Картографические сервисы Сибирского отделения РАН

УДК 004.75 В.В. Смирнов

Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск Д.В. Пчельников

Институт Геологии и Минералогии СО РАН, Новосибирск

КАРТОГРАФИЧЕСКИЕ СЕРВИСЫ СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РАН

В статье представлены картографические сервисы СО РАН, разрабатываемые в Институте вычислительных технологий СО РАН для задач поддержки междисциплинарных исследований. Рассматриваются основные решения и концепция построения системы сервисов.

V.V. Smirnov

Institute of Computational Technologies, SB RAS D.V. Pchelnikov

Institute of Geology and Mineralogy, SB RAS

CARTOGRAPHICAL SERVICES OF SB RAS

Cartographical services of SB RAS developed at Institute of Computational Technologies SB RAS for tasks of interdisciplinary researches support are presented. Main solutions and the system of services construction concept are considered.

Важнейшей составляющей информационного обеспечения современного общества являются данные дистанционного зондирования (ДДЗ). При исследовании труднодоступных территорий Западной и Восточной Сибири дистанционное зондирование Земли имеет особое значение, потому что ДДЗ -практически единственный источник независимой, объективной и актуальной информации.

В последние годы в области создания и развития средств и технологий дистанционного зондирования Земли наблюдается стремительный прогресс. Пространственное разрешение снимков повысилось до десятков сантиметров, спектральное разрешение - до сотен каналов. Кроме того, с каждым годом растет число запускаемых спутников высокого и сверхвысокого разрешения. Как следствие, лавинообразно растут получаемые объемы данных.

В дополнение к этому накоплен достаточно большой объем атрибутивной информации, размещенной в тематических базах данных.

С другой стороны, сложность современных пакетов обработки данных, имеющих пространственную привязку (пространственных данных), их существенная стоимость и необходимость постоянного обновления значительно затрудняют их широкое использование рядовым потребителем.

Поэтому актуальной является задача разработки сервисов для организации доступа пользователей к распределенным хранилищам пространственных данных, а также наукоемким технологиям и современным вычислительным системам для их обработки.

В настоящее время на базе вычислительных ресурсов ИВТ СО РАН разработан и запущен в эксплуатацию сервис, предоставляющий доступ к картографическим данным по протоколам WMS/WFS. К его основным задачам относятся:

- Обеспечение централизованного доступа к картографическим данным для организаций и сотрудников СО РАН;

- Увеличение скорости работы с удаленными ресурсами;

- Обеспечение кэширования данных, предоставляемых внутренними сервисами сети передачи данных СО РАН, с целью снижения нагрузки на серверы, выполняющие функции генерации данных;

- Снижение загрузки внешних каналов связи.

Сервис предоставляет доступ к хранилищу пространственной информации, базирующемуся на системе хранения данных ИВТ СО РАН с общим объемом дисковой памяти около 70 Тбайт [1, 2]. Схема взаимодействия основных элементов сервиса представлена на рисунке.

Структурная схема картографического сервиса

Программная реализация серверной части системы выполнена на основе картографических серверов с открытыми исходными кодами, распространяемых по лицензии GPL (Geoserver, MapServer). Серверная часть системы обеспечивает доступ пользователей по протоколам WMS/WFS как через веб-интерфейс, так и с использованием подходящего программного обеспечения поддерживающего стандарты OGC (например, qGIS), в том числе коммерческого программного обеспечения (ArcGIS, ENVI, MapInfo и др.). Хранение атрибутивной (а также связанной пространственной) информации реализовано на платформе PostgreSQL/PostGIS, распространяемой по лицензии GPL. Использование данной СУБД позволяет развернуть полномасштабную систему для работы с пространственной информацией.

