lokální kopie v

Medzinárodná konferencia 70 rokov SvF STU, 4. - 5. december 2008, Bratislava, Slovensko
International Conference 70 Years of FCE STU, December 4 - 5, 2008 Bratislava, Slovakia
MOŽNOSTI VZNIKU NOVÝCH TECHNOLOGIÍ V ZEMĚMĚŘICTVÍ
M. Talich 1 and M. Kocáb 2
Abstract
Fast development of new telecommunication technologies and on-line access to data by
means of Internet provide a possibility for creation of new technologies in surveying. First of
all these are web services based on standards and applications using these services. The
article describes their main principles and presents the advantages and new possibilities
coming up from their exploitation. Discussed are web application for analysis
of deformations from repeated horizontal survey measurements based on the continuum
mechanics and above all the new web application for processing of survey sketch that was
awarded.
Kľúčové slová
webové technologie, webové aplikace, webové mapové služby, XML, analýza deformací,
geometrické plány
1
Úvod
V poslední době můžeme sledovat velmi rychlý rozvoj komunikačních technologií, které se
uplatňují při řízení národních ekonomik formou rychlého poskytování informací. Některé
úlohy jako například kontrolní bezpečnostní systémy, systémy kontroly životního prostředí,
dopravní systémy, zbrojní apod. si dnes už neumíme představit bez rozvinutého systému
geografických dat (geodat). Mají-li být geodata přístupná a jejich operabilita, kvalita a přístup
k datům svobodný, musí data využívat ke svému přenosu, zobrazení, uložení a kartografické
vizualizaci nové informační technologie. Tyto technologie však prodělávají rychlý rozvoj
a silně ovlivňují tradiční způsoby pořizování, zpracování a distribuci dat. Práce s daty si však
vyžádala i nové formy uložení v databázích společně s metadaty. Rozeznat původ geodat,
jejich kvalitu, způsob původního pořízení by jiště bez metadat (dat o datech) nebylo
v podmínkách moderních databázových technologií vůbec možné.
V posledních letech se však také stále více hovoří i o webových službách a aplikacích. Lze
pozorovat odklon od chápání webu pouze jako média pro poskytování informací
a informačních zdrojů k pojetí webu jako nástroje pro poskytování právě služeb a aplikací.
1
2
Ing. M. Talich, Ph.D., VÚGTK, Ústecká 98, CZ 250 66 Zdiby, +420 284 890 515, [email protected]
Ing. M. Kocáb, MBA, VÚGTK, Ústecká 98, CZ 250 66 Zdiby, +420 284 890 515, [email protected]
Medzinárodná konferencia 70 rokov SvF STU, 4. - 5. december 2008, Bratislava, Slovensko
International Conference 70 Years of FCE STU, December 4 - 5, 2008 Bratislava, Slovakia
2
Využití webu tímto způsobem však vyžaduje dobře si rozmyslet účel pro jaký má být použit.
To znamená především cíle, jakých má být dosaženo. Z toho pak již vyplývají i nástroje,
kterých bude třeba použít pro jejich dosažení. Tento vývojový trend je zapříčiněn především
výhodami a možnostmi, které webové aplikace spolu s webovými službami a distribuovanými
databázemi nabízejí.
V tomto článku se pokusíme stručně popsat obecné principy webových služeb a aplikací,
jejich význam a výhody využití. Zaměříme se na webové mapové služby. Zmíníme i nástroje,
které je možné s výhodou použít. Vše bude ilustrováno na konkrétních příkladech dvou
webových aplikací pro zeměměřiče.
2
Technologie pro webové služby a aplikace
2.1. Velmi stručně o XML
XML – eXtensible Markup Language (rozšiřitelný značkovací jazyk) je jazyk patřící do
skupiny značkovacích jazyků, obdobně jako třeba jazyk HTML. Na rozdíl od něj je však
velmi snadno rozšiřitelný. Tj tvůrce XML dokumentů a datových sad si může sám za určitých
podmínek definovat jaké značky bude jeho XML dokument používat, přesněji řečeno může si
tyto značky sám vytvářet. Dostává se tím tvůrcům dokumentů a datových sad do rukou
nástroj (jazyk) s téměř neomezeným počtem tagů (značek) pro přesnější označení určitých
informací.
Jazyk XML vznikl v rámci konsorcia W3C (http://www.w3c.org) a je touto nezávislou
organizací nadále i rozvíjen [1]. Má poměrně jednoduchá syntaktická pravidla, ale jejich
splnění je mnohem striktněji vyžadováno než například u jazyka HTML. To umožňuje
levnější a snazší vývoj odpovídajících prohlížečů, které nemusí napravovat případné chyby
syntaxe dokumentů XML. Výsledkem je možnost zobrazování dokumentů XML i na
jednodušších zařízeních jako jsou například různé mobilní přístroje a tím zpřístupnit webové
informace i na těchto přenosných zařízeních.
Jde o jednoduchý, otevřený formát, nezávislý na operačním systému. Jednoduchost spočívá
v založení na textovém formátu (označkovaný text) využívající jednoduchá syntaktická
pravidla. Otevřenost ve zveřejnění a volném přístupu ke specifikaci jazyka, což je realizováno
na webových stránkách konsorcia W3C. To je skutečně velký rozdíl oproti proprietálním
(firemním) komerčním produktům, které nejsou k disposici zdarma, jsou svázány s určitým
hardwarem či softwarem, jsou značně komplikované a mnohdy bývají jejich specifikace
utajovány.
