Katedra informatiky a geoinformatiky Fakulta životního ...gis.fzp.ujep.cz/files/Prednaska10_1GIS2.pdf · – Rozši řitelnost – pomocí p řídavných modul ů(nadstaveb), nebo

Mapové servery

Novák PetrKatedra informatiky a geoinformatikyFakulta životního prostředíUniverzita J. E. Purkyně v Ústí nad Labem

Prosinec 2011

1

• publikace geodat• sběr a aktualizace geodat• synchronizace geodat• webové mapové služby• webové analytické služby

Využití Internetu pro GIS

2

Výhody:• přístupnost široké veřejnosti• není nutný specializovaný software• jednoduché uživatelské rozhraní• jednotnost uživatelského rozhraní

Nevýhody:• omezené funkční možnosti• náročnější implementace• cena• nutnost kompromisů mezi kvalitou dat, objemem, časy

odezvy

Publikace geodat na internetu

3

• Nejjednodušší způsob publikace dat – prezentace výsledkůprojektu na statické HTML stránce

• Složitější způsob je publikace geodat včetně základních nástrojů pro ovládání pohledu, měřítka, vzhledu vrstev

• Tento model lze doplňovat o atributové, případně prostorovédotazy

• Obvykle jsou přístupné základní funkce, kdy je uživatel schopný označit si vybrané lokality základními editačními nástroji a provádět dotazy nad vybranými oblastmi

• U skutečně speciálních úloh lze řešit pomocí webového rozhraní i nejjednodušší plně formalizované a algoritmizovatelné úlohy (nejkratší cesta, nejbližší objekty stejné třídy prvků, výběry, topologická překrytí, ...)

Možnosti publikace geodat na internetu

4

• Mapový server je platforma poskytující GIS služby přes internetovou síť.

• Nemusí jít pouze o poskytnutí dat ve formě bitmapy či vektoru, tedy mapových výstupů, ale může jít také o poskytnutí funkcí nad mapovými daty.

5

Co je to mapový server?

• Služby mapových serverů na internetu běžně používáme

• Například: Mapy.cz, mapy.atlas.cz, maps.google.cz, geoportal.cenia.cz, portál katastru nemovitostí, atd.

Setkali jsme se s ním někdy?

6

Co je to Server? • Hardwarový server: Jde o počítač, který poskytuje služby

klientům• Softwarový server: Jde o program, který poskytuje služby

klientům definovaným komunikačním rozhranímCo je to klient?• Je to počítač, který zpracovává data ze serveru.• Nebo to může být program, který zpracovává data poskytnutá

serverem. O tyto data si musí serveru říct (vyslat požadavek) a zpět dostane odpověď.

Architektura client-server

7

Architektura mapových serverů

8

• Program poskytující geodata na principu architektury client-server

• Přímo nekomunikuje s klientem, ale s webovým serverem, který mapový server na internetu zaštiťuje a zpřístupňuje jeho rozhraní pomocí standardních protokolů

• Data pro Mapový server můžou být uložena v souborovém systému, nebo v databázi

• Klient zašle požadavek na server. V požadavku specifikuje například mapové vrstvy a měřítko daného území.

• Mapový server přijme požadavek a na základě parametrůzíská příslušná data z datového zdroje

• Mapový server z dat vytvoří požadovaný mapový výstup.• Klient obdrží výsledek dotazu v požadovaném formátu

(obrázek, vektorová data, internetová stránka, …)

• Klientem mapového serveru může být i jiný mapový server

Architektura mapových serverů -komunikace

9

• Dříve byla data umístěna výhradně na straně klienta a takézpracování se odehrávalo výhradně na straně klienta

• V současnosti bývají data umístěna převážně vzdáleně, případně kombinace a zpracovávají se až na straně klienta

• Budoucnost je ve zpracování i uchovávání dat na straněserveru, tedy vzdáleně a klient obdrží pouze výsledek svého dotazu a nijak je nezpracovává. Tento postup se nazývá SOA (Services Oriented Architectur)

