Принципы построения и программное обеспечение корпоративных информационных систем на основе технологий распределенных вычислений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.11, кандидат технических наук Кухаренко, Евгений Леонидович

• Кухаренко, Евгений Леонидович
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кухаренко, Евгений Леонидович

ВВЕДЕНИЕ. актуальность темы.

Цели и структура работы.

Научная новизна, практическая значимость и апробация результатов.

ГЛАВА 1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ.

1.1. Методология построения системы удаленного доступа к геоданным.

1.2. Технологические основы интеграции ГИС и Интернет.

1.3. Архитектура системы.

1.4. Функциональная структура системы.

1.5. Основные алгоритмы системы.

ГЛАВА 2. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ.

1.1. Визуализатор для ГИС МарЮТо.

1.1.1. Структура программного комплекса. 1.2. Серверное приложение. 1.3. Клиентское приложение.

1.1.4. МарВазю-приложение.

2. Визуализатор для ГИС КАМАТ.

3. Описание технического обеспечения.

ГЛАВА 3. ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМЫ.

1.1. Визуализатор данных ГИС МАР1дао.

2. ГИС органов власти и управления Иркутской области.

2.1. Требования к системе.

2.2. КАМАТ-визуализатор как средство демонстрации данных.

ГЛАВА 4. КОНЦЕПЦИЯ КОРПОРАТИВНОГО ПОЛЯ ГЕОДАННЫХ.

1. Организация взаимодействия "клиент.клиент- сервер".

1.1. Компонентная объектная модель (СОМ). 1.2. Технология распределенных вычислений БСОМ.

Л.З. Переход от СОМ к БСОМ.

2. Формализм описания корпоративных геоданных.

АКЛЮЧЕНИЕ.

ИТЕРАТУРА.

ШИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ШИСОК ИЛЛЮСТРАЦИЙ.

ШИСОК ТАБЛИЦ.

РИЛОЖЕНИЯ. риложение 1. Пример описания геоданных на ССМЬ. риложение 2. Листинг программы серверного приложения ГИС-визуализатора. риложение 3. Листинг программы клиентского приложения ГИС-визуализатора. риложение 4. Листинг МарВазкмгриложения. риложение 5. ОЬЕ-интерфейсы системы "Территория" комплекса КАМАТ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Принципы построения и программное обеспечение корпоративных информационных систем на основе технологий распределенных вычислений»

Мир сегодня - это мир информации, в каждый момент мы производим [/или потребляем информацию. Очевидно, что от того, как она [редставлена, зависит эффективность восприятия, и, как следствие, [ринятие решений в различных областях деятельности. Наибольшее начение информационное обеспечение оказывает на так называемую [роизводственную деятельность. Под производством понимается не только гроизводство собственно "вещей", но и "нематериального" продукта и услуг - таких как почта, телефон, транспорт, получение нового научного знания и шогое другое.

В настоящее время невозможно представить функционирование фганизации без использования так называемых новых информационных ехнологий, основанных на распределенных информационных ресурсах и »беспечивающих разные аспекты деятельности предприятия - финансовые, :адровые, организационные и др. Каждая из организаций по-своему решает тоящие перед ней задачи -это или закупка хорошо зарекомендовавшего [рограммного продукта разной степени сложности, либо разработка обственной системы автоматизации деятельности предприятия. Так или [наче, в данных системах должны быть проработаны и реализованы •сновные требования сегодняшнего дня - распределенная обработка данных, гдаленный доступ, мультимедийный интерфейс и т.д. В последнее время вою высокую эффективность для обработки пространственно-»аспределенных данных продемонстрировали геоинформационные системы ГИС) [1,2], которые широко применяются в различных областях: от осударственного управления (от уровня района до уровня страны), в [роизводстве (от уровня транспортной фирмы до крупнейших концернов ипа Тюменьнефть) и т.д. Отметим, что ГИС и новые информационные ехнологии - это только огромный набор инструментов, по-разному [рименяемых специалистами и необходимо четко определить, каким »бразом можно увеличить эффективность деятельности организации с их юмощью [3].

Очевидно, что управление предприятием - это фактически [епрерывный процесс решения задач, стоящих перед компанией, от мелких-екущих и повседневных до крупных-стратегических, определяющих -раекторию развития компании на значительные промежутки времени. 1нформационные процессы, используемые для комплексного обеспечения адач принятия решений можно разделить на три больших группы: олучение информации, её обработка (анализ, оценка, прогноз) и редставление/отображение (визуализация). Эти процессы обеспечиваются в вою очередь процессами хранения и передачи информации. Иными ловами, это цепочка «ввод-обработка/хранение/передача-вывод», [нформационные процессы, основанные на ГИС, обеспечивают еобходимой информацией в организации тех, кто принимает решения в оответствии с пространственной привязкой объектов и субъектов еятельности.

Определение ГИС

ГИС - это программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий бработку пространственно-распределенной информации.

Как и в любой сложной информационной системе в ГИС выделяются ве основные составляющие: данные (с пространственной привязкой) и ппаратно/программные инструменты.

Данные

Данные - это наиболее важный компонент ГИС. Данные о ространственном положении (географические данные) и связанные с ними писательные данные (атрибутивные данные) составляют пространственные анные ГИС и могут собираться и подготавливаться самой организацией-отребителем, либо приобретаться у каких-либо поставщиков такой нформации на любой основе.