Princip XML, jakožto značkovacího jazyka spočívá velmi zjednodušeně řečeno v tom, že
značky obepínající v textovém XML dokumentu určité části textu, označují jejich věcný
význam. To, které značky a v jaké struktuře je možné použít, si autor stanoví sám v Definici
Typu Dokumentu - DTD (Document Type Definition) a to, jak se má dokument zobrazit si
určí pomocí stylů definic výsledného vzhledu XSL (eXtensible Stylesheet Language).
Znamená to, že například na rozdíl od HTML, neurčují značky způsob prezentace označené
části textu, ale její věcný význam.
Výsledkem je důsledné oddělení informačního obsahu od grafického vzhledu.
To například umožňuje, že při použití různých stylů pro tentýž XML soubor, je možné docílit
různých vzhledů téhož dokumentu. Tuto vlastnost lze s výhodou použít při potřebě zobrazit
tatáž data například na různých zařízeních odlišným způsobem (např. jako WAP stránky pro
mobilní telefony, nebo jako tištěnou brožuru, nebo jako HTML či PDF dokument na webu
Medzinárodná konferencia 70 rokov SvF STU, 4. - 5. december 2008, Bratislava, Slovensko
International Conference 70 Years of FCE STU, December 4 - 5, 2008 Bratislava, Slovakia
3
atd.). Dále lze tuto vlastnost s výhodou použít například i pro vstup těchže dat do různých
databází či aplikací nezávisle na platformě použité tou konkrétní databází či aplikací.
Obráceně pak lze využít vlastnosti oddělení informačního obsahu od grafického vzhledu i k
tomu, že při použití různých XML souborů obsahujících různá data (vyhovující ale témuž
DTD) spolu s použitím jednoho stylu pro vzhled, je možné docílit zobrazení těchto různých
dat stejným vzhledem. Toto je velmi šikovné například při zobrazování výstupů z různých
databází či aplikací, kde je možné jednoduše docilovat stejného vzhledu výsledku.
Díky svým vlastnostem, je XML obecně řečeno velmi vhodný formát pro ukládání
a výměnu dat. Je samopopisný, platformově nezávislý s možností kontroly dat, což ocení
především tvůrci informačních systémů a programátoři. Založení na textovém formátu a
možnost různého kódování jazyků je velmi vhodnou vlastností pro použití v Internetu, tedy
pro možnost tvorby webových informačních systémů a webových služeb a aplikací.
Rozšiřitelnost a možnost definovat vlastní značky a datovou strukturu pak znamená, že XML
je velmi flexibilní a univerzální nástroj pro ukládání a výměnu dat snad ve všech oborech
lidské činnosti, tedy i v zeměměřictví a katastru.
Význam formátu XML tedy bude především tam, kde je třeba pořizovat, zpracovávat, ukládat
a poskytovat jakákoliv data. Zde se XML ukáže jako vhodný nástroj pro práci s těmito daty.
Otevřenost XML pak zajistí, že informační systémy, aplikace a služby založené na
formátu XML budou mít dlouhou životnost a tím přímo přispívá k rapidnímu snižování
nákladů na jejich budování a především údržbu.
2.2. Webové služby XML
V poslední době je již zcela zřejmý přechod řady aplikací z prostředí „desktopových“
produktů na Internet do prostředí distribuované správy. Byly a jsou to právě otevřené
standardy co umožnilo a akcelerovalo rozvoj webových služeb. Ve své podstatě, otevřené
standardy jsou alfou a omegou celého Internetu se všemi jeho službami. Bez nich by Internet
ani žádná jeho služba nemohla existovat a nic na tom nezmění ani žádná byť sebebohatší či
sebevěhlasnější softwarová firma. Potřeba těchto otevřených standardů, jak bylo již zmíněno
výše, si vynutila i současnou existenci formátu XML. A právě XML a webové služby na něm
založené se pak stávají nástrojem pro integraci webových aplikací. Proč, to si hned ukážeme
dále.
Nejprve si objasněme co budeme chápat pod pojmy webové služby a webové aplikace.
Webová služba umožňuje interakci stroj – stroj. Zde tedy spolu komunikují dva stroje na
základě nějakého standardizovaného protokolu. Jako příklad může posloužit e-mail, ten musí
cestou k adresátu projít přes řadu serverů, které spolu právě tímto způsobem komunikují. Na
rozdíl od toho webová aplikace umožňuje interakci člověk – stroj. Jako příklad může
posloužit třeba Internetový obchod v němž si zákazník vyplněním příslušného formuláře
nakoupí vybrané zboží, nebo zobrazení výstupu z nějaké databáze po vyplnění vyhledávacích
kritérií (např. obchodní rejstřík, výpis z katastru nemovitostí atd.).
Důležité je zde to, že existence různých webových služeb umožňuje programátorům
a tvůrcům informačních systémů tvořit nové webové aplikace tyto služby využívající. Jestliže
pak budou webové služby založeny na formátech XML pro rozhraní umožňující přístup
k nim, bude možné budovat nové aplikace, které budou využívat předností těchto XML
rozhraní, jako je například nezávislost na platformě. Tím se webové služby XML skutečně
stávají integrujícím nástrojem pro budování webových aplikací. Můžeme je nazvat stavebními
Medzinárodná konferencia 70 rokov SvF STU, 4. - 5. december 2008, Bratislava, Slovensko
International Conference 70 Years of FCE STU, December 4 - 5, 2008 Bratislava, Slovakia
4
bloky pro webové aplikace a distribuované zpracování dat. Distribuované zpracování
především proto, že jedna webová aplikace může s výhodou současně využívat i více
webových služeb z více různých serverů (třeba i na různých platformách) a ty se zase mohou
obracet s požadavky na další servery zajišťující další webové služby atd (princip
kaskádování). Uživatel aplikace přitom vůbec nemusí mít ani tušení, které všechny webové
služby a ze kterých serverů jeho aplikace ve skutečnosti využívá, on komunikuje pouze s tou
jedinou aplikací.
