Теоретические основы и методика создания локальной инфраструктуры пространственных данных

Осокин, Степан Артемович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Теоретические основы и методика создания локальной инфраструктуры пространственных данных
ВАК РФ 25.00.35, Геоинформатика

Автореферат диссертации по теме "Теоретические основы и методика создания локальной инфраструктуры пространственных данных"

094612626

На правах рукописи

ОСОКИН Степан Артемович

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И МЕТОДИКА СОЗДАНИЯ ЛОКАЛЬНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ

25.00.35 - геоинформатика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата географических наук

1 8 НОЯ 2010

Москва-2010

004612626

Работа выполнена на кафедре картографии и геоинформатики географического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова

Научный руководитель:

доктор географических наук профессор

Лурье Ирина Константиновна

Официальные оппоненты:

доктор географических наук профессор

Симонов Юрий Гаврилович

кандидат географических наук Кошкарев Александр Владимирович

Ведущая организация:

Саратовский государственный университет имени Н.Г.Чернышевского, географический факультет

Защита состоится «25» ноября 2010 г. в 15 часов на заседании Диссертационного совета Д-501.001.61 в Московском государственном университете имени М.В.Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д.1, МГУ имени М.В.Ломоносова, географический факультет, 21 этаж, аудитория 2109.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке географического факультета МГУ имени М.ВЛомоносова на 21 этаже

Автореферат разослан «21» октября 2010 г.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные печатью) просим направлять по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д.1, МГУ имени М.ВЛомоносова, географический факультет, учёному секретарю Диссертационного совета Д-501.001.61, факс (495) 932-88-36. E-mail: science@geogr.msu.ru

Учёный секретарь

Диссертационного совета

кандидат географических наук

АЛ.Шныпарков

Общая характеристика работы

В современных условиях географические исследования тесным образом связаны с использованием геоинформационных систем (ГИС) и накоплением различных видов геоинформационных ресурсов: цифровых и электронных карт, наборов и баз пространственных данных, ГИС-сервисов и других. При долговременном характере исследований встает проблема систематизации и организации процессов поиска, получения и предоставления больших объемов данных, имеющих пространственную привязку, для чего средств ГИС недостаточно. Необходимо создание специальных инфраструктур пространственных данных (ИПД) - систем для обеспечения широкого доступа к географическим информационным ресурсам и обмена географической информацией. Особенно велико значение таких ИПД для исследований локального уровня, когда производится сбор первичных пространственных данных о географических объектах и получение на основе данных производной информации. К настоящему моменту разработан проект Национальной ИПД Российской Федерации (ИПД РФ), но его реализация находится на начальной стадии. Основной целью создания ИПД РФ является обеспечение широкого доступа к наборам базовых пространственных данных - в первую очередь, к государственным топографическим картам, цифровым моделям рельефа и ортофотоснимкам. На локальном уровне базовые данные ИПД РФ охватят только территории крупных городов. В то же время, для решения научных, прикладных и образовательных задач в науках о Земле часто необходимы наборы тематических данных, связанных с масштабным уровнем и пространственным охватом исследуемых территорий и геосистем. С учетом отсутствия функционирующей национальной ИПД для географических исследований локального уровня целесообразно создание собственных инфраструктур, отражающих специфику объектов и содержания этих исследований.

Актуальность диссертационного исследования определяется необходимостью внедрения концепции и технологий инфраструктуры пространственных данных (ИПД) в методику географических исследований, а также недостаточной разработанностью теоретических и методологических принципов формирования специализированных локальных ИПД для наук о Земле.

Цель исследования - теоретическое обоснование и разработка методики создания локальной ИПД для информационного обеспечения физико-географических

исследований, а также ее практическая реализация на примере территории Сатинского учебно-научного полигона.

Для достижения цели потребовалось решить следующие задачи:

• Оценить состояние и обобщить методы формирования инфраструктур различных типов и уровней, проанализировать компоненты ИПД.

• Выявить направления географических исследований, для обеспечения которых перспективно создание локальных инфраструктур пространственных данных.

• Определить специфику и сформулировать требования к локальным ИПД, ориентированным на систематизацию физико-географических информационных ресурсов.

• Сформулировать основные принципы и разработать методику создания локальной инфраструктуры пространственных данных, включая методы формирования ее основных компонентов: наборов базовых пространственных данных, профиля метаданных и геопортала.

• Реализовать разработанную методику при создании локальной ИПД «Сатино» для территории Сатинского учебно-научного полигона.

Методологической базой для работы над диссертацией послужили труды представителей отечественных школ географической картографии и геоинформатики (А.М.Берлянт, А.В.Кошкарев, Ю.Ф.Книжников, И.К.Лурье, В.С.Тикунов), а также труды отечественных и зарубежных ученых по формированию ИПД и Интернет-ГИС (А.В.Кошкарев, Douglas D. Nebert, B.McLeod, B.Plewe, H.Brueggeman). Разработки выполнены на основе новейших компьютерных технологий и стандартов с использованием информационного и геоинформационного программного обеспечения (ESRI ArcGIS Server и UMN Map Server для создания геопортала; ESRI ArcGIS Desktop для работы с наборами пространственных данных). Исследование произведено на примере физико-географических информационных ресурсов, составляющих основу всех других географических исследований и отличающихся разнообразием и наибольшей сложностью организации.

Фактический материал. В качестве материалов для апробации методики создания локальной ИПД использованы слои базы данных учебной ГИС «Сатино» [Лурье, 2004; Книжников, 2008], отражающие общую и природно-географическую характеристику территории Сатинского учебно-научного полигона. В основу базы

данных положены материалы многолетних полевых исследований, серия фотопланов, серия бумажных карт, почвенно-геохимическая база данных, база геологических данных. Слои базы данных ГИС «Сатино» послужили основой для формирования базовых пространственных данных локальной ИПД «Сатино».

Научная новизна работы состоит в следующем:

• Предложен и обоснован особый вид инфраструктуры пространственных данных - локальная ИПД для информационного обеспечения решения научно-исследовательских и образовательных задач в области наук о Земле.

• Сформулированы требования к локальной ИПД, включающие: территориальную привязку к участку исследования, обеспечение пользователей общегеографическими и тематическими данными высокой детальности, два уровня информационного обмена - между участниками исследования и между всеми пользователями Интернета, единую географическую привязку ресурсов и интеграцию с ГИС-пакетами программного обеспечения.

• Разработана оригинальная методика создания локальной ИПД, предназначенной для информационного обеспечения географических исследований локального уровня. Методика определяет этапы формирования системы, а также специфику и методы формирования ее компонентов: базовых пространственных данных, профиля метаданных, и геопортала.

• С помощью разработанной методики реализованы компоненты локальной ИПД «Сатино»: базовые пространственные данные на основе содержания базы данных учебной ГИС «Сатино», профиль метаданных на основе стандартов ISO 19115:2003 и ISO 19139:2007, геопортал «Сатино».

На защиту выносятся следующие положения:

• Создание локальных инфраструктур пространственных данных решает задачи систематизации и оптимизации использования географических информационных ресурсов при проведении долговременных географических исследований локального уровня. Наиболее перспективно внедрение локальных ИПД для обеспечения стационарных и полустационарных комплексных физико-географических исследований, а также исследований особо охраняемых природных территорий.