Что такое географические данные? Это информация, связанная с естом ее нахождения, например, наименования полезных ископаемых деторождения и характеристики областей распространения. Во многих пучаях наиболее сложной частью создания данных ГИС [4] является их оотнесение с местом, - этот процесс известен как геокодирование [5]. В езультате этого процесса в наборе данных должен появиться элемент, арактеризующий его положение в пространстве. В процессе управления ространственными данными ГИС интегрирует такие данные с другими ипами и источниками данных (например, данные дистанционного эндирования Земли [6]), а также может использовать СУБД (хранилища анных), применяемые многими организациями для упорядочивания и оддержки разнообразной информации. После этого мы имеем уже дело с опографическими (или общегеографическими, как, например, уристические карты или лоции) и тематическими (геологическими, ючвенными, климатическими и др.) картами.

Но реальность слишком сложна даже для самого гибкого программного •беспечения ГИС, поэтому для представления информации в [ространственном хранилище необходимы некоторые упрощения и [опущения. Они выражаются в том, что реальность мира описывается [етырьмя абстрактными элементами - точка, линия, область, поверхность, а [редставление этих элементов в виде двух форм - растровое и векторное. 1о, в дополнение к этим двум формам, в настоящее время, наиболее [опулярным становится третье - объектно-ориентированное, представляя шр в виде реальных объектов. Это представление менее абстрактно, имеет 1ного преимуществ, проще понимается и представляется, но требует юльших вычислительных ресурсов компьютера. Например, в приложении [ля риэлторской деятельности, точка может означать остановочный пункт тршрута общественного транспорта, линия - соединительный элемент акого маршрута, область - объект сделки, как здание, набор сооружений, а говерхность может означать территорию, на которой все это расположено в екторном или растровом представлении. В векторной модели, информация | точках, линиях и полигонах кодируется и хранится в виде набора :оординат (Х,У). Например, местоположение буровой скважины (точечного ►бъекта) описывается парой координат (Х,У). Линейные объекты, такие как [ороги, реки или трубопроводы, представляются как множественные наборы :оординат (Х,У). Полигональные объекты (области), типа речных юдосборов, земельных участков или областей обслуживания, хранятся в ;иде замкнутого набора координат. Векторная модель особенно удобна для ^писания дискретных объектов и меньше подходит для описания [епрерывно меняющихся свойств, таких как типы почв или доступность •бъектов. Растровая модель оптимальна для работы с непрерывными войствами, где изображение представляет собой набор значений для сдельных элементарных составляющих (ячеек) и оно подобно картинке. Современные ГИС могут работать как с векторными, так и с растровыми юделями, по-разному влияя на функциональные характеристики конечных [родуктов ГИС.

Если говорить об обработке пространственной информации в целом, то уществуют еще класс систем, которые могут считаться близкими к ГИС. )то системы автоматизированного проектирования (САБ-системы), втоматизированного картографирования (АМ-системы) и системы правления сетями (БМ-системы). Описание этих систем можно найти в оответствующей литературе. Но все указанные системы основаны на [спользование единых аппаратных средств.

Аппаратные и программные средства ГИС

Аппаратные средства ГИС включают в себя разнообразные устройства [ечати карт на бумаге, пленке, сканеры и дигитайзеры для ввода, :ачественные мониторы для отображения информации и, конечно, :омпьютеры, на которых функционируют ГИС. В настоящее время ГИС •аботают на различных типах компьютерных платформ, от крупных [ентрализ'ованных серверов до отдельных или связанных сетью настольных :омпьютеров. Программное обеспечение ГИС содержит функции и [нструменты, необходимые для хранения, анализа и визуализации [ространственной информации. Ключевыми компонентами программных [родуктов являются: инструменты для ввода и оперирования еографической информацией; СУБД; инструменты поддержки [ространственных запросов, анализа и визуализации; графический штерфейс пользователя1 для доступа к таким инструментам.

В связи с огромной ролью, которую сейчас оказывает Интернет, [еобходимо указать, что интеграция ГИС и Интернет имеет уже собственные »чертания и известна как технология "ГИС-по-Интернет".

Обзор продуктов, реализующих технологию "ГИС-по-Интернет"

Целью этого обзора является попытка освежить важнейшие свойства, юзможности и ограничения описываемых систем, и самое главное показать [х в сравнении друг с другом и предлагаемой системой в динамике их >азвития, демонстрируя восприятие, позволяющее увидеть роль и место :аждой отдельной системы, а с ней реализуемые ей принципы.

Разнообразие информации, функций обработки, учет особенностей юльзователя и многие другие причины ставят перед специалистами, юздающими корпоративные ресурсы, задачи по комбинированию различных шформационных технологий. В качестве системообразующей для >рганизации удаленного доступа к таким ресурсам многими авторами осматривается \УЛ\^\¥-технология. Заметим, что данный подход позволяет

1 Аббрев. От Graphic User Interface (англ.)

