Предложения по дальнейшему совершенствованию электронного банка данных картографической информации

Направления дальнейшего развития ГИС — технологий это облачные вычисления, сфера применения которых все расширяется, они проникают в нашу повседневную жизнь, что приведет к значительным переменам в будущем. Такое направление затрагивает и ГИС-технологии, в развитии которых является актуальным вопрос о том, какие сервисы можно предложить пользователям в дополнение к онлайн-картографическим основам (векторным и растровым) .

Рис. 35. ГИС облако

Значение словосочетания «облачные вычисления» Рис. 35 пришло из сферы информационных технологий, которые на основе канала провайдер-пользователь позволяют записывать, хранить и/или обрабатывать данные независимо от технических параметров компьютера пользователя (как «железа», так и софта — программного обеспечения), как правило, в сети Интернет. Технология позволяет пользователю, подключенному к провайдеру облака просматривать, обрабатывать, хранить программы и данные, используя лишь обыкновенный интернет-браузер.

Облачные технологии предлагают отличную платформу для ГИС-приложений. В последнее время интерес к геопространственных данным растёт, а благодаря появлению все более сложных технологий сбора данных их объем огромен. Ожидается, что со временем объем станет еще больше и геопространственные данные станут востребованными в управлении и работе организаций.

Пространственный анализ огромных наборов данных является комплексным и требует значительного количества вычислений. Учитывая потребность распределения данных ГИС и обработку между пользователями по всему миру, легко понять, почему такая мощная, масштабируемая и недорогая технология, как облачные вычисления становится обязательным элементом ГИС-приложений Рис. 36.

Обычно ГИС-приложения требуют специально выделенных ресурсов, но с внедрением облачных вычислений технические требования к хранению и обработке сводятся к наличию провайдера облака. Хотя инфраструктура облачных ГИС сейчас доступна всем, какой будет их окончательная форма пока не ясно.

Рис. 36. Технология облачных вычислений

Поскольку облачные вычисления становятся все более популярными, важно ввести общепризнанные определения. Лучшими кажутся подготовленные в октябре 2011 г. Национальным Институтом Стандартов и Технологий (National Instituteof Standardsand Technology — NIST). Они базируются на пяти основных характеристиках, трех моделях обслуживания и четырех моделях развертывания Ключевыми характеристиками являются .

Доступ к сети (Networkaccess) — при помощи протоколов и форматов Интернета (Url, http, Ip и др.) можно организовать доступ к облачным сервисам с самых разных устройств таких, как рабочие станции, мобильные телефоны и других. ГИС — это пример сервиса для работы с геопространственными данными, доступного через браузер или другие серверы.

Самообслуживание по требованию (On-demandself-service) — интерфейсы сервиса должны быть понятными, ответы на запросы пользователей — полностью автоматизированными. Сервис должен быть полностью готов к использованию и соответствовать потребностям пользователя. ГИС в таком контексте — это возможность создать многочисленные картографические серверы с интерфейсом браузера.

Объединение ресурсов (Resourcepooling) — Облачные вычислительные сервисы перераспределяют некоторые ресурсы такие, как вычислительные мощности, объемы для хранения, ввода-вывода, чтобы обеспечить масштабируемость. ИТ-ресурсы используются с максимальной эффективностью. Распространенные технологические и программные платформы допускают переброску неиспользуемых ресурсов для решения других задач или услуг. Примером является совместное использование компьютеров, администрируемых Esri, Amazon или Microsoft без малейшего представления или заботы о том, как они работают.

Эластичность (Elasticity) — Мощность сервиса может быть быстро автоматически увеличена или уменьшена, чтобы удовлетворить потребности и сократить расходование ресурсов. В то время как эластичность является характеристикой общего пула ресурсов, масштабируемость относится к особенностям «железа» и программного обеспечения. В ГИС примером может быть быстрая обработка больших наборов пространственной информации при помощи нескольких компьютеров «облака», которые по завершении задачи не используются.