стандартом) включением рельефа и растительного покрова позволяет осуществить информационное обеспечение географических исследований в соответствии с их спецификой. Общегеографический блок содержит наборы данных, входящие в цифровую модель местности, а состав тематического блока определяется на основе существующих методов составления тематических физико-географических атласов.

• Определение в профиле метаданных локальной ИПД двух структур: хранения метаданных в памяти компьютера и представления метаданных пользователям инфраструктуры позволяет обеспечить одновременно соответствие международным стандартам (за счет структуры хранения) и специфике географических информационных ресурсов и исследуемой геосистемы (за счет структуры представления).

• Предлагаемое выделение в структуре геопортала локальной ИПД внешнего и внутреннего сегментов обеспечивает два уровня информационного обмена, соблюдение авторских прав и разграничивает доступ к ресурсам при обмене информацией о результатах исследований.

Практическая значимость исследования. Разработанная методика применима при создании специализированных систем для использования и предоставления различных видов геоинформационных ресурсов в рамках географических исследований на локальном уровне (географические стационары, особо охраняемые природные территории, ключевые участки) с использованием Интернета, а также при создании инфраструктур пространственных данных других типов и уровней. Созданная в рамках исследования локальная ИПД «Сатино» позволит существенно расширить использование геоинформационных ресурсов, формируемых в ходе географических исследований территории Сатинского учебно-научного полигона, а также использовать возможности системы при проведении практики студентов 1 курса Географического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова.

Внедрение. Результаты выполненных исследований реализованы в рамках плана научных работ кафедры картографии и геоинформатики по теме «Картографирование с использованием геоинформационных, аэрокосмических методов и телекоммуникации для эколого-географических исследований и образования» (№ гос.рег. 0120.0 603 974); в рамках работ по грантам президента РФ поддержки ведущих научных школ (НШ-171.2008.5 и НШ-3405.2010.5). Отдельные положения предлагаемой методики использованы при формировании корпоративной ИПД ООО «Газпром нефть шельф», и при разработке геопортала ООО «ДАТА+».

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на международных и российских конференциях: Семинар «Пространственные метаданные и геопорталы как средства интеграции геоинформационных ресурсов и сервисов» - Москва, ИГ РАН, 2008; Intercarto InterGIS - Саратов, 2008; Intercarto InterGIS - Пермь, 2009; 14 Международная конференция пользователей ESRI и ERDAS в России и СНГ - Голицыно, 2008. По теме исследования опубликовано 8 статей, том числе 1 в рекомендуемом ВАК издании.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Материал работы изложен на 145 страницах машинописного текста, содержит 12 таблиц, 22 рисунка.

Автор выражает благодарность научному руководителю д.г.н., профессору, заведующему кафедрой картографии и геоинформатики Географического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова И.К.Лурье, д.г.н., профессору А.М.Берлянту, д.г.н., профессору Ю.Ф.Книжникову за поддержку на всех этапах выполнения исследований; д.г.н., профессору Б.Б.Серапинасу, к.г.н., доценту, С.В.Чистову, ст. преп. А.А.Сучилину, к.г.н., с.н.с. С.М.Кошелю, н.с. А.Р.Аляутдинову и всем сотрудникам кафедры картографии и геоинформатики за ценные замечания при обсуждении работы; сотрудникам кафедр Географического факультета МГУ, участвовавшим в сборе материалов для подготовки слоев базы данных ГИС «Сатино»; ООО «ДАТА+» и ООО «Esri CIS» за предоставленное лицензионное программное обеспечение и оборудование.

Содержание работы

Глава 1. Научно-методические основы и технологии создания инфраструктур пространственных данных

В настоящее время в стране накоплены и используются большие объемы цифровых пространственных данных различных тематики, масштаба и пространственного разрешения. В условиях постоянного роста объемов данных в различных отраслях возникает проблема систематизации геоинформационных ресурсов, заключающейся в необходимости обеспечения доступности пространственных данных, информирования пользователей об их существовании, возможности поиска данных нужной тематики на определенную территорию, возможности предоставления данных и их интеграции. Решается эта проблема путем создания инфраструктур пространственных данных (ИПД) - систем базовых

пространственных данных, метаданных, географических информационных узлов и стандартов для обеспечения доступа и обмена географическими информационными ресурсами [Кошкарев, 2003].

Разработка теоретических принципов и создание ИПД - одна из наиболее важных тенденций развития геоинформатики, проявляющая интегрирующую и системообразующую роль геоинформационных технологий в обеспечении решения задач управления территориями, а также научных и образовательных задач. Формирование ИПД способствует развитию технологий производства, сбора и анализа пространственных данных, включая данные дистанционного зондирования (ДЗЗ), системы спутникового позиционирования, наземную и воздушную съемку с использованием цифровой и лазерной аппаратуры.

Анализ ситуации в области создания ИПД, различных по типу, уровню и характеру, формирования их компонент позволил выявить главные их особенности и обосновать необходимость создания специализированных ИПД, обеспечивающих тематическими наборами данных научные исследования. Такие ИПД должны удовлетворять особым требованиям по типу, уровню и структуре компонент.

Тип инфраструктуры определяется задачами, для которой создается система, ее уровень - пространственным охватом предоставляемых геоинформационных ресурсов, а характер - их содержанием. Специфику ИПД определяют ее компоненты: наборы базовых пространственных данных (БПД), метаданные, географические информационные узлы (геопорталы). Базовые пространственные данные представляют собой данные о базовых пространственных объектах (БПО), служащих основой для позиционирования иных пространственных объектов [«Концепция создания и развития ИПД РФ», 2006]. БПД обычно содержат наборы данных общегеографического характера и являются ядром инфраструктуры - имеют гарантированные качество и доступность. Метаданные (сведения о данных) используются для описания и каталогизации различных видов геоинформационных ресурсов и формируются на основе международных стандартов. Геопорталы через веб-сайты предоставляют средства поиска, получения и предоставления геоинформационных ресурсов посредством каталогов метаданных, геоинформационных веб-сервисов и веб-карт и также основаны на стандартах. [Кошкарев, 2008].

Основное внимание уделяется формированию государственных ИПД -систем, обеспечивающих доступ граждан и органов государственного управления к

ресурсам пространственных данных на территорию государства. Для всех компонентов государственных инфраструктур формируются национальные стандарты, основанные на международных. Примерами государственных ИПД служат инфраструктуры пространственных данных США, Канады, Испании, Нидерландов, Австралии, Франции, Литвы [Кошкарев, 2008-2009]. Наиболее активно развиваются государственные ИПД стран Европейского союза, где действует директива INSPIRE, определяющая правила, стандарты и сроки их формирования [Директива 2007/2/ЕС Европейского парламента и Совета Европы от 14.03.2007]. В основе всех государственных инфраструктур лежат рыночные отношения.

Российская государственная ИПД (ИПД РФ или РИПД) находится в стадии формирования. Разработаны ГОСТ Р 52573-2006 «Географическая информация. Метаданные» и ГОСТ Р 53339-2009 «Данные пространственные базовые. Общие требования». Ведутся пробные разработки на региональном уровне [Чернов, 2009].

