Aplikace GIS Semestrální práce - úvod

Aplikace GIS
Semestrální práce
Open Geospatial Consortium
Jméno a příjmení
Osobní číslo
Studijní obor
Ročník
Datum odevzdání
E-mail
Jana Částková
A06501
Geomatika
II. , navazující magisterské studium
23.5.2008
[email protected]
Obsah
Úvod
1 Open Geospatial Consortium (OGC)
2 OGC standardy
2.1 WMS (Web Map Service)
2.2 WFS (Web Feature Service)
2.3 WPS (Web Processing Service)
2.4 WCS (Web Coverage Service)
2.5 WMC (Web Map Context Dokument)
2.6 SLD (Styled Layer Descriptor)
2.7 SFS (Simple Features Specification)
2.8 OpenLS (Location Services)
2.9 GCS (Grid Coverage Service)
2.10 GML (Geography Markup Language)
2.11 GO (Geographic Objects)
2.12 Filter (Filter Encoding)
2.13 CTS (Coordinate Transformation Service)
2.14 CAT (Catalog Services Specification)
3 Tvorba WMS
Závěr
Abstrakt
V oblasti GIS (Geografických informačních systémů) dochází k přechodu na distribuované
GIS, hlavně pomocí webových služeb. Z toho důvodu je velmi důležitá tzv. interoperabilita v
GIS. Zachovávání interoperability v GIS zajišťuje používání standardů. Cílem této práce je
vytvořit ucelený přehled jednotlivých standardů, které se týkají GIS technologií.
Nejdůležitější organizací zabývající se standardizací geografických informačních technologií
je Open Geospatial Consorcium,Inc.. Většina standardů používaných v GIS technologiích
vzešla právě z této organizace. To je důvodem, proč jsem svou práci věnovala standardům
tohoto konsorcia. Druhá část práce je věnována nejpoužívanějšímu standardu WMS – jeho
použití v praxi (Úprava Včelařského GIS vytvořeného Zuzanou Viletovou tak, aby odpovídal
zmiňovanému standardu.).
Klíčová slova
Standard, specifikace, OGC, WMS, WFS, WPS, WCS, WMC, SLD, SFS, LO, GCS, GML,
GO, Filtr, CTS, CAT.
Úvod
I v oblasti GIS (Geografických informačních systémů) dochází k přechodu z desktopových
produktů na distribuované GIS, hlavně pomocí webových služeb. Z toho důvodu je velmi
důležitá tzv. interoperabilita v GIS. Pojem interoperability je velmi široký. Obecně se jedná o
schopnost si rozumět, vzájemně spolupracovat. Ve světě počítačů (webu) se pod ním skrývá
schopnost systémů vzájemně si poskytovat služby a efektivně spolupracovat, schopnost
integrace nesourodých dat různých datových formátů, integrace na úrovni programových
aplikací, webových i jiných služeb. V praxi jde o to, aby jednotlivé produkty od různých
výrobců byly kompatibilní s ostatními.
Zachovávání interoperability v GIS zajišťuje používání standardů a specifikací. Jde jednak
o standardizování datových formátů a struktur, definic výpočetních postupů, algoritmů,
specifikace aplikačních (softwarových) rozhraní, protokolů (komunikačních) a webových
služeb.
V této práci budu používat mezinárodního slova standard namísto českého ekvivalentu
norma, poněvadž je mezi lidmi pohybujícími se (pracujícími) v této oblasti více rozšířen.
Vývojem standardů, které se dotýkají GIS, se zabývá několik organizací, převážně
konsorcií:
W3C (Word Wide Web Consortium) se sice přímo nezabývá standardizací pro GIS, ale nelze
ho opomenout, protože tvoří základ pro vývoj interoperability ve webových technologiích
obecně. I standardy vyvinuty pro GIS musí být v souladu s ostatními webovými
technologiemi.
ISO (International Organization for Standardization, česky mezinárodní organizace pro
normalizaci) se zabývá tvorbou mezinárodních norem ISO a jiných druhů dokumentů ve
všech oblastech normalizace kromě elektrotechniky. Má tedy významnou roli i při tvorbě
standardů pro geografické informace a geomatiku. ( Např. Standard WMS vyvinutý OGC byl
přijat za mezinárodní normu pod označením ISO 19128.)
INSPIRE (The Infrastructure for Spatial Information in Europe) se zabývá, jak sám název
napovídá, prostorovými daty v celé Evropě.
OGC (Open Geospatial Consorcium,Inc. ) je nejdůležitějších organizací ve standardizaci
geografických informačních technologií. Hlavním cílem tohoto konsorcia je právě tvorba
standardů pro GIS. Také většina standardů používaných v GIS technologiích vzešla právě
z této organizace. To je důvodem, proč jsem svou semestrální práci věnovala tomuto tématu.
