Metodyka i technologia budowy geoserwera tematycznego jako komponentu INSPIRE (rozdz. 6: Kryteria doboru oprogramowania geoserwera)

ROCZNIKI

GEOMATYKI

2010

Tom VIII

Zeszyt 3(39)

Warszawa

POLSKIE

TOWARZYSTWO

INFORMACJI

PRZESTRZENNEJ

Metodyka i technologia

budowy geoserwera tematycznego

jako komponentu INSPIRE

5 PROPOZYCJA ZASAD WALORYZACJI KOMPLEKSÓW LEŒNYCH POD WZGLÊDEM MO¯LIWOŒCI BUDOWY DRÓG_{POLSKIE TOWARZYSTWO INFORMACJI PRZESTRZENNEJ}

ROCZNIKI GEOMATYKI 2010 m TOM VIII m ZESZYT 5(41)

Niniejszy zeszyt specjalny jest opracowaniem monograficz-nym dr hab. Janusza Michalaka przedstawiaj¹cym wyniki badañ wykonanych przez Autora w ramach tematu „Eksperymentalny interoperacyjny system geoinformatyczny udostêpniania danych dla potrzeb hydrogeologii i spe³niaj¹cy wymagania norm grupy ISO 19100, norm polskich i specyfikacji Open Geospatial Con-sortium” sfinansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnic-twa Wy¿szego. Zawarty w tym opracowaniu wszechstronny prze-gl¹d dostêpnych technologii budowy geoserwerów zainteresuje z pewnoœci¹ specjalistów geomatyków. Zaproponowane koncep-cje i konkretne rozwi¹zania stanowi¹ wk³ad Autora do dyskusji na temat projektowania infrastruktury informacji przestrzennej w Polsce.

6 HERONIM OLENDEREK

Dr hab. Janusz Michalak Uniwersytet Warszawski Wydzia³ Geologii

J.Michalak@uw.edu.pl http://netgis.geo.uw.edu.pl

9 SPIS TREŒCI

POLSKIE TOWARZYSTWO INFORMACJI PRZESTRZENNEJ

ROCZNIKI GEOMATYKI 2010 m TOM VIII m ZESZYT 5(41)

