V. Maršík, J. Stromský, M. Hanzlová, J. Horák
Institut Geoinformatiky
Vysoká škola báňská-Technická univerzita Ostrava
Ostrava-Poruba, tř. 17. listopadu
E-mail: vladimir.marsik@vsb.cz, josef.stromsky.hgf@vsb.cz, marketa.hanzlova@vsb.cz, jiri.horak@vsb.cz
The main goal of the TRANSCAT project (Integrated Water Management of Transboundary Catchments) will be to create an operational and integrated comprehensive Decision Support System (DSS) for optimal water management of catchments in borderland regions. The project should facilitate an implementation of EU Water Framework Directive.
The TRANSCAT prototype helps to specification of end users for target system and to description of their requirements. The prototype is based on principles of web mapping systems and utilises the Minessota map server. Real data from pilot area of Bela catchment (Jeseniky mountains) are combined with simulated data. Similar, functions of the future system are partially also only simulated. The prototype should promote a communication with end users and creating of more precise proposal of conception and functions of the real system. The incremental development of the prototype will facilitate implementation of the project results.
In September 2003, following basic functions for interactive maps are implemented - visualisation of map layers, their selection, zoom in and zoom out, pan, specification of the scale, selection of a size for the mapping window, change of layer order, information from a selected place.
Quite important aspect of prototype developing is exploring and describing of system features. Some of them are presented in the paper.
We suppose the TRANSCAT DSS would operate with a set of different data. It means that the special attention should be paid to management, control and documentation of data. Layers can be selected in a special window, where they are organised thematically in hierarchical structures. Only selected layers are moved to an actual legend. Metadata for each data set are deposited in database and viewed during the processing of relevant data. It is anticipated to use metadata directly for performance of some functions, e.g. for evaluation of uncertainty connected with the result of data processing. Copyrights are showed to the map window and become a fixed part of the map.
A lot of parameters for visualisation and management of layers are controlled from database. Such solution provides easy management of map composition.
The database also contains the names of every data set in different languages, which facilitate switching language environment of the application.
Next functions will be oriented directly to target activities of end users. In first phase, the activities are only simulated. During the development of the system we anticipated their incremental replacement by real functional elements.
Hlavním cílem projektu TRANSCAT (Integrated Water Management of Transboundary Catchments) je vytvoření operativního a integrovaného komplexního Systému podpory při rozhodování (Decision Support System, DSS), který by měl prospět optimálnímu managementu vodního hospodářství v příhraničních povodích v kontextu zavádění Rámcové směrnice EU pro vodní politiku (EU Water Framework Directive). Při specifikaci koncových uživatelů budoucího systému a popisu jejich požadavků pomáhá prototyp TRANSCAT DSS, vytvořený na bázi mapového serveru Minessota. Reálná data z pilotní oblasti povodí Bělé v Jeseníkách jsou kombinována se simulovanými daty, rovněž tak funkční výbava budoucího DSS systému je z části simulována. Prototyp dovoluje lépe komunikovat s uživateli a přesněji navrhovat koncepci a funkce reálného systému. Jeho postupný vývoj umožní snazší implementaci výsledků projektu.
V září 2003 jsou implementovány základní funkce běžné pro interaktivní mapy poskytované mapovými servery - zobrazování mapových vrstev, jejich výběry, zvětšování a zmenšování, posun, definice měřítka, výběr velikosti mapového okna, změna pořadí vrstev, informace z daného místa.
Předpokládá se, že TRANSCAT DSS bude pracovat s řadou různorodých dat, proto byla zvláštní pozornost věnována správě a dokumentaci dat. Vrstvy jsou vybírány ve zvláštním okně, kde jsou uspořádány podle jednotlivých témat hierarchickým způsobem. Teprve vybrané vrstvy se přenáší do aktuální legendy. Metadata ke každé datové sadě jsou ukládána v databázi a zobrazována při práci s danými daty. Předpokládá se, že metadata budou v činnosti systému využita i přímo při provádění některých operací, např. při ocenění neurčitosti spojené s výsledkem zpracování dat. Autorská práva k datům (copyright) jsou zobrazovány do mapového okna a stávají se pevnou součástí mapové kompozice.
Řada parametrů zobrazování a organizace vrstev je řízena z databáze, to umožňuje snadnou správu mapové kompozice.
V databázi jsou rovněž uloženy názvy jednotlivých datových sad v různých jazycích, což dovoluje snadno přepnout jazykové prostředí aplikace.
Další funkce se již zaměřují přímo na cílové činnosti koncového uživatele. V prvním fázi je jejich činnost pouze simulována a při vývoji systému se předpokládá jeho postupná náhrada reálnými funkčními prvky.
Hlavním cílem projektu TRANSCAT (Integrated Water Management of Transboundary Catchments) je vytvoření operativního a integrovaného komplexního Systému podpory při rozhodování (Decision Support System, DSS), který by měl prospět optimálnímu managementu vodního hospodářství v příhraničních povodích v kontextu zavádění Rámcové směrnice EU pro vodní politiku (EU Water Framework Directive). Při specifikaci koncových uživatelů budoucího systému a popisu jejich požadavků pomáhá prototyp TRANSCAT DSS. V rámci návrhu a implementace prototypu je hledána a prověřována koncepce a funkcionalita budoucího reálného systému. Tím, že prototyp poskytuje již dnes určitou nezanedbatelnou funkčnost, tak zároveň usnadňuje a často i iniciuje komunikace s uživateli. Postupný vývoj prototypu umožní snazší implementaci výsledků celého projektu TRANSCAT.
