Využití mapového serveru pro ISGP

Aleš Bartečko
Institut geoinformatiky
VŠB -Technická univerzita Ostrava
tř. 17. Listopadu
708 33 Ostrava - Poruba
E - mail: ales.bartecko@email.cz

Abstract

This thesis is concetrated on the utilization of the map server for the Information System of Geological Pavilion (IS GP). All this is concepted as a creation of pilot projects of interactive IS GP with using of map servers Autodesk Mapguide and MapServer of The university of Minnessota. The available data and program assets applied in constructing of IS GP are presented in the introductory part. The technique of creating this interactive IS is described in the following part. At the end, the problems of both versions of the pilot projects are summarized, as well as their comparison and considering the advantages and deficiencies from the viewpoint of the developer and the user. This thesis tenders a chance to make up an opinion how to make use of a commercial or non-commercial variants during constructing of interactive IS GP.

Abstrakt

Tato práce se zabývá využitím mapového serveru pro informační systém Geologického pavilonu (IS GP). Celá práce je pojata jako vytvoření pilotních projektů interaktivního IS GP za použití mapových serverů Autodesk MapGuide a MapServer Minnesotské univerzity. V úvodní části jsou charakterizována dostupná data a použité programové prostředky při budování interaktivního IS GP. V další fázi je popsán postup vytvoření interaktivního IS. V závěru práce jsou shrnuty problémy obou variant pilotních projektů, jejich srovnání, zamyšlení se nad výhodami a nedostatky z pohledu vývojáře a uživatele. Práce nabízí možnost vytvořit si názor na využití komerční nebo nekomerční varianty při budování interaktivního IS GP.

Úvod

Geologický pavilón prof. Františka Pošepného představuje účelové pracoviště VŠB-TUO, spadající organizačně pod institut geologického inženýrství hornicko-geologické fakulty (IGI HGF). Jeho úkolem je spravovat rozsáhlý geologický sbírkový fond, jenž představuje kolekci přibližně 73000 vzorků z celého světa, z čehož zhruba 15000 kusů je vystaveno ve sbírkových prostorách. Zbytek je uložen v depositu sbírek a není možné je využít pro studium, což je vzhledem k jeho naučné a kulturní hodnotě velkým negativem. Fond je členěn do jednotlivých tématických nebo regionálně zaměřených sbírek. Z důvodu lepší správy, výzkumu, ale především pro účely lepšího studia hmotné dokumentace, je zde budován Informační systém Geologického pavilónu (IS GP).
Počátky výstavby IS GP spadají do roku 1991, kdy bylo započato s převedením evidence sbírkového fondu do databáze. Nejdříve byl využíván relační databázový systém PARADOX verze 3.5 v DOS prostředí a FoxBase. S rostoucím rozvojem technického vybavení rostly také nároky operačních systémů. Ačkoli operační systém Windows (95, 98, NT) podporoval běh aplikací napsaných pod DOS, tak chod takových aplikací se stával problémový. K tomuto faktoru přibyl i další, kterým bylo především nedokonalé uživatelské rozhraní. V roce 1998 se rozhodlo o vybudování nového informačního systému Geologického pavilónu s novými datovými strukturami, který by byl kompatibilní se systémem DEMUS, který je doporučován pro všechna zařízení muzeálního charakteru ve správě Ministerstva kultury České republiky i jiných organizací. Informační systém nyní využívá prostředí MS Access 97, ve kterém jsou ukládána data i vytvářené potřebné aplikace. Zdokonalení struktury dat umožňuje jednodušší přechod na výkonnější systém řízení báze dat, ale i snadnější publikování na Internetu. Do budoucna se předpokládá nasazení velkého SŘBD, pravděpodobně Oracle. [13,5]
Nyní je GP využíván ve výuce studentů klasickým způsobem tj. návštěvy studentů, kteří si vyhledávají příslušné vzorky ve vitrínách a následně si je ve vitrínách prohlížejí, čímž se jejich pozornost může soustředit jen na exponáty vystavené a možnosti studia se omezují. Navíc je nutné znát umístění všech pozorovaných exponátů. Informační systém může ve spojení s technologií WWW, díky které budou zpřístupněny informace textového a grafického charakteru (původ vzorku, jeho současné umístění v GP) nabídnout potenciálním uživatelům vysokou kvalitu získávaných informací a tím zvyšování geologické vzdělanosti studentů VŠB-TU a široké veřejnosti.

