рендерингу и разбитых на соответствующие палетки (технология используется в Google Maps, проекте Kosmosnimki.ru и др.).

При реализации геопортала в качестве основного поставщика векторных данных выступала ГИС «ИнГео» разработки ЦСИ «Интегро» (Уфа), растровых покрытий на базе космических и аэрофотоснимков — программное обеспечение ведения регионального банка данных космических снимков (РБКС) [5].

На рис. 1 представлены основные компоненты программного обеспечения геопортала Самарской области. В качестве «тонкого клиента», реализованного в двух вариантах, выступает удаленный компьютер с Web-браузером. Упрощенный вариант клиента создан на основе JavaScript с использованием технологии AJAX (рис. 2), позволяющей асинхронно отправлять запросы к серверу и обрабатывать ответы. Расширенный вариант клиента реализован на основе Flash-технологии (рис. 3), выбор которой обусловлен следующими причинами:
— подразумевается, что поддержка Flash по умолчанию имеется у более чем 95% пользователей, для остальных можно скачать соответствующее расширение к Web-браузеру;
— использование объектно-ориентированного языка программирования со значительно более широкими, чем в JavaScript, возможностями;
— защита кода клиентской части и возможность защиты передаваемых изображений;
— расширенные возможности отклика на действия «мыши» и клавиатуры, управление выводом на экран, доступность визуального проектирования форм обработки текстовых данных и разработки внешнего API;
— общая тенденция увеличения количества сайтов с использованием Flash-технологии.

Рис. 1. Программная архитектура геопортала

Пользовательский интерфейс клиентской части состоит из следующих основных блоков: навигация карты, управление видимостью слоев, редактирование собственных векторных объектов, возможно также опциональное подсоединение шаблонов поисковых запросов и аналитических сервисов.

Клиентские запросы поступают по сети Интернет на сервер геопортала (диспетчер), отвечающий за авторизацию пользователей и перераспределение их запросов между внутренними или внешними серверами.

Рис. 2. Упрощенный вариант клиента на основе JavaScript

Внешний сервер геопортала и внутренние серверы удовлетворяют спецификации WMS [3], что позволяет интегрировать возможности внутренних картографических и сторонних серверов, поддерживающих стандарт WMS, а также интегрировать на стороне клиента данные с различных серверов.

Внутренние (специализированные) WMS-серверы формируют ответ на поступающие от диспетчера типизированные запросы, обращаясь к поставщикам картографических данных (Ингео MapX) и данных ДЗЗ (Raster Manager) из регионального банка данных, объединенным в пул соответствующих объектов. При реализации программного обеспечения внутренних серверов были использованы технологии ASP.NET, COM, XML и др.

Рис. 3. Расширенный вариант клиента на основе Flash-технологии

Такой принцип построения позволяет эффективно использовать вычислительные ресурсы за счет перераспределения нагрузки между внутренними серверами портала и применения ЭВМ с многопроцессорной архитектурой в качестве внутренних серверов.

Интеграция ресурсов геопортала с внешними геоинформационными ресурсами осуществляется в зависимости от типа последних. Наиболее просто вопрос решается в том случае, если ресурс поддерживает спецификацию WMS. При этом достаточно перенаправить запрос на внешний ресурс (возможно, потребуется преобразование используемой проекции). Если ресурс не поддерживает спецификацию WMS, приходится создавать промежуточное звено (адаптер), позволяющее учесть все нюансы взаимодействия.

В рамках регионального портала Самарской области реализован пилотный вариант подсистемы управления метаданными, обеспечивающей решение следующих задач:
— добавление метаданных производителями и владельцами пространственных данных;
— поиск потребителями информации о пространственных данных на основе пространственных, временных и иных параметров;
— извлечение информации о пространственных данных, включая сведения о назначении и пригодности данных, условиях доступа к ним, а также сведения, необходимые для обработки и использования пространственных данных.

Структура метаданных определяется в соответствии с международным стандартом ISO 19115 [4] и ГОСТ Р 52573-2006 «Географическая информация. Метаданные» [6].

В настоящее время макетная реализация подсистемы управления метаданными (рис. 4) реализована на основе Интранет-технологий и требует внедрения в браузер ActiveX-компонентов, загружаемых с «доверенных» узлов. Редактирование, просмотр и поиск метаданных осуществляются с использованием инструментальной системы «ИнМета» разработки ЦСИ «Интегро», которая предназначена для создания реестровых приложений.

