Научно-образовательный геопортал как интегрирующая среда для объединения научной пространственной информации о территории республики Башкортостан

НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ГЕОПОРТАЛ КАК ИНТЕГРИРУЮЩАЯ СРЕДА ДЛЯ ОБЪЕДИНЕНИЯ НАУЧНОЙ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ О ТЕРРИТОРИИ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

Изучению территории Республики Башкортостан и протекающих на ней природных, техногенных, социальных, экономических, демографических и других процессов посвящена большая часть научных исследований, проводимых под эгидой Академии наук Республики Башкортостан. Результаты этих исследований часто носят пространственный характер, т.е. представляют собой пространственные данные (ПД), и в дальнейшем многократно используются научными организациями, образовательными учреждениями и органами власти местного и республиканского уровня.

Многие научные и учебно-научные организации (Научно-исследовательский институт безопасности жизнедеятельности РБ, РН -УфаНИПИнефть, Уфимский государственный авиационный технический университет и др.) имеют собственные базы ПД и геоинформационные системы, которые в том или ином виде обеспечивают функции хранения, предоставления и обработки наукоемкой пространственной информации. Эти данные рассредоточены по различным организациям и даже проектам, в рамках которых они созданы. Затруднен или невозможен поиск существующих данных из других организаций, а также доступ к ним.

Необходимость обеспечения активной коммуникации между учеными и исследователями, а также эффективного использования информации делает актуальной задачу интеграции разнородных научных данных, в т.ч. пространственных.

Как и во всем мире, в России и в РБ для целей хранения и обработки пространственной информации используются геоинформационные системы (ГИС). Для интеграции пространственной информации из различных ГИС, функционирующих в различных организациях и предметных областях, в последнее время широкое распространение получили гео-

* Уфимского государственного авиационного

БАХТИЗИН Рамиль Назифович,

член-корреспондент АН РБ, президент АН РБ

ПАВЛОВ Сергей Владимирович,

доктор технических наук, заведующий кафедрой*

ПАВЛОВ Александр Сергеевич,

кандидат технических наук, доцент* университета.

порталы, представляющие собой единую точку входа в распределенную среду (систему) разнородных источников ПД и сервисов. Наиболее полно проблемы и мировой опыт интеграции ПД проведен в работе [I]. Приложение технологий геопорталов к интересам научно-образовательного сообщества наиболее полное отражение нашло в создании геопортала «ГеоМЕТА», предназначенного для интеграции распределенных гетерогенных источников ПД в составе Единого научного информационного пространства Российской Академии наук [2;3]. Этот геопортал обеспечивает возможности каталогизации научных ПД и приложений, проведения численных экспериментов, визуализации их результатов, распределенного поиска метаданных в соответствии с правами доступа, выбора уровня детализации при описании и использовании информационных ресурсов.

Авторам данной статьи представляется весьма актуальным и полезным применение международного и российского опыта к интеграции разнородных распределенных научных ПД о Республике Башкортостан в виде научно-образовательного геопортала. На начальном этапе создания геопортала предлагается объединить в единую информационно-технологическую среду результаты научных исследований, проводимых под эгидой АН РБ. Это позволит любому исследователю, являющемуся зарегистрированным пользователем геопортала, находить через Internet источники ПД (по метаданным) и получать их по согласованию с собственником данных.

На последующих этапах развития геопортала предполагается последовательное подключение к нему источников ПД всех научных и научно-образовательных организаций и учреждений республики. В дальнейшей перспективе научно-образовательный геопортал должен войти в сеть порталов и геопорталов, образующих национальные информационные ресурсы, с доступом к нему всех пользователей Internet. Таким образом, конечной целью создания научно-образовательного геопортала республики является оперативное информирование всех заинтересованных пользователей (научно-педагогических работников, обучающихся, сотрудников органов власти, населения) о различных объектах, характеристиках и показателях территории Республики Башкортостан.