Одной из особенностей государственных ИПД является четкое разделение системы на три уровня - национальная, региональные и муниципальные (местные, локальные) ИПД (рис.1). Другая особенность - общегеографический или комплексный характер систем. В качестве основы наборов базовых данных обычно используются топографические карты и данные государственных реестров.

На локальном уровне государственные местные (муниципальные) ИПД охватывают только территории крупных городов. Для других территорий, требующих обеспеченности геоинформационными ресурсами крупного масштаба и высокой детальности, требуются специальные локальные ИПД.

Другим направлением развития инфраструктур пространственных данных является формирование отраслевых и корпоративных систем. Анализ корпоративных ИПД показал, что при их создании основное внимание уделяется разработке стандартов метаданных и регламентов информационного обмена, в то время как базовые данные могут вообще отсутствовать [Салтовец, 2009]. Примером отраслевых ИПД служат подсистемы государственных ИПД, создаваемые для решения задач государственного кадастра [Вандышева, Тихонов, 2009].

Одним из новых направлений развития ИПД является создание систем, ориентированных на использование в научной среде и в образовании. За рубежом такие системы создаются как подсистемы государственных инфраструктур. В России государственная ИПД отсутствует, поэтому для задач науки и образования целесообразно создание самостоятельных систем. Разработки в этом направлении находятся на начальной стадии, однако можно проследить общие тенденции. Так, при разработке ЕНИП РАН (Единое научное информационное пространство Российской академии наук) и портала «Геомета» основное внимание уделяется универсальности и совместимости стандарта метаданных, применяемого в системе, а также использованию распределенных вычислений. Система имеет ведомственный тип (Российская академия наук) и национальный уровень [Бездушный, 2008].

Анализ ситуации показал, что методы формирования локальных ИПД для наук о Земле разработаны не достаточно. Их создание требует специализации структуры и свойств компонентов инфраструктуры.

Наиболее перспективными направлениями внедрения локальных ИПД в географические исследования являются комплексные физико-географические исследования (стационарные и полустационарные), изучение особо охраняемых природных территорий и эталонных географических участков экологического мониторинга. Комплексные исследования обеспечивают возможность изучения совокупного влияния природы на человека и ответных реакций природы на вмешательство человека в ход природных процессов и исторически сложившиеся природные взаимосвязи [Жучкова, 2004]. Такие исследования имеют локальный уровень, долговременный характер, приурочены к определенной территории, связаны

с накоплением больших объемов геоинформационных ресурсов, нуждающихся в систематизации. Локальная ИПД может формироваться на основе создаваемых в ходе этих исследований локальных ГИС [Лурье, 2007; Добриденев, 2005].

Обзор существующих серверных и инфраструктурных ГИС-технологий создания баз пространственных данных, ГИС-серверов и ГИС-сайтов показал, что набор технических средств, достаточных для реализации компонентов ИПД, уже существует. Поэтому основное внимание при создании локальной ИПД должно уделяться теоретическому обоснованию и разработке структуры, содержания и функций ее компонентов. Необходима разработка методики создания локальной ИПД, описывающей общие принципы их формирования.

Глава 2. Методика создания локальной инфраструктуры пространственных данных (ИПД) для физнко-географических исследований

Разработанная в диссертационном исследовании методика создания локальной ИПД включает требования, предъявляемые к системе и ее компонентам, описание особенностей структуры компонентов в соответствии с требованиями, технологические аспекты разработки компонентов ИПД и описание этапов создания системы.

Общие требования, определяющие специфику локальных ИПД, сформулированы на основе анализа ИПД различного типа и уровня.

• Территориальная привязка локальной ИПД к исследуемой территории, что выражается в снабжении системы базовыми пространственными данными и отличает локальную ИПД от корпоративно-отраслевых систем.

• Обеспеченность пользователей базовой общегеографической и тематической информацией. Существующие ИПД в качестве базовых данных предоставляют пользователям только общегеографические или ведомственные данные. В географических исследованиях в качестве основы часто используются тематические данные. Это подтверждается содержанием подготовительного этапа комплексных физико-географических исследований [Жучкова, 2004], где используются тематические карты. Информация должна быть доступна в картографической форме.

• Два уровня информационного обмена: описательной информацией о геоинформационных ресурсах, доступной всем пользователям Интернета, и оригинальными данными, доступными участникам исследования.

• Единая географическая привязка в общей системе всех геоинформационных ресурсов, использующих различные системы координат -общеземные или условные.

• Интеграция с ГИС-пакетами за счет использования общепринятых открытых стандартов обмена географической информацией.

В соответствии с общими требованиями к системе сформулированы требования к компонентам локальной ИПД:

• В структуре базовых пространственных данных локальной ИПД следует выделять общегеографический и тематический блоки (табл.1).

Таблица 1

Наборы базовых пространственных данных для локальной ИПД

1 2

Общегеографический блок Тематический блок

- Данные о: • пунктах государственных геодезических сетей и пунктах местных (условных) систем координат; • гидрографии • рельефе - горизонтали, цифровая модель рельефа, отметки высот, данные об отдельных формах рельефа; • ареалах растительности; • населенных пунктах, административных границах и строениях; • дорогах. - Ортофотоснимок (ортофотоплан) территории; - Топонимы (содержатся в атрибутах объектов в других слоях БПД). Данные о: • структурных линиях рельефа • классификации рельефа • четвертичных отложениях • типах микроклимата • классификации растительности • классификации почв • классификации ПТК • точках полевых наблюдений

Общегеографический блок содержит данные о базовых пространственных объектах, состав которых расширен по сравнению с ГОСТ 53339-2009 «Данные пространственные базовые. Общие требования» включением рельефа и растительного покрова. Общегеографический блок базовых данных содержит наборы данных, составляющие цифровую модель местности. Состав тематического блока

определяется на основе методов разработки тематических физико-географических атласов [Сваткова, 2002]. Все данные должны иметь детальность, соответствующую крупномасштабным географическим картам (1:100 ООО и крупнее) и общую привязку. Базовые данные должны быть загружены в многопользовательское хранилище и снабжены веб-сервисами для доступа к ним на основе открытых стандартов, таких как стандарт картографического веб-сервиса WMS [Открытый геопространственный консорциум. URL: wvyw.opengeospatial.orgl. Рекомендуемый состав наборов базовых пространственных данных представлен в табл. 1.

• Для метаданных локальной ИПД необходима разработка специального профиля, определяющего структуру хранения метаданных в памяти компьютера и структуру представления метаданных пользователю. Структуру хранения целесообразно определять на основе международных стандартов ISO 19115:2003 и ISO 19139:2007, а структуру представления - путем адаптации структуры хранения в соответствии с используемой географической терминологией и особенностями проводимого исследования. Например, информацию о системе координат и масштабе необходимо объединить в общий раздел «Математическая основа», который в стандартах не определен. Единая привязка всех ресурсов осуществляется путем указания в метаданных пространственного охвата в значениях широты и долготы. Метаданные должны предоставлять всю необходимую информацию для анализа пригодности описываемого ресурса к задачам пользователя.