Vývoj GIS aplikací

10

• ArcIMS od firmy Esri• ArcGis Server od firmy Esri• Geoserver (Open Source)• MapGuide od firmy Autodesk• MapXtreme od firmy Mapinfo• UMN – mapový server z univerzity v Minnesotě

(Open Source)• a další, většinou proprietární řešení

Používaná řešení mapových serverů

11

• Vyvíjen na University of Minnesota• Open Source projekt – zdarma i pro komerční využití• Srovnatelný s komerčními produkty• Dostupný na: http://mapserver.org

Založený na:– webovém serveru Apache– databázi Postgresql – geografické rozšíření PostGIS

UMN

12

• Jde o komerční produkt společnosti Esri• Dokáže implementovat veškeré GIS operace na serveru a ty

poté poskytuje klientům

• Založen na:– webovém serveru IIS– na některé z databází: Oracle, MS SQL, Informix, IBM DB2 nebo

souborová databáze– geografické rozšíření ArcSDE

ArcGIS server

13

• Mezi hlavní rysy ArcGis Serveru patří:– Správa prostorových dat – Vizualizace dat– Prostorové analýzy– Editace dat na serveru– Rozšiřitelnost – pomocí přídavných modulů (nadstaveb), nebo

programových rozhraní Java a MS .NET lze funkcionalitu serveru rozšiřovat

ArcGIS server – hlavní rysy

14

Tlustý klient• ArcGis Desktop (ArcView, ArcEditor, ArcInfo)• ArcPad• ArcGis Mobile

Tenký klient• ArcReader • ArcGis Explorer Desktop– zdarma k dispozici

Webový prohlíže č

• ArcGIS Explorer Online (http://explorer.arcgis.com)• ArcGis Online (http://arcgis.com)• Další webové aplikace

Klienti pro ArcGis Server

15

ArcGis Server poskytuje rozhraní pro 3 technologie spojené s webovými prohlížeči

a) Jde o JavaScript, který je součástí každého moderního internetového prohlížeče. Výhodou je, že se nemusí ke klientovi nic instalovat. Ve spojení s technologií AJAX, jde o poměrně silný nástroj.

• K dispozici je česká verze prohlížečky JavaScript Viewer

Technologie webových klientů pro ArcGis server

16

b) Druhou podporovanou technologií je Adobe Flex. Jde o nástroj, který pro svůj chod potřebuje RealTime prostředífirmy Adobe, tedy Adobe Flash Player. Ten je v dnešní doběvelmi rozšířen.

c) Poslední podporovanou technologií je Silverlight od společnosti Microsoft. Také zde je potřeba speciální doplněk do internetového prohlížeče.

Pro všechny 3 technologie se dají vytvářet aplikace komunikujícís ArcGie Serverem. Každá z nich má své výhody i nevýhody.

Technologie webových klientů pro ArcGis server

17

Pro komunikaci mezi mapovým serverem a klientem je třeba definovat dva základní protokoly.

• Formát, ve kterém si budou data posílat, tedy datové formáty

• Způsob výměny dat, tedy formát samotné komunikace

Standardy spojené s mapovými servery

18

Rastrový• na serveru se dle požadavku klienta z rastrových a

vektorových dat vygeneruje mapový výřez, jako obrázek se odešle klientovi

• technologicky jednodušší• velký datový objem, velké objemy zbytečných nebo

duplicitních dat• omezené možnosti změn vzhledu• běžné rastrové formáty – musí umět prohlížeč – JPEG, TIFF,

GIF, PNG, ...

Datové formáty

19

Vektorový• server na základě požadavku klienta připraví množinu

geoprvků (pouze vektorová data), provede případný ořez a zašle klientovi

• technologicky náročnější• proprietární nebo otevřený formát => nutné aby prohlížeč

dokázal data interpretovat (ESRI Coverage, ESRI Shape File, ArcXML, ...)

• Otevřené formáty GML, KML (Google Earth), XML, SVG, ...