- графический интерфейс пользователя юздавать корпоративные ресурсы, используя не только возможности фотоколов [7] HTTP2 и FTP3 и их связки, но и подключать СУБД, их гриложения, а также другие "внешние" программы, работающие с [спользованием CGI4, ISAPI5 и др. При включении в состав клиентского »беспечения так называемых модулей Plug-in, обеспечивается возможность фямого просмотра и работы с документами, выполненными в иных, нежели ITML6, форматах (DOC, XLS, CGM и т.д.). Использование языков JAVA, )elphi, С++ [8] позволяет создавать оригинальные интерфейсные и иные филожения, существенно разнообразившие способы работы с информацией i режиме удаленного доступа. Весь представленный спектр технологий [спользуется и при создании корпоративных ресурсов с использованием еопространственных [9,10] данных, и интегрирующих WWW- и ГИС-ехнологии. Геопространственные данные, в отличие от многих других ;анных, имеют довольно устоявшуюся структуру, накоплены разнообразные [етодические и технологические решения их представления и обработки. Но ;о не давнего времени практически отсутствовала возможность их [убликации в Интернет, и только благодаря появлению новых высоко [ропускных каналов связи и развитию микроэлектронной базы ЭВМ в Тнтернете появились десятки WWW-серверов содержащих артографическую информацию. До настоящего времени эти серверы обеспечивали лишь выбор и просмотр заранее определенного набора артинок в форматах GIF, JPEG или другом графическом формате. Такая рганизация работ имела следующие достоинства:

- простота публикации,

- низкие требования к аппаратному обеспечению сервера,

- невысокая пропускная способность телекоммуникационного канала,

- использование клиентом стандартного браузера.

Одним из пионеров среди подобных серверов по праву считается lational Atlas Information Service (NAIS) of Canada ttp://ellesmere.ccm.einr.ca/wnaismap/naismap.html), прототип которого был

2 Аббрев. От Hyper Text Transfer Protocol - протокол передачи гипертекста (англ.)

3 Аббрев. От File Transfer Protocol - протокол передачи файлов (англ.)

4 Аббрев. От Common Gateway Interface - общий интерфейс шлюза (англ.)

5 Аббрев. От Internet Server API

6 Аббрев. От HyperText Markup Language - язык расметки гипертекста (англ.) отов еще весной 1994 года. На сервере NAISmap были размещены ^ематические карты из электронного атласа Канады.

Среди функциональных возможностей созданных с использованием •того подхода различных картографических серверов выделим:

- позиционирование запрашиваемой карты в рабочем окне HTML-страницы по географическим координатам центральной точки;

- смещение карты относительно рабочей рамки HTML-страницы на заданный шаг;

- масштабирование карты;

- выбор картографических слоев и их цветовое/штриховое оформление;

- подключение дополнительных слоев с внемасштабными знаками и подписями.

Некоторые из этих серверов позволяют осуществлять редактирование :лоя с созданием его нового варианта на основе выбранного показателя.

Следующим этапом развития систем для web-просмотра :артографической информации произошло подключение функций работы с ^УБД, содержащими атрибутивные данные карт. Карты представлялись в рафических форматах Windows (GIF, JPEG и др.), а сервер обеспечивал юзможность выбора в БД соответствующей территории, представленной на :арте, задания набора дополнительных условий и в результате отображалась юответствующая карта с дополнительной атрибутивной информацией. Данный подход предъявляет повышенные требования к программно-лпаратному обеспечению сервера, однако, повышается эффективность »аботы за счет структурированного представления картографических (анных.

Однако клиент, в этих системах выступает в роли "пассивного" ютребителя заранее подготовленных данных, расположенных на сервере и гет возможности интегрировать данные клиента с данными сервера для их ювместного использования.

Дальнейшая интеграция Интернет и ГИС-технологий дало основу >азвития такого направления сетевого взаимодействия с еопространственными данными, как телекартография или web-:артографирование [11,12]. Термин телекартография был предложен Grady I. Meehan для обозначения процесса картографирования на расстоянии. Данный подход распространяет текущее картографическое рабочее поле на ice доступные корпоративные ресурсы и выводит его за рамки ресурсов онкретной ГИС. Программный комплекс, созданный с использованием >того подхода отличается от существующих ГИС тремя принципиальными юментами:

- неограниченное число одновременно работающих пользователей;

- возможность создания распределенных хранилищ данных, что позволяет резко увеличить максимальный объем совместно обрабатываемых данных и, что наиболее важно, использовать для анализа данные из нескольких источников одновременно;

- основным протоколом обмена между ГИС-сервером и ГИС-клиентами является TCP/IP, и как следствие возможность взаимодействие с использованием не только локальных, но и глобальных сетей.

Перечисленные особенности позволяют использовать ГИС, •азработанную на концепции "ГИС-по-Интернет", в принципиально новом :ачестве - из инструмента пространственного анализа в инструмент правления пространственно распределенными проектами.

Существующие системы можно классифицировать по выполняемым )ункциям и роли пользователя на три больших группы: справочно-юисковые ГИС (1), системы мониторинга (2) и виртуальные ГИС (3).

1) В таких системах большинство удаленных пользователей ГИС-ервера - "пассивные", то есть они не кодифицируют информацию на ервере, а только считывают ее в соответствии с запросом. Такие ГИС ключают в себя атласы, карты городов, и т.п. и обеспечивают поиск апрашиваемых данных и отображение соответствующей им артографической, и семантически связанной информации [13].

2) Это системы, в которых удаленный пользователь не использует ,анные сервера, а только посылает ему семантическую информацию об 'бъекте (например, о координатах, или о значении какого-либо параметра и .п.). Такие ГИС применяются в управлении пространственно-распределенными организациями, например, осуществляющими инкассацию, обеспечивающих жизнедеятельность города, систем сбора информации об кологически опасных объектах и т.п.

3) В данных системах большинство пользователей ГИС-сервера вляются активными (т.е. они не только используют информацию с сервера, но ! увеличивают ее объем и точность). Как правило, такие системы являются сновным инструментом управления большим проектом и позволяют рганизовать взаимодействие различных специалистов, обеспечивая ктуальность, достоверность и комплексность представляемой информации.

