Международное рабочее совещание «Состояние и перспективы развития Государственного геологического

Международное рабочее совещание
«Состояние и перспективы развития Государственного геологического
картографирования территории Российской Федерации и ее
континентального шельфа масштаба 1:1 000 000 и 1:200 000»
Методические принципы организации сетевого
информационного ресурса геологического
содержания с применением современных
программно-технологических методов и средств
Арсеньев Б.П., Горностаев С.С. (ФГУП «ВСЕГЕИ»)
18 апреля 2013 г., Санкт-Петербург
Всероссийский научно-исследовательский
геологический институт им. А.П. Карпинского
Некоторые примеры и оценки
1. Фактически безрезультатная деятельность в области разработки компонентов АСУ
одного из первых отечественных компьютерных центров в институте кибернетики
(Киев, академик Глушко, 25-30 лет), и последующие попытки создания целого
семейства автоматизированных систем (АСУП, АСУТП, САПР и т.п.).
2. Концептуальные ошибки в отказе от перспективных отечественных разработок
(например, от архитектуры системы БЭСМ, существенно опережающей западные
аналоги IBM). В частности, принципы операционной системы были реализованы в
системе БЭСМ на десятилетие раньше, чем в системах IBM-360, 370, 380.
3. Малообъяснимый развал мощных групп отечественных разработчиков (например,
центра разработки методов и средств локальных вычислительных сетей под
руководством академика Якубайтиса).
4. Отсутствие единой терминологически-понятийной основы в области информатики.
Более того, на сегодняшний день еще не выработано академическое определение
информатики. Характерно, что наиболее приемлемый вариант определения
информатики не содержит упоминания о компьютерных технологиях, которые
являются лишь инструментом информатики, и т.п.
Типичные проблемы программно-технологических разработок




Программно-технологические продукты не облегчают, а зачастую лишь усложняют
жизнь пользователей. Вместо решения прикладных задач пользователи
вынуждены изучать специализированные возможности программ и систем,
которые, по оценкам специалистов, часто тратят гораздо больше времени на
обслуживание «себя любимых» вместо помощи в решении прикладных задач.
Уровень автоматизации решения задач практически не растет. Максимум, который
сегодня более-менее достигнут – организация комплексов классов «каталог,
библиотека», в которых, при наличии известного мастерства, можно что-то найти, и
не более того. Геологические задачи анализа и исследования элементарно не
охвачены автоматизацией вообще.
Катастрофическая разнородность применяемых программ и систем, форматов
данных и пр. уже привели к созданию «завалов» цифровых материалов,
реанимация которых просто мало реальна. Такая ситуация характерна для очень
многих отраслей государственного хозяйства.
Можно приводить сотни и тысячи такого рода примеров из практики.
Классификация программно-технологического обеспечения
Каждый из представленных на схеме блоков технологически специализирован.
Поэтому, попытки перемешивания этих блоков в единые программнотехнологические компоненты грозят множеством неприятностей, и именно
пользователям.
Создание цифровых материалов
(векторные модели карт,
массивы и наборы данных,
компьютерные образы
сопровождающих документов)
Организация цифровых
материалов (варианты ГИСпроектов карт, базы данных,
галереи графических и
растровых документов)
Разработка
интуитивно
понятной
пользователю
программнотехнологической
среды
оперативной
работы с
цифровыми
материалами
Вывод
результатов,
документов,
публикация
Разработка доверительной среды
интерактивной работы,
взаимодействия с другими системами
и ресурсами, поддержка задач
управления, анализа и исследований
1. Создание цифровых материалов
Здесь программно-технологическая унификация просто неуместна. Именно здесь
должны работать отраслевые требования и рекомендации по составу и содержанию
создаваемых цифровых материалов. На логическом уровне, но никак не в виде программнотехнологических формулировок. Создаваемые разработчиками автоматизированные средства
– это помощь, но не условие.
На этом уровне любое программно-технологическое «насилие» недопустимо.
Авторов и создателей цифровых материалов надо убеждать, помогать им в переходе на более
совершенные программно-технологические методы и средства. Типичный состав
используемого сегодня программно-технологического обеспечения – ARCGIS, ARCVIEW, MS
OFFICE (ACCESS, EXCEL), разнообразные текстовые и графические редакторы. Например, при
создании векторных карт хорошей альтернативы «тяжелым» ГИС-ам типа ARCGIS пока просто
нет.
2. Организация цифровых материалов
Этот блок характеризуется профессиональными требованиями к его реализации. В
первую очередь, такие требования касаются систем ГИС и СУБД (ГИС-серверы и SQL-серверы).
Необходимо решать проблемы проектирования схем БД вместо концентрации прямых таблиц
с атрибутивными описаниями объектов. Схемы БД предпочтительно проектировать в
объектной модели (опыт разработок ВСЕГЕИ и его МФ).
На этом этапе должны создаваться и использоваться профессиональные ГИСсерверы, базы данных в их классическом понимании (а не просто наборы таблиц),
автоматизированные инструменты работы с графикой, растрами и документами. Все
внутреннее устройство цифровых материалов должно быть скрыто от пользователя.
С учетом специфики автоматизируемых задач, фактически речь идет о разработке
полномасштабного сервера приложений, состоящего из базовых разделов.
1.
Сервер приложений работы с лексическими и атрибутивными БД. Пример
реализации такого сервера приложений был приведен в докладе Мазуркевича К.Н.
по разработке интернет-представления ГИС – Атласа «Недра России»
(сайт опубликован в локальном варианте во ВСЕГЕИ).
2.
Картографический сервер приложений.