Datové formáty

20

• geografický značkovací jazyk – OGC• jazyk pro modelování, přenos a ukládání prostorových dat

včetně jejich prostorových a neprostorových vlastností• je navržen zejména pro potřeby WWW a síťových služeb a

používá proto jazyk XML, pro který je vytvořeno mnoho nástrojů. XML je na WWW standardem

• uživatelé se mohou rozhodnout, zda ukládat data přímo ve formátu GML nebo je konvertovat z jiného formátu pouze pro účely transportu

GML - Geographic Markup Language

21

• Aby si spolu obě komunikující strany, tedy klient i server, rozuměli, musí obě podporovat stejný komunikační protokol a dohodnout se na jeho používání.

Používané komunikační protokoly:• SOAP (středně těžké aplikace – .NET, Java, …)• REST (lehké aplikace – JavaScript, PHP, Perl …)• OGC (aplikace odpovídající OGC standardům)

– WMS– WFS– WCS– GML– …

Komunikační technologie

22

• Open Geospatial Consortium Inc.® (OGC) je neziskovámezinárodní organizace s dobrovolným členstvím, která vede vývoj standardů pro geoprostorové a lokalizační služby.

http://www.opengeospatial.org/

• Členy jsou například ESRI, Oracle, Microsoft, Mapinfo, Autodesk, Bentley

• Řada standardů velice rozšířena (GML, Simple Features Spec for SQL), nás aktuálně zajímají standardy pro webovéslužby.

• Definují standardizovaný požadavek klienta a odpověďserveru na daný požadavek.

OGC standardy

23

• nejběžněji využívanou specifikací OGC konsorcia • poskytuje mapy v rastrovém formátu (server se službou WMS

nemusí obsahovat pouze rastrová data, ale také vektorovádata, často uložená v DBMS)

• server po požadavku klienta na mapový obsah, vybere potřebná prostorová data a z těchto pak vygeneruje rastrový obraz, který odešle klientovi

• lze volit kombinaci vrstev, výsledný souřadnicový systém, parametry výřezu, rastrový formát výsledku

• většina moderních sw pro GIS umožňuje integraci WMS vrstev

WMS – Web Map Service

24

• výhody : není nutné data spravovat, aktualizovat, stačívyužívat externí službu (zdarma nebo zpoplatněnou)

• nevýhody : může být pomalejší a nedostupné v závislosti na dostupnosti služby nebo připojení

WMS – Web Map Service

25

• Základní typy dotazů (dle OGC)– GetMap - Tento typ dotazu lze považovat za hlavní (primární), a to z

toho důvodu, že klientovi zpřístupní mapu ve formě obrazových dat v určitém formátu. Požadavek v URL musí obsahovat parametr REQUEST=GetMap.

– GetCapabilities - Pokud daný klient nezná možnosti a vlastnosti nabízených dat, což se skoro ve všech případech děje, musí tyto možnosti zjistit. Proto klient při první komunikaci se serverem sestavíGetCapabilities dotaz. Požadavek musí obsahovat parametr REQUEST=GetCapabilities. Specifikace vyžaduje ještě jeden povinný parametr SERVICE=WMS

– GetFeatureInfo - Tento typ dotazu vrací klientovi XML soubor s atributy daného prvku na mapě o určitých souřadnicích. Požadavek musí obsahovat parametr REQUEST= GetFeatureInfo.

WMS – Web Map Service

26

• použití pro zobrazování, dotazování a manipulaci s vektorovými geoprvky

• povinně musí služba umožňovat získávat informace o struktuře dat (GetCapabilities ), získat (vyfiltrované) prvky (GetFeature ) a získat atributová data vybraných geoprvků(DescribeFeatureType )

• volitelně (pokud to umožňuje software a úložiště dat) lze geoprvky vkládat, mazat a editovat

WFS- Web Feature Service

27

• klient se dotáže na strukturu poskytovaných dat• server mu jí vrátí (ve formátu XML)• klient se dotáže na vybrané prvky (na základě atributu,

prostorového umístění)• server vrátí geometrii i atributy geoprvků ve formátu GML

WFS- Web Feature Service

28

• WCS se využívá pro přenos datových vrstev přes internet• umožňuje přenos dat v původním formátu zároveň s metadaty

potřebnými pro interpretaci• v současné době jsou podporována pouze rastrová data,

připojení vektorových dat se plánuje v blízké budoucnosti. • tato služba hraje důležitou roli pro standardizovaný přenos

satelitních dat – vyžádání snímků konkrétní oblasti k požadovanému datu

WCS – Web Coverage Service

29

• pracují s prostorově orientovanými daty• data požadována touto službou mohou být dostupná lokálně

nebo mohou být přístupná přes síť s využitím výměnných standardů, jako například Geography Markup Language (GML) nebo Geolinked Data Acces Service (GDAS).