1 Open Geospatial Consortium (OGC)
Open Geospatial Consortium, Inc. (dříve OpenGIS Consortium)je mezinárodní průmyslové
konsorcium tvořené dnes (2008) již 369 obchodními společnostmi, vládními organizacemi a
univerzitami. Bylo založeno v roce 1994. Společně se snaží o vytváření a udržení
interoperability v technologiích týkajících se prostorových informací a lokalizačních dat.
OpenGIS specifikace jsou hlavními produkty konsorcia a jsou volně dostupné.
2 OGC standardy
Pro zachování interoperability je nutné definovat určité specifikace a standardy, které budou
jednotliví tvůrci používat. Standard je dokument, který udává podmínky, metody, postupy a
činnosti, jak dosáhnout určitých cílů. Specifikace stanovuje požadavky, které musí systém
splňovat. Standard je nadřazen specifikaci. OpenGIS standardy a specifikace jsou tedy
technické dokumenty, které popisují rozhraní a kódování GIS. Softwaroví vývojáři pak
používají tyto dokumenty při vytváření svých produktů a služeb.
Web Service (webové služby) jsou definovány konsorciem W3C jako řešení (sada
technologií), které je určeno na podporu interoperabilní interakce (pro komunikaci) mezi
aplikacemi v síti. Tato definice sobě zahrnuje mnoho různých systémů, ale při běžném
používání se jedná o klienty a servery, které spolu komunikují pomocí XML zpráv. [2]
Webové služby jsou: globálně dostupné, nezávislé na platformě a postaveny na jednoduchých
technologiích (XML nebo HTTP).
Jednotlivé webové služby nám poskytují určitou službu. V oblasti geografie se jedná např.
o zobrazení mapy, získání geoprostorových dat, atd.
Geografické webové služby se tedy zabývají prezentací a poskytováním geografických dat
a operacemi s nimi. Standardizovanými geografickými webovými službami jsou WMS, WFS,
WPS, WCS.
2.1 WMS (Web Map Service)
Web Map Service (WMS) je základní službou pro práci s mapami na internetu. WMS
umožňuje přístup k vrstvám GIS přes internet, vytváření mapových kompozic, kombinování
dat v různých datových formátech, kombinaci dat uložených lokálně s daty z internetových
mapových serverů, připojení vrstev do mapových aplikací a další.
WMS generuje vyžádanou mapu jako obraz. Formát tohoto obrazu je nejčastěji rastrový
(PNG, GIF, JPEG), ale může být i vektorový (SVG). [8]
WMS může být uplatněna za použití standardního webového prohlížeče (URL adresa). Pro
popis komunikačního protokolu je používán jazyk XML.
WMS podporuje základní dotazy týkající se obsahu mapy.
WMS je nejpoužívanější specifikací OGC pro webové aplikace.
WMS definuje tři operace:
GetCapabilities – vrací seznam možných operací a podporovaných parametrů (shodné pro
všechny webové služby)
GetMap – vrací vlastní mapu
Get FeatureInfo – vrací popis prvku mapy (atributy) [8]
Specifikace WMS se neustále vyvíjí. V součastnosti nejnovější platná verze má označení
1.3.0, byla schválena v roce 2006. Minulá verze 1.1.1 byla plně využívána v předcházejíchích
pěti letech (2001-2006). Jako mezinárodní norma bylo WMS přijato úřadem International
Organization for Standardization (ISO) pod označením ISO 19128 Geographic Information:
Web Map Service v roce 2005.
Poznámka:
WMS může zahrnovat i možnost zakázat zobrazení určitých prvků na základě zavedení
definic pomocí specifikace Filter Encoding. Služba WMS se může chovat i jako klient – může
kombinovat více map poskytovaných jinými službami WMS. WMS podporuje i použití
nadstavby Styled Layer Descriptor. Na rozdíl od WCS (Web Coverage Service) neposkytuje
služba WMS přístup k původním nezpracovaným datům. [3]
WMS můžeme rozdělit do dvou tříd: základní WMS a queryable WMS.
Základní WMS podporuje základní prvky služeb = GetCapabilities a GetMap.
Queryable WMS musí splňovat všechny požadavky základního WMS a navíc podporovat
GetFeatureInfo.
Každá třída má 2 podtřídy – jednu pro klienty a druhou pro ostatní servery. [5]
Podrobnější informace a postup tvorby WMS je popsán v kapitole 3.
2.2 WFS (Web Feature Service)
Webová služba určená pro publikaci a přenos vektorových dat ve formátu GML. WFS
umožňuje klientovi získat a upravovat geoprostorová data zakódovaná GML. Specifikace
definuje uživatelská rozhraní pro přístup k datům a manipulační operace na geografických
prvcích za použití HTTP a distribuovaných počítačových platforem. Skrze uživatelská
rozhraní může uživatel služby kombinovat, používat a spravovat geodata.
Zjednodušeně řečeno: pracuje jako WMS, s tím rozdílem, že nepracuje s mapou (obrazem),
ale s daty (GML).