Использование концепции "ГИС-по-Интернет" предоставляет азработчикам и пользователям возможность создания распределенных ГИС, бъединяющих данные, расположенные на разных серверах сети [14]. администрирование ГИС, созданных в рамках данной концепции, становится олее естественным и простым, т.к. отпадает необходимость дублирования анных и тиражирования программного обеспечения для клиентов, актуализация данных выполняется на местах - у производителей и обственников информации. В дополнение к этому, интерфейс пользователя тановится все более унифицированным, т. к. для работы клиента спользуется стандартный броузер страниц, иногда со встроенным артографическим компонентом (Plug-In или ActiveX). Плюс простота становки программного обеспечения клиента, которое может устанавливаться или обновляться на новую версию) автоматически при входе на оответствующую страницу.

В настоящее время ГИС-индустрия уже предлагает на рынок азнообразные решения для интеграции ГИС и Интернет. Все крупные роизводители ГИС, так или иначе, затрагивают эту тему, и каждый из них оздает свою разновидность реализации серверов и клиентов "ГИС-по-[нтернет". Обычно такие серверы работают со структурами данных одственных ГИС-систем, только некоторые поддерживают форматы данных ругих ГИС.

Реализации таких систем предлагают многие компании, в частности, п , oitodesk Inc., Intergraph Corp., ESRI Inc., Maplnfo Corp., Bentley Inc.

Autodesk AutoCAD Map

AutoCAD Map - это ГИС на основе AutoCAD (полностью включающая го в себя) с системой управления базами данных, реализующей функции аботы с топологией объектов для создания, просмотра, редактирования и правления графическими базами данных в среде Windows 95/NT.

•у

Аббрев. От Environmental Systems Research Institute - Институт исследования окружающей среды (англ.)

Autodesk World

Autodesk World 2.0 - система ведения, интеграции и управления отоком географической информации и атрибутов карт с обработкой нформации стандартных баз данных и ГИС.

Autodesk MapGuide

Autodesk MapGuide - система, обеспечивающая создание и поддержку инамичных WWW-приложений и для работы с картографическими и грибутивными данными в среде Интернет/Интранет.

MapXsite (Maplnfo Corp.)

MapXsite - система, предназначенная для размещения карт в [нтернет/Интранет, решающая задачу типа "Найти ближайший" и Расположение продавца".

Имеются две модификации MapXsite:

- MapXsite Quick Start - базовые средства для добавления интерактивных карт на HTML-страницы;

- "полный" MapXsite - интегрированная среда разработки, позволяющая модифицировать приложения с помощью Visual Basic.

MapXtreme (Maplnfo Corp.)

MapXtreme - система, предназначенная для публикации данных ГИС laplnfo в Интернет. Базой MapXtreme является управляющий элемент МарХ стандартный элемент ActiveX, предоставляющий набор методов для нтеграции данных формата Maplnfo с пользовательскими приложениями.

ArcView GIS и ArcView IMS (ESRI Inc.)

В основе ArcView лежит масштабируемая архитектура создания ряда нешних и внутренних модулей, по мере необходимости добавляемых к ядру акета и расширяющих его функции:

- ArcView Spatial Analyst;

- ArcView NetWwork Analyst;

- ArcView Internet Map Server;

- 3D Analyst;

- и др.

ArcView Internet Map Server - модуль, который позволяет представить в [нтернет стандартный вид проекта ArcView в виде картинки. Включает шструментарий на языке Java - MapCafe, предназначенный для 1редоставления стандартных функций работы с картами: их шнорамирования, обращения к базе данных, переоформления и т.п., а также )бращения через "горячую связь" к другим базам данных и пр.

GeoMedia Web Мар (Intergraph Corp.)

Для преобразования ГИС-данных в подобные карты используется тнология ActiveCGM на основе модулей типа plug-in. Эти модули дела убавляют стандартному Web-навигатору возможность читать документы, ¡ыполненные в векторных или растровых картографических форматах сонкретных ГИС или более универсальных графических форматах.

ModelServer Discovery (Bentley Corp.)

Система по своим свойствам аналогична описанной выше, различаются >ни лишь в подходах к реализации.

Для работы клиента, как и ранее, необходим любой броузер и (ополнительный plug-in, позволяющий броузеру работать с сервером, 'азличия начинаются при рассмотрении серверной части. В отличие от jeoMedia Web Мар, ModelServer базируется на Netscape Enterprise Server.

ЦГИ ИГ РАН

Предлагает систему, аналогичную GeoMedia Web Мар (Intergraph :orp.)

Функциональные характеристики описанных выше систем достаточно :мкие, но реализация полнофункциональной виртуальной ГИС, »беспечивающей интеграцию картографических ресурсов корпоративных гользователей, находится в зачаточном состоянии (Таблица 1).

Таблица 1. Сравнительная характеристика некоторых систем [15]:

Характеристи ки GeoMedia Web Map (Intergraph) Model Server Discovery (Bentley) MapXtreme (Mapinfo)

Используемые ресурсы Стандартные сервисы Windows NT (Microsoft Internet Information +Набор сервисов. На каждый проект дополнительные +дополнительно находится в памяти сервис (HAHTsite server).