Základní koncepce prototypu TRANSCAT DSS je vybudování DSS systému s akcentem na prostorový aspekt, s univerzálním napojením na modely a s jednoduchým rozhraním pro koncové uživatele. Pro řešení byla zvolena internetová technologie, kde základ tvoří mapový server. Z velké míry jsou využity Open Source technologie (Minessota Map Server, MySQL, PHP). Vývoj je rozdělen na vývoj klienta (JavaScript) a vývoj aplikačního serveru (PHP).
Systém je budován jako centralizovaný, na straně uživatele se nic neinstaluje, k provozu postačí běžný internetový prohlížeč. O vše ostatní (HW,SW,data, správa systému) se stará poskytovatel služby. Nutnou, ale snad ne limitující podmínkou je připojení uživatele na internet.
Primární pohled předpokládaných uživatelů projektu na data je v jejich prostorové podobě, základní složku systému tvoří proto GIS. Funkčnost vytvořené klientské aplikace je v oblasti GIS poměrně vysoká. Uživatel musí být schopný nalézt co nejvíce údajů pro potřeby rozhodovacího procesu, data vizualizovat a vyhodnocovat. Běžné funkce GIS, jako např. zobrazování mapových vrstev, zvětšování a zmenšování, posun, definice měřítka, vyhledávání a kurzorový dotaz, jsou v rámci budovaného systému rozšířeny o napojení na hydrologické a hydrogeologické modely a o vyhodnocování výsledků modelování. Systém kromě toho disponuje řadou dalších specifik:
Část funkcionality systému je zatím jen simulovaná. Někdy to i pro potřebu prototypu postačí, důležité je už i to že uživatelé mají možnost se vyjádřit k prospěšnosti dané funkce, ještě dříve než je plně implementovaná.
Vzhled hlavního okna uživatelského prostředí prototypu je zřejmý z obrázku číslo 1.
Obr.1 Hlavní okno klienta prototypu systému s popisem prvků uživatelského rozhraní TRANSCAT DSS (click on image to see it in original resolution)
Z pohledu samotného softwarového návrhu systému, je systém složen z několika komponent, které spolu komunikují. Na straně uživatele je to klient, což je HTML stránka s programovým kódem v jazyce JavaScript, pracující v prostředí internetového prohlížeče přihlášeného na stránku serveru TRANSCAT DSS. Kód klienta je poměrně rozsáhlý, tak to vyžadovala implementace interaktivních možností na straně uživatele. JavaScript kódu však není tolik, aby to nějak nadměrně prodlužovalo prvotní načítání stránky.
Na straně serveru se nachází komponenty WWW server, databázový stroj,mapový server a aplikační server TRANSCAT DSS. Klient komunikuje s aplikačním serverem a ten provádí dílčí úkony a přitom využívá služeb mapového serveru a databáze. Součástí komunikace mezi klientem a aplikačním serverem je předávání stavu klienta, aplikační server je bezestavový. Pokud jsou do systému připojeny modely, jsou to samostatné programy, pro které aplikační server připravuje vstupy, provádí jejich spuštění a převedení výsledků do podoby potřebné pro GIS (postprocessing). Schéma těchto komponent a zjednodušeně naznačená jejich vzájemná komunikace je na obrázku číslo 2.
Obr. 2 Komponenty prototypu systému TRANSCAT DSS a jejich zjednodušená interakce
Budování prototypu TRANSCAT DSS se neomezilo jen na vývoj SW. Stejně důležité bylo shromáždit reálná data z pilotní oblasti povodí Bělé v Jeseníkách a začlenit je korektně do systému. Ta část dat, která zatím není k dispozici ale je pro potřeby prototypu relevantní, je simulovaná.
Stávající datové zdroje využité v prototypu jsou členěny do tématických celků:
Autoři jsou si vědomi četných problémů se zdroji potřebných dat, s jejich cenou, dostupností a aktuálností. Proto je již od počátku uvažováno s možností využívání mapových služeb (WMS a WFS) v prostředí internetu. V rámci české republiky lze takto uvažovat perspektivně o využití služeb
Kromě mapových podkladů systém nabízí odkazy na legislativní dokumenty (nebo odkazy na příslušné portály, jako portál veřejné správy) a také odkazy na místní vyhlášky, projekty, publikované místní samosprávou, příp. státní správou.
Analytické funkce systému jsou řešeny pomocí vazby na modely. Tato část prototypu je stále ve fázi intenzivního zkoumání a vývoje. Předpokládáme že bude systém umožňovat
Práce s modely bude začleněna formou průvodců, kdy systém po volbě analytické funkce vyzve uživatele k zadání potřebných vstupních údajů (např. výběr nebo zakreslení polohy nového vrtu, vyplnění atributových údajů jako např. hodnotu čerpání vrtu), provede spuštění modelu na straně serveru a nakonec zobrazení výsledku modelování.
Obr.3 Prototyp systému TRANSCAT DSS, menu analýzy a modelování (click on image to see it in original resolution)
Na obrázku číslo 3 je zobrazeno okno uživatelského prostředí se zobrazenou geologickou mapou a rozbaleným menu s analytickými funkcemi (zatím jen jejich simulace).
Prototyp TRANSCAT DSS je sice stále ve vývoji, již dnes se ale ukazuje že svoji roli v projektu TRANSCAT splní víc než dobře.