Jsou definovány tyto operace:
GetCapabilities – informace o tom, které funkce služby jsou dostupné a jaké činnosti lze
s nimi provádět
DescribeFeatureType – popis struktury
GetFeature – možnost omezení dotazu prostorově či atributově
GetGmlObject – na žádost načte prvek instance, vztahující se k zadanému XLink
Transaction – umožňuje manipulaci objekty
LockFeature – po dobu zpracování žádosti uzamkne jednu nebo více objektů transakce.
Nejnovější verze 1.1. již pracuje s GML 3.1. (Předcházející verze 1.0 používala GML 2.1.)
Poznámka:
Tři třídy WFS:
Základní WFS – GetCapabilities, DescribeFeatureType, GetFeature
XLink WFS – základní + GetGmlObject
Transakční WFS – všechny základní + provádění transakcí (Transaction + LockFeature),
umožňuje manipulaci s daty uloženými na serveru.
Požadavky na Web Feature Service jsou:
1. Rozhraní musí být definovány v XML.
2. GML musí být použit k vyjádření funkce v rámci rozhraní.
3. Alespoň část WFS musí být prezentována pomocí GML.
4. Predikát (výroková funkce vypovídající o subjektu nebo proměnné) nebo filtr je definován
v XML .
5. Datastore sloužící k ukládání geografických funkcí by měly být neprůhledné pro klientské
aplikace a jediný pohled na tyto údaje by měl být prostřednictvím WFS rozhraní.
6. Použití podmnožiny XPath výrazů pro odkazování na vlastnosti.[5]
2.3 WPS (Web Processing Service)
Tato nová specifikace by měla usnadnit prezentaci a poskytování geografických dat a navíc
umožnit provádění výpočetních úkonů a další zpracování těchto dat, jak rastrových, tak i
vektorových. WPS umožňuje klientovi práci s prostorovými údaji pomocí předem
naprogramovaných výpočtů nebo výpočetních modelů. WPS nepopisuje konkrétní procesy
(konkrétní úlohu, konkrétní vstupní či výstupní data), ale poskytuje obecný mechanismus pro
výpočet. Výpočty mohou být velmi jednoduché (rozdíl výskytu x v určitém období) nebo
naopak velmi složité (globání model změny klimatu). Mohou mít libovolný počet datových
vstupů a výstupů.
Služba podporuje tyto dotazy:
GetCapabilities: Popis dat a operací, které jsou přístupné.
DescribeProcess: Detailní popis jednoho či více procesů s popisem vstupních a výstupních
dat.
Execute: Spustí výpočetní proces a vrátí výstupní data. [5]
WPS je nejnovější specifikací, verze 1.0.
Poznámka:
Pro dosažení interoperability musí být každý proces uveden v samostatné části.
2.4 WCS (Web Coverage Service)
Webová služba podporující výměnu digitálních geoprostorových informací (rastry, snímky
atd.). Na rozdíl od WMS, který data filtruje, poskytuje WCS přístup k neporušené
geoprostorové informaci (v původním formátu), veškerá dostupná data spolu s jejich
podrobnými popisy. WCS vrací data s jejich původní sémantikou (namísto obrázků), takže
mohou být interpretována, extrapolována, dále zpracovávána, …., nejen zobrazována.
WCS nepracuje jen s 2D a 3D daty, dokáže zapojit i čtvrtý rozměr, kterým je čas. To
umožňuje provádět analýzy jako např. kácení pralesa v určitém období pomocí satelitních
snímků povrchu země, šíření záplav, atd.
Služba podporuje tyto dotazy:
GetCapabilities: Poskytnutí metadat, popis údajů, které jsou na serveru k dispozici.
GetCoverage: Rozložení skupiny hodnot v určitém prostoru.
DescribeCoverage: Na dotaz vrátí XML dokument popisující vlastnosti a shromážděné údaje
uvedeného dotazu. [5]
WCS od svého počátečního návrhu již prošlo několika úpravami. V roce 2003 byla verze
1.0 vydána jako tzv. neschválená specifikace. I novější verze 1.1 si musela na své schválení
počkat a projít určitými změnami, než byla přijata. Schválená verze je označena 1.1.2.
2.5 WMC (Web Map Context)
Web Map Context Dokument nebo prostě jen „kontext“ určuje, jak vytvářet, ukládat a
používat informace z klientské aplikace založené na WMS. Specifikace stanovuje, jak může
být určité seskupení jedné nebo více map z jednoho či více mapových serverů popsáno v
přenositelném formátu nezávislém na platformě, a to za účelem uložení ve schránce či pro
přenos mezi klienty. Web Map Context Document zahrnuje informace o serveru (serverech)
poskytujících vrstvu (vrstvy) v přehledce mapy, ohraničujícím obdélníku a souřadnicovém
systému sdíleném všemi mapami, vhodná operační metadata pro klientský software, který
bude mapu reprodukovat, a doplňková metadata používaná pro anotace a popis map a jejich
původu, která pak budou užitečná pro jejich lidské uživatele. [3]
Tato specifikace je určena pro vytváření a využívání dokumentů, které jednoznačně popisují
stav, nebo kontext WMS klientské aplikace a to způsobem, který je nezávislý na konkrétním
klientovi.