Cíl projektu

Hlavním cílem je vybudování a zpřístupnění multimediálního informačního systému Geologického pavilonu s interaktivními plány budov, včetně systému lokalizace vybraných exponátů, popisu lokalit exponátů a popisu vybraných exponátů.
Navržený systém by měl umožňovat dotazování podle definovaných kritérií na předmět, lokalitu a označení vzorku a návazně na dotaz pak umožnit rozvinout další informace o lokalizaci daného vzorku v rámci GP (lokalizace i graficky) nebo o lokalitě (ložisku), ze kterého vzorek pochází se současným určením geografické polohy.
Takto budovaný systém by mělo být možné doplňovat o informace z dalších geovědních oborů (např. stratigrafické členění, geneze ložisek nerostných surovin) popř. digitální fotografickou dokumentací, čímž by se zpřístupnily i exponáty nevystavené a označené jako deponáty.

Použítá data

Byly požity tyto datové zdroje:

• ArcČR500
• GeoČR500
• Geofond
• topografické vrstvy oblasti Austrálie
• topografické a geologické vrstvy oblasti USA
• vrstvy světa z MapObject2
• Digitální výkresová dokumentace GP

Postup

K vybudování takovéhoto systému se uvažovalo využít mapový server Autodesk MapGuide. Byl sestaven datový model, který splňoval všechny funkční požadavky, ale po roce práce se vyskytnul problém na straně AMG, který způsoboval nezobrazování vrstev. Problém nebyl vyřešen ani po konzultaci s hlavním distributorem pro ČR a proto se upustilo od mapového serveru Autodesk MapGuide a přešlo k mapovému serveru MapServer Minnesotské Univerzity. MapServer Minesotské univerzity je volně dostupný na stránkách http://mapserver.gis.umn.edu/.

Varianta Autodesk MapGuide

• Výběr vhodných topografických a geologických mapových podkladů

• Převedení dat do formátu AMG (v případě nutnosti jejich generalizace)

K převodu byla využita aplikace SDF Loader v příkazovém řádku, která prováděla také samotnou generalizaci. Ta proběhla téměř u všech vrstev a jejím cílem bylo zmírnit zatížení sítě a zrychlit dobu odezvy pro uživatele.

• Vytvoření uživatelských skupin

Uživatelské skupiny byly vytvořeny po dohodě s vedením GP a to takto: Administrátor, Pedagog, Host, Internet. Administrátor má umožněno vyhledávání a lokalizaci bez omezení. Pedagog má vyhledávání jen ve vystavených exponátech, lokalizace možná jen exponátů ze sbírek prof. F. Pošepného a radioaktivních surovin. Host je ekvivalentem skupiny Pedagog, ale je trvale přihlášen v prostorách GP pro potřeby civilních návštěvníků a skupina Internet nemá umožněno vyhledávání v exponátech, kompozice podlaží GP jsou bez vrstvy skříní.

• Vytvoření kompozic

Byly vytvořeny kompozice Austrálie, USA, České republiky, světa a také kompozice jednotlivých podlaží GP

• Příprava DB

• Zapracování vzniklých mapových kompozic do IS GP

Během zapracování vzniklých mapových kompozic do IS GP se vyskytnul problém, že AMG nenačítal všechny vrstvy. Proto se přešlo k mapovému serveru MapServer Minnesotské Univerzity.

Varianta MapServer Minnesotské Univerzity

• Výběr vhodných topografických a geologických mapových podkladů

Totožné s předchozí variantou.

• V případě nutnosti jejich generalizace popř. úprava

Generalizace probíhala pomocí skriptu v ArcView GIS 3.2. Jejím účelem bylo odlehčit zatížení serveru.

• Vytvoření uživatelských skupin

Totožné s předchozí variantou.

• Příprava DB

• Tvorba grafického rozhraní

• Tvorba kompozic

Byly vytvořeny tématicky totožné kompozice, ale od předešlé varianty se lišily odlišným způsobem vytváření.