Рис. 4. Ведение реестра метаданных

Информационное обеспечение и тематические сервисы регионального геопортала
Основой регионального геопортала Самарской области являются следующие информационные ресурсы открытого пользования, расположенные на сайте региональной инфраструктуры пространственных данных sdi.smr.ru:
— топографическая карта масштаба 1:100 000;
— космические снимки низкого и среднего разрешения, полностью покрывающие территорию области;
— цифровые адресные планы всех десяти городских округов в составе Самарской области (по точности соответствуют планам масштаба 1:2000);
— космические снимки высокого разрешения на территории городских округов.

К дополнительным тематическим разделам геопортала можно отнести:
— сервис подвижной навигации объектов различного типа ( track.smr.ru );
— региональный мультимасштабный и мультивременный банк данных космических снимков, содержащий метаданные об обеспеченности территории снимками (расположен на сайте sdi.smr.ru). В активе банка данных: снимки IRS (Индия) c разрешением 5,6 м (90% территории области), композиты из снимков SPOT-2/4 (Франция) — лето 2007 г. (95% области) и лето 2008 г. (95% области), ежедневно обновляемые снимки низкого разрешения спутников Terra/Aqua (США, сканер MODIS), снимки EROS A (Израиль) высокого разрешения (2 м) на десять крупных населенных пунктов области. Раздел сайта с ограниченным доступом позволяет просматривать практически все космические снимки на территорию Самарской области, принимаемые в региональном Центре приема и обработки данных [5];
— ГИС инвестора Самарской области (invest.smr.ru), включающую информацию об инвестиционных площадках, инфраструктуре территории, паспортах муниципальных образований и населенных пунктов и создаваемую по заказу министерства экономического развития, инвестиций и торговли области.

Последний из проектов создан в конце 2008 г. и наиболее развит. Помимо базовых картографических ресурсов ГИС инвестора Самарской области содержит информацию об инвестиционном потенциале области (реестры площадок под застройку и крупных предприятий, паспорта инвестиционной привлекательности и соответствующие тематические слои). Дополнительно реализованы аналитические сервисы, позволяющие провести оценку:
— количества населения в заданной области, что в совокупности с возможностью ввода собственных полигональных и точечных объектов дает инвестору инструмент для оптимизации размещения объекта торговли на территории города по критерию максимума неудовлетворенного спроса;
— ориентировочной стоимости квартир в заданной точке на основе данных о вторичном рынке жилья;
— кадастровой стоимости участка указанной площади в заданной точке с учетом вида функционального использования.

В первой половине 2009 г. планируется выполнить следующие работы по расширению возможностей существующих и созданию новых тематических сервисов:
— ведение дежурства и обновление покрытия территории снимками SPOT-2/4 для определения типа и границ посевов в рамках ГИС АПК [5] (не реже двух раз в год — весной или осенью для определения границ озимых и летом для определения границ яровых культур) по заказу министерства сельского хозяйства и продовольствия области;
— полное покрытие территории снимками высокого разрешения (IRS-P5 с разрешением 2,5 м) и включение их в соответствующий раздел РБКС на сайте;
— создание раздела сведений о картографической изученности территории в рамках регионального сегмента ИПД;
— разработка сервиса предоставления схем территориального планирования области и муниципальных районов (совместно с министерством строительства и ЖКХ);
— информационное обеспечение публичных слушаний по созданию карты градостроительного зонирования в рамках корректирования правил землепользования и застройки по заказу администрации Самары. Проектные границы зон накладываются на опорный цифровой план города и космический снимок высокого разрешения (не хуже 2 м), что позволяет координатно привязать предложения по корректированию границ и типов зон;
— развитие аналитического инструментария ГИС инвестора путем обеспечения возможности расчета стоимости выкупа и аренды муниципальных земель для заданного места, расширения функций геомаркетинга и пр.;
— включение в качестве тематических слоев данных внешних глобальных Web-сервисов;
— снижение объема трафика за счет использования собственных алгоритмов эффективного сжатия картографических данных.

Список литературы
1. Кошкарев А.В. Геопортал как инструмент управления пространственными данными и геосервисами // Пространственные данные. — 2008. — № 2. — С. 6–15.
2. Дубинин М.Ю., Костикова А.М. Веб-ГИС // Компьютерра. — 2008. — № 749.
3. OpenGIS Specification Standards. — http://www.opengeospatial.com/standarts .
4. International standard ISO/FDIS 19115:2003. Geographic information — Metadata [электронный ресурс].
5. Глумов Н.И., Чернов А.В. Региональная ГИС агропромышленного комплекса // Пространственные данные. — 2008. — № 4. — С. 20–24.
6. ГОСТ Р 52573-2006 «Географическая информация. Метаданные». — http://www.vsegost.com/Catalog/3974.shtml .