В течение ряда лет в АН РБ проводятся исследования по разработке методов и средств интеграции ПД, в т.ч. на основе технологии геопорталов [4;5;6]. В соответствии с результатами этих исследований для создания научно-образовательного геопортала АН РБ необходимо:

- выполнить анализ имеющихся пространственных данных;

- провести формализованное описание базовых и специализированных ПД в виде базы метаданных;

- создать механизм интеграции и поиска данных (в виде геопортала и совокупности картографических веб-сервисов, например, WMSWeb Map Servises);

- разработать геосервисы для некоторых (типовых, часто встречающихся) функций обработки ПД.

Предложена структура геопортала, представленная на рисунке 1, которая позволяет рассматривать его как информационно-технологическую среду взаимодействия производителей (правообладателей) пространственных данных и их пользователей, средство распространения данных и обмена ими.

Наиболее ресурсоемкой и востребованной для большого числа пользователей геопортала частью доступных на нем ПД являются базовые пространственные данные (БПД). В соответствии с ГОСТ Р 52438-2005 «Географические информационные системы. Термины и определения» под БПД понимается «общедоступная часть ресурсов пространственных данных, включающая информацию об их координатной основе и избранных пространственных объектах, необходимых для позиционирования пространственных данных». Исходя из сложившейся международной практики [1;4], к БПД относят обычно ту часть пространственных данных, которые нужны всем или многим пользователям геопортала, обладают возможностью их повторного многократного использования широким кругом специалистов с целью поиска, обработки и/или получения новых ПД. В связи с важностью БПД для обеспечения сопоставимости полученных на их основе специализированных (производных) пространственных данных в большинстве стран они доступны для свободного и бесплатного использования. При этом в стандартный (типовой) перечень БПД, в соответствии с [1], могут входить следующие пространственные данные:

38

Р.Н. Бахтизин, С.В. Павлов, А.С. Павлов

Пользователи

Жители РБ

Ученные РБ

Пространственные данные для исследовании

С

Н ау ч н о-обра зовател ьн ы и геопорта i

SZ.

Интерфейс пользователя научно-исследовательского геопортала

Ж

>

Функциональные подсистемы научно-образовагсльного гсопортала Подсистема администратора научно-образовательного геопортала

I

Базовые пространственные данные о территории РБ

База метаданных

О

Специализированные пространствен ные данные о территории РБ

I

I Интерфейс ввода н обновления метаданных н пространственных данных и

-75.--

Результаты научных исследований

Научно-исследовательские и образовательные организации РБ

Академия наук РБ

П ространственные

данные, полученные в ходе

научно-исследовательских работ ни проектам

Научно-исследовательские институты

П ростра неIвенн ы е

данные, полученные н ходе

научно-исследовательской зеятельностн

Высшие учебные заведения

Пространственные

данные, полученные в ходе

научно-исследовательской и образовательной ,___ деятельности__,

Рис. I. Логическая структура научно-образовательного геопортала

- топографическая карта соответствующей ты, транспортную и гидрографическую сеть, территории, включающая административно- растительность; территориальные границы, населенные пунк- - геодезическая основа;

- цифровые модели рельефа;

- ортоизображения;

- земельный кадастр;

- адресные данные;

- географические названия;

- границы особо охраняемых территорий и объектов культурно-исторического наследия;

- границы статистических и электоральных округов.

На сегодняшний день реально существуют пространственные данные, которые в соответствии с приведенной классификацией могут быть отнесены к БПД и к которым может быть осуществлен доступ пользователей с помощью научно-образовательного геопортала РБ. В первую очередь это - топографические карты территории республики и прилегающих территорий М 1:1 000 000, 1:200 000, 1:100 000, которые находятся в эксплуатации в различных республиканских организациях и ведомствах. Во-вторых, публичная кадастровая карта Российской Федерации, включая территорию РБ, доступная с портала госуслуг Росреестра (http://maps.rosreestr.ru). Важным информационным ресурсом являются изображения (космические снимки) территории РБ, представленные на различных отечественных порталах: геопортал Роскосмоса (http:// geoportal.ntsomz.ru) и НТЦ «Сканэкс» (http:// kosmosnimki.ru), ресурс адресной пространственной информации (openstreetmap.ru).