Server). сервисы. средства Формат Active Форматы JPEG, Форматы JPEG, GIF, визуализации CGM, CGM, SVF. WMF, BMP, TIF, графики позволяющий Первые два PNG, PSD. выполнять формата - Позволяет следующие только выполнять операции операции: zoom in, картинки. зумирования, zoom out, zoom box, Последний панорамирования; fit view, magnify. позволяет предоставляет

Возможность выполнять средства для полного динамического следующие контроля видимости выделения объекта операции: zoom и отображения при наведении на in, zoom out, отдельных слоев. него курсора. zoom box, fit +Возможность Возможность view, pan view, детализации детализации layers отображения в отображения в (возможность зависимости от зависимости от отключения масштаба. масштаба. слоев). ^Технология детализации отдельных объектов drilldown layers).

Связь с базой Связь через ODBC Связь через Связь с контейнерами данных с Oracle и т.п. ODBC с Oracle и данных через ODBC, т.п. DAO, OLE Data interface.

Работа с Возможность Возможность Возможность атрибутивной выполнения выполнения выполнения запроса информацией запроса по базе запроса по базе по базе данных данных. данных. посредством DAO.

Возможность Возможность Возможность просмотра просмотра построения атрибутивных атрибутивных тематических карт, данных для данных для реализация графического граф. объекта. различных вариантов объекта. (Только для поиска, развитые

S VF) средства

Возможность выполнения геозапросов: пересечение и поиск в пределах. геокодирования.

Зсобенности »азработки фоектов Имеется инструментарий для управления детализацией отображения данных в зависимости от масштаба. Для создания проекта используются стандартные средства разработки HTML-страниц и исполняемых скриптов (Perl). Для создания проекта используются стандартные средства разработки НТМЬ-страниц и МБЬ- приложений. Используется среда разработки Hahtsite, включающая в себя интегрированные друг с другом сервер приложений, IDE среду разработчика и средства публикации статических и динамических (с использованием языка скриптов Hahtsite Basic) НТМЬ-страниц.

1одготовка ;анных для [роекта Активный MGE-проект или его копия, FRAMME. Преобразованны й проект ОеоОгарЫсз-а. Однократное создание базового проекта на основании данных Maplnfo. возможность несения вменения ;анных Работа с обычным MGE-проектом. Изменение данных в исходном проекте с последующей конвертацией. Изменение данных средствами Maplnfo без необходимости последующей конвертации.

Актуальность темы

Развитие сетевых технологий, появление концепции, а в дальнейшем и сспоненциальное расширение сети Интернет, которая в настоящее время зляется одним из основных источников информации, и, учитывая енденции существующих процессов, связанных с Интернет-технологиями, елает актуальным разработку принципов построения и создание [рограммного обеспечения корпоративных информационных систем (ИС) на 'Снове распределенных вычислений с элементами "клиент-серверной" ехнологии [16,17].

Данная работа посвящена рассмотрению этих вопросов на примере оздания распределенных геоинформационных систем (ГИ С), беспечивающих размещение в сети Интернет специфического нформационного ресурса - картографической информации.

В настоящее время, в связи с повышением сложности задач обработки ространственно-распределенных данных, расширением сферы спользования картографической информации, а также за счет начительного повышения производительности аппаратуры с дновременным снижением ее стоимости значительно возрастает остребованность ГИС. По оценкам некоторых экспертов до 90% процентов нформации может быть, либо представлена в виде карты, либо имеет артографическую привязку. Внедрение цифровой картографии позволило ыйти на новый уровень решения задач не только в традиционных областях рименения карт, таких как изучении земной поверхности и ее недр, но и в правлении регионом, бизнесом, политики, здравоохранении, организации заимодействия служб города и др.

На начальном этапе этого процесса, в Интернет на основе ГИС-гхнологий, активно развивались такие направления сетевого заимодействия с геопространственными данными, как телекартография и о еЬ-картографирование . Термин телекартография был введен для бозначения процесса картографирования на расстоянии. Телекартография ассматривается как новое направление, распространяющее артографическое рабочее поле за пределы того, которое определяется нформационными ресурсами локальной ГИС. При такой трактовке роблемы применяемый технологический способ такого дистанционного артографирования в принципе не имеет значения, хотя именно он пределяет картографические возможности сетевого взаимодействия, ермин \¥еЬ-картографирование, наоборот, указывает на конкретный способ гхнологического решения и поэтому более узок. о

Симонов A.B. Web-картографирование: новое направление развития и использования сети Internet // // ИБ ГИС-Ассоциации, 1996, №5, с. 57.

В настоящее время, наличие развитой сетевой инфраструктуры юзволяет разрабатывать комплексные проекты, обеспечивающие обработку определенной по многим пользователям картографической информации с :е привязкой к топооснове, которая в данном случае является ;истемообразующей компонентой проекта. Такая интеграция ГИС и 1нтернет-технологий получила название геоинтернет или ГИС-по-Интернет, :оторая позволяет снизить затраты на программное и аппаратное »беспечение конечного пользователя, обеспечивает объединение [нформационных ресурсов как по территориальному признаку, так и по »бъекту исследований для использования в сложных задачах, в том числе и в 1еждисциплинарных.

При реализации геоинтернет-технологий выделим следующие [ринципиально различные подходы:

- Представление информации в виде HTML документов и передача их на основе протокола HTTP для отображения стандартным браузером;

- Подготовка на сервере совокупности карт в форматах определенной ГИС, передача клиенту для дальнейшей обработки специализированным инструментарием;

- Разработка системы, обеспечивающей полнофункциональную обработку картографического " материала на сервере с использованием стандартного браузера на клиенте.

В данной работе для ГИС, функционирующих на Windows-платформе [ являющихся OLE-серверами, рассматривается реализация технологии определенных вычислений COM9/DCOM10 для обеспечения удаленного доступа к картографическим ресурсам.