Картографический сервер приложений
Возможные варианты реализации:
-
с использованием языка программирования PHP (фреймворк Yii);
-
с использованием платформенно-независимого объектно- ориентированного
языка программирования Java и среды разработки Google Web Toolkit;
-
С использованием многофункционального объектного
фреймворка для разработки веб-приложений от Microsoft –
.NET Framework (ASP.NET, Silverlight, XAML);
-
с использованием среды разработки Ruby on Rails, основанной на языке
программирования Ruby и реализующей шаблоны MVC-архитектуры;
-
с использованием Node.js – свободно распространяемого программного
каркаса для разработки веб-приложений, основанного на парадигме
асинхронной обработки данных.
ГИС - сервер
Для публикации картографических (геопривязанных) данных в глобальных компьютерных сетях наиболее
распространенным решением является использование возможностей т.н. ГИС-сервера. Этот компонент
отвечает за обработку и внутреннее перераспределение поступающих от сервера приложений запросов на
получение пространственных данных; используя параметры поступившего запроса, он формирует участок
карты, подлежащий отображению и передаче через сеть, или выдает атрибутивную информацию,
соответствующую пространственным координатам запрашиваемого участка.
Примеры существующих решений:
Проприетарное (платное) ПО
-
ArcGIS Server
+ Надежность
- Цена
Бесплатное ПО
MapServer, GeoServer
+ Гибкость
- Отсутствие типовых решений
- Сложность в масштабировании
-
Одним из типовых и общепринятых механизмов работы с картографическими данными является
использование протокола WMS (протокол передачи картографических данных в растровом формате).
Основные его характеристики включают следующие ключевые позиции:
Вся ресурсозатратная обработка картографических данных для представления в сети
происходит на сервере, не создавая лишней нагрузки на компьютер пользователя
Пользователь получает растр с требуемыми параметрами (экстент, проекция и т.п.)
Хотя определенный функционал (такой как, например, динамическое выделение участка карты,
определение пересекающихся областей и пр.), не может быть напрямую осуществлен через WMS, данный
пробел может быть ликвидирован за счет реализации богатых возможностей ГИС-сервера MapServer,
работающего под управлением сервера приложений.
3. Организация среды работы с цифровыми материалами
На этом этапе создается программно-технологическая среда, удобная для работы с
цифровыми материалами во всех режимах доступа – чтения, модификации, апробации и т.п.
На наш взгляд и на основании опыта на этом уровне наиболее целесообразно
использовать современные системы объектно-ориентированного программирования, такие,
как VISUAL STUDIO 2010 с базовым языком C#. Пример построения такого продукта был
продемонстрирован в докладе Карпузовой Н.У. по тематике серийных легенд. Основная
причина такого выбора – точное следование современным тенденциям развития программнотехнологических методов и средств, в частности – базирование на технологии DOTNET 4.
Пользовательская операционная среда. Никакой компьютерной специфики здесь не
должно быть в принципе. Пользователю не должен быть интересен, например, SHAPE формат,
или правила формирования SQL-запросов. Интуитивно понятный, предметный интерфейс и
полный, необходимый пользователю-администратору, набор автоматизированных функций и
операций.
4. Разработка доверительной среды интерактивной работы,
взаимодействия с другими системами и ресурсами, поддержка
задач управления, анализа и исследований
Поддержка решения задач управления, анализа, исследований.
Реализацию этого блока еще предстоит наработать. Безусловно, способности
человека позволяют ему
результативно ориентироваться даже в кипах
разнородных бумажных материалов. Но нужны реальные автоматизированные
средства оказания помощи пользователям всех рангов при решении собственно
ключевых предметных задач.
Построение доверительной среды осуществляется полностью методами и
средствами WEB-технологий (трехзвенная архитектура, «тонкий» клиент).
-
Для работы необходим лишь любой из стандартных веб-браузеров (Opera,
Chrome, Firefox, Safari, Internet Explorer)
-
Не требуется установка никакого дополнительного программного
обеспечения
Пример оформления сайта «ГИС-Атлас России»
Пример представления карт в веб-форме (с элементами ЭБЗ)
Пример представления карт в веб-форме (с элементами топоосновы)
5. Вывод результатов, документов, публикация
По темам публикации материалов и издания картографических материалов было
сделано несколько интересных и содержательных докладов. Этот уровень программнотехнологического обеспечения не рассматривается в данном докладе.
Хочется отметить следующее. Наверно, уже давно прошло время представлять,
например, данные об объекте в виде фрагмента атрибутивной таблицы. Пользователю
привычно работать с отчетами, оформленными таблицами, графиками, диаграммами и пр.
Вряд ли пользователю комфортно разбираться в системного вида таблице, пытаться
реагировать на сложные системные сообщения, и т.п.
Заключение
1. Точная классификация, ранжирование и адекватный выбор программно-технологических
методов и средств – залог успеха построения систем, приложений и программ, реально
обеспечивающих автоматизацию решения прикладных задач в интересах пользователей, а
не ради обслуживающих программно-технологических компонентов.
2. Методически выверенные программно-технологические решения – наиболее
эффективный путь перехода от ручных технологий (с элементами компьютерных вставок) к
построения реально автоматизированных технологических участков и информационных
технологий в целом.
3. Современный уровень отечественных разработок (ВСЕГЕИ, МФ ВСЕГЕИ, ГЕОСИСТЕМ и др.)
уступает западным разработкам только в программно-технологической целостности и
адекватности разработок решаемым задач, но зачастую превосходит западные образцы в
аспектах проектно-инженерных решений и ориентации на реальных предметных
пользователей.
Спасибо за внимание.