Spis treœci

1. Wstêp ...11

2. Ogólna koncepcja architektury polskiej IIP... 14

2.1. Cztery aspekty problematyki architektury polskiej czêœci infrastruktury INSPIRE ... 16

2.2. Podstawy prawne wymagañ architektonicznych ... 19

2.3. Przyjête standardy i specyfikacje techniczne ... 19

2.4. Problematyka harmonizacji standardów... 21

2.5. Schemat architektoniczny IIP ... 22

2.6. Technologiczne uwarunkowania polskiej czêœci infrastruktury INSPIRE ... 23

2.7. Dwa pozornie oddzielne aspekty technologiczne – dane i us³ugi ... 24

2.8. Próba syntetycznego ujêcia relacji polskiej IIP do infrastruktury INSPIRE .... 25

3. Za³o¿enia technologiczne infrastruktury INSPIRE ... 28

3.1. Relacje dokumentów INSPIRE do normy ISO i specyfikacji OGC ... 28

4. Podstawowe wêz³y polskiej IIP ... 30

4.1. Model pojêciowy wêz³a architektury ... 30

4.2. Podstawowe trzy kategorie wêz³ów ... 32

4.3. Interoperacyjnoœæ w zakresie us³ugi wyszukiwania ... 34

4.4. Geoserwer jako podstawowy element wêz³a ... 36

4.5. Komponenty geoserwera ... 36

4.6. Komunikacja i interfejsy wewn¹trz geoserwera ... 37

4.7. Interfejsy zewnêtrzne geoserwera ... 38

4.8. Role konwerterów transformuj¹cych dane przestrzenne... 39

5. Oprogramowanie stosowane w infrastrukturach ... 41

5.1. Kategorie i role systemów geoinformacyjnych ... 41

5.2. Otwarte oprogramowanie ... 43

5.3. Systemy operacyjne ... 45

5.4. Kluczowe systemy przetwarzania geoinformacji ... 47

5.5. Ogólnoinformatyczne oprogramowanie geoserwera ... 48

5.6. Oprogramowanie systemów klienckich ... 49

6. Kryteria doboru oprogramowania geoserwera ... 52

6.1. HeterogenicznoϾ i rozproszenie w infrastrukturach ... 53

6.2. Przenoœnoœæ i skalowalnoœæ oprogramowania ... 53

7. Specyfika geoserwera tematycznego ... 54

7.1. Uwarunkowania wynikaj¹ce ze specyfikacji danych ... 56

7.2. Dziedzinowe modele danych ... 57

7.3. Harmonizacja zobrazowania danych dziedzinowych ... 57

10 METODYKA I TECHNOLOGIA BUDOWY GEOSERWERA TEMATYCZNEGO JAKO KOMPONENTU INSPIRE

8. Eksperymentalny geoserwer OakHills ... 59

8.1. Przyjête za³o¿enia wstêpne ... 59

8.2. Platforma sprzêtowo-systemowa ... 60

8.3. Analiza potrzeb w zakresie oprogramowania serwerowego ... 61

8.4. Architektura geoserwera OakHills ... 62

8.5. Zewnêtrze interfejsy geoserwera ... 64

8.6. Interfejs WWW us³ugi przegl¹dania ... 64

8.7. FunkcjonalnoϾ interfejsu WWW ... 64

8.8. Wielojêzycznoœæ interfejsów geoserwera... 69

8.9. Obs³uga wielu uk³adów odniesienia ... 69

8.10. Problemy modyfikacji oprogramowania ... 70

9. Testowanie geoserwera ... 71

9.1. Zbiory danych testowych ... 71

9.2. Transformacja danych testowych do jêzyka GML i w tym do modeli INSPIRE ... 72

9.3. Testowanie poprawnoœci funkcji geoserwera ... 73

9.4. Testowanie wydajnoœci w ró¿nych konfiguracjach ... 73

10. Podsumowanie... 75

Literatura ... 77

A. Cytowane publikacje z czasopism i ksi¹¿ki ... 77

B. Specyfikacje i standardy Open Geospatial Consortium ... 80

C. Normy i raporty Komitetu Technicznego ISO/TC211 ... 81

D. Przepisy wykonawcze, specyfikacje i instrukcje techniczne INSPIRE ... 84

E. Dokumentacje i materia³y Ÿród³owe komponentów zastosowanego oprogramowania ... 87

52 METODYKA I TECHNOLOGIA BUDOWY GEOSERWERA TEMATYCZNEGO JAKO KOMPONENTU INSPIREPOLSKIE TOWARZYSTWO INFORMACJI PRZESTRZENNEJ

ROCZNIKI GEOMATYKI 2010 m TOM VIII m ZESZYT 5(41)

6. Kryteria doboru oprogramowania geoserwera

Dobór oprogramowania dla serwera geoinformacyjnego zale¿y od wielu czynników, jed-nak 6 z nich jest najwa¿niejszych.

m Jakiej rangi jest to serwer?

Serwer centralny infrastruktury. Jego g³ówn¹ rol¹ jest umo¿liwienie wyszukiwa-nia danych i us³ug na podstawie metadanych, a nastêpnie przekierowanie u¿ytkowni-ka do w³aœciwego serwera dziedzinowego lub regionalnego. Oprogramowanie takiego serwera jest g³ównie zorientowane na us³ugi CSW i odpowiadaj¹cy im interfejs WWW. Wa¿nymi elementami s¹ interfejsy komunikacji z pozosta³ymi serwerami CSW infra-struktury. Cennym uzupe³nieniem us³ugi katalogowej jest wstêpne przegl¹danie (pod-gl¹d) wyszukiwanych danych, przynajmniej ich zasiêgu przestrzennego na tle danych ogólnogeograficznych.

Serwer dziedzinowy. Udostêpnia dane specyficzne dla tej dziedziny i z tego wzglêdu oprogramowanie musi byæ dostosowane nie tylko do us³ug podstawowych, ale tak¿e do specyficznych us³ug, np. dziedzinowe us³ugi WPS, które nie s¹ potrzebne w in-nych dziedzinach. Dane z okreœlonej dziedziny mog¹ byæ podzielone na bardziej szcze-gó³owe zakresy tematyczne i mo¿na im dedykowaæ oddzielne geoserwery – w takim przypadku œcis³e wspó³dzia³anie tych geoserwerów jest koniecznoœci¹.

Serwer regionalny. Jego specyfik¹ jest udostêpnianie ró¿norodnych danych podsta-wowych (na przyk³ad dane topograficzne, turystyczne i o lokalnych s³u¿bach pu-blicznych i us³ugach) z jakiegoœ obszaru – g³ówny problem z zakresu oprogramowa-nia to mo¿liwoœæ ró¿norodnej prezentacji poszczególnych zbiorów danych w sposób zharmonizowany tak, aby z³o¿ony wynikowy obraz by³ czytelny i zrozumia³y przez przeciêtnego u¿ytkownika.

m Wielkoœæ zadañ realizowanych przez serwer. Problem ten mo¿na podzieliæ na dwa

zagadnienia. Pierwsze to wielkoœæ udostêpnianych zbiorów danych – tu decyduje dobór odpowiednio wydajnego systemu zarz¹dzania baz¹ danych. Drugie zagadnienie to czê-stoœæ wysy³anych do serwera poleceñ przez systemy klienckie (stopieñ jego obci¹¿enia realizowanymi zadaniami). W tym przypadku liczy siê g³ównie oprogramowanie war-stwy przetwarzania i przepustowoœæ internetowych interfejsów zewnêtrznych.

m Jakie dane udostepnia serwer? Czy serwer udostêpnia tylko dane w³asne, czy jest

wy³¹cznie serwerem kaskadowym lub typem mieszanym, (udostêpnia zarówno dane w³asne jak i dane kaskadowane)? Dodatkowym istotnym czynnikiem jest to, czy w roli kaskadowej tak¿e przekszta³ca przekazywane dane, np. w ramach WCTS lub WPS.

m Rodzaj realizowanych us³ug sieciowych. Serwer mo¿e realizowaæ tylko jedn¹ z us³ug

wyszukiwania, przegl¹dania, pobierania lub przekszta³cania, ale tak¿e dowoln¹ kombi-nacjê tych us³ug.

m Stopieñ rozproszenia. Czy jest to tylko jedna fizyczna maszyna, czy

oprogramowa-nie serwera jest rozmieszczone w dwóch lub wielu fizycznych maszynach. W takim przypadku jest wa¿ne, czy poszczególne modu³y oprogramowania maj¹ interfejsy sie-ciowe dla wzajemnej komunikacji.