Структура хранения метаданных определяется с помощью языка расширенной разметки XML и представляется в виде UML-диаграмм. Отличие структуры хранения от структуры представления показано на рис.2: физически в памяти компьютера метаданные хранятся в виде XML-кода, которому соответствует определенная логическая структура. Каждый элемент структуры представления однозначно связан с элементов структуры представления. На рис.2 в качестве примера показано, как хранится информация о математической основе геоинформационного ресурса в памяти компьютера в соответствии со структурой, определенной стандартом ISO 19139:2007, и как эта информация должна представляться пользователю системы. Очевидно, что структура хранения неудобна для восприятия человеком.

Структура представления метаданных пользователю (фрагмент) Математическая основа Проекция: UTM, 37 зона, северное полушарие Масштаб: 1:10 000

Структура хранения метаданных в памяти компьютера по стандарту IS019139 (фрагмент)

XML-код Смысловая структура

<ref erenceSyatejnlnf о> <MD ReferenceSyatem> <referenceSy8tenZdentifier> <RS Zd«ntifi«r> ?code> <gco:Characterstrina> 32637 </gco:CharacterString> </code> </RS Identifier» </referenceSyateaXdentifier> </MD Ref«renceSysten> </referenceSyatemInfo> • • • • Информация о системе координат Идентификатор: Код: 52637 Идентификация данных Пространственное разрешение: Масштаб: Знаменатель: 10000 • • * •

Рисунок 2. Сравнение структуры хранения и структуры представления метаданных

• Для обеспечения двух уровней информационного обмена в системе, в структуре геопортала локальной ИПД необходимо выделение внешнего и внутреннего сегментов. Стандартные функции геопортала [Кошкарев, 2008] необходимо распределить по сегментам так, как это показано на рис.3. Внешний сегмент доступен всем пользователям Интернета, внутренний сегмент - ограничен локальной сетью проводящей исследование организации. Основная задача внешнего сегмента - обмен метаданными, а внутреннего - доступ к базовым данным. В основе геопортала лежит хранилище наборов БПД и метаданных. Для геопортала локальной ИПД разработана технологическая схема (рис.4: БПД - базовые пространственные данные СУБД - система управления базой данных), определяющая три элемента: сервер ГИС-данных для формирования многопользовательского хранилища базовых данных и метаданных, ГИС-сервер для предоставления базовых данных и метаданных в виде сервисов, веб-сервер для обеспечения интерфейса геопортала.

внешнии сегмент

поиск ресурсов

просмотр БПД

публикация метаданных

веб-интерфейс геопортала

хранилище метаданных

хранилище _ БПД _

внутренний сегмент

поиск ресурсов

публикация метаданных

- просмотр БПД

получение наборов БПД

анализ БПД

Рисунок 3. Функциональная схема геопортала локальной ИПД.

Сегментированная структура геопортала реализуется путем применения механизмов Интернет и сетевой авторизации для предоставления доступа к различным функциям геопортала.

Сервисы БПД (М/М5)

-Ос

Сервис метаданных (С5М0

Служба ГИС-данных

¿Г" / СГ^ч—^

хранилище БПД \ хранилище ^метаданных.

Рисунок 4. Технологическая схема геопортала локальной ИПД

Этапы создания локальной ИПД. В процессе создания локальной ИПД следует выделить четыре этапа: подготовительный, концептуальный, содержательный и технологический. Содержание всех четырех этапов представлено в табл.2. Действия на каждом этапе определяются требованиями и методами разработки компонентов локальной ИПД.

Таблица 2

Этапы создания локальной ИПД_

1 2

Этап Задачи этапа

Подготовительный • Определение актуальности, цели и задач создания системы; • Выбор программной платформы для обработки БПД; • Выбор материально-технической базы системы -серверного оборудования, локальной сети с выходом в Интернет; • Инсталляция на серверном оборудовании программного обеспечения, необходимого для обработки БПД и метаданных, а также их загрузки в многопользовательское хранилище.

Концептуальный • Определение функций системы, ее общей структуры и принципов функционирования; • Разработка принципов разграничения доступа к ресурсам ИПД.

Содержательный • Разработка структуры БПД и профиля метаданных; • Сбор БПД и снабжение их метаданными; • Загрузка БПД и метаданных в многопользовательскую базу пространственных данных на ГИС-сервер.

Технологический • Определение технологий, используемых для воплощения всех компонентов ИПД; • Окончательное формирование всех элементов системы в соответствии с результатами предыдущих этапов.

Глава 3. Апробация разработанной методики при создании ИПД «Сатино»

Для апробации методики использована территория Сатинского учебно-научного полигона (Боровский район Калужской области), на которой с 1968 года проводятся физико-географические студенческие практики, а также полустационарные комплексные физико-географические исследования с участием специалистов различных кафедр Географического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова. Выполненные разработки позволяют систематизировать

имеющиеся на Географическом факультете общегеографические и тематические геоинформационные ресурсы на территорию полигона, обеспечить доступ к ресурсам и обмен ими без использования специальных средств. Реализованы компоненты локальной ИПД «Сатино»: базовые пространственные данные, метаданные и геопортал «Сатино».

Общая схема локальной ИПД «Сатино» представлена на рис.5. Основным инструментом взаимодействия пользователей с системой является геопортал, доступ к которому может осуществляться из различных программ-клиентов.

Задача поиска и оценки пригодности ГИС-ресурсов решается путем предоставления через геопортал каталога метаданных. В каталог включены метаданные для каждого набора базовых данных. Задача обмена информацией решается путем предоставления пользователям возможности добавлять в каталог собственные метаданные, содержащие описание ресурса и способа доступа к нему. Возможность просмотра и анализа наборов базовых данных осуществляется включением в геопортал отображающей их веб-карты. Задача получения пользователями доступа к наборам базовых данных решается путем предоставления каждого набора через ГИС-сервис стандарта ХУМБ без получения самих данных. При этом пользователи системы в пределах локальной компьютерной сети Географического факультета имеют возможность получения цифровых копий наборов базовых данных.

Веб-

браузер

ГИС-

пакет

Веб-интерфейс геопортала

Функции:

Поиск ГИС- ресурсов Просмотр БПД

Публикация мета_данных_

Доступ к БПД через ГИС-сервис

Получение копий наборов БПД

Веб-

Р браузер

ГИС-

пакет

Пользователи Интернета

Пользователи локальной сети Географического ф-та

Рисунок 5. Общая схема ИПД «Сатино»

Наборы базовых пространственных данных сформированы на основе слоев базы данных учебной ГИС «Сатино», собранной студентами и сотрудниками Географического факультета на основе материалов полевых исследований [Лурье, 1997, 2004]. В общегеографический блок базовых данных входят 12 наборов данных о базовых пространственных объектах, составляющие цифровую модель местности территории полигона. В тематический блок включены 10 наборов тематических данных. Детальность всех данных соответствует картам масштаба 1:10 ООО (табл.3). Структура и наименования наборов базовых данных соответствуют их хранению в базе пространственных данных. Все данные привязаны в системе координат ^МСБ-1984 в 37 зоне проекции иТМ, осуществлено структурирование геометрической и атрибутивной составляющей данных. Наборы базовых данных в ИПД представлены составленной базовой картой (рис. 6) полигона и серией тематических карт и доступны пользователям через картографические ГИС-сервисы стандарта \VMS-Все базовые данные загружены в многопользовательское хранилище на сервере баз данных.