С развитием потребностей пользователей в пространственных данных и с расширением их номенклатуры перечень наборов БПД будет постоянно увеличиваться.

Наличие на геопортале доступных БПД позволит обеспечить сопоставимость результатов научных исследований территории РБ, получаемых различными индивидуальными и корпоративными исследованиями.

Сами же результаты разноаспектных исследований для обеспечения их оперативного использования другими исследователями и пользователями геопортала должны размещаться в базах специализированных пространственных данных (СПД). Организацию хранения СПД в виде баз данных, доступных через Internet, могут осуществлять как сами организации-производители (правообладатели)этих ПД, так и администратор геопортала. При этом для организации поиска, оценки качества, определения назначения и пригодности СПД

создается и размещается на геопортале база метаданных. Наличие метаданных является необходимым условием функционирования геопортала, при этом их использование обеспечивает возможность поиска и обработки СПД пользователями геопортала.

Точкой входа в научно-образовательный геопортал является веб-сайт, созданный на базе приложения ArcGIS Viewer for Flex (Esri, США) и доступный зарегистрированным пользователям в Internet. К основным доступным всем пользователям научно-образовательного геопортала функциональным возможностям можно отнести следующие: визуализация пространственных данных, имеющихся на геопортале (рис. 2), стандартные ГИС-функ-ции (идентификация, поиск, изменение видимого экстента, управление видимостью слоев, легенда), добавление, использование и удаление информационных ресурсов пространственных данных на геопортале, поиск и предварительный просмотр их и геосервисов в информационных ресурсах (рис. 3).

Управление доступом к геопорталу осуществляется путем создания учетных записей пользователей, подразделяемых на три группы: администратор геопортала, авторизованный и неавторизованный пользователь. Администратор геопортала создает учетные записи пользователей и управляет доступом к геопорталу. Авторизованные пользователи имеют доступ ко всем функциям геопортала, кроме функций управления правами доступа. Неавторизованные пользователи могут только просматривать ПД, доступные на геопортале.

Как было отмечено выше, одной из важнейших функций геопортала является возможность поиска пространственных данных по метаданным (рис. 3). Для этого пользователю необходимо ввести ключевое слово, по которому будет осуществлен поиск ПД, зарегистрированных в базе метаданных. Авторизованные пользователи могут регистрировать ПД в базе метаданных.

Разработанная структура и прототип научно-образовательного портала на основе использования БПД позволяют обеспечить:

- пространственную совместимость различных исследований территории РБ;

- доступ большого числа пользователей (научных работников, обучающихся, сотрудников государственных организаций и учреждений, широких слоев населения) к множеству

Научно-образовательный геопортал РБ

»Научно-образовательный геопортал РБ И « ' Ц Ф ф * Справка

армаскалинекии

ГЛУМИЛИН,

П; Мой ь

- | «195%

Рис. 2. Интерфейс пользователя научно-образовательного геопортала

fë Научно-образовательный геопортал РБ

I I

со

es

о g

s

я >

я рэ Й es 2 s s я

я тэ

Cd

ю о

£

ON

ъ

Научно-образовательный геопортал РБ

* Ф w ;

G Нефтепроводы - OIV/RBpipe - Windows Internet Explorer

Файл Правка Вид Избранное Сервис Справка

КН.

L

А

W

N

од

Сервисы

^Введите ключевое слово: Искать данные Показать всё

Просмотреть сервис Загрузить сервис Удалить сервис Название

ип

Описание Тип

Сохранить

Сервисы

Название сервиса Описание сервиса Тип сервиса

Специализированные пространственные данные на Специализированные пространственные данные на территорию РБ масштаВа 1:1 00 000. Нефтепроводы на Dynamic

Базовые пространственные данные на территорию РБ Базовые пространственные данные на территорию РБ масштаВа 1:1 00 000 Dynamic

Базовые пространственные данные на территорию РБ Базовые пространственные данные на территорию РБ масштаба 1:200 000 Dynamic