Основы для выполнения работ в этой области были заложены такими пециалистами в области распределенных вычислений и ГИС как Берлянт LM., Тикунов B.C., Калиниченко JI.A., Кошкарев A.B., Свентэк Ю.В., Воробьев В.В., Симонов A.B. и др.

В настоящее время ГИС-индустрия уже предлагает на рынок •азнообразные решения для интеграции ГИС и Интернет. Все крупные [роизводители ГИС, так или иначе, затрагивают эту тему, и каждый из них

9 Аббрев. От Component Object Model - компонентная объектная модель англ.)

10 Аббрев. От Distributed СОМ - распределенная компонентная объектная модель (англ.) юздает свою разновидность реализации серверов и клиентов "ГИС-по-1нтернет" [13]. Обычно такие серверы работают со структурами данных юдственных ГИС-систем, только некоторые поддерживают форматы данных (ругих ГИС, и, как правило, реализуются только "ГИС-по-Интернет" [ервого подхода (справочно-поисковые системы). Функциональные ;арактеристики этих продуктов достаточно емкие, но реализация юлнофункциональной виртуальной ГИС, обеспечивающей интеграцию :артографических ресурсов корпоративных пользователей, находится в ачаточном состоянии.

Цели и структура работы

Целью работы является исследование технологий организации, [роектирование моделей данных, разработка алгоритмического и юализация программного обеспечения удаленного доступа к ресурсам орпоративной ГИС - "ГИС-по-Интернет" (в англоязычной литературе Internet GIS").

Решаются задачи:

1. Анализ существующих подходов к построению "ГИС-по-Интернет".

2. Разработка структуры и алгоритмов корпоративной ГИС, реализующей задачи интеграции и визуализации картографических данных.

3. Программная реализация этих алгоритмов.

4. Разработки концепции взаимодействия "клиент!-.-клиентп-сервер" - множества клиентов и серверов, включая межклиентские связи.

5. Формализации описания корпоративного поля геоданных на основе XML [18].

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из ведения, четырех глав, первая из которых - вводная, заключения, списка итературы, иллюстраций, таблиц и приложения. Список литературы одержит 60 наименований. Основной текст изложен на 67 страницах [ашинописного текста, полный объем диссертационной работы 96 страниц, одержащих 16 рисунков, 5 таблиц.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, формулирована цель исследования, показана научная новизна, рактическая значимость и апробация полученных результатов, приведена структура работы в виде кратких аннотаций глав и рассмотрены основные юнятия технологии "ГИС-по-Интернет" с приведением краткого обзора современных программных средств.

В главе 1 описана методология построения и описание гехнологической основы конструируемой системы. Затем вводится и усматривается архитектура, функциональная структура и основные шгоритмы разрабатываемой программной системы. На основе объектной ¿одели СОМ рассматривается построение распределенной корпоративной шстемы с множеством клиентов и серверов для визуализации данных.

Глава 2 посвящена описанию программной реализации и требований к :ехническому обеспечению. Рассматривается реализация двух систем на )азрабатываемом подходе: визуализатор для ГИС Maplnfo и ГИС КАМАТ.

В главе 3 приведено описание применения созданной системы. В п.3.1 i п.3.2, соответственно, демонстрируется применение системы примере шзуализации данных ГИС Maplnfo и ГИС КАМАТ для построения определенной ГИС органов власти и управления (ГИС ОГВ).

Глава 4 посвящена описанию построения корпоративного поля еоданных. В главе представлено описание концепции дальнейшего развития :истемы, реализующей межклиентские связи для организации ¡заимодействия "клиент!-.-клиентп-сервер". Приводится описание формализма представления корпоративных геоданных.

В заключении сформулированы полученные в работе основные >езультаты.

Приложение содержит тексты программ.

Более детальное изложение приведено в научно-исследовательских »тчетах ИДСТУ СО РАН и документации на созданные программные истемы в рамках плановых исследований.

Научная новизна, практическая значимость и апробация результатов

Разработаны алгоритмы и реализована в рамках третьего подхода ;иртуальная ГИС "Визуализатор" для ЭВМ класса IBM PC, обеспечивающая :орпоративную обработку картографических данных на основе фигинального комплексирования протоколов взаимодействия.

Предложена оригинальная концепция визуализации геоданных от шожества источников на основе технологии DCOM. Впервые разработан зык описания корпоративного поля геоданных CGML11 на основе объектной одели XML12.

Практическая значимость полученных результатов. Реализованы ринципы построения систем, обеспечивающих удаленный доступ на основе ехнологий OLE/COM.

Разработанная программная система используется для решения еждисциплинарных задач, требующих интеграции распределенных есурсов представленных в виде геоданных, их визуализации в аспределенных системах. Программная система внедрена в Иркутском егиональном центре геоинформационных технологий СО РАН и к.дминистрации Иркутской области.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы окладывались на конференциях по математике, информатике и скусственному интеллекту:

- международном семинаре "Методы прикладной математики и информационные технологии в многодисциплинарных исследованиях и проектах" (МДИ-98, Омск);

- "VI национальная конференция по искусственному интеллекту с международным участием" (КИИ-98, Пущино);

- конференции "Неделя информатики в Иркутске" (Иркутск, 1999 г.);

- международной конференции "ГИС для устойчивого развития территорий (ИНТЕРКАРТО-5, Якутск, 1999 г.). Доклад отмечен дипломом "за доклад, вызвавший большой интерес участников конференции и показавший высокий уровень исследований и работ в области геоинформационных систем";

- конференции "Ляпуновские чтения" (Иркутск, 1999 г.). Доклад являлся конкурсным, по результатам присуждена вторая премия;

- международной конференции "Математика, информатика и управление" (МИУ-2000, Иркутск);

- международной- конференции "ГИС для устойчивого развития территорий" (Интеркарто-6, Апатиты, 2000);

11 Аббрев. От Corporate Geodata Markup Language - язык описания корпоративных геоданных (англ.)