• Zapracování vzniklých mapových kompozic do IS GP

• Zprovoznění systému

Srovnání z pohledu Administrátora

Hlavním rozdílem při posuzování z tohoto hlediska je dostupnost obou programových prostředků. Zatímco AMG je plně komerční řešení, které je velmi nákladné, MapServer je zcela zdarma a kdokoli si ho může pořídit. Navíc je dostupný i zdrojový kód, takže může být zkompilován pro danou platformu. Z pohledu vývojáře u AMG není prakticky žádná šance zasáhnout do výsledku nebo opravit možné chyby. S případnými problémy se lze maximálně obrátit na distributora nebo výrobce.
Z pohledu možných výstupů verze AMG nenabízí takovou flexibilitu jako MapServer. Při vytváření mapových kompozic je u AMG pouze paleta 256 barev, která při vytváření složitějších kompozic jako např.geologie s vysokými požadavky na vytvořenou legendu zcela nedostačuje. U MapServeru je tvorba symbolu do legendy o něco složitější. Veškeré symboly se volí manuálně, ale je k dispozici daleko větší paleta barev, která je založena na RGB modelu, čímž lze dosáhnout daleko lepších výsledků.
Navíc AMG vyžaduje k vytváření kompozic převod do specifického formátu SDF (popř.SDL). Tím dochází sice k možné ochraně dat, protože do SDF formátu nejsou převedena veškerá atributová data, ale také dochází ke značnému nárůstu práce při velkém počtu vstupních vrstev. U MapServeru tento mezikrok odpadá tím, že pracuje přímo nad primárními daty. Navíc poskytuje větší ochranu tím, že uživateli je už posílán pouze rastrový soubor a nikoli skutečná data i když transformovaná jako je tomu u AMG.

Srovnání z pohledu uživatele

Obě varianty z pohledu uživatele umožňují vytváření stejně hodnotných výstupů. Rozhodující je tedy hlavně stabilita obou sledovaných verzí. Zatímco Autodesk MapGuide měl v této oblasti značné problémy popsané v bodě 7.9., které se ani přes velkou snahu (např. kontaktování distributora pro ČR) nepodařilo odstranit, varianta MapServer fungovala bez větších problémů po celou dobu testování. Chyby zde vzniklé pramenily především z menších chyb v PHP kódu potřebného pro správný chod IS. Ty byly však testováním odstraňovány. Vlastní funkční stabilita MapServeru byla bez chyb.
Další bezesporu velká výhoda MapServeru je v tom, že k uvedení do praxe pro uživatele je dostačující existence WWW klienta na koncových počítačích. AMG k tomu, aby byl zaveden do reálného prostředí nutně vyžaduje AMG Viewer. Tento fakt může vést v některých případech k poklesu důvěryhodnosti a odmítnutí IS uživatelem jen proto, že si musí AMG Viewer stáhnout a nainstalovat.

Budoucí postup

U stávající verze pilotního ISGP je nutné vyřešit problém s legendou geologických vrstev.Takto dokončený systém by měl být otestován uživatelem "Administrátor", zda splňuje požadavky a omezení ze strany GP. Následovala by oprava vzniklých chyb a úprava i pro ostatní uživatelské skupiny