• umožňuje využívat funkce GIS software na serveru pomocíGIS klienta

WPS – Web Processing Service

30

• Pokud server i klient plně dodržují určitý standard , lze je bez potíží společně používat.

• „Zaklínadlo“ moderních GIS – interoperabilita. Výrobci si začínají uvědomovat že pouze dodržováním otevřených standardů dokáží navzájem sdílet geodata jiných systémů a integrovat je právě do toho svého.

Otevřené x proprietární standardy

31

• Projekt, který chcete publikovat na ArcGis Server musísplňovat jistá kritéria

• Měl by být také optimalizován pro rychlé zobrazování

• Zásady pro tvorbu dokumentů pro mapové služby jsou k dispozici na adrese: http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#/Publishing_map_services/00sq00000018000000/

Publikace dat na mapový server

32

Nepoužíváte-li geodatabázi, uchovávejte všechny vrs tvy, které budete chtít publikovat v jedné složce.

Mapové služby jiných server ů (např. WMS, WFS, ..) můžete používat b ěžným zp ůsobem.

• Určete data, která budou sloužit jako podkladové mapy– Statická rastrová data– Statická vektorová data

• Určete operační vrstvy – ty bude třeba rozdělit do samostatných dokumentů– Data s dynamickým obsahem

Krok 1: zorganizujte si data

33

• Uspořádejte vrstvy do logických skupin• Odstraňte vrstvy které jsou přebytečné• Vrstvám nadefinujte symboliku • Vrstvám nadefinujte vhodná měřítková omezení• Používejte stejný souřadnicový systém

Krok 2: Připravte si podklady v ArcGis desktop

34

• Pouze od verze ArcGis Desktop 9.3.1• Nástroj Map Service Publishing

(View / Toolbars / Map Service Publishing)

• Tlačítko Analyze map zobrazuje přehled chyb a varování• V kontextovém menu program nabízí nápovědu k dané chybě

a případně i možnost problém přímo vyřešit.

Krok 3: Odstraňte případné chyby v mapovém dokumentu

35

• Podle potřeby nastavte možnosti vyhlazení prvků a popisků(anti-aliasing)

• Nastavte měřítková omezení pro příslušné vrstvy

• Pomocí tlačítka Preview Map uvidíte náhled mapy, jak bude vypadat na webovém serveru, včetně rychlosti vykreslování

Krok 4: Optimalizujte mapový dokument

36

• Pomocí tlačítka Save Map Service Definition uložte MSD soubor, který potom se všemi vrstvami (v jednom adresáři) může být publikován na ArcGis Serveru

• Budete-li mít práva k publikování na ArcGis Serveru, můžete projekt publikovat přímo z ArcGis Desktop nebo Arc Catalog tlačítkem Publish To ArcGis Server

Krok 5: Uložit k publikaci

37

• Mapové projekty na ArcGis Serveru jsou spravovány přes internetové rozhraní (ArcGis Server Manager) nebo přes ArcCatalog

• Pro správu projektů na serveru je třeba mýt vytvořen účet s oprávněním agsadmin

Správa Mapového serveru

38

• Mapové servery– Pracují na architektuře client-server– Standardy pro ukládání dat– Standardy komunikačních protokolů OGC (WMS, WFS, …)

• Publikace na ArcGis Serveru– ukládat data do jedné složky či geodatabáze– optimalizovat data pro rychlejší zobrazování– pomocí nástroje Analyze map na panelu Map Service Publishing

zkontrolovat chyby a varování a opravit je– Pomocí tlačítka Save Map Service Definition uložit projekt ve formátu

MSD pro publikaci na ArcGis Serveru

Závěr

39