Například v oblasti geodézie a zeměměřictví se jedná o následující tři oblasti vývoje:
• využití webových služeb XML pro poskytování mapových dat v prostředí Internetu
či intranetů, sloužících jako podklad pro webové aplikace vyžadující polohovou /
prostorovou složku. Například jako topografický podklad pro tématické GIS.
• rozvoj webových aplikací XML pro geodetické výpočty, které umožní uživatelům
provádět on-line i náročnější a méně obvyklé výpočty bez potřebného speciálního
software a detailních teoretických znalostí vlastního výpočtu.
• rozvoj webových aplikací XML pro geodetické výpočty, které vyžadují interakce s
databázemi např. státní správy a jejichž výsledky mají být určeny předpisy
stanovenými postupy, s následným předáním výstupů do příslušných databází.
Celkově lze pak konstatovat vývojový posun směrem k využívání distribuovaných služeb
a dat.
2.3. Webové služby dle standardů konsorcia OGC
V předchozí kapitole uvedený trend se týká i GIS, kde dochází ke vzniku internetových
mapových aplikací. Ty pak využívají především webové mapové služby (Web Map Service –
WMS). Nejčastěji se jedná o služby definované otevřenými standardy Open Geospatial
Consortium. (OGC – http://www.opengeospatial.org/) [2].
Server1 – topografický podklad
Klient
Server2 – tématický obsah
Obrázek 1: příklad webové mapové služby WMS
Medzinárodná konferencia 70 rokov SvF STU, 4. - 5. december 2008, Bratislava, Slovensko
International Conference 70 Years of FCE STU, December 4 - 5, 2008 Bratislava, Slovakia
5
Hlavním přínosem webových služeb definovaných dle OGC konsorcia je umožnění sdílení
dat GIS v distribuovaném prostředí Internetu. Uživatelé tím mohou sdílet mapy a aplikace
bez nutnosti mít příslušná data na svém počítači nebo serveru. Typickým příkladem je
zobrazení komplexní tematické mapy obsahující data z různých serverů on-line
v internetovém prohlížeči (tenkém klientovi) nebo v nějakém desktopovém GIS programu
(tlustém klientovi). Právě takto lze s úspěchem budovat komplexní prostorovou datovou
infrastrukturu v jakémkoliv měřítku, tj i v národním či nadnárodním. Na obrázku 1 je
schematicky znázorněn příklad, kdy si klient vytvoří on-line svou vlastní tematickou mapu s
využitím podkladů z různých serverů prostřednictvím Internetu či intranetu.
Vzhledem k tomu, že některé servery mohou služby nejen poskytovat, ale také je i
zpracovávat (vyžadovat po jiných serverech), lze služby navzájem řetězit. Tento princip se
nazývá kaskádování. Schematicky je situace znázorněna na obrázku 2, kde klient se obrací na
jeden server s žádostí o službu, ten pak získává potřebné podklady od dalších serverů
poskytujících další dílčí služby nebo data.
Obrázek 2: příklad kaskádování serverů
2.3.1 Důležité specifikace OGC webových služeb
Podrobný přehled všech specifikací OGC pro webové služby lze nalézt na stránkách
konsorcia [2]. Ve stručnosti se zde zmíníme z celé řady služeb pouze o čtyřech možná
nejdůležitějších:
• Web Map Service (WMS): služba je určena pro zobrazování map v rastrovém
formátu. Specifikace definuje 3 typy dotazů:
o GetCapabilities: vrací XML dokument popisující celou službu. Aplikace
z tohoto dokumentu čtou informace pro další spolupráci se serverem.
o GetMap: vrací mapu ve formě obrázku (GIF, PNG, …).
o GetFeatureInfo: vrací atributy prvku mapy na souřadnicích zadaných
uživatelem.
Medzinárodná konferencia 70 rokov SvF STU, 4. - 5. december 2008, Bratislava, Slovensko
International Conference 70 Years of FCE STU, December 4 - 5, 2008 Bratislava, Slovakia
6
Služba umožňuje s využitím tenkého klienta a např. kaskádových CSS stylů
zobrazovat komplexní mapy překrýváním obrázků z mapových serverů (viz obrázek
1). Je možné též kaskádování serverů (viz obrázek 2).
• Web Feature Service (WFS): služba je určena k přenosu vektorových dat (ve
formátu GML). Z důvodu množství přenášených dat se hodí spíše pro práci s vlastními
daty nebo např. při analýzách. Práce s GML ovšem obvykle vyžaduje tlustého klienta.
• Web Processing Service (WPS): specifikace služby poskytuje standardizované
interakční rozhraní umožňující publikování geoprostorových procesů, identifikaci
a logické spojení těchto procesů klientem. WPS komunikační rozhraní standardizují
způsob jakým pracují, jak jsou jejich vstupy a výstupy popsány, jak klient vyžaduje
spuštění procesu a jak je výstup zpracován. Lze ji chápat jako abstraktní model
webové služby pro podporu použití a interoperabilitu. Podrobnosti viz na [3].
• Catalogue Service (CSW): podporuje schopnost publikování a vyhledávání metadat
o geoprostorových datech, službách a souvisejících zdrojích. Poskytovatelé obsahu
užívají katalogy k registrování metadat s ohledem na jimi zvolený informační model.
Klientské aplikace pak mohou vyhledávat geodata a služby efektivněji s ohledem pro
konkrétní účel.