WMC je používáno od roku 2005 ve verzi 1.1, dříve verze 1.0. V letošním roce (2008)
prošlo opravou, verze s touto úpravou je označena jako 1.1.0.
Poznámka:
Použití kontextu:
- může poskytnout výchozí spouštěcí zobrazení pro konkrétní aplikace
- může uložit stav na straně uživatele
- lze ukládat nejen aktuální nastavení, ale také další informace o jednotlivých vrstvách (styly,
formuláře, SRS,…)
- může být převeden od jednoho klienta a zařazen do jiné klientské aplikace pro zadávání ve
stejném kontextu. [5]
2.6 SLD (Style Layer Descriptor)
SLD je kódování, které rozšiřuje WMS tak, aby bylo uživateli umožněno definovat
zobrazované údaje (jejich symboliku).
Specifikace definuje formát jazyka mapového stylingu pro tvorbu georeferencovaných map
s uživatelsky definovaným stylem. [3] Dovoluje uživatelům nebo jiným systémům, aby určili,
které prvky nebo vrstvy jsou prezentovány jakými barvami a symboly. Jedná se tedy o styly
jednotlivých vrstev. Uživatelé mohou vytvořit složitější nebo jednodušší mapu přidáním nebo
odebráním stylu vrstvy. [5]
Od roku 2002 bylo používáno SLD ve fázi tzv. neschválené specifikace – verze 1.0. V roce
2005 prošlo závěrečnou úpravou a schválením, bylo uznáno plnohodnotnou specifikací –
verze 1.1.
Jedná se o doplněk, který byl původně vyvinut pro WFS a WCS, ale dnes se nejčastěji
používá v kombinaci s WMS. [5]
2.7 SFS (Simple Features Specification)
SFS definují uživatelská rozhraní, která umožňují transparentní přístup k geografickým
datům umístěným v heterogenních procesních systémech na distribuovaných počítačových
platformách. SFS API (aplikační programové rozhraní) určuje způsob publikování, přístupu,
uložení a jednoduchých operací s body, liniemi, polygony, vícenásobnými body atd.. Účelem
těchto specifikací je popsat uživatelská rozhraní tak, aby bylo umožněno GIS softwarovým
inženýrům vyvinout aplikace, které ukazují funkčnost vyžadovanou k přístupu a
manipulování geoprostorových informací se stávajících se prvků s jednoduchou geometrií
používajících různých technologií. [5]
Rozlišujeme tři implementační specifikace:
Simple Features for CORBA
CORBA (Common Object Request Broker Architecture) stanoví specifikaci pro objektově –
orientované distribuované systémy nezávislé na jazyce, operačním systému nebo platformě.
Simple Features for OLE/COM
Tato specifikace je založena na využití OLE DB a ADO vybavení společnosti Microsoft.
ADO je technologie, kterou vyvinul Microsoft pro obecný přístup k datovým zdrojům pro
programovací jazyky podporující COM technologii. [5]
OLE DB je soubor OLE rozhraní, které poskytují aplikace s jednotným přístupem k datům
uloženým v různých informačních zdrojích, tvoří základní kámen pro ukládání a načítání
záznamů. Toto rozhraní umožňuje datovým zdrojům sdílení jejich dat prostřednictvím
společného rozhraní, aniž by museli provádět databázové operace. OLE DB je volně šířitelné,
jeho cílem je rozvíjet průmyslový standard pro přístup k datům a manipulaci s nimi.
Simple Features for SQL
Popisuje strukturu databázových tabulek a funkcí pro práci s daty.
Jednotlivé specifikace jsou v současnosti ve verzích: SF COBRA 1.0
SF OLE/COM 1.1
SF SQL 1.1.
2.8 OpenLS (Location Services)
Služby, které se skládají z množiny základních lokalizačních služeb obsahujících platformu
OpenLS. Hlavním cílem OpenLS je definovat přístup k základním službám a abstraktním
datovým typům (ADT). Obsahují služby jako je osobní navigátor, dopravní informace,
umístění budov, firem, trasy jízdy, atd.
OpenLS služby jsou specifikovány v pěti částech:
- adresářová služba – poskytuje přístup do online adresáře (nalezení konkrétního, nejbližšího
místa, produktu nebo služby)
- tranzitní (průchodná) služba – toto rozhraní je modelováno pro MLP (Mobil Location
Protocol), umístění „okamžité“ služby
- geokódování , reverzní geokódování, geokódovací transformace – popis místa (např.
jméno, adresa, psč) nebo popis místa (bodu) pomocí kartézských souřadnic (nejčastěji
zeměpisná šířka a délka)
- prezentační služba – zobrazuje mapu složenou z překryvu základní mapy, dalších
geoprostorových dat a souborů (abstraktní datové typy)
- směrovací služba – cestovní trasy a navigační informace [5]
Aktuální verze 1.1.