Таблица 3

Структура базовых пространственных данных для ИПД «Сатино»

1 2 3

Блок Набор базовых данных Набор карт на геопортале

«Геодезические пункты»

«Основные горизонтали»

«Дополнительные горизонтали»

1 «Тальвеги»

¡с а «Обрывы» Базовая

9 Я «Контуры леса» карта

я «Площадные водные объекты»

& «Линейные водные объекты»

0> & «Земельные участки и населенные

в пункты»

о «Дороги»

«Фотоплан»

«Цифровая модель рельефа» (размер ячейки 1 м)

«Типы рельефа» Геоморфологическая

я !5 Й § ^ Я «Четвертичные отложения» Четвертичных отложений

«Рельефообразующие процессы» Рельефообразующих

Н В" процессов

«Типы микроклимата» Микроклиматическая

Таблица 3 - продолжение

1 2 3

Тематический «Типы почв» Почвенная

«Древние почвы» Почвенная

«Поврежденные почвы» Почвенная

«Использование земель» Использования земель

«Типы растительности» Геоботаническая

«Типы ландшафтов» Ландшафтная

Сатинский учебно-научный полигон

331000

333000

Ивановское! Загря^ье/

Луговая

Виктория

Анна

Беницы

Аллея

Сатин!

331000

333000

г. ««. лпп . Проекция итм. 37 зона

0 250 600 1 000 1 500

3 Метры

Геодезические пункты Гидрография Населенные пункты

Снабженные знаком Озеро Дороги

Не снабженные знаком Водотоки -Асфальтированные

Рельеф -Постоянные -Проселочные

Гэризонталь ----Пересыхающие----Тропы

Сечение рельефа 10 м РЭСТИТеЛЬНОСТЬ

Лес

Рисунок 6. Базовая карта Сатинского учебно-научного полигона.

На основе предложенной в методике структуры разработан профиль метаданных ИПД «Сатино» (табл.4). Специфика этого профиля состоит в том, что

информация о системе координат и о масштабе объединена в раздел «Математическая основа», уменьшено количество вариантов для обозначения тематики ресурса, отражены принципы классификации геоинформационных ресурсов [Лурье, 2008]. Структура хранения метаданных соответствует стандартам ISO 19115:2003 и ISO 19139:2007.

Таблица 4

1 2 3

Раздел Заголовки описания Пример содержания

метаданных метаданных

Название ресурса Типы рельефа

Тип ресурса Слой

Общая Тип данных Векторные

информация Описание ресурса Типы рельефа территории Сатинского УНП. Данные для геоморфологической карты.

Дата публикации 2010-02-14

Язык Русский

Тематика Тема Науки о Земле, Рельеф

Информация об атрибутах Атрибуты Яе1Туре(Тип рельефа) = описание типа рельефа; ГО = численный идентификатор типа рельефа.

Ключевые слова Ключевые слова Сатино, БПД, базовые,

описания пространственные данные, тематический блок, геоморфология, рельеф, типы рельефа, классификация

Математическая основа Привязка Проекция иТМ, 37 зона, северное полушарие (\VGS-1984)

Масштаб 1:10 000

Тип геометрии Полигоны

Контактное лицо Степан Осокин

Авторство Кафедра Картографии и геоинформатики

Роль Поставщик

email Иес1ее1юееег(й);таП.п1

Информация о доступе Компьютерный формат ресурса ЕБЫ БЬареИе

Гиперссылка http://sedgeroid.dataplus.ru/ агс§18/ге51/8етсе8/8а1то/ геУГурез/МарЗегуег

Таблица 4 - продолжение

1 2 3

Западный меридиан 36°19'35.4"

Пространственный Восточный меридиан 36°24'28.0"

охват Южная параллель 55°1 Г26.9"

Северная параллель 55"13'41.5"

Качество данных Достоверность Достоверные данные

Позиционная точность, м 1.0

Полнота, % 100

Функциональная схема Геопортала «Сашино», детально показывающая распределение функций по внешнему и внутреннему сегментам, представлена на рис.7. Внешний сегмент доступен всем пользователям Интернета, внутренний ограничен локальной компьютерной сетью Географического факультета. Для добавления в каталог своих метаданных пользователь должен зарегистрироваться в системе и получить у администратора необходимый уровень доступа.

Рисунок 7. Функциональная схема геопортала «Сатино»

В соответствии с предлагаемой технологической схемой геопортала сформированы серверные хранилища базовых данных и метаданных, опубликованы ГИС-сервисы стандарта WMS для доступа к базовым данным, разработан веб-интерфейс. Для формирования хранилищ использовано программное обеспечение Microsoft SQL Server, Esri ArcSDE и MySQL Spatial. Для публикации ГИС-сервисов использованы ArcGIS Server и UMN MapServer. Для разработки веб-интерфейса геопортала были применены программный продукт Esri Geoportal Extension и текстовые HTML-редакторы.

Каждый набор базовых данных снабжен метаданными, загруженными в серверное хранилище и доступными в виде каталога для просмотра и анализа всеми пользователями. Метаданные содержат описания наборов базовых данных и информацию, необходимую для подключения к ГИС-сервису и получения цифровой копии данных (в рамках внутреннего сегмента).

Веб-интерфейс геопортала, доступен пользователям через веб-браузер по URL-адресу http://sedgeroid.dataplus.ru/geoportal и состоит из набора страниц, позволяющих решать следующие задачи:

• Поиск геоинформационных ресурсов, в том числе наборов БПД, описывающих территорию Сатинского УНП, по каталогу метаданных (рис.8).

• Анализ пригодности найденных ресурсов для задач пользователя путем просмотра метаданных (рис.9).

• Добавление в каталог собственных метаданных.

• Автоматизированный обмен метаданными с другими геопорталами.

• Просмотр наборов БПД в картографическом виде с возможностью построения запросов к пространственным объектам (рис.10, в рамках внутреннего сегмента).

• Получение цифровых копий наборов базовых данных, снабженных легендой (в рамках внутреннего сегмента).

Геопортал снабжен инструкцией, доступной по ссылке в веб-интерфейсе и включенной в текст диссертации.

РАСШИРЕННЫЙ ПОИСК АДМИНИСТРИРОВАНИЕ

БД ГИС "САТИНО"

Искать

[Сэтнно

■ ■г. .. j

Искать в : Этом сайте Дополнительны« возможное™ Очистить

Где угодно Пересекается Внутри

Мои сохраненные поиски

Результаты 1-10 из 22 ^ЗЯ Д QUie-:-.-...■■:.: J

Г" раскрыть результаты Приблизить к результатам Приблизить к области поиска — Дополнительные горизонтали

■4 Границы леса

5L Типы почв

Z Четвертичные отложения Цифровая модель рельефа Тальвеги !$. Древние почвы JL Поврежденные почвы .2. Обрывы

2. Основные горизонтали

Основные горизонтали иа территорию Сатинского УНП. Сечение = 2,5 н. Каждая пятая горизонталь утолщена. Открыть Просмотр Глобус (.kml) Глобус (.nmf) АгсМар Вебсайт Детально Методанмые Выложить Приблизить к