2.3.2 Hlavní výhody praktického využití webových služeb dle OGC
Hlavní výhody praktického využití webových služeb dle standardů OGC vyplývají již ze
samotné podstaty věci, tj. z on-line poskytování aktuálních dat:
• uživatel nemusí mít potřebná mapová data na svém počítači, v případě komerčního
přístupu lze uplatnit jiné modely, např. zpoplatnění za využívání dat mikroplatbami,
• údržba dat jen na jednom místě, nejlépe na místě jejich vzniku, což v důsledku
znamená:
o každá organizace udržuje jen ta data, jež má ve své gesci, k ostatním má
přístup pomocí webových služeb jako kdokoliv jiný,
o není třeba neustále off-line přesouvat velká množství aktualizovaných dat ke
koncovým uživatelům,
o data jsou vždy aktuální, uživatel se nemusí starat o jejich aktualizace,
• v případě WMS se uživatel dostane pouze k výslednému obrázku sestavenému z dat,
což může snižovat riziko zneužití a nedovoleného šíření originálních dat,
• obvykle postačí jednoduchá aplikace na straně uživatele pro přístup a využití dat
(tenký klient, například webový prohlížeč),
• uživatel využívá jen ty služby a ta data, která opravdu potřebuje,
• uživatel se pomocí katalogů rychle dostane k datům, která potřebuje,
• uživatel není závislý na žádné softwarové platformě, obvykle ani nepozná na jakém
software daný server, jehož služby využívá, běží,
• WMS umožňují plnou interoperabilitu – propojení aplikací různých výrobců.
Jednotlivé mapové servery mohou být založeny na technologiích různých firem, ale
díky standardizovanému rozhraní spolu mohou komunikovat.
Nevýhodou může být snad jen nutnost „on-line“ připojení k mapovému serveru, jehož služby
jsou využívány.
Medzinárodná konferencia 70 rokov SvF STU, 4. - 5. december 2008, Bratislava, Slovensko
International Conference 70 Years of FCE STU, December 4 - 5, 2008 Bratislava, Slovakia
7
2.4
Webové aplikace XML pro výpočty
V předchozí kapitole uvedený trend přechodu aplikací GIS od „desktopových“ k distribuovaným Internetovým, se projevuje i v oblasti aplikací pro výpočty. Tak, jak jsou v oblasti
GIS integrujícím prvkem otevřené specifikace webových mapových služeb konsorcia OGC na
základě XML, tak i zde stojí webové aplikace pro výpočty na výhodách a vlastnostech tohoto
formátu. Bohužel zatím nelze předpokládat, že by došlo k unifikaci ve formátech pro
zpracovávaná data. I když právě toto by bylo jedním z největších přínosů.
Na rozdíl od webových služeb, kde dochází k interakci „stroj –
stroj“, dochází u webových aplikací k interakci „člověk –
stroj“. Princip využití webových aplikací pro výpočty pak je
ten, že uživatel (klient) má na svém počítači nějaká svá data
(například výsledky měření nebo předchozích výpočtů), tato
data on-line předá webové aplikaci na server, ta provede určené
výpočty a klientovi předá zpět výsledky. Interakce je
schematicky znázorněna na obrázku 3. Výsledkem tak můžou
být v konkrétním příkladě třeba aplikací vypočtené hodnoty
neznámých při vyrovnání geodetické sítě se současným
grafickým zobrazením vybraných výstupních veličin (náčrt
konfigurace sítě, elips chyb, korekcí souřadnic atd).
Obrázek 3: příklad komunikace
s webovou aplikací
Samozřejmě, že server s aplikací může poskytovat i nějaké
další služby, například WMS. Pak je možné kombinovat
využití výpočetní aplikace s těmito službami. Výsledkem poté může být třeba znázornění
zmíněných výstupních hodnot do obecného topo¬grafického mapového podkladu
poskytnutého webovou mapovou službou WMS.
Ani to však není vše, aplikační server může nejen zpracovávat aplikace a poskytovat služby
jako je třeba WMS, ale současně i služby zpracovávat, tj vyžadovat po dalších serverech.
Výsledkem tedy nakonec může být v našem příkladě třeba zobrazení uvedených výsledků
nejen v topografickém podkladě z aplikačního serveru, ale v nějaké tematické mapě, jejíž
konkrétní obsah si uživatel sám předem nadefinuje s využitím dat z několika dalších serverů
poskytujících tato tematická data ve formě služeb WMS. Poskytovatelé těchto dat ani nemusí
o existenci aplikace vůbec vědět. Interakce pak vypadá tak, jak je schématicky znázorněna na
obrázku 4.
Obrázek 4: příklad komunikace s webovou aplikací využívající
dalších webových služeb
Medzinárodná konferencia 70 rokov SvF STU, 4. - 5. december 2008, Bratislava, Slovensko
International Conference 70 Years of FCE STU, December 4 - 5, 2008 Bratislava, Slovakia
8
A jako třešínka na dortu může být schopnost aplikace využívat další potřebná data
k vlastnímu výpočtu z externích databází, např. státní správy, mezinárodních geodetických
služeb či firemních databází. Výsledky pak automaticky zpětně ukládat do obdobných
databází i spolu s protokoly o postupu provedení výpočtů. V našem konkrétním příkladě by
aplikace mohla získávat např. souřadnice daných bodů sítě z databází resortu ČÚZK (nebo
např. ze ZPMZ) a výsledky, tj např. souřadnice určovaných bodů sítě se všemi
charakteristikami přesnosti, kvality atd. i s protokolem výpočtu ukládat do příslušné firemní či
resortní databáze.