2.9 GCS (Grid Coverage Service)
Specifikace popisuje otevřené rozhraní, které poskytuje komunikaci mezi softwarovými
systémy pro účely dotazování, prohlížení a aplikování jistých druhů analýzy síťového pokrytí
jako je histogramová kalkulace, obrazová kovariance a jiná statistická měřítka.
GCS definuje metody, které dovolují interoperabilitu mezi softwarovými implementacemi.
Termín síťové pokrytí odkazuje k satelitním snímkům, digitálním leteckým fotografiím,
digitálním elevačním datům a jiným fenoménům reprezentovaným hodnotami v každém bodě
(v rastrovém) souřadnicovém systému. [5]
GCS je od r. 2001 ve verzi 1.0.
Poznámka:
Specifikace je složena ze třech tzv. balíčků; balíček pro všeobecné pokrytí (CV), balíček pro
distribuční soustavy (GC) a balík pro síťové zpracování (VC). Zejména následující rozhraní
se používají nad neměnnými objekty (pouze hodnoty buňek se mohou měnit):
CV_SampleDimension
Toto rozhraní obsahuje informace o jednotlivých vzorcích rozměru pokrytí. Toto rozhraní se
vztahuje na jakýkoli typ pokrytí.
CV_Coverage
Abstraktní rozhraní zajišťující přístup k OpenGIS pokrytí.
GC_GridCoverage
Toto rozhraní představuje základní provedení, které umožňuje přístup do distribuční soustavy
údajů. GC_GridCoverage provedení může poskytnout možnost aktualizace distribuční
soustavy hodnot.
GC_CoverageExchange
Podpora pro vytváření distribuční soustavy z neměnných formátů.
GP_GridAnalysis (nepovinné)
Toto volitelné rozhraní provádí analýzu distribuční soustavy údajů. Takové zpracování
zahrnuje funkce histogramu výpočet mřížky, kovariance a další statistická měření.
GP_GridCoverageProcessor (nepovinné)
Poskytuje operace pro různé způsoby přístupu k síti rozsahu hodnot, stejně jako zpracování
obrazu. Toto rozhraní má mechanismus pro určení zpracování.
[5]
2.10 GML (Geography Markup Language)
Specifikuje XML kódování pro přenos a uložení geografických informací obsahujících jak
prostorové, tak neprostorové vlastnosti geografických prvků.
GML bývá označován jako základní formát pro práci s geografickými daty. GML slouží
jako modelovací jazyk pro geografické systémy. GML obsahuje základní vektorové prvky
(bod, linie, uzavřená linie, polygon a pravoúhelník) a jejich vlastnosti a pravidla pro práci
s nimi (topologická , geometrická pravidla, souřadnicové systémy EPSG). Nepopisuje vzhled,
ale strukturu popisovaného území.
Postupnými aktualizacemi se GML nachází nyní ve verzi 3.2.1.
Poznámka:
GML je definován soubory:
Geometry.xsd – popisuje vrstvy a atributy,
Xlink.xsd – určuje prvky (počet, pořadí, vztahy mezi jednotlivými elementy a jejich uložení),
Feature.xsd – popisuje jednotlivé prvky.
2.11 GO (Geographic Objects)
Specifikace definuje otevřený soubor společných, jednoduchých, jazykově nezávislých
abstrakcí pro popis, správu, zobrazování a manipulaci s geometrickými a geografickými
objekty v rámci programování aplikací funkčního prostředí. Jedná se o implementace objektů
a rozhraní, které mohou být použity k uplatnění geoprostorových aplikací.
Specifikace dovoluje vývojářům definovat interoperabitilní geoprostorovou aplikaci pouze
jednou a potom ji použít na více vývojových platformách jako C++, Java. Balíčky podporují
malý soubor geometrií (body, linie a jiné tvary potřebné pro mapování); grafické funkce, které
mohou být použity na vizualizaci geometrických tvarů; schopnost práce s HW (monitor, myš,
klávesnice a jiné nezbytné komponenty). Umožňuje schopnost nakreslit mapy s detailními
symboly, podporovat měnící se data na mapách a nabídnout animaci nebo jinou platformu.
Aktuální verze 1.0.
Poznámka:
GO mohou být prostředkem pro koordinaci kontroly nebo sdílení informací z různých
distribuovaných míst. [5]
2.12 Filter (Filter Encoding)
Jedná se o XML kódování, které je použito jako filtr při vytváření dotazu (např. u WMS).
Filtrový výraz je použit pro konstrukci omezujících hodnot na objekty. Omezeny mohou být
hodnoty prostorové, časové i skalární vlastnosti.
Tato specifikace bývala částí specifikace WFS, ale byla odstraněna, takže nyní může být
použita s jakoukoli službou, která si poradí s kódováním XML, např. se službami WCS (Web
Coverage Service) a CAT (Katalog Services). [4] Obecně se dá říci, že podporuje službu,
která umožňuje dotazovat se na objekty z webově dostupné schránky. Např. Web Services
(WMS, WFS, WCS,…) mohou používat XML filtr kódování v GetFeature operacích
k definování dotazových omezení. Filter Encoding je specifikací od roku 2004 a to ve verzi
1.1.