12 Аббрев. От extensible Markup Language - расширяемый язык разметки . (англ.) международной научно-практической

Геоинформатика-2000" (Томск, 2000). конференции

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 11 [ечатных работах [19-29], включая 1 авторское свидетельство.

В совместных работах автору принадлежат: [19-22,26] - разработка сринципов функционирования системы "Визуализатор", [21,23,25,27] -•еализация блоков ОЬЕ-автоматизации. В неделимом соавторстве с »ычковым И.В. разработаны: концепция межклиентского взаимодействия 24,26,29] и формализм описания геоданных [28].

Благодарности. Автор благодарит к.т.н. И.В.Бычкова за руководство [иссертационной работой и помощь в подготовке рукописи, а также чл.-:орр. РАН С.Н.Васильева за постоянное внимание к данной работе.

Заключение диссертации по теме «Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей», Кухаренко, Евгений Леонидович

Заключение

В рамках диссертации получены и на защиту выносятся следующие езультаты:

- Создана программная система "Визуализатор геоданных Mapinfo", реализующая принципы виртуальных ГИС и обеспечивающая удаленный доступ (с использованием протокола TCP/IP) на основе технологии СОМ.

- Решена задача публикации ГИС данных в Интернет.

- Разработана концепция взаимодействия "клиент!-.-клиентп-сёрвер" - корпоративной системы с множеством клиентов и серверов, включая межклиентские связи.

- Разработан формализм описания корпоративного поля геоданных Corporate Geodata Markup Language.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кухаренко, Евгений Леонидович, 2000 год

1. Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии. Серия "Диалог с компьютером". -М.: Финансы и статистика, 1998. -286 е., ил.

2. Тикунов B.C. Некоторые теоретические разделы картографии. -М.: Геодезия и картография. -1991.

3. Шайтура C.B. Геоинформационные системы и методы их создания. Калуга: Изд-во Н. Бочкаревой, 1997. -253 с.

4. Баранов Ю.Б., Берлянт A.M., Кошкарев A.B., Серапинас Б.Б., Филиппов Ю.А. Толковый словарь по геоинформатике // Под ред. Берлянта A.M., Кошкарева A.B., 1997.

5. Кошкарев A.B., Тикунов B.C. Геоинформатика. Справочное пособие. М.: 1997. -213 е., ил.

6. Золотов С. Протоколы Internet. СПб.: "BHV-Санкт-Петербург", 1998. -304 с.

7. Круглински Д. Основы Visual С++. Пер. с англ. М.: Издательский отдел "Русская Редакция", 1997. - 696 с.

8. Свентэк Ю.В. Теоретические и прикладные аспекты современной картографии. -М.: Эдиториал УРСС, 1997. -80 с.

9. Королев Ю.К. Общая геоинформатика. -М.: СП "Дата+", 1998. -118 с.

10. Симонов A.B. Web-картографирование: новое направление развития и использования сети Internet // // ИБ ГИС-Ассоциации, 1996, №5, с. 57.

11. Берлянт A.M. Геоинформационное картографирование. М.: 1997. -64 с.

12. Блинкова О. ГИС обретает новое качество//ГИС-Обозрение. 1998, №2, с.З.

13. Бертсекас Д., Галлагер Р. Сети передачи данных. М.: Мир, 1989. -560с.

14. Geraskin S., Nazarenko N. История развития технологий публикации геоданных в Интернетеhttp ://w\v\v. terraspace.ru/activitv/products/geo www .html

15. Воробьев В.В., Васильев С.Н., Бычков И.В. и др. Интеллектное информационно-картографическое обеспечение устойчивого развития Байкальского региона// География и природные ресурсы. 1995,№1.

16. Архипов А., Голованов Ю. Интернет как основа для создания ГИС// ГИС-Обозрение.-1998.-№2.

17. Питц-Моултис К. XML в подлиннике. BHV, СПб. -736 с.

18. Бычков И.В., Кухаренко E.JI. Разработка распределенной ГИС ИНЦ СО РАН // Вычислительные технологии, Новосибирск, 1998, Том 3, N5, с. 1822.

19. Bychkov I.V., Kukharenko E.L. Organization WWW-access to Resources corporative GIS ISC SB RAS // The Proc. Of The 1st International Workshop on Computer Science and Information Technologies (CSIT'99), pp. 144-145.

20. Бычков И.В., Кухаренко E.JI., Ступин Гр.В. WWW-доступ к ресурсам ГИС Mapinfo // Программные продукты и системы, Тверь, 1999, N2, с.20-23.

21. Bychkov I.V., Kukharenko E.L. GIS ISC SB RAS with using GIS Maplnfo// Symposium GIS for sustianable development of territories (InterCarto-5), Yakutsk, 1999, pp. 125-130.

22. Бычков И.В., Кухаренко E.JI., Ступин Гр. В. Хмельнов А.Е. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ за № 990556 " Интернет-Визуализатор данных ГИС МэпИнфо (Визуализатор)", 1999.