Просмотр результатов через REST

API: GEORSS ATOM HTML FRAGMENT KML

Рисунок 8. Страница поиска данных на геопортале «Сатино»

В НАЧАЛО РАСШИРЕННЫЙ ПОИСК АДМИНИСТРИРОВАНИЕ ХРАНИЛИЩА БД ГИС "САТИНО"

Детальные метаданные

Общая информация

Название ресурса: Основные горизонтали Тип ресурса: слой Тип данных: векторные

Описание: Основные горизонтали на территорию Сатинского УНП. Сечение = 2,5 м. Дата публикации 2010.02.13 ресурса: Язык ресурса: русский

л! Тематика ресурса

Информация об атрибутах

.11 Ключевые слова описания

Математическая основа

Привязка данных; Проекция 11ТМ, 37 зона, северное полушарие (\А/65-1984) Масштаб 1: 10 ООО Тип геометрии: линии

Попевая

"'j Ирина т\>/

НИИ "а-*-1 W-Дд^дюевка }fcx yr^fa^ll^Wfe^^S^fc^h^. jjjjb-

.Виктория "' _.'ikaMepanfeirvfrX

j- -Анна=34 —~-"N^--—---

—=. "__\-^Придорожная

I ¿PiiS.'-.aSvF-"

Аллея

Рисунок 9. Фрагмент представления метаданных на геопортале «Сатино»

Геопортал Сатино Войти Регистрация Справка О геопортале Отзыв

В НАЧАЛО РАСШИРЕННЫЙ ПОИСК БД ГИС "САТИНО"

Интерфейс доступа к базе данных ГИС "Сатино"

Навигатор

Режим карты: с* Просмотр Г Запрос к объекту Запрос к объектам

Инструменты навигации: Приблизить Г Перенос г Удалить

Масштабный коэффициент:

В исходное положение!

Выберите слой для просмотра метаданных:

| Границы лесл

Выберите слой для скачивания:

Просмотр)

|г ранмцы

Скачать]

Тематические

Т int>i рельефа Эм процессы Чете отложения Гилы микроклимата Тюы по'«

Г чпы расппель мости

лотшафтое Исп земель »J

Обновить карту| Открыть легенду)

Рисунок 10. Страница просмотра базовых данных на геопортале

«Сатино»

Заключение

В результате исследования достигнута его основная цель - теоретически обоснована, разработана и апробирована методика создания локальной инфраструктуры пространственных данных для информационного обеспечения физико-географических исследований, а также систематизации географических информационных ресурсов при применении геоинформационного метода географических исследований.

В процессе исследования получены следующие результаты: 1. Выполнен анализ научных основ, методов и технологий формирования инфраструктур пространственных данных различного уровня и их компонентов. Обобщена классификация ИПД. Произведено сравнение существующих инфраструктур, проанализированы ИПД, создаваемые в различных странах.

2. Обосновано создание специальных локальных ИПД для информационного обеспечения решения научно-образовательных задач при проведении стационарных и полустационарных комплексных физико-географических исследований, изучении особо охраняемых природных территорий.

3. На основе анализа научных основ и методов создания ИПД различных типов и особенностей физико-географических исследований определена специфика и сформулированы требования к локальным ИПД, ориентированным на систематизацию географических информационных ресурсов: территориальная привязка к участку исследования, обеспечение пользователей общегеографическими и тематическими данными высокой детальности, два уровня информационного обмена - между участниками исследования и между всеми пользователями Интернет, единая географическая привязка ресурсов, интеграция с ГИС-пакетами программного обеспечения.

4. С учетом выявленной специфики разработана методика создания локальной ИПД, в рамках которой:

• Определены этапы формирования инфраструктуры (подготовительный, концептуальный, содержательный, технологический);

• Разработаны методы формирования ее компонентов;

• Обосновано выделение в структуре базовых пространственных данных общегеографического и тематического блоков;

• Для профиля метаданных предложено разделение структуры хранения метаданных в памяти компьютера и структуры представления пользователю;

• Для геопортала локальной ИПД разработаны двухсегментная структура и технологическая схема.

5. Разработанная методика применена на примере локальной ИПД «Сатино» для территории Сатинского учебно-научного полигона. Реализованы компоненты ИПД: на основе слоев базы данных учебной ГИС «Сагино» сформированы базовые пространственные данные; разработан профиль метаданных, соответствующий международным стандартам и отражающий специфику географических информационных ресурсов; осуществлена разработка структуры и интерфейса геопортала «Сатино» (URL: http://sedgeroid.dataplus.ru/geoportal).

Основные научные результаты опубликованы в следующих работах:

В рекомендуемом ВАК издании:

1. Задачи и методика создания локальных инфраструктур пространственных данных. // Геодезия и картография. М.: 2009. № 2. С.28-32.

В прочих изданиях:

1. Проектирование и использование локальной инфраструктуры пространственных данных. // XIV Всероссийский форум «Рынок геоинформатики в России. Современное состояние и перспективы развития». М.: ГИС-ассоциация, 2007.

2. Геопортал ДАТА+. // ArcReview. М.: Совместное издание ООО ДАТА+, ESRI, Inc, и Leica Geosystems, 2007. № 2. С. 3.

3. Локальные ИПД //ArcReview. М.: Совместное издание ООО ДАТА+, ESRI, Inc, и Leica Geosystems, 2008. № 3. С. 21-22.

4. Геопортал ДАТА+. // Пространственные данные. М.: 2008. № 2. С. 26-30.

5. Представление позиционной составляющей пространственных данных // Устойчивое развитие территорий: Теория ГИС и практический опыт. Материалы международной конференции Intercarto InterGIS. Саратов, Урумчи: 2008. Т.1.С.57-60.

6. Картография и ИПД. // ArcReview. М.: Совместное издание ООО ДАТА+, ESRI, Inc. и Leica Geosystems, 2009. № 1. С. 5-6.

7. Создание инфраструктур пространственных данных для обеспечения решения научно-исследовательских и образовательных задач. II Устойчивое развитие территорий: теория ГИС и практический опыт. Материалы Международной конференции Intercarto InterGIS. Пермь (Россия), Гент (Бельгия). М.: 2009. С. 225 - 231.

Заказ № 119-а/10/10 Подписано в печать 18.10.2010 Тираж 150 экз. Усл. п.л. 1,2

ООО "Цифровичок", тел. (495) 649-83-30 www.cfr.ru ; e-mailinfo@cfr.ru

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Осокин, Степан Артемович

Введение.

Глава 1. Научно-методические основы и технологии создания инфраструктур пространственных данных (ИПД).

1.1. Проблема систематизации географических информационных ресурсов и ИПД.

1.2. Анализ базовых понятий и компонентов ИПД.

1.2.1. Определение, компоненты и классификация ИПД.

1.2.2. Принципы выбора базовых пространственных объектов (БПО) и определения состава базовых пространственных данных (БПД).

1.2.3. Стандарты метаданных и принципы их использования.

1.2.4. Структура и стандарты геоинформационных узлов ИПД.

1.3. Информационные и сетевые технологии создания ИПД.

1.3.1. Серверные ГИС-технологии.

1.3.2. Инфраструктурные ГИС-технологии.

1.4. Особенности ИПД различных типов и уровней.

1.4.1. Общие черты и особенности Государственных ИПД.