Важной составляющей в разрабатываемой системе сервисов является подсистема кэширования пространственных данных. Кэширование позволяет существенно уменьшить время доступа к данным, а также значительно снизить нагрузку на серверное оборудование. Более того, при использовании технологий обмена содержимым кэша, становится возможным создание

распределенных по регионам систем кэширования, обеспечивающих оптимальный доступ пользователей к данным. Подсистема кэширования пространственных данных может работать по нескольким стратегиям:

- Кэширование во время выполнения текущих запросов;

- Кэширование дополнительных областей вокруг зон повышенного интереса;

- Постепенное кэширование зон интересов по заказу.

Для реализации функций геопространственного поиска по имеющимся картографическим данным в сервис интегрирован поисковый интерфейс GeoNetwork, который позволяет организовать распределенную сеть поисковых узлов, взаимодействующих по протоколам Z39.50 и CSW.

Для поддержки ряда проектов в ИВТ СО РАН запущены в эксплуатацию несколько клиентских приложений, использующих реализованные сервисы. В первую очередь это - Каталог спутниковых данных СО РАН (http://catalogue.ict.nsc.ru), являющийся интерфейсом системы поиска по каталогу данных SPOT 2/4. Также, в настоящее время ведется разработка программного комплекса обработки и предоставления доступа к данным оперативного мониторинга получаемых со сканеров MODIS и AUQA. В этой разработке технологии картографических сервисов также активно использованы.

Клиентское приложение WMSBrowser (http://gis-app.ict.nsc.ru/ /wmsbrowser/wmsbrowser.html), реализованное на платформе Flash/Flex для работы с различными картографическими слоями сервиса, предоставляет веб-интерфейс для доступа к набору базовых слоев на основе данных LandSat, полученных от лаборатории JPL NASA, а также картам, созданным в Институте географии им. В.Б. Сочавы СО РАН (карта растительности Западной Сибири и ландшафтная карта Иркутской области), а также другим тематическим слоям публикуемым в рамках выполнения различных междисциплинарных и интеграционных проектов.

Приложение «Академгородок.Карта» - совместная разработка Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН (картографическая основа, созданная под руководством заведующего лабораторий, к.г.-м.н. Н.Н. Добрецова) и Института вычислительных технологий СО РАН (публикация и обеспечение доступа к данным). Это приложение предоставляет авторизованный доступ к пространственным данным на территорию Новосибирского научного центра, а также к набору сопряженных тематических слоев, представляющих различные уровни организации территории ННЦ СО РАН.

Одно из направлений дальнейшего развития системы сервисов -организация аналогичных сервисов на уровне структурных подразделений СО РАН и объединение их в единую распределенную систему кэширования с возможностью обмена содержимым кэша, что в конечном итоге позволит значительно оптимизировать как внутренний, так и внешний трафик.

Отдельным направлением развития геосервисов - является интеграция этих сервисов с системами обработки пространственной информации базирующихся на стандартах OGC WPS (Web Processing Service). В настоящее время ИВТ СО РАН проводятся работы по интеграции переводу ряда внутренних вычислительных модулей на эту платформу и интеграцию этого сервиса в разрабатываемые системы. Внедрение этих технологий позволит существенно расширить область применения картографических сервисов в практике научных исследований.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Шокин Ю.И., Пестунов И.А., Смирнов В.В., Синявский Ю.Н., Скачкова А.П., Дубров И.С., Левин В.А., Алексанин А.И., Алексанина М.Г., Бабяк П.В., Громов А.В, Недолужко И.В. Распределенная информационная система сбора, хранения и обработки спутниковых данных для мониторинга территорий Сибири и Дальнего Востока // Журн. Сибирского федерального ун-та. Техника и технологии. - 2008. - Т. 1. - Вып. 4. - С. 291314.

2. Шокин Ю.И., Пестунов И.А., Смирнов В.В., Синявский Ю.Н., Скачкова А.П., Дубров И.С. Система сбора, хранения и обработки данных дистанционного зондирования для исследования территорий Западной и Восточной Сибири // Сб. материалов V междунар. научн. конгресса «ГЕО-Сибирь-2009» (Новосибирск, Россия, 20-24 апреля 2009). - Новосибирск. - Т. - Ч. - 2009. - С. 165-170.

© В.В. Смирнов, Д.В. Пчельников, 2010