Výběr technologie pro poskytování informačních výstupů s využitím grafických dat prostřednictvím sítě
Intranet a Internet

Jiří Černý, Institut městské informatiky Praha
Žatecká 2, 110 01 Praha 1, tel: 02/24 48 51, fax: 02/24 81 19 02, e-mail: JiriCe@imip.monet.cz

Abstrakt

Příspěvek je věnován současným technologiím publikování grafických dat v Intranetu a Internetu se zaměřením na geografické informační systémy pro státní správu v prostředí WWW. Shrnuje technologie, poznatky z testovacích řešení a perspektivy dalšího rozvoje. Jsou publikovány zkušenosti a doporučení, získané při přípravě aplikací GIS na WWW v Institutu městské Informatiky pro potřeby Intranetu městských úřadů i k informaci občanů na Internetu.

 

Rozbor problému

Jednoduchá integrace grafických a obecně multimediálních aplikací je jedním z důvodů obrovské popularity WWW technologie. Pokud ještě koncem osmdesátých let byly kvalitní grafické aplikace pro běžné uživatele prakticky nedostupné (vysoká cena hardware a software), v současné době jsou standardní součástí informačních systémů a mohou pracovat prakticky na každém osobním počítači.

Na WWW lze obecně vytvářet prezentace, zahrnující tyto grafické objekty:

Začlenění statických grafických objektů do HTML stránky je triviální záležitost, problémy jsou spíše ve věrnosti a rychlosti zobrazení (prohlížeče, pluginy). Předem připravené obrázky, mohou být uloženy v relační databázi a vybírány na základě požadavků z formuláře vyplněného uživatelem ve webovském prohlížeči. Tak lze vytvářet databáze obrazové dokumentace, virtuální galerie, archivy družicových snímků atd. Komplikovanější situace je v případech, kdy je třeba obrazovou informaci interaktivně generovat na základě parametrů zadaných uživatelem z WWW prohlížeče. To je případ geografických informačních systémů, jejichž význam pro státní správu je zásadní a kterým je věnován další text tohoto příspěvku.

V současné době je prakticky na každém městském úřadu k dispozici některý obecný geografický informační systém, v němž bývá vypracována aplikace, která slouží zpravidla k prohlížení základních map, popř. s vazbou na katastr nemovitostí, evidenci obyvatel a pod. Některé aplikace by měly sloužit i ostatním spolupracujícím subjektům (přímo řízené organizace, akciové společnosti i soukromé firmy) a k informování občanů a tedy pracovat jak v prostředí privátní městské sítě tak i veřejného Internetu.

Pro současný stav je charakteristické, že aplikaci GIS včetně veškerých dat má instalovanou jeden nebo několik málo uživatelů na izolovaných počítačích nebo v nejlepším případě přistupují uživatelé ke sdíleným datům na serveru ze svých klientských aplikací. Efektivnímu využívání GIS při takovém způsobu práce brání tyto hlavní důvody:

Alternativou může být v řadě případů technologie webovských GIS, používající univerzální "lehký" klient - WWW prohlížeč s podporou Javy, popř. VBscriptu. Výhody webovského řešení lze shrnout do těchto bodů:

Webovské technologie však zatím nemohou nahradit specializované GIS, náročné na výpočetní prostředky, využívající rozsáhlé geografické podklady. Ty zůstanou aplikační oblastí klasických řešení. Hlavní omezení pro aplikace GIS na WW, vyplývající ze současné úrovně hardware a software jsou:

Předmětem toho příspěvku jsou zkušenosti s volbou technologie GIS na WWW v podmínkách hlavního města Prahy, které byly získány v Institutu městské informatiky a na Magistrátě hlavního města.

Obecné možnosti publikování map a GIS na Internetu

Postupy pro GIS na Internetu rozdělit do těchto kategorií - podrobněji

  1. Přímý přístup k aplikacím na unixovém serveru z X-terminálu, popř. v nejnovější době z PC na Windows NT Terminal Server ( Citrix WinFrame). Pro veřejný Internet je prakticky nepoužitelné, protože oba protokoly nepatří k bezpečným a jsou náročné na síťové prostředky.