Poznámka:
Tato specifikace předpokládá, že obecné objekty jsou složeny z jednoduchých, složitých
nebo souhrnných negeometrických vlastností. Tato specifikace dále předpokládá, že vlastnosti
objektů jsou převedeny do XML prvků (nebo jsou to vnořené soubory prvků pro komplexní
objekty) nebo XML atributů. Prvek je používán ke kódování názvu vlastnosti objektu. Jiný
název může být použit pro skalární nebo prostorové vyjádření jako zástupní hodnota tohoto
prvku pro konkrétní instance objektu. Jelikož tato specifikace předpokládá, že objekty jsou
kódovány v XML, musí být jména prvku nebo atributu platné.
Jednoduché vlastnosti mohou být odkazovány pomocí svého jména. Nicméně, protože
objekty mohou také obsahovat komplexní (souhrnné) negeometrické vlastnosti, vzniká
problém, jak tyto vlastnosti, na které se odkazuje v různých místech filtru vyžádat. Aby bylo
možné zvládnout odkazy konzistentním způsobem, musí zpracovatel pro filtrační vyjádření
používat podmnožinu XPath výrazů definovaných pro odkazování na jednoduché vlastnosti,
na vlastnosti objektů s negeometrickými vlastnostmi nebo vlastnostmi kódovanými jako XML
atributy.
2.13 CTS (Coordinate Transformation Service)
OGC specifikace definující aplikační rozhraní pro práci se souřadnicovými systémy a
souřadnicové transformace. Dovoluje vyvinout navzájem interoperabitilní komponenty pro
souřadnicové transformace geografických softwarů. Umožňuje standardní způsob
identifikování souřadnicových systémů a souřadnicové transformace, které podporují výpočty
přesnosti. Pokud je implementována, usnadňuje import dat (uživatelé importují data, aniž by
se museli starat o souřadnicový systém dat).
Tato specifikace vlastně ukazuje programátorům, jakým způsobem vyvíjet software pro
operace se souřadnicovými systémy. [1]
CTS je ve své původní verzi 1.0.
Poznámka:
Zeměpisné souřadnice může mít libovolný počet rozměrů. Tato specifikace může zpracovat
2D a 3D souřadnice, stejně jako 4D, 5D apod.
Tato specifikace používá dva znakové řetězce pro určení identity souřadnicového systému.
První znak označuje "orgán" nebo "jmenný prostor", který určuje násobek standardního
referenčního systému, např. "EPSG". Druhý řetězec specifikuje "orgán kód" nebo "jméno" na
konkrétní referenční systém stanoveného tímto orgánem. V případě "EPSG", "orgán kód"
bude řetězec zastoupen celým číslem. Tato specifikace zatím nepodporuje různá vydání nebo
verze referenčních systémů. Pokud existuje více vydání systému, rozhraní předpokládá
nejnovější vydání. [5]
2.14 CAT (Catalog Services Specification)
Definuje společné rozhraní, které umožňuje prohlížení, prohledávání a provádění dotazů
nad distribuovanými potencionálně odlišnými katalogovými službami. CAT je použitelný pro
implementaci rozhraní v katalozích různých informačních zdrojů. Umožňuje vývoj a vyšší
úrovně interoperability mezi poskytovateli služeb a spotřebiteli.
Katalog služeb (Catalog Services) podporuje schopnost publikovat a vyhledávat soubory
popisných informací (metadat) pro datové, služby, informace a související objekty. Metadata
v katalozích představují zdroj vlastností, které lze použít k vyhodnocení a dalšímu zpracování
lidmi nebo softwarem.
Katalogový model abstraktní
- soubor základních queryable atributů (jména, definice, koncepční datové typy) a společný
záznamový formát, který definuje minimální soubor prvků, které by měly být vráceny.
Všeobecný katalogový model
- minimální soubor datových typů a dotazovací operace, vysoký stupeň flexibility, který
umožňuje alternativní styly na dotaz, výsledek prezentace, a potenciální podporu kterékoli
dotazovacího jazyka (geografického) . Tato pružnost je poskytnuta dotazovací operaci, která
obsahuje potřebné parametry pro výběr výsledku stylu a dotazu, který obsahuje aktuální dotaz
s identifikací na použitý jazyk.
V roce 2007 byla provedena druhá oprava verze 2.0 (označení 2.0.2).
Poznámka:
CAT podporuje vnořené booleovské dotazy, text odpovídající operace, temporální datové
typy, a geoprostorové operátory. Nejnutnější syntaxe je založena na SQL klauzuli WHERE.
Pomáhá spotřebitelům v objevování údajů na všech stránkách, které umožňují její podporu.