53

6. KRYTERIA DOBORU OPROGRAMOWANIA GEOSERWERA

m Zakres us³ug powi¹zanych z us³ugami sieciowymi. Czy charakter udostêpnianych

danych wymaga kontroli dostêpu, systemu pobierania op³at za us³ugi i czy potrzebny jest w okreœlonych przypadkach dostêp uprzywilejowany? Taki serwer wymaga wi¹-zania us³ug w ³añcuchy, co jest realizowane przez us³ugê wywo³ywania innych us³ug.

6.1. HeterogenicznoϾ i rozproszenie w infrastrukturach

Infrastruktura geoinformacyjna jest sieci¹ wêz³ów, a te z kolei sk³adaj¹ siê najczêœciej z wielu komponentów. Poci¹ga to za sob¹ du¿¹ ró¿norodnoœæ sk³adników oprogramowania, które musz¹ ze sob¹ wzajemnie wspó³dzia³aæ. Problematyka ta okreœlana jest interoperacyj-noœci¹ i stanowi du¿e wyzwanie dla projektantów i realizatorów elementów infrastruktury. Praktycznie jest niemo¿liwe, aby wszystkie te elementy by³y w pe³ni jednorodne – homoge-niczne, poniewa¿ s¹ budowane na ró¿nych platformach sprzêtowo-systemowych, poszcze-gólne sk³adniki oprogramowania pochodz¹ od ró¿nych dostawców, zarówno komercyjnych (oprogramowanie zamkniête), jak i oprogramowanie wolne i otwarte.

Konsekwencj¹ powy¿szego jest koniecznoœæ przyjêcia, ¿e zarówno infrastruktura jak i jej wêz³y bêd¹ w du¿ym stopniu heterogeniczne – ró¿norodne pod wzglêdem œrodowiska, w którym dzia³aj¹, zastosowanych technologii i jêzyków programowania, przy których pomo-cy bêd¹ budowane. Kolejnym istotnym zagadnieniem zwi¹zanym z interoperapomo-cyjnoœci¹ jest rozproszenie elementów wêz³a infrastruktury. Poszczególne elementy nie musz¹, a nawet nie powinny byæ umieszczone w jednej maszynie fizycznej. Rozproszenie na wiêcej ni¿ jedn¹ maszynê fizyczn¹ umo¿liwia racjonalne podzielenie zasobów sprzêtowych (moc obliczenio-wa, zasoby dyskowe i ³¹cza internetowe), stosownie do potrzeb poszczególnych sk³adników systemu wêz³a realizuj¹ce ró¿ne jego funkcje. Daje to tak¿e mo¿liwoœæ zmian konfiguracji w przypadkach, gdy jakiœ element jest przeci¹¿ony i nie gwarantuje ci¹g³oœci jego pracy opera-cyjnej, zgodnie z wymaganiami rozporz¹dzeñ INSPIRE w zakresie jakoœci us³ug.

6.2. Przenoœnoœæ i skalowalnoœæ oprogramowania

Zarówno przenoœnoœæ oprogramowania jak i skalowalnoœæ systemów na nim opartych jest jednym z podstawowych zagadnieñ wspó³czesnej informatyki. W odniesieniu do geoin-formacji obowi¹zuj¹ tu te same zasady co w przypadkach innych zastosowañ. Kluczem do zapewnienia przenoœnoœci oprogramowania i skalowalnoœci systemów jest wybór odpo-wiedniej platformy sprzêtowo-systemowej i odpowiednich metod programistycznych. Przy-k³adem skalowalnoœci platformy sprzêtowo-systemowej s¹ systemy operacyjne rodziny Li-nux, pracuj¹ce na procesorach rodziny Intel. Systemy takie mog¹ funkcjonowaæ zarówno na ma³ych komputerach typu desktop jak i na superkomputerach, na co wskazuje zestawie-nie w tabeli 2 (patrz rozdz. 5.3). Przenoœnoœæ systemów osi¹gana jest przez dobór jêzyków programowania i standardowe rozwi¹zania wspó³dzia³ania oprogramowania aplikacyjnego z oprogramowaniem systemu operacyjnego. W tym przypadku najlepsze wyniki osi¹ga siê stosuj¹c wolne lub otwarte oprogramowanie, co równie¿ wi¹¿e siê bezpoœrednio ze œrodo-wiskiem systemów rodziny Linux.