  2. Použití obrazových map s citlivými oblastmi ("klikací mapy") v HTML stránce; uvádím pouze pro úplnost, použitelné pouze k publikování předem připravených rastrových obrázků, nikoliv pro skutečný GIS.

  3. Řešení založené na "třívrstvé WWW technice": webovský prohlížeč-Web server-aplikační mapový server, používající http protokol. Jeho výhody jsou všeobecně známé a pod pojmem GIS na Internetu/Intranetu se všeobecně rozumí tento přístup, kterému se v dalším budu výhradně věnovat.

Metody tvorby GIS na Webu

Zobrazení požadované mapy v okně webovského prohlížeče probíhá ve třech krocích, které používají http protokol:

  1. Webovský prohlížeč (klient) zašle dotaz WWW serveru, kde je vystavena požadovaná aplikace (HTML stránka s URL adresou, obsahující např. volání CGI skriptu - tj. v našem případě programu, který vygeneruje HTML dokument a mapu v rastrovém či vektorovém formátu).

  2. WWW server pošle požadavek na vyvolání CGI skriptu aplikačnímu mapovému serveru

  3. mapový server CGI skript spustí a výsledek odešle WWW serveru. Ten jej doplní do HTML dokumentu, který se objeví v prohlížeči uživatele.

Výsledný dokument obsahuje mapu v nejjednodušším případě jako rastrový obrázek (gif, jpeg), a obdobně může mít řešeny ovládací prvky. Pro grafické funkce, interakci s uživatelem nebo pro kvalitnější vzhled se používají skripty v Javascriptu či javovské aplety, které mohou sloužit i pro práci s vektorovými daty přímo v prohlížeči (pokud mapový server produkuje formáty např. WMF či ESRI Shapefile).

Požadavky na hardware i software webovského serveru nejsou velké, hardware mapového serveru však musí splňovat poměrně náročné požadavky grafického software, které na něm běží.

Mapový server poskytuje data v rastrovém (častěji) či ve vektorovém formátu, který je potom interpretován plug-inem prohlížeče. Webovský prohlížeč se označuje jako "lehký" klient, což s ohledem na použití velkých pluginů nemusí být vždy pravda.

Z firemních řešení GIS na WWW uvedu ty, jejichž software se v ČR nejčastěji používá:

Pro účely testování byla v IMIP vybrána platforma ESRI z evidentních důvodů - pražský Magistrát má zakoupenou multilicenci pro městskou správu a software této firmy je nejpoužívanějším GIS v institucích pražské městské správě. Během těchto prací se naskytla možnost vyzkoušet ve spolupráci s firmou Sitewell produkt MapGuide, který se poměrně rychle prosazuje na trhu.

Software firmy ESRI používá rastrovou grafiku pro generovanou mapu. ArcView Internet Map Server je určen k rychlému portování aplikací, vyvinutých v ArcView na WWW, MapObjects Internet Map Server slouží k publikování aplikací GIS, vyvinutých pomocí MapOjects, což je kolekce ActiveX komponent realizujících funkce GIS.

MapGuide firmy Intergraph používá na rozdíl od řešení ESRI používá vektorový formát, který je optimalizován pro přenos v pomalých sítích. Práci s vektorovými daty umožňuje plugin pro Netscape Navigator a ActiveX komponenta pro Microsoft Internet Explorer.

K dispozici na Internetu je celá řada volného software, který může po otestování sloužit pro jednodušší řešení i jako inspirace pro vlastní vývoj. Pro zajímavost uvádím dva volné programy, které ilustrují dva krajní přístupy v technologii WWW GIS:

Aplikační oblasti GIS na WW v organizacích městské správy

Uživatele GIS lze rozdělit do tří skupin:

  1. Odborný uživatel, podrobně seznámený s problematikou GIS či zaškolený v užívání specializované aplikace.

  2. Běžný uživatel z městské správy a samosprávy. Jeho potřeby splňují aplikace k prohlížení všeobecně používaných map s připojenými databázemi, používání je intuitivní bez jakéhokoliv zaškolování.