23. Бычков И.В., Кухаренко E.JI., Федоров Р.К. Визуализатор данных ГИС Maplnfo на основе DCOM // Тр. Международной конференции "ГИС для устойчивого развития территорий (ИНТЕРКАРТО 6)", Апатиты, 2000, том 1, с.49-51.

24. Бычков И.В., Кухаренко E.JI., Хмельнов А.Е., Оглоблин В.А., Ружников Г.М. ГИС органов власти и управления Иркутской области // Тр. Международной конференции "ГИС для устойчивого развития территорий (ИНТЕРКАРТО 6)", Апатиты, 2000, том 2, с.62-65.

25. Бычков И.В., Кухаренко E.JI. Формализм описания корпоративных геоданных"// Тр. Международной научно-практической конференции "Геоинформатика-2000", НПО "Сибгеоинформатика, 2000, с.123-125.

26. Baker S. Поверх барьеров: перспективы архитектуры CORBA (http:,''/Www.in fo art.ru/it/press/cwm/3797 / corba.htm)

27. Орфали P., Харки Д., Эдварде Д. Основы CORBA. Пер. с англ. -М.: МАЛИП, Горячая Линия-Телеком, 1999. -318 с.

28. Cantu M. Mastering Delphi 3, Sybex, 1997, -1476 с.

29. Чэппел Д. Технологии ActiveX и OLE. Пер. с англ. М.: Издательский отдел "Русская Редакция", 1997. - 320 с.

30. Кротов A.A., Лупян Е.А. Обзор методов реструктуризации и интеграции информационных систем http://d902.iki.rssi.ru/sfadents/alekro/Dissertation/Papers/Reengineenng/my г eview.html

31. Кузнецов С. Обзор статей журнала DBMS, vol.10, N 4-97 (http://wvvw.citforum.ruAvin/prograi'nming/di<zest/digl 1.06. shtml)

32. Сербенюк С.H. Картография и информатика. 1990 г.

33. Армстронг T. ActiveX: создание Web-приложений. Пер. с англ. -К.:Издательская группа BHV, 1998 592 с.

34. Роджерсон Д. Основы СОМ. Пер. с англ. М.: Издательский отдел "Русская Редакция" ТОО "Channel Trading Ltd.", 1997. - 376 с.:ил.

35. Маклаков C.B. CASE-средства разработки информационных систем. -М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1999. -256 с.

36. Сербенюк С.Н., Тикунов B.C. Автоматизация в тематической картографии, 1984.

37. Кастер X. Основы Windows NT и NTFS. Пер. с англ. М.: Издательский отдел "Русская Редакция", 1990. - 440 с.

38. Петровски М. Internet Information Server 4.0: Пер. с англ. -К.: Издательская группа BHV, 1998. 624 с.

39. Симонов A.B. Геоинформационное образование в России: проблемы, направления и возможности развития // ИБ ГИС-Ассоциации, 1996, №3, с. 54-55; №4, с.54-55.

40. Кошкарев A.B., Каракин В.П. Региональные геоинформационные системы. М.: Наука, 1987. -126 с.

41. Сурнин А.Ф. Муниципальные информационные системы. Опыт разработки и эксплуатации. Обнинск, 1998. -218 е., ил.

42. XML http://www.w3.org/TR/! 998/REC-xml-19980210

43. XML v. 1.0 DTD http: //w w w. w 3. о r g/X M L /19 9 8/0 6 /x m 1 s p cc -19980910.dtd

44. Печерский А. Язык XML — практическое введение (www.citforum.ru)

45. Язык LandXML для решения задач землеустройстваhttp: //es g. sp b. г и/ w i n/News/N w LandXML. htm)

46. Американский Федеральный Географический Комитет Данных (FGDC). Основные стандарты для цифровых геопространственных

47. MeTaflaHHbix(http://geoc-hange. er.usgs.gov/pub/tools/metadata/standard/metada ta.html)

48. ARC News vol.20, № 2, pp.25-30http: //w w w. d atap 1 u s. ru/win /Р e riodi с/ARCN e ws/A г с N e w s 2 0 -2/36 StateData/Florida.htm)

49. Австралийский Совет описания информации по земельной собственности Новой Зеландии. Элементы Метаданных по земельной собственности и географических каталогов в Австралии и Новой , Зеландии(Ьttp://www.auslig.gov.au/pipc/anzlic/metaelern .htm)

50. Австралийский Совет описания информации по земельной собственности Новой Зеландии. ANZMETA Document Type Definition (DTD) (http://www.environment.gov.au/database/metadata/anzmeta/)

51. Американский Национальный Центр обмена геопространственной информацией: Материалы стандартизации, включают описание применения Z39.50 на прикладном уровне для геопространственных метаданных (http://www.fgdc.gov/clearinghoiise/reference/refmat.html)

52. Введение в обработку геоданных. Часть 1 Стандарта открытых геоданных. Технические требования (OGIS) http ://w w w. о gi s. org/gui de/gu i de 1. htm

53. Технические требования "Спецификация интероперабельных геоданных" (0018) http://ogis.org/

54. Открытая Инициатива Взаимного обмена (ОН) географическими информационными стандартами http://www.echo.lu/inipact/oii/gis.htrnl, http://www2.echo.lu/oii/en/oiistand.html

55. Пространственный Стандарт Передачи данных (БОТБ) ftp://sdts.er.usgs.gov/pub/sdts/www/html/sdtshome.html

56. Стандарты геопространственного картографирования (11808) http://mapping.usgs.gov/standards/