2.4.1 Hlavní výhody využití webových aplikací v praxi
Hlavní výhody využití webových aplikací v praxi opět vyplývají již ze samotného principu
poskytování služby zprostředkovávané aplikací on-line. Jde především o:
• výpočty provedené on-line webovou aplikací zaručují dodržení stanovených
výpočetních metod a postupů daných aplikací, které mohou vycházet například
z požadovaných technologických postupů,
• v případě potřeby je možné dokumentovat provedené výpočetní kroky a postupy spolu
se vstupními a výstupními hodnotami.
• uživatel nepotřebuje vlastnit software pro méně běžné nebo složité výpočty,
• uživatel se nemusí starat o aktualizace software vyvolané rozvojem technologií nebo
změnou výpočetních (technologických) postupů a předpisů,
• uživatel nepotřebuje mít podrobné teoretické ani programátorské znalosti pro
zvládnutí složitější výpočetní úlohy, stačí mu znát principy řešení, jeho věcný význam
a omezení pro použití,
• v případě komerčních řešení je možné využívání aplikací a služeb zpoplatnit například
mikroplatbami,
• webové aplikace XML mohou poskytnout stejně tak jako v případě webových služeb
WMS plnou interoperabilitu – propojení aplikací od různých výrobců. Jednotlivé
aplikační servery mohou být založeny na technologiích různých firem, ale díky
standardizovanému rozhraní na bázi XML spolu mohou komunikovat.
Nevýhodou je zde stejně jako v případě webových služeb nutnost být on-line po dobu
používání aplikace. Ani to však již dnes není velkým problémem, navíc v případě
výpočetních aplikací náročných na výkon a strojový čas serveru lze vstup a výstup dat často
řešit i dávkovou formou nevyžadující on-line připojení po celou dobu výpočtu.
Z uvedených výhod bychom upozornili především na první dvě. Poslední ze seznamu výhod
pak umožňuje budovat celou infrastrukturu z webových aplikací a tím řešit na principu
distribuce i velmi složité úlohy.
Na závěr je dobré si ještě připomenout, že při vhodném kombinování webových aplikací s
webovými službami nevstupuje uživatel do aplikace s ničím jiným, než s jeho vstupními daty
(třeba naměřenými hodnotami nebo statistickými údaji) a jako výsledek může dostat nejen
hodnoty z výpočtu (i velmi složitého), ale například i doplněné o grafický výstup v podobě
jím definované tematické mapy z geografických dat, která vůbec nemusí vlastnit a která jsou
vždy aktuální.
Medzinárodná konferencia 70 rokov SvF STU, 4. - 5. december 2008, Bratislava, Slovensko
International Conference 70 Years of FCE STU, December 4 - 5, 2008 Bratislava, Slovakia
3
9
Příklady webových aplikací pro zeměměřiče
3.1 Výpočet analýzy deformací
Jako první příklad nám může posloužit aplikace pro on-line výpočet analýzy deformací dle
teorie mechaniky kontinua z opakovaného zaměření geodetické sítě s grafickým zobrazením
výsledků do topografického či tematického podkladu [4], [5]. Plně funkční programová
aplikace tak ukazuje možnosti webových aplikací XML pro geodetické výpočty se současným
využitím webových mapových služeb WMS. Protože se navíc jedná o ne zcela běžný
výpočet, není ani v České republice a s nejvyšší pravděpodobností ani nikde jinde na světě
v současnosti žádný komerční software, který by dokázal tuto úlohu řešit. Lze tedy, spolu
s rostoucí přesností geodetických technik a technologií (především GPS) a věcnou potřebou
sledování geodynamických změn v určitých lokalitách (jaderné elektrárny, úložiště jaderného
odpadu, poddolovaná území, tektonické zlomy atd.), očekávat i její praktické využití.
Aplikace je v současnosti dostupná na URL: http://www.vugtk.cz/~deformace.
Princip užití aplikace spočívá v tom, že ze vstupních hodnot, kterými jsou především posuny
daných bodů geodetické sítě z opakovaných měřeních (na obrázcích 5 a 7 znázorněny
červenými šiplami), jsou určeny výstupní hodnoty v podobě jednak pole posunů ve čtvercové
síti (na obrázcích znázorněny modrými šipkami) a především parametrů pole deformací
(strain) opět ve čtvercové síti. Těmito parametry jsou hlavní osy tenzorů deformací.
V obrázcích 6, 8 a 9 jsou znázorněny modrými či zelenými křížky, kde modře jsou hlavní
směry kompresí a zeleně extenzí.
Právě parametry pole deformací jsou nezávislé na souřadnicových systémech a umožňují
objektivní vyšetření geodynamické aktivity dané lokality. Tyto výstupní hodnoty jsou pak
graficky znázorněny s využitím podkladových map získaných službou WMS z Internetu.
Stejně tak lze zobrazovat výsledky i do 3D modelů popřípadě provést export výstupních
hodnot do formátu KML pro zobrazení v SW Google Earth. Výstupní hodnoty jsou kromě
přehledných tabulek i ve formátech GML (Geographic markup language) [6] a SVG (Scalable
Vector Graphics) [7], tedy ve formátech XML. Na obrázcích 5 až 9 je uvedeno pouze několik
variant z mnoha možných grafických výstupů.
Medzinárodná konferencia 70 rokov SvF STU, 4. - 5. december 2008, Bratislava, Slovensko
International Conference 70 Years of FCE STU, December 4 - 5, 2008 Bratislava, Slovakia
10
Obrázek 5: výsledné interpolované posuny pro síť Ostrava 1974 – 1980 včetně podkladové mapy
Z hlediska softwarových nástrojů je kromě samotného jádra výpočetní aplikace, která je
napsána s využitím vícero programovacích a skriptovacích jazyků, klíčovým využití
freewarového (Open Source license) mapového serveru Mapserver z University Minesotta [8]
spolu s knihovnou MapScript na serveru s operačním systémem Linux a webovým serverem
Apache. Názorně lze tak ukázat, že i náročnější a složitější webové aplikace a služby se dají
stavět pomocí software s open source license, tudíž s vynaložením minima nákladů na SW.