Базовые пространственные данные на территорию РБ Базовые пространственные данные на территорию РБ масштаба 1:1 000 000 Dynamic

Избранное 'Qp ArcGIS Server Flex API Res,,

^¡Нефтепроводы - OIV/RBpipe

И Flex 4,5 SDK Release Notes

Display Field: NAME

Type: Feature Layer

Geometry Type: esrlGeometryPolyllne

Description:

Definition Expression:

Copyright Text:

Min. Scale:

Max. Scale: 0

Default Visibility: True

Extent:

XMin: 5944699.7437 YMIn: 6751636.1693 XMax: 6538009.7941 YMax: 7642887.2737 Spatial Reference: 102113

Has Attachments: False

HTML Popup Type: esriServerHTMLPopupTypeAsHTMLText Drawing Info:

Renderer:

Simple Renderer: Symbol:

Simple Line Symbol:

Style: esrlSLSSolld, Color: [0, 0, 0, 255], Width: 5

Label: Description:

J

J Местная v

?

c I о

о «

Q)

(О

0

OB Q)

3

S

о-

1 ï c<

w

(D

0

a

€ §

S

a;

С

1

3

(D «

С "О

1

£ «

(D

a

0)

^ Мой компьютер

m

RBF ^95%

Рис. 3. Подсистема работы с картографическими веб-сервисами научно-образовательного геопортала

42

Р.Н. Бахтизин, C.B. Павлов, A.C. Павлов

рассредоточенных источников пространственных данных через одну точку входа;

- интегрировать все пространственные данные, необходимые для (или получающиеся в результате) исследования различных объектов, процессов, явлений и характеристик территории РБ.

Развитие разработанного прототипа в сторону увеличения доступных на нем пространственных данных (включая описывающие их метаданные) и сервисов (программно реализуемых функций) по их поиску и обработке позволит в дальнейшем осуществлять каталогизацию, сбор и поиск всех пространственных данных о территории РБ, разделение прав доступа и аудит действий пользователей; предоставит удобный пользовательский интерфейс для ввода, редактирования, просмотра метаданных (как для самих пространственных данных, так и для геосервисов, предназначенных для их использования), а также для поиска, визуализации и обработки распределенно хранящихся пространственных данных.

Литература

I. КошкаревА.В. Инфраструктуры пространственных данных: текущее состояние и проблемы. Российский и зарубежный опыт // Материалы IV конф. «Геоинформационные технологии и космический мо-

ниторинг». - Ростов-на-Дону: Изд-во Южного федерального ун-та, 2011. - С. 14-39.

2. Бездушный А.Н. Пространственные метаданные в системе «ГеоМЕТА» / А.Н. Бездушный, A.B. Вершинин, Динь Ле Дат, И.А. Дьяконов, В.А. Серебряков // Пространственные данные. - 2008. № 2. - C.16-2S.

3. Бездушный А.Н. Пространственные метаданные в системе «ГеоМЕТА» / А.Н. Бездушный, A.B. Вершинин, Динь Ле Дат, И.А. Дьяконов, В.А. Серебряков // Пространственные данные. - 2008. № 3. - С. 26-29.

4. Бахтизин Р.Н. Павлов C.B. Павлов А.С. Сай-футдинова Г.М. Создание инфраструктуры пространственных данных Республики Башкортостан на основе геоинформационных технологий - Уфа: Нефтегазовое дело, 2008. - 103 с.

5. Бахтизин Р.Н., Бадамшин Р.А., Павлов C.B., Павлов A.C., Сайфутдинова Г.М. Применение геоинформационных технологий для создания инфраструктуры пространственных данных Республики Башкортостан // Геоинформационные технологии в проектировании и создании корпоративных информационных систем: межвуз. науч. сб. - Уфа: УГАТУ, 2008. - С. S6-66.

6. Павлов A.C. Многопользовательская обработка распределенно хранящейся пространственной информации промышленного региона на основе технологии геопорталов // Геоинформационные технологии в проектировании и создании корпоративных информационных систем: межвуз. науч. сб. - Уфа: УГАТУ, 2010. - С. 190-200.