Учет потребления (Measuredservice) — плата за пользование облачными вычислительными сервисами определяется используемыми ресурсами — вычислительными мощностями, емкостью хранилищ и количеством пользователей. В ГИС-отрасли плата за пользование картографическим сервером зависит, как правило, от продолжительности и пропускной способности канала.

Рис. 37. Три модели обслуживания

Три модели обслуживания представлены на Рис. 37 и 38. Инфраструктура как услуга (IaaS) является фундаментальным сервисом, за ней следуют Платформа как услуга (PaaS) и Программное обеспечение как услуга (SaaS) .

В первом случае, показанном на Рис. 38, т. е. в традиционной модели «настольного компьютера» пользователь управляет всем; при перемещении в облако инфраструктуры (IaaS) всеми вычислительными мощностями (процессорами, ЗУПД, сетевыми картами и жесткими дисками) управляет поставщик, а все остальное привносит пользователь. Пример такого решения — Amazon EC2 (Elastic Compute Cloud — Эластичное вычислительное облако)/ S3 (Simple Storage Service — Простой сервис хранения). С позиций оплаты это сервис «Paywhatyouuse» (плати за то, что используешь), что означает отсутствие оплаты за время, в течение которого он не работает. В сфере ГИС это будет значить, что вы арендуете вычислительные мощности у вашего поставщика, чтобы решать ГИС-проблемы.

PaaS (Облачная платформа как услуга) означает, что поставщик обеспечивает виртуальный программный слой с ПО, библиотеками и др. Обычно это API (Application Programming Interface — Интерфейс программирования приложений) — набор инструментов для создания приложений. Пользователь все еще может добавлять свои данные и некоторые программы, но в пределах платформы поставщика. Пример PaaS-Google App Engine — платформа для создания и размещения веб-приложений, управляемая в центрах данных Google. В контексте ГИС приходит на ум запуск Model Builder компании Esri (который интегрирован с Arc GIS Desktop и позволяет легко управлять управлением и обработкой данными без навыков программирования) на веб-странице. SaaS (Программное обеспечение как услуга) позволяет удаленно использовать ПО и/или специфические приложения клиента через браузер. Примерами являются электронная почта и Google Maps. Esri Arc GIS Online — типичный пример облачной ГИС.

Модели развертывания это:

Частное облако (Private cloud) — облачная инфраструктура, поставляемая для эксклюзивного пользования одной организации с многочисленными пользователями. Владеть, управлять и обслуживать может сама организация, сторонние компании, существует и гибридная конструкция. Облако может быть «внутренним» или «внешним» в зависимости от того, управляется и устанавливается ПО внутри или вне организации. Публичное облако (Public cloud) — облачная инфраструктура предоставляется в открытый доступ .

Рис. 38. Три модели и их пользователи

Она может принадлежать, управляться и обслуживаться бизнесом, академическими институтами или комбинированным образом. Физически она расположена в помещениях поставщика.

Общественное облако (Community cloud) — облачная инфраструктура для эксклюзивного использования специфическим сообществом пользователей из организаций, которые имеют общие задачи. Такие облака можно сравнить с подмножеством облаков публичных, особенно созданных для отдельных групп (правительственные, медицинских учреждений, финансовые). Владение, управление и обслуживание их может осуществляться одной и большим количеством организаций данного сообщества, сторонними компаниями или смешанным образом. Существовать они могут как «внутри», так и «вне» .

Гибридное облако (Hybrid cloud) — облачная инфраструктура, состоящая из двух и более отдельных структур (частных, общественных или публичных), остающихся уникальными объектами, но связанными стандартизированной или частной технологией. Облака и мир ГИС.

Возвращаясь в прошлое Google Earth можно считать хорошим примером протооблака, поскольку этот сервис содержит изображения из разных центров данных, формирующие глобальное покрытие и связанные друг с другом для формирования интерактивной трехмерной визуализации. Кроме того, сервис предоставляет много географических инструментов (исследование местностей, прокладка маршрутов и др.) и позволяет индивидуальному пользователю визуализировать то, что уже доступно, а также добавлять новую информацию, которую можно просматривать и публиковать в открытом доступе для пользователей всей планеты.