  3. Veřejnost, která bude mít k dispozici podmnožinu dat a funkcí aplikace popsané v bodě 2.

Potenciál GIS na WWW je schopen zcela nasytit požadavky běžných uživatelů z městské správy a měl by být jednoznačným rozhodnutím, je-li v instituci provozován Intranet. Tito uživatelé rovněž mohou sdílet webovské aplikace po privátní městské síti (v Praze MepNet). Konečně specializovaní uživatelé, specifikovaní v bodě 1 mohou ve většině případů být uspokojeni webovskými aplikacemi, i když pro některé případy, náročné na systémové prostředky (editace, analýzy, modelování) se budou stále využívat klasická řešení.

Testovací úlohy

Vzhledem k tomu, v IMIP je k dispozici řada hotových aplikací v ArcView, byla jako prvá varianta vyzkoušen jejich převod do prostředí WWW pomocí ArcView Internet Map Serveru. Byla vybrána zjednodušená aplikace prezentace vybraných vrstev z Atlasu životního prostředí. Ukázky jsou na obr. 1 a 2.

V systému MapGuide byla vypracována aplikace, jejíž úvodní stránka je na obr. 3. K vrstvám životního prostředí zda přibyla parcelní mapa s připojeným registrem nemovitostí; příklad dalšího výstupu je na obr. 4.

Obr. 1: Atlas životního prostředí na WWW v ArcView Internet Map Serveru

Obr. 2: Zobrazení radonového rizika na WWW v ArcView Internet Map Serveru

Obr. 3: Úvodní stránka testovací aplikace v MapGuide

Obr. 4: Ukázka práce s parcelní mapou a registrem evidence nemovitostí v MapGuide

Výsledky ověřování a poznatky pro další postup

Popsané aplikace byly ve zkušebním provozu na Intranetu IMIP a omezeně i na Internetu. Řešení pomocí ArcView Internet Map Serveru bylo pro naše účely pomalé, aplikace sestavená pomocí MapGuide pracovala dostatečně rychle.

Na základě vlastních i publikovaných poznatků bylo rozhodnuto, že v současné době je optimální z hlediska datových formátů, rychlosti i dostupnosti programátorských kapacit pro IMIP použít pro prvé reálné aplikace MapObjects Internet Map Server. V současné době je zde již instalován a probíhá vývoj prvých aplikací, určených k rutinnímu provozu ( informace o životním prostředí a hledání adres v Praze).

Vzhledem k potenciálním možnostem lepší práce s formáty ESRI, bez nutnosti explicitní konverze v budoucích verzích MapGuide, bylo rozhodnuto v pokračování testování tohoto software, jako určitého způsobu rozložení rizika.

Potřeby jednoduších úloh mohou uspokojit i volně šířené programy. Používání specializovaných zakázkových řešení není vhodné, protože zadavatel je vázán na know-how jedné firmy a jakékoliv úpravy musí separátně platit.

Software pro testování ArcView Internet Map Server zapůjčila firma Arcdata, s. r. o., a MapGuide firma Sitewell, s. r. o., která vyvinula rovněž testovací aplikaci. Na vývoji aplikace v prostředí ArcView Internet Map Serveru pracovala firma Hydrosoft Veleslavín, s. r. o.

Literatura

[1] Hnojil J.: Propojení WWW, GIS a kartografie.

http://gama.fsv.cvut.cz/~hnojil/konference/olomouc97.html

[2] Piewe B.: GIS Online, ONWORD PRESS, 1997

http://kayenta.geog.byu.edu/gisonline

[3] http://www.lib.berkeley.edu/UCBGIS/intergis.html

[4] http://www.mapguide.com/

[5] http://www.esri.com/

[6] http://www.mapinfo.com/events/prosrv/proserver.html

[7] http://www.intergraph.com/iss/geomedia/webmap/

[8] http://shiuhlin.ml.org

[9] http://www.gis.umn.edu/fornet/docs/MapServer/