Závěr

Cílem práce bylo navrhnout multimediální informační systém Geologického pavilonu s interaktivními plány budov, včetně systému lokalizace vybraných exponátů.
Zpočátku Vysoká Škola Báňská uvažovala o řešení tohoto problému pomocí komerčního programového vybavení, kterým byl Autodesk MapGuide. Systém byl navržen a zkonstruován jako pilotní projekt. Během testování se však objevily nemalé technické problémy týkající se samotné funkčnosti zamýšlené varianty, které by z uživatelského hlediska nutně vedly k zamítnutí. Byla snaha o odstranění potíží. Byl proto kontaktován i distributor firmy Autodesk pro ČR. Vzniklý problém se však nepodařilo odstranit. Z tohoto důvodu byl vypracován také tento pilotní projekt sledující, zda schopnosti komerčního řešení mohou být v plné míře nahrazeny nekomerčním.
Jako alternativní varianta byl použit MapServer Minnesotské univerzity resp. verze s PHP/Mapscript modulem. Navržený systém byl z důvodu velkého rozsahu a časové náročnosti zpracován pouze pro uživatelskou skupinu „Administrátor“.
IS umožňuje dotazování podle definovaných kritérií na předmět, lokalitu a označení vzorku a návazně na dotaz pak je umožněno rozvinout další informace o lokalizaci daného vzorku v rámci GP (lokalizace i graficky) nebo o lokalitě (ložisku), ze kterého vzorek pochází se současným určením geografické polohy. Systém je navržen tak, aby dovoloval doplňování informací z dalších geovědních oborů (např. stratigrafické členění, geneze ložisek nerostných surovin) popř. digitální fotografické dokumentace, čímž by se zpřístupnily i exponáty nevystavené a označené jako deponáty. Takto fungující systém přináší v porovnání s dříve zamýšlenou světelnou mapou, která byla značně finančně náročná a hlavně nesplnila očekávání, daleko více výhod.
HW nároky tohoto řešení jsou při dnešním stupni technického vývoje lehce splnitelné a v případě použití MapServeru ve spojení s PHP/MapScript modulem i velmi reálné. Náklady by na vybudování takovéhoto IS nebyly vysoké a zahrnovaly by v podstatě pouze nutnost zakoupení stolního počítače, jestliže vyjdeme z předpokladu, že všichni uživatelé „Administrátor“ a „Pedagog“ mají přístup k počítači. Zakoupený počítač by byl pouze pro uživatele „Host“ v prostorách vrátnice pro všechny návštěvníky.
Takto řešený projekt dovolil vyzkoušet nasazení technologie mapových serverů a jejich praktickou realizaci v intranetu organizace a Internetu. Samotná realizace pilotního projektu vedla ke zjištění, že alternativní nekomerční varianta dokáže splňovat i náročné požadavky uživatelů a lze ji tedy bez nějakých velkých finančních nákladů i uskutečnit v celém rozsahu.
Všechny tyto vlastnosti, které navržený systém má, mohou výrazně přispět ke zvýšení orientace v rámci GP jak už pro samotné pracovníky, tak i pro návštěvníky samotné. Tím by se docílilo výrazného zvýšení využitelnosti informací, které GP poskytuje.