Облачные вычисления — одно из передовых направлений ИТ, их использование в мире ГИС становится все более широким; многие инновации сейчас доступны пользователям.

Autodesk запустила новый сервис — Autodesk BIM 360 (как часть Autodesk 360). Одними из новинок BIM 360 являются Концептуальный Дизайн (Conceptual Design) и Оценка Осуществимости (Feasibility Evaluation), которые позволяют пользователям Autodesk Infrastructure Modeler (трехмерная ГИС, позволяющая формировать трехмерные цифровые модели городов, что подходит для архитектурных и инфраструктурных проектов начальной стадии разработки) публиковать, хранить и управлять большими моделями (рис.38) в Облаке. Пользователи могут пригласить других членов команды присоединиться, загрузить и редактировать модели.

Облака для ГИС также становятся достаточно популярными. Использование распределенных технических и программных ресурсов для организации онлайн ГИС-сервисов возможно благодаря применению программ для облачных вычислений в качестве сервиса для веб-ГИС.

Также можно создавать онлайн архитектурные проекты, загружать, управлять, редактировать и экспортировать растровые и векторные данные во всех популярных форматах. Все загруженные слои можно опубликовать, и они поддерживают Open street map, Google Maps и схожие сервисы. Уже доступны некоторые простые инструменты для ГИС-анализа и статистической обработки, вскоре будут добавлены новые.

Рис. 39. Типы облачных вычислений

Еsri анонсировала открытие годовой подписки на облачный доступ к Arc GIS Server (ГИС ПО для серверов) с мая 2012 г [1, 9]. Таким образом, все потребители могут использовать Arc GIS Server Cloud Bundle, основанный на инфраструктуре Amazon Elastic Compute Cloud (EC2), и при этом пользоваться технической поддержкой и консультациями Esri. Еще можно упрощать и сокращать организацию и управление сервером, чтобы увеличить мощность рабочих потоков; увеличить или уменьшить технические требования Arc GIS Server без установки дополнительного оборудования в офисе, что приводит к экономии потребления электроэнергии. Пользователи приобретают скоростной доступ к программе и могут незамедлительно размещать сервисы, поддерживать веб-картографические приложения. Доступ к программе осуществляется на основе лицензий на виртуальные машины, предоставляемые Amazon, вместо физически существующих в офисе.

В продолжение удачного запуска в данном направлении Esri предоставляет новый способ управления и обеспечения доступа к географической информации внутри организаций или интернет-сообщества, реализованный в Arc GIS 10.1, выпущенном в июне 2012 г., и Arc GIS Online. Эта версия позволяет пользователям Arc GIS Desktop всего в несколько кликов публиковать и координировать их собственные географические данные, картографические основы и обрабатывать информацию при помощи широкого спектра инструментов анализа. Такое распределение осуществляется через локальную сеть, Интернет или через особые элементы облачной архитектуры.

Arc GIS Online Рис. 40 — настраиваемая веб-система, спроектированная для экспертов, которые хотят управлять геопространственным контентом при помощи облачных инструментов и инфраструктур. Возможен и надзор администратора за созданием и доступом к данным, что повышает доступность географической информации в рамках компании и упрощает координацию действий различных пользователей.

Arc GIS Online к настоящему моменту полностью готов: это простой в использовании портал, с которым работают тысячи операторов, архитекторов и экспертов по всему миру. Все компании могут размещать и управлять своими картографическими основами, данными и другой геопространственной информацией через Arc GIS Online, интегрировать их с тысячами других выложенных в открытом или ограниченном доступе карт, наборов данных, сервисов и инструментов.

Рис. 40. Модель города

Согласно модели SaaS пользователь может получать доступ к ресурсам без каких-либо требований к «железу» и программному обеспечению или инфраструктуре данных, поскольку за все отвечает поставщик, т. е. Esri. Esri постоянно дорабатывает содержание Arc GIS Online, добавляя новые изображения, функции и сервисы. Это гарантия того, что они предлагают пользователям лучшие ГИС и картографические продукты, доступные в сети. Стратегия безопасности Esri основана на каждом уровне и контроле каждого пользователя, поэтому Arc GIS Online гарантирует конфиденциальность данных, их целостность и доступность.