3 Tvorba WMS
Mým praktickým úkolem, který je součástí této semestrální práce bylo doplnit Včelařský
GIS vytvořený Zuzanou Viletovou tak, aby odpovídal WMS standardu a umožnit tak
připojení datových vrstev z jiných mapových serverů a naopak sdílení dat uložených na tomto
serveru serverům ostatním. Vytvořit z něj WMS server.
Mapový server je základním kamenem internetového GIS. Přes webový server přijímá a
plní požadavky klienta – vyhodnocuje prostorové dotazy, získává data, sestavuje mapu a
předává ji směrem ke klientovi – většinou jako hotový obrázek v rastrovém formátu ( PNG,
GIF, JPEG). [9]
Včelařský GIS byl zpracován pomocí UMN MapServer. Jedná se o open source vývojové
prostředí pro vytváření webových mapových aplikací. Nejedná se o plnohodnotný GIS, ale
umožňuje publikaci a sdílení geodet pomocí standardů WMS nebo WFS. Je postaven na řadě
populárních nástrojů jako GDAL, ORG nebo Proj.4. [8] Tvorba MapServeru Včelařský GIS i
jeho využití jsou popsány v [7]. MapServer Včelařký GIS byl v konečné fázi zveřejněn přes
webové rozhraní pomocí html šablony.
Připojení WMS na MapServer
Za velmi podstatnou a užitečnou funkci MapServeru považuji podporu WMS či WFS
standardů. Ty umožňují propojení mapových serverů a předávání dat v obou směrech
komunikace. MapServer se tudíž chová jako klient i jako server. Záleží na situaci, zda data
přijímá či poskytuje.
Kontrola spustitelnosti MapServeru
Pokud chceme zkontrolovat, zda MapServer zahrnuje podporu WMS použijeme funkci
„SUPPORTS=WMS_CLIENT“
Verze pro Linux (při tvorbě Včelařského GIS použit Linux)
$ ./mapserv -v
MapServer version 4.8.0-beta2 OUTPUT=GIF OUTPUT=PNG OUTPUT=JPEG OUTPUT=WBMP
OUTPUT=PDF OUTPUT=SWF OUTPUT=SVG SUPPORTS=PROJ SUPPORTS=FREETYPE
SUPPORTS=WMS_SERVER SUPPORTS=WMS_CLIENT SUPPORTS=WFS_SERVER
SUPPORTS=WFS_CLIENT SUPPORTS=WCS_SERVER INPUT=JPEG INPUT=POSTGIS INPUT=OGR
INPUT=GDAL INPUT=SHAPEFILE DEBUG=MSDEBUG [6]
Přidání WMS vrstvy (MapServer jako WMS klient)
WMS vrstvy jsou přístupné prostřednictvím WMS připojení v mapfile. Při nastavování
WMS vrstvy rozlišujeme parametry a metadata na povinné a volitelné.
Povinné parametry: NAME – jméno vrstvy
TYPE – typ vrstvy (RASTER, VECTOR)
STATUS – stav vrstvy (ON, OFF)
CONNECTION - připojení (adresa připojení)
CONNECTIONTYPE – typ připojení (WMS)
Povinná metadata: wms_srs – EPSG kód podporované projekce na vzdáleném serveru (např.
EPSG:4236 – velká písmena)
wms_name – čárkami oddělený seznam vrstev, které mají být staženy
z WMS serveru
wms_server_version – verze WMS protokolu podporovaná serverem, pro
zpracování GetMap dotazu
wms_format – formát obrázku v GetMap žádosti (pokud je poskytován i
wms_formalist má wms_formát přednost)
Volitelné parametry: MINSCALE, MAXSCALE – nastavení minimálního či maximálního
měřítka
PROJECTION object – vnitřní tvorba
Volitelná metadata: wms_connectiontimeout – nejvyšší čas, jak dlouho čekat na načtení
vrstvy ze vzdáleného serveru (výchozí nastavení je 30 sekund)
wms_exceptions format – vyjímky formátu
wms_force_separate_request – nastavit na „1“, pokusí se spojit několik
přilehlých WMS vrstev do jednoho GetMap požadavku a snížit tak zátěž na server a zlepšit
čas odezvy
wms_formalist – seznam grafických formátů podporovaným WMS
serverem, jednotlivé formáty se oddělují čárkou
wms_latlonboundingbox – obálka vrstvy, omezovací rámeček vrstvy
v zeměpisných souřadnicích, „lon_min lat_min - lon_max lat_max“
wms_style – název stylu použitého pro parametr v GetMap dotazu
wms_time- doba použití parametru GetMap dotazu
wms_bgcolor –určuje barvu, která lze použít jako pozadí na mapě
wms_transparent – určuje, zda je třeba zavést transparent pro pozadí
mapy nebo ne. Může nabývat dvou hodnot: „true“ nebo „false“. Pokud není uvedeno jinak, je
výchozí nastavení MapServeru „true“.
Zde je uveden příklad připojení vrstvy pouze s povinnými údaji.
LAYER
NAME "prov_bound"
TYPE RASTER
STATUS ON
CONNECTION "http://www2.dmsolutions.ca/cgi-bin/mswms_gmap?"