Ostrava 2003

Literatura

1. ARCDATA PRAHA, s.r.o.: Geografické informační systémy – data [Online]. 2003.[cit 2002-10-01]. Dostupný na WWW: http://www.arcdata.cz/arcdata/start.html?data/data_uvod
2. Autodesk,Inc.: Autodesk MapGuide Author Relaease 4 User's Guide, 1998, 86 s. -Technická univerzita , Hornicko-geologická fakulta, Ostrava 2002.
3. Autodesk,Inc.: Autodesk MapGuide Author Relaease 5 User's Guide, 2000, 190 s.
4. Autodesk,Inc.: Autodesk MapGuide SDF Loader User's Guide, 1998, 36 s.
5. Bařinka, A.: Návrh informačního systému exponátů geologických sbírek. Ročníková práce. Ostrava: HGF VŠB-TU, Institutu ekonomiky a systémů řízení, 1999.
6. Bařinka, A.: Porovnání využití mapových serverů pro publikování prostorových dat na Internetu. Diplomová práce. Ostrava: HGF VŠB-TU, Institutu ekonomiky a systémů řízení, 1999.
7. Česká geologická služba: Informační portál České geologické služby [Online]. 2003.[cit 2002-01-03]. Dostupný na WWW: http://www.cgu.cz/
8. Český statistický úřad: Klasifikace zemí, Geonomenklatura [Online]. 2003.[cit 2002-02-02]. Dostupný na WWW: http://www.czso.cz/cz/klasif/geonom/data/geonom.htm
9. DM Solutions Group Inc.: PHP MapScript Introduction [Online]. 2003. [cit 2003-25-03]. Dostupný na WWW: http://www2.dmsolutions.ca/webtools/php_mapscript/index.html
10. Dobrovolný, P.:Dálkový průzkum Země digitální zpracování obrazu. Brno: Přírodovědecká fakulta MU, katedra geografie, 1998.
11. ESRI: Arc Scripts Home - ESRI Support [Online]. 2003.[cit 2003-10-02]. Dostupný na WWW: http://arcscripts.esri.com/
12. Fuks, P.: Vytvoření uživatelského rozhraní pro tvorbu mapové kompozice pro mapový server z univerzity ve státě Minnesota (Map Server). Semestrální projekt. Ostrava: HGF VŠB-TU, Institutu ekonomiky a systémů řízení, 2002, 30 s.
13. Horák, J.: Návrh projektu a vytvoření pilotního prototypu informačního systému Geologického pavilonu, Disertační práce. Ostrava: HGF VŠB-TU, Institutu ekonomiky a systémů řízení, 1998.
14. Ježek, T. Příprava elektronické mapy Ostravy v prostředí WWW. Semestrální projekt. Ostrava: HGF VŠB-TU, Institutu ekonomiky a systémů řízení, 2000, s. 51.
15. Kocourek, J.: Mapy pro výuku a výzkum na WWW HGF VŠB-TU. Ročníková práce. Ostrava: HGF VŠB-TU, Institutu ekonomiky a systémů řízení, 2000.
16. Kolář,R.: Co je na Javě tak dobrého? [Online].---.[cit 2003-02-02]. Dostupný na WWW:http://sweb.cz/netmag/98/8/javagood.html
17. Kosek, J. PHP tvorba interaktivních internetových aplikací. Praha: Grada Publishing, 1999, s. 492. ISBN: 80-7169-373-1
18. Morkes, D. JavaScript – praktické příklady tipy a triky pro tvůrce webů. Praha: Grada Publishing, spol.s r.o., 2002, s. 194. ISBN 80-247-0258-4
19. Motlíček, R.: Dokumentace historie RD Jeseník s využitím GIS. Bakalářská práce. Ostrava: HGF VŠB-TU, Institutu ekonomiky a systémů řízení, 2000.
20. Rapant, P.:GeoInfo. Pracovní návrh první části výkladového slovníku pro oblast geoinformatiky. 2/2001.
21. Růžička, J.: Sylabus předmětu Tvorba WWW stránek [Online]. 2003. Ostrava: HGF VŠB-TU, Institutu ekonomiky a systémů řízení. [cit 2003-20-02]. Dostupný na WWW:http://gisntwc.vsb.cz/www/wwwtext.zip
22. Steve, M.: The Open Source Home Page [Online]. 2003.[cit 2003-20-03]. Dostupný na WWW: http://www.opensource.org/
23. Sun Microsystem, Inc.: The source for Java technology [Online]. 2003.[cit 2003-10-03]. Dostupný na WWW: http://java.sun.com/getjava/
24. The Apache Software Foundation.[Online]. 2003. [cit 2003-20-03]. Dostupný na WWW:http://www.apache.org/
25. The PHP group: PHP - Hypertext Processor [Online]. 2003. [cit 2003-10-03]. Dostupný na WWW: http://www.php.net
26. Votava, J.: Co a nač je Java [Online]. 1995 .[cit 2003-02-02]. Dostupný na WWW: http://www.manualy.sk/seminar/Papers95/java/
27. Warmerdam, F.:Map File Reference – MapServer 3.5 [Online]. 2001.[cit 2003-03-03]. Dostupný na WWW: http://mapserver.gis.umn.edu/doc35/mapfile-reference.html
28. Žitník, S. Mapování celostátní digitální databáze prostorových dat. Semestrální práce. Ostrava: HGF VŠB-TU, Institutu ekonomiky a systémů řízení, 2001.

Copyright (C) VŠB - TU Ostrava, Institut geoinformatiky, 2001-3. Všechna práva vyhrazena. 
V případě, dotazů, komentářů, připomínek kontaktujte www-gis.hgf@vsb.cz
Tato stránka byla naposledy aktualizována: 29.03.2006 16:16
Stránky jsou optimalizovány pro Microsoft Internet Explorer v. 5.0 a vyšší.
Jsou vytvářeny v programovém prostředí FrontPage 2003.