1.4.2. Проект «Глобальная ИПД».

1.4.3. Принципы реализации отраслевых и корпоративных ИПД.

1.4.4. Основные функции и базовые составляющие ИПД, создаваемых для науки и образования, и их уровни.

1.4.5. Перспективы использования ИПД в географических исследованиях.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Теоретические основы и методика создания локальной инфраструктуры пространственных данных"

Диссертационная работа посвящена решению проблемы систематизации и интеграции пространственно-определенной информации путем создания инфраструктур пространственных данных (ИПД) — систем для обеспечения широкого доступа к географическим информационным ресурсам и обмена географической информацией. В современных условиях географические исследования тесным образом связаны с использованием геоинформационных систем (ГИС) и накоплением различных видов цифровых географических информационных ресурсов: цифровых и электронных карт, наборов и баз пространственных данных, ГИС-сервисов и других. Особенно выражен этот процесс в исследованиях локального уровня, когда производится сбор первичных пространственных данных о географических объектах и формирование на основе данных производной информации. Для систематизации и организации процессов поиска, получения и предоставления географических данных и информации средств ГИС недостаточно - необходимо создание специальных локальных инфраструктур пространственных данных. Кроме этого, необходим особый подход к созданию ИПД, ориентированных на информационное обеспечение решения научно-исследовательских и образовательных задач в географии.

Примерами локальных географических исследований, для которых перспективно создание локальных ИПД, являются комплексные физико-географические исследования (стационарные и полустационарные), исследования особо охраняемых природных территорий (ООПТ), исследования эталонных географических участков экологического мониторинга.

Актуальность диссертационного исследования определяется необходимостью более глубокого внедрения инфраструктуры пространственных данных в методику географических исследований, а также недостаточной разработанностью теоретических и методологических принципов формирования локальных ИПД для использования в области наук о Земле.

Цель исследования - теоретическое обоснование и разработка методики создания локальной ИПД для обеспечения физико-географических исследований, а также апробация разработанной методики на примере территории Сатинского учебно-научного полигона.

Для достижения цели потребовалось решить следующие задачи:

Научная новизна работы состоит в следующем:

• Предложен и обоснован особый вид инфраструктуры пространственных данных -локальная ИПД для информационного обеспечения решения научно-исследовательских и образовательных задач в области наук о Земле.

• Сформулированы требования к локальной ИПД, включающие: территориальную привязку к участку исследования, обеспечение пользователей общегеографическими и тематическими данными высокой детальности, два уровня информационного обмена -между участниками исследования и между всеми пользователями Интернета, единую географическую привязку ресурсов и интеграцию с ГИС-пакетами программного обеспечения.

На защиту выносятся следующие положения:

• Выделение в структуре наборов базовых пространственных данных (БПД) локальной ИПД общегеографического и тематического блоков, а также дополнение состава базовых пространственных объектов (по сравнению с государственным стандартом) включением рельефа и растительного покрова позволяет осуществить информационное обеспечение географических исследований в соответствии с их спецификой. Общегеографический блок содержит наборы данных, входящие в цифровую модель местности, а состав тематического блока определяется на основе существующих методов составления тематических физико-географических атласов.

Практическая значимость исследования заключается в том, что разработанная методика может быть применена при создании специализированных систем для доступа и обмена различными видами географических информационных ресурсов в рамках физико-географических исследований локальных территорий, а также при создании подобных систем более высокого уровня, но физико-географической направленности. Созданная в рамках исследования локальная ИПД «Сатино» позволит существенно оптимизировать использование географических информационных ресурсов, формируемых в ходе многочисленных исследований территории Сатинского учебно-научного полигона, проводимых специалистами различных географических направлений.

Фактический материал. В качестве материалов для создания локальной ИПД использованы слои базы данных ГИС «Сатино. База данных состоит из базовых слоев и тематических блоков, отражающих общую и природно-географическую характеристику территории Сатинского учебно-научного полигона. В основу базы данных положены материалы многолетних полевых исследований, серия фотопланов, серия бумажных карт, почвенно-геохимическая база данных, база геологических данных. Слои базы данных ГИС «Сатино» послужили основой для формирования базовых пространственных данных локальной ИПД «Сатино».

Основные результаты работы докладывались на международных и российских конференциях: 14 Международная конференция пользователей ESRI и ERDAS в России и СНГ - Голицыно, 2008; Семинар «Пространственные метаданные и геопорталы как средства интеграции геоинформационных ресурсов и сервисов» - Москва, ИГ РАН, 27.02.2008; Intercarto InterGIS - Саратов, 2008; Intercarto InterGIS - Пермь, 2009. По теме исследования опубликовано 8 статей, том числе 1 в рекомендуемом ВАК издании.

Автор выражает благодарность научному руководителю д.г.н., профессору, заведующему кафедрой картографии и геоинформатики Географического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова И.К.Лурье, д.г.н., профессору А.М.Берлянту, д.г.н., профессору Ю.Ф.Книжникову за поддержку на всех этапах выполнения исследований; д.г.н., профессору Б.Б.Серапинасу, к.г.н., доценту, С.В.Чистову, ст. преп. А.А.Сучилину, н.с. А.Р.Аляутдинову и всем сотрудникам кафедры картографии и геоинформатики за ценные замечания при обсуждении работы; сотрудникам кафедр Географического факультета МГУ, участвовавшим в сборе материалов для подготовки слоев базы данных ГИС «Сатино»; ООО «ДАТА+» за предоставленное лицензионное программное обеспечение и оборудование.

Заключение Диссертация по теме "Геоинформатика", Осокин, Степан Артемович

3.5. Основные выводы главы 3

В результате апробации разработанной методики создания локальной ИПД для обеспечения физико-географических исследований на примере территории Сатинского учебно-научного полигона, была сформирована локальная ИПД «Сатино». Для создания ИПД были собраны и обработаны базовые пространственные данные (БПД), разработан профиль метаданных для описания географических информационных ресурсов, а также спроектирован и реализован геопортал «Сатино», состоящий из внешнего и внутреннего сегментов. В качестве основы для формирования БПД были использованы слои БД ГИС «Сатино». В составе БПД выделены общегеографический и тематический блоки, в полной мере отражающие географическую изученность территории полигона. Профиль метаданных ИПД «Сатино» разработан на основе международного стандарта метаданных ISO 19115/19139, что обеспечивает возможность взаимодействия системы с ИПД других уровней и типов. Геопортал «Сатино» разработан с использованием серверных ГИС-технологий, внешний сегмент геопортала доступен всем пользователям интернета по адресу http://sedgeroid.dataplus.ru/geoportal в виде веб-сайта. Внутренний сегмент геопортала (раздел «БД ГИС "Сатино"»), через который можно получить непосредственный доступ к данным, доступен только с компьютеров, находящихся внутри локальной компьютерной сети Географического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова.