V tomto případě není například vůbec nutné se starat o počty licencí pro současné využití
služeb WMS. Naprosté dodržování standardů je pak podmínkou úspěšného a perspektivního
řešení.
Další mnohem podrobnější informace o této aplikaci lze nalézt v [9], [4] nebo [5].
Medzinárodná konferencia 70 rokov SvF STU, 4. - 5. december 2008, Bratislava, Slovensko
International Conference 70 Years of FCE STU, December 4 - 5, 2008 Bratislava, Slovakia
11
Obrázek 6: výřez s danými posuny a určenými deformacemi pro síť Ostrava 1974 – 1980 včetně podkladové mapy
Obrázek 7: dané a určené posuny v GPS síti na Polsko – České hranici
Medzinárodná konferencia 70 rokov SvF STU, 4. - 5. december 2008, Bratislava, Slovensko
International Conference 70 Years of FCE STU, December 4 - 5, 2008 Bratislava, Slovakia
Obrázek 8: dané body a určené deformace v GPS síti na Polsko – České hranici
Obrázek 9: dané body a určené deformace v GPS síti na Polsko – České hranici, 3D znázornění v Google Earth
12
Medzinárodná konferencia 70 rokov SvF STU, 4. - 5. december 2008, Bratislava, Slovensko
International Conference 70 Years of FCE STU, December 4 - 5, 2008 Bratislava, Slovakia
13
3.2
Zpracování geometrického plánu
Mezi nové webové technologie také patří například zpracování geometrického plánu
prostřednictvím webové aplikace VÚGTK, v.v.i., která obdržela v soutěži „Česká hlava
2007“ cenu „INDUSTRIE“. Technologie navázala na možnosti „Informačního systému
katastru nemovitostí ČR“ (ISKN), který pro proces aktualizace využívá textový výměnný
formát dat jak pro soubory popisných informací (SPI), tak i pro soubory geodetických
informací (SGI) v jednom textovém formátu s označením VFK. Zpracovatelé změnových
dávek dat ISKN jsou neustále pod tlakem úprav tohoto textu formátu a musí vydávat finanční
prostředky pro údržbu svých softwarových nástrojů na úroveň poslední verze výměnného
formátu dat. Tuto neýhodu odstranila volně přístupná webová aplikace, která je z jednoho
místa aktualizovaná a dostupná jako webová aplikace všem zeměměřičům prozatím zdarma.
Webová aplikace pro zpracování geometrického plánu a výměnného formátu obsahuje zcela
nový způsob kreslení geometrického plánu, a to přímo v prostředí INTERNETU. Současně je
možné využít při zpracování data ve formátu DGN souborů, která byla vytvořena v prostředí
klasické a „desktopové“ aplikace. Webovou aplikaci je možné chápat jako klasickou
softwarovou aplikaci na osobním počítači, jejíž funkcionalita je přenesena do síťového
prostředí (Internetu).
Technologie využívá standardizovaných komponent např. Javascriptu, SVG na straně klienta,
komunikaci v XML mezi serverem a klientem. Aplikační funkčnost na straně serveru tvoří
univerzální prostředí implementovatelné formou webové aplikace.
Příkladem takové technologie je AJAX (Alynchronous Javascript and XML), které jsou
označovány jako Web 2.0 a umožňují vytvářet nové webové aplikace i pro zeměměřickou
praxi.
Interaktivní technologie, uživatelsky příjemnější, umožňují webové aplikace s využitím
Javasciptu na straně klienta a při zajištění asynchronní komunikace klient-server na bázi
jazyka XML dochází k odstranění nutnosti znovunačtení a překreslení celé webové stránky
při každé operaci jak tomu je na modelu statických HTML stránek. Nová aplikace pro
zpracování geometrického plánu na webu je plnohodnotná GIS aplikace s vlastní složitou
vnitřní logikou.
3.2.1 Postup práce s aplikací
Zpracování geometrického plánu na vzdáleném serveru má následující postup:
a) založení projektu a import podkladů ve VFK z ISKN do databáze včetně souboru
TXT se seznamem souřadnic měřených bodů pro tvorbu geometrického plánu
(http://www.geometrplan.cz).
b) vizualizace grafických dat VFK a seznamu souřadnic bodů na editoru, který je
součástí webové aplikace
c) vykreslení nového (změnového) stavu v katastrální mapě a uložení dat změnové
kresby prostřednictvím webového editoru do vzdálené databáze na serveru. V případě
chybového provedení je k dispozici protokol chyb.
d) definování vazeb původních a nových parcel a doplnění dalších atributů k parcelám
(např. BREJ, druh pozemku....)
e) export dat geometického plánu do databáze na serveru, konverze dat do VFK
a převzetí změnové dávky pro aktualizaci dat ISKN.
Medzinárodná konferencia 70 rokov SvF STU, 4. - 5. december 2008, Bratislava, Slovensko
International Conference 70 Years of FCE STU, December 4 - 5, 2008 Bratislava, Slovakia
14
Pro zeměměřiče a širokou veřejnost jsou již na Internetu k dispozici údaje ISKN na webové
stránce Českého úřadu zeměměřického a katastrálního (ČÚZK) „Nahlížení do katastru
nemovitostí“, které umožňují např. velmi rychle získat informace o parcele (výměra, typ
parcely, číslo mapového listu, způsob určení výměry, druh pozemku, číslo listu vlastnictví
a číslo popisné budovy na parcele). Součástí této informace je i jméno vlastníka
(spoluvlastníka) a adresa jeho bydliště.