CONNECTIONTYPE WMS
METADATA
"wms_srs"
"EPSG:4236"
"wms_name"
"prov_bound"
"wms_server_version" "1.1.1"
"wms_format"
"image/gif"
END
END [6]
Podle tohoto příkladu jsem postupovala při doplňování povinných údajů do MapServeru
Včelařský GIS.
Příklad vrstvy Včelařského GIS podporující WMS:
LAYER # začátek vrstvy
NAME
nakazeneokresy # jak se jmenuje
DATA
okresy_s_nakazou # v jakém souboru (souborech) se nachází
TYPE
POLYGON # typ dat
STATUS
OFF
CLASS # začátek třídy
NAME 'Nakaza okres'
STYLE # jak bude třída vypadat
OUTLINECOLOR 128 128 128
COLOR 60 250 230
END # konec stylu
END # konec tříd
METADATA
wms_title "Nakazene okresy"
END
PROJECTION
"init=epsg:2065"
END #end projection
END # konec vrstvy
Název vrstvy odpovídá názvu příslušné vrstvy. Pro připojení je zadána příslušná adresa.
Typem připojení je WMS. U metadat se jedná o EPSG: 2065 odpovídající Křovákovu
zobrazení.
Nyní je Včelařský GIS přístupný i ostatním serverům a to na:
http://git.zcu.cz/cgi-bin/mapserv?map=/home/caja/vcely.map
Závěr
Toto je jednoduchý přehled OGC standardů. Jedná se o již schválené specifikace OGC.
Každá specifikace před svým schválením musí projít několikaletým testováním, od návrhu
přes discussion paper k deprecated implementation specification. Během procesu dochází
k různým úpravám. Nakonec je specifikace schválena - implementation specification.
K letošnímu roku 2008 existuje tedy 16 schválených specifikacích OGC.
Neustálý vývoj vede kupředu i specifikace OGC. Specifikací webových služeb stále
přibývá.
Web Coordinate Transformation Service (WCTS)
Jde o návrh implementační specifikace (zatím tzv. discussion paper) pro webovou službu,
která poskytuje transformace mezi souřadnicovými systémy. Dle základní architektury
webových služeb OGC konsorcia, poskytuje služba jednak základní popis nabídky svých
možností, jako např. podporované souřadnicové systémy, podporované operace mezi
zvolenými souřadnicovými systémy a také umožňuje provést zvolenou transformaci. To vše
přes dotazy GetCapabilities, IsTransformable, Transform. [1]
Chaining web services
Dalším krokem kupředu je možnost řetězení webových služeb, tzv. "Chaining web
services". Snahou je založit webové služby na společných specifikacích a standardech a tak
umožnit jejich spojování na úrovni server - server, a dále jejich kaskádování a různé
kombinování. Úroveň tohoto spojování klade velký důraz na precizní popis jednotlivých
služeb. [1]
Zdroje
[1] Sklenička R.: Interoperabilita v GIS podle specifikací OGC, 19.6.2007
Dostupné
z
:
http://geoinformatics.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/Gi2006__Interoperabilita_v_GIS_podle_specifikac%C3%AD_OGC
[2] Wikipedia, the free encyclopedia
Dostupné z : http://en.wikipedia.org/wiki/Wiki
[3] Jiravová J.: ESRI a standardy – 1.část, ArcData Praha s.r.o., ArcRevue 1/2005
Dostupné z http://old.arcdata.cz/download/ArcRevue/2005/1/16-standardy-v-kostce-1.pdf
[4] Jiravová J.: ESRI a standardy – 2.část, ArcData Praha s.r.o., ArcRevue 2/2005
Dostupné z : http://old.arcdata.cz/download/ArcRevue/2005/2/10-ESRI-a-standardy-dil2.pdf
[5] OpenGIS standards and specifications, 2008
Dostupné z : http://www.opengeospatial.org/standards
[6] WMS Clients with MapServer, 17.1.2006
Dostupné z : http://mapserver.gis.umn.edu/docs/howto/wms_client
[7] Viletová Z.: Včelařský GIS, semestrální práce AGI, ZCU, 2007
Dostupné z: http://www.gis.zcu.cz/studium/agi/referaty/2007/Viletova_VcelarskyGIS/
[8] Kollinger M.: Návrh a implementace finančně nenáročného způsobu publikace
geografických dat v síti Internet. Diplomová práce. Západočeská univerzita v Plzni. 2004.
Dostupné z:
http://gis.zcu.cz/studium/dp/2004/Kollinger__Navrh_a_implementace_financene_nenarocneh
o_zpusobu_publikace_geografickych_dat_v_siti_internet__DP.pdf
[9] Petrák J.: Open source mapový server pro data katastru nemovitostí. Diplomová práce.
Západočeská univerzita v Plzni. 2007
Dostupné z :
http://gis.zcu.cz/studium/dp/2007/Petrak__Open_source_mapovy_server_pro_data_KN__DP.
pdf