Данные доступны в виде веб-сервисов, некоторые интерфейсы позволяют пользователю ими управлять, взаимодействовать с ними.

С Arc GIS Online можно создавать картографические основы, используя данные, доступные на сайте Esri, но также привлекать данные с внешних серверов или созданные другими пользователями. В таком контексте сервис смещается от модели SaaS к PaaS, в которой данными управляют, преимущественно, пользователи.

Arc GIS Online создан гибким, чтобы гарантировать соответствие требованиям безопасности компаний и давать им возможность делиться информацией частным или публичным образом, поэтому возможно сохранение контроля над данными при снижении инфраструктурных затрат и обеспечении пользователям и клиентам простого использования веб-содержания. Задача Esri — охранять хранящиеся данные и обеспечивать Интернет-доступ через браузер настольного ПК, мобильное приложение из любого места в любое время с разрешения собственника данных.

Наше исследование показало, что в данный момент можно найти 100 000 картографических основ, наборов данных и приложений, опубликованных ГИС-сообществом. Доступ к Arc GIS Online осуществляется через браузер, мобильные устройства или устройства визуализации и, конечно же, через Arc GIS Desktop.

Рис. 41. Arc GIS Online

Достоинства облачных вычислений. Это интернет-доступ к виртуальным ресурсам, масштабируемость, прозрачность (технические детали сервиса, как правило, не волнуют конечных пользователей, и управление инфраструктурой осуществляется поставщиком). Несомненными плюсами являются: низкие операционные затраты, удаленный доступ к ресурсам (который позволяет работать из любой точки земного шара), независимость от вида устройства, сокращение платы за оборудование и ПО, управление ими, возможность увеличивать их по требованию.

Минусами: протяженность обслуживания во времени (все зависит от провайдеров и качества интернет-соединения) и информационная безопасность. С позиций безопасности стоит заметить, что данные, управляемые поставщиком облака, хранятся у третьих лиц, и потенциально могут быть украдены или неправомерно использованы. Чтобы избежать этих проблем, очень важно определить, какие данные стоит хранить в облаке и как защитить их и технически, и юридически.

Протяженность передачи данных зависит от надежности того, что предлагает провайдер, и стабильности интернет-соединения. Возможные поломки могут заблокировать деятельность компании, нанеся огромный экономический ущерб. Конечно, это может случиться, если ресурсы обработки были внутри компании, но отсутствие прямого контроля над проблемой, если она возникнет, оказывает отрицательный психологический эффект и делает проблему еще сложнее. По этой причине лучше документально защитить или завести дополнительные обрабатывающие ресурсы или интернет-соединения.

Более того, важно не недооценить степень устойчивости к изменениям и пассивность, которые зависят от культурных особенностей. Люди старшего возраста говорят: «Не меняйте это, если оно не сломано», часто откладывая или даже останавливая применение новых технологий. Будущее ГИС все еще туманно, несмотря на преобладающее мнения о том, что такие системы должны существовать в облаке, где они смогут реализовать свой потенциал.

ГИС сильно выиграют от перемещения в облако, поскольку оно повысит доступность, ускорит организацию, даст более широкие возможности и упростит использование. В таком контексте облачная революция становится решением проблем правительств городов всех форм управления и размеров.

Возрастающая потребность органов военного управления в достоверной географической информации, требует поиска новых решений о способах и методах её получения и дальнейшей работы с ней. Развитее компьютерных и телекоммуникационных технологий позволило создавать электронные базы данных. С учётом оснащения узлов связи пунктов управления, появилась возможность использовать установленное в них оборудование (серверы) для создания и дальнейшего использования электронных баз данных совместно с геоинформационными порталами военного назначения соединения, объединения.

Целью создания ЭБДКИ является создания единого геоинформационного пространства, которое позволяет объединить базы частей, соединений и объединений в единую среду совместного пользования.

Для разработки ЭБДКИ необходимо использовать информационные технологии, которые активно используются при разработке баз данных различного назначения.