Obrázek 10: Veřejné informace z katastru nemovitostí na webu
Ve spojení s webovou stránkou http://www.geometrplan.cz si mohou zeměměřiči zobrazit
grafickou část katastrální mapy, kterou obdrželi ve VFK z ISKN a doplnit a zkompletovat si
informace o parcele z další webové stránky ČÚZK „Nahlížení do katastru nemovitostí“.
Medzinárodná konferencia 70 rokov SvF STU, 4. - 5. december 2008, Bratislava, Slovensko
International Conference 70 Years of FCE STU, December 4 - 5, 2008 Bratislava, Slovakia
15
.
Obrázek 11: Úvodní strana webové aplikace pro zpracování geometrického plánu
Představené řešení - zpracování geometrického plánu prostřednictvím webu - může být do
budoucna základem pro novou technologii aktualizace dat ISKN. Dochází ke kompletnímu
přenosu softwarových aplikací do internetového prostředí. Řešení může sloužit nejen pro
zpracování geometrického plán, ale i pro zpracování ZPMZ (záznamu podrobného měření
změn měřického náčrtu).
Výrazným zlepšením datové komunikace mezi katastrálními pracovišti a externími odběrateli
dat by byla možnost elektronickým způsobem v prostředí Internetu specifikovat rozsah
výběru dat na grafickém podkladu katastrální mapy a seznamu datových skupin, které
požaduje zpracovatel geometrického plánu pro zpracování zakázky.
Jedním z možných řešení tohoto problému je zřídit internetovou (webovou) službu, která
vyhotoví XML dokument, který následně bude zaslaný uživateli. Lépe řečeno – jde o službu,
která na základě výměny XML dokumentů dokáže komunikovat s dalšími segmenty
v prostředí Internetu.
Zpracování výměnného formátu dat geometrického plánu mezi zeměměřičem, který vlastní
oprávnění k ověřování zeměměřických činností a ISKN, je proces velmi obtížný s ohledem na
velké množství variant možných při zpracování dat v rozsáhlých lokalitách. Proto je výhodné
vytvoření on-line webové aplikace pro zpracování výměnného formátu z dat geometrického
plánu (jak popisuje tento článek) a až poté, prostřednictvím navržené služby zasílat data do
ISKN.
V současné době vydává ČÚZK data katastru nemovitostí ve formátu VFK v klasické textové
podobě, na co jsou připraveny softwarové organizace, které vytvářejí nástroje umožňující
převážně v privátní sféře zpracování dat katastru nemovitostí. V této podobě je zřejmě tento
formát dostačující i s přihlédnutím na tradici v našich zemích. Další rozvoj webových služeb
v budoucnu si ovšem vyžádá revizi tohoto formátu, standardizaci geodat pro komunikaci
Medzinárodná konferencia 70 rokov SvF STU, 4. - 5. december 2008, Bratislava, Slovensko
International Conference 70 Years of FCE STU, December 4 - 5, 2008 Bratislava, Slovakia
16
v širším spektru uživatelů a orientaci na některý z naznačených směrů na základě XML
metajazyka (GML, LandXML nebo dalších XML souvisejících specifikací).
Webová aplikace by umožnila odpovědným osobám přijímat na katastrálních pracovištích
geometrické plány včetně protokolace a validace dat v nové rychlejší a flexibilnější formě.
3.2.2 Další rozvoj aplikace
Zpracování naměřených dat a dat poskytnutých z ISKN (SGI a SPI) ve VFK prostřednictvím
web aplikace umožňuje dálkovým způsobem zpracovávat data geometrického plánu bez
nutnosti pořizovat si nákladné SW aplikace pro jednoduchou kresbu geometrického plánu.
Výrazným zlepšením datové komunikace mezi katastrálními pracovišti a externími odběrateli
dat by byla možnost prostřednictvím webu specifikovat výběrovou množinu pro zpracování
GP a seznam datových skupin, které požaduje zpracovatel geometrického plánu. Jedná se
o možnost nadefinovat v datovém souboru ISKN výběr prvků nezbytných pro zpracování
zakázky.
K řešení v dalších letech zůstává upravit importní dávky do ISKN, zpracované zhotovitelem
geometrického plánu tak, aby mohly být zasílány taktéž prostřednictvím Internetu spolu
s výměnným formátem a veškerou doprovodnou dokumentací v podobě výměnného formátu
dat (náčrty, výpočetní protokoly apod.).
4 Závěr
Poslední roky se jednoznačně ukazuje snaha intenzívně využívat web jako nástroj pro
poskytování služeb a aplikací na nich založených a nikoliv jen jako médium pro poskytování
dat či informací včetně jejich vyhledávání. Tím jasně vystupuje do popředí potřeba
sjednocujícího nástroje pro webové aplikace, který umožní jejich snadnější a rychlejší
integritu. Takovým nástrojem v současnosti jsou webové služby s XML rozhraním,
nezávislým na platformách ani firemních formátech. Znamená to, že informační systémy,
služby a aplikace na něm založené budou mít dlouhou životnost za podmínky dodržování
standardů. Současně lze konstatovat, že vývoj směřuje k využívání distribuovaných služeb
a databází, jež využívají právě takováto XML rozhraní pro přístup k nim. Jako příklad této
tendence v oblasti geodat mohou posloužit uvedené webové služby podle specifikací OGC
konsorcia.
Tyto služby jsou již dnes ve stále větší míře využívány pro poskytování geodat. Stačí jen
jmenovat například zprovoznění WMS služby pro prohlížení katastrálních map Českým
úřadem zeměměřickým a katastrálním v prosinci 2007 na adrese http://wms.cuzk.cz/wms.asp,
nebo mapový server Ústavu pro hospodářskou úpravu lesů na http://geoportal2.uhul.cz/.
Budoucnost však nepochybně patří webovým aplikacím, které uvedené služby na základě
standardů využívají. V této souvislosti bychom nasměrovali čtenářovu pozornost především
na specifikace služeb WPS, viz [3]. Kromě dvou aplikací v tomto článku uvedených lze pak
ještě zmínit např. Analytický server ÚHÚL na adrese http://212.158.128.86/projects/uhul/,
kde je možné on-line provádět klasifikace družicových snímků [10].
Medzinárodná konferencia 70 rokov SvF STU, 4. - 5. december 2008, Bratislava, Slovensko
International Conference 70 Years of FCE STU, December 4 - 5, 2008 Bratislava, Slovakia
17
LITERATURA
[1]
Extensible Markup Language (XML) – výchozí místo k doporučením a specifikacím
vydávaným W3C (World Wide Web Consortium) pro XML, http://www.w3.org/XML/.
[2]
OpenGIS® Standards and Specifications, http://www.opengeospatial.org/standards
[3]
Web Processing Service, http://www.opengeospatial.org/standards/wps
[4]
Talich, M.: Web Application to Deformation Analysis of Repeated Geodetical
Measurement Using WMS. In: 3rd IAG / 12th FIG Symposium, Baden, May 22-24,
2006, Baden, ISBN: 3-9501492-3-6.
http://www.fig.net/commission6/baden_2006/PDF/MOD3/Talich.pdf
[5]
Talich, M.: Analýza deformací v poddolovaných lokalitách z opakovaných polohových
měření s využitím webové aplikace a mapových služeb WMS. Acta Montanistica
Slovaca, ISSN 1335-1788, Ročník 12 (2007), mimoriadne číslo 3, 567-575.
http://actamont.tuke.sk/pdf/2007/s3/41Talich.pdf
[6]
OpenGIS® Geography Markup Language (GML) Encoding Standard.
http://www.opengeospatial.org/standards/gml
[7]
Scalable Vector Graphics (SVG) XML Graphics for the Web,
http://www.w3.org/Graphics/SVG/
[8]
Mapserver, http://mapserver.gis.umn.edu/
[9]
Talich, M.: Využití metajazyka XML pro zeměměřictví a efektivní zpracování a
poskytování informací prostřednictvím Internetu. Výzkumná zpráva VÚGTK č. 1063,
VÚGTK, 2003. http://www.vugtk.cz/odis/sborniky/vyzk_zpravy/Vz_1063.pdf
[10] Fryml, J.: Lesnický profil metadat – sdílení dat a služeb. Seminář INSPIRE a Network
Services v českém GIS. Kde jsme a kam jdeme? 4. 2. 2008, MŽp,
http://www.cenia.cz/web/www/web-pub2.nsf/$pid/CENMSFO5KEY7/$FILE/lesnicky_profil.pdf
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
Kafka, Š.: Webové služby. Referát na semináři GIS ve státní správě a samosprávě. Seč,
6/2003.
Talich M.: Webové služby a aplikace XML. In: informace na dlani 2004 - INFORUM
2004, ISSN 1214-1429, Albertina icome Praha s.r.o.,
http://www.inforum.cz/inforum2004/prispevek.php?prispevek=32
Charvát, K., Kocáb, M., Konečný, M., Kubíček, P.: Geografická data v informační
společnosti, publikace VÚGTK, v.v.i., s. 269., ISBN 978-80-8588, VÚGTK, v.v.i.,
Zdiby, 2007
Vyhláška č. 26/2007 Sb. ze dne 5. února 2007, kterou se provádí zákon č. 265/1992 Sb.
o zápisech vlastnických a jiných věcných práv k nemovitostem, ve znění zákona č.
210/1993 Sb., zákona č. 90/1996 Sb. a zákon č. 344/1992 Sb. o katastru nemovitostí
České republiky (katastrální zákon), ve znění zákona č. 89/1996 Sb., ve znění vyhlášky
č. 79/1998 Sb., vyhlášky č. 113/2000 Sb. a vyhlášky č. 163/2001 Sb. In Sbírka zákonů
České republiky částky 21-40. Praha: Ministerstvo vnitra, 2007, s. 118-206.
ISSN 1211-1244. Přístup také z WWW: http://www.cuzk.cz/ .
Vaniš,P., Kocáb,M.: Testování aparatur GPS pro navigační systémy a mobilní sběr geodat. In Milan Talich (ed) 1st International trade Fair of Geodesy, Cartography, Navigation and Geoinformatics GEOS 2006: Conference Proceedings, Prague, 16th-18th
March 2006, Zdiby: VÚGTK, 2007, s. 62. ISBN 80-85881-25-X.
Medzinárodná konferencia 70 rokov SvF STU, 4. - 5. december 2008, Bratislava, Slovensko
International Conference 70 Years of FCE STU, December 4 - 5, 2008 Bratislava, Slovakia
[16]
[17]
18
Kocáb, M.: Nový výměnný formát dat katastru nemovitostí a pozemkové úpravy. Pozemkové úpravy. 2002, č. 41 (září), s. 12-14.
Kocáb, M., Cajthaml, T.: Novaja forma gosudarstvennoj karty Češskoj Respubliky
masštaba 1:5000. In IX Mižnarodnyj naukovo-techničnyj simpozium Geoinformacijnyj
monitoryng navkolyšňoho seredovyšča, GPS ta GIS technologiji 6.-11 veresňa 2004,
Alušta (Krym): Zbirnyk materialiv. Lviv: Lagt, 2004, s. 60-63.