С помощью локальной ИПД «Сатино» можно решать следующие задачи:

1) Поиск географических информационных ресурсов, описывающих территорию Сатинского учебно-научного полигона;

2) Анализ пригодности найденных ресурсов для решения различных задач на основе информации, представленной в метаданных;

3) Доступ к базовым пространственным данным на территорию УНП (общегеографическим и тематическим слоям БД ГИС «Сатино»), собранным в централизованную серверную базу пространственных данных;

4) Обмен географическими информационными ресурсами с другими участниками исследований на территории УНП путем публикации метаданных в каталоге геопортала;

5) Использование слоев БД ГИС «Сатино» в ГИС-пакете или веб-браузере посредством специальных геоинформационных веб-сервисов или копий цифровых пространственных данных, полученных через геопортал «Сатино».

Апробация показала достоверность исследования, так как разработанная методика была применена для создания компонентов локальной ИПД «Сатино».

Заключение

1. Выполнен анализ научных основ, методов и технологий формирования инфраструктур пространственных данных различного уровня и их компонентов. Обобщена классификация ИПД. Произведено сравнение существующих инфраструктур, проанализированы ИПД, создаваемые в различных странах.

4. С учетом выявленной специфики разработана методика создания локальной ИПД, в рамках которой:

• Разработаны методы формирования ее компонентов;

• Для геопортала локальной ИПД разработаны двухсегментная структура и технологическая схема.

5. Разработанная методика применена на примере локальной ИПД «Сатино» для территории Сатинского учебно-научного полигона. Реализованы компоненты ИПД: на основе слоев базы данных учебной ГИС «Сатино» сформированы базовые пространственные данные; разработан профиль метаданных, соответствующий международным стандартам и отражающий специфику географических информационных ресурсов; осуществлена разработка структуры и интерфейса геопортала «Сатино» (URL: http://sedgeroid. dataplus.ru/geoportal).

Представленная в диссертации методика может быть использована при создании локальных тематических ИПД при проведении комплексных физико-географических исследований для решения задач систематизации географических информационных ресурсов, обеспечения доступа и обмена пространственными данными на исследуемую территорию.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Осокин, Степан Артемович, Москва

1. Аляутдинов А.Р., Лурье И.К., Осокин С.А. Проектирование и использование локальной инфраструктуры пространственных данных. // XIV Всероссийский форум «Рынок геоинформатики в России. Современное состояние и перспективы развития». М.: ГИС-ассоциация, 2007.

2. Алябьев A.A., Анисимова О.Л., Серебряков C.B., Цереня П.В. Геопортал Уральского федерального округа как прототип узла РИПД. // Пространственные данные. М.: 2009. №3. С. 18-24.

3. Андрианов В.Ю. Инфраструктура пространственных данных // ArcReview. M.: Совместное издание ООО ДАТА+, ESRI, Inc, и Leica Geosystems, 2006. № 2. С. 1-2.

4. Андрианов В.Ю. Метаданные // ArcReview. M.: Совместное издание ООО ДАТА+, ESRI, Inc, и Leica Geosystems, 2006. № 2. С. 8

5. Андрианов В.Ю. Неокартография // ArcReview. M.: Совместное издание ООО ДАТА+, ESRI, Inc, и Leica Geosystems, 2009. № 1. С. 2-3.

6. Анциферова А. А. Использование GPS и ГИС технологий для изучения особо охраняемых природных территорий (на примере анализа ландшафтной структуры Воронежского государственного природного биосферного заповедника). Тула: Гриф и К, 2006. 216 с.

7. Аш Е.В. Что называть геопорталом? // Пространственные данные. М.: 2008. № 2. С.36-38.

8. Баринов А.Ю., Гершензон В.Е. Космичекие снимки в инфраструктуре пространственных данных РФ // Пространственные данные. М.: 2009. № 3. С. 26-29.

9. Белякова Т.М., Павленко И.А. Полевая учебная практика по почвоведению. М.: Изд-во МГУ, 1987.

10. Берлянт A.M. Картоведение. М.: 2003. 477 с.

11. Берлянт A.M. Инфраструктура национальной картографии // Вестник Московского университета. Серия 5: География. М.: 2006. № 3. С. 90-91.

12. Берлянт A.M., Лурье И.К., Серапинас Б.Б., Сучилин A.A. Топографическая практика на Сатинском учебном полигоне (методическая разработка). М.: Географический ф-т, 2003.

13. Бугаевский Ю.Л. Формирование Роснедвижимостью инфраструктуры пространственных данных в 2006-2007 годах // Кадастр недвижимости. М.: 2007. № 1. С. 12-13.

14. Геоинформатика / Под ред. В.С.Тикунова. М.: Академия, 2005. 488 с.

15. Гневанов И.В., Гудзь Т.В., Кубышкин В.А. О построении муниципальных геоинформационных систем: пример города Пермь // ArcReview. М.: Совместное издание ООО ДАТА+, ESRI, Inc, и Leica Geosystems, 2008. № 3. С. 9-10.

16. ГОСТ Р 52573-2006 «Географическая информация. Метаданные». М.: Стандартинформ, 2006. 58 с. URL:http://protect.gost.ru/document.aspx?control=7&id=l28907 (дата обращения: 17.03.2010). ~

17. Гранберг А.Г. Основы региональной экономики. М.: ГУ ВШЭ, 2004. 495 с.

18. Директива 2007/2/ЕС Европейского парламента и Совета Европы от 14 марта 2007 г. по созданию инфраструктуры пространственной информации ЕС (INSPIRE) // Пространственные Данные. М.: 2008. № 1.

19. Дмитриева В.Т. и др. Неогеография: новые подходы к работе с географической информацией // География и экология в школе XXI века. М.: 2009. Вып. № 3. С. 916.

20. Добриденев А.И. ГИС «Заповедник». Справочно-методическое издание. М.: Экотерра, 2005. 93 с.

21. Дубинин М.Ю., Костикова A.M. Веб-ГИС // Компьютерра. М.: 2008. № 749.

22. Дубинин М.Ю., Рыков Д.А. Открытые настольные ГИС: обзор текущей ситуации // Информационный бюллетень ГИС-ассоциации. М.: 2009. № 5. С. 14-21.

23. Егорова H.A., Таскаева Н.Я. Флора и краткий обзор растительности района Сатинской географической станции МГУ. М.: Изд-во МГУ, 1972. 113 с.

24. Ерёмченко E.H. Неогеография: особенности и возможности // Материалы конференции "Неогеография XXI-2008" IX Международного Форума "Высокие технологии XXI века". М.: 2008.

25. Жучкова В.К., Раковская Э.М. Методы комплексных физико-географических исследований: Учеб. пособие для студ. вузов. М.: Издательский центр «Академия», 2004. 368 с.

26. Интернет для географов / Под ред. О.А.Блинковой. Харьков: Kharkiv University Press, 2003. 137 с.

27. Исаченко А.Г. Теория и методология географической науки. М.: Академия, 2003. 396 с.

28. Книжников Ю.Ф., Вахнина О.В. Инфраструктура пространственных данных на примере университетского учебно-научного полигона «Сатино» // Вестник Московского университета. Серия 5: География. М.: 2008. № 3. С. 39-42.

29. Книжников Ю.Ф. Инфраструктура пространственных данных: одно терминологическое замечание // Геодезия и картография. М.: 2008. № 2. С. 49-50.34.

Информация о работе

Осокин, Степан Артемович
кандидата географических наук
Москва, 2010
ВАК 25.00.35

Диссертация

Теоретические основы и методика создания локальной инфраструктуры пространственных данных - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы