T-MapServer - mapa na Webu

Ing.Jan Kamenický
Jiří Vaculík
T-MAPY spol.s.r.o.
Nezvalova 850
500 02 Hradec Králové
Tel.:+420 49 5513335, Fax:+420 49 5513371
E-mail: jaka@tmapy.cz
http://www.tmapy.cz/

V listopadu loňského roku vyšel v časopisu GeoEurope článek "Nedostaňte se do vleku špatného vybavení" (Don't hit warp speed with the wrong equipment), kde byla popsána některá kritéria pro volbu řešení, jak zobrazit mapu na Webu. Jedním z poznatků tohoto článku je, že mapa na Webu je něco jiného než mapa v desktopové aplikaci. Zde je vhodné znovu se zamyslet nad výběrem takového řešení.

V první řadě je potřeba definovat základní požadavky :

1. Jaké funkce uživatelé potřebují?
   
   • zoomování a posun v mapě
   • informace o objektech v mapě
   • propojení webových stránek, databází nebo celých systémů na objekty v mapě
   • výběry v mapě
   • měřítko, možnost měnit jeho hodnotu
   • legendu
   • zapínání/vypínání vrstev
   • měřítková omezení
   • tisky
   • editace v mapě
   • …
2. Jaké cíle má řešení splňovat?
   
   • Jde jen o zobrazení statické mapy a její prohlížení nebo může uživatel definovat zájmové oblasti, generovat komplexní výstupy a vytvářet nové mapy?
   • Chcete poskytovat mapy nebo prostorová data?
   • Může uživatel kombinovat svoje data s poskytovanými daty?
   • Chcete zajistit bezpečnost svých dat?
   • Máte množství dat v databázi a chcete je prostorově zobrazit?
   • Potřebujete provádět geografické analýzy dat?
   • Jde o použití v rámci Intranetu, Internetu nebo dokonce po modemovém připojení?
   • …
3. Jaká jsou kritéria na výsledek?
   
   • rychlost a rozsah komunikace uživatele s mapou
   • distribuce dat ze serveru
   • komunikace s databází
   • prostorová data v databázi
   • formáty dat
   • kompatibilita s existujícím řešením
   • prohlížeče a servery
   • snadnost instalace
   • …

Toto není úplný výčet požadavků, postihuje však velkou část problematiky webového řešení mapy. Dále bych se chtěl věnovat právě tomu, jak se firma T-Mapy vyrovnala s těmito požadavky a jaké jsou možnosti webového řešení pod názvem T-MapServer.

Rychlost a rozsah komunikace uživatele s mapou

Rychlost odpovědi na požadavek uživatele je závislá nejen na výkonu mapového serveru (výpočetní zátěž), ale také na velikosti přenášených dat (přenosová zátěž) a způsobu komunikace. Je rozdíl, jestli uživatel musí k dosažení svého záměru provést čtyři operace nebo jenom dvě (snižuje to výpočetní i přenosovou zátěž).

Proto způsob komunikace uživatele s mapou byl zvolen tak, aby bylo co nejsnadněji a nejrychleji dosaženo cíle. Zoom se provádí podle zvoleného obdélníku, posun je závislý na délce a směru tažené čáry, pro vzdálený přesun je možné využít přehledové mapy, kde je vidět celá mapa.

Přenos dat lze omezit vypnutím nedůležitých vrstev (v případě vektorových dat se sníží zátěž přenosová i výpočetní, u rastrových dat je to hlavně výpočetní zátěž). Příkladem může být letecký snímek, který při pohybu v mapě nemusí být potřeba, a naopak pro dané místo může dobře dokreslit situaci. Také je možné nastavit přesnost vektorových dat a tím opět snížit přenosovou zátěž. Stejnou funkci mají i měřítková omezení. Navíc se zde ukazuje výhoda kombinace rastrového a vektorového přenosu dat. Pro menší měřítka jsou zobrazovány rastrové vrstvy, pro menší měřítka jsou výhodnější vektorové vrstvy (zvláště při modemovém připojení).

Při volbě klienta padla volba na DHTML klienta (dynamické HTML) jednak pro rychlý (a tím i levný) vývoj, ale také proto, že pro stávající úlohy je jeho funkčnost postačující. Výhodou je jeho přenositelnost, rychlé natažení a snadná modifikovatelnost (na rozdíl od java appletu a plug-inu do prohlížeče). Navíc v případě potřeby lze tohoto klienta rozšířit o potřebné java applety.

Distribuce dat ze serveru

Někdy je zájem umožnit distribuci prostorových dat ze serveru. V našem řešení to je možné v případě vektorových dat.

Komunikace s databází

Zde se nabízí více možností, z nichž nejzajímavější jsou asi dvě. První možnost je mít negrafická data uložená přímo v databázi, kde jsou uložena prostorová data, a potom se propojovat přes SQL dotaz. Druhá a zajímavější možnost je mít data uložená ve standardní databázi (máme praktické zkušenosti s databázemi MS SQL, MS Access, Informix, MySql, Postgres, Interbase, možné jsou i databáze Oracle, Sybase, …) a k nim se připojovat přes aplikační vrstvu.

Příkladem může být propojení parcel s informacemi o parcele, ale třeba také s dokumenty a smlouvami, které se k parcele vztahují nebo propojení domu s informacemi o jeho obyvatelích a firmách, které zde sídlí.

Je umožněno obousměrné vyhledávání. To znamená, že k prostorovému prvku v mapě lze získat informaci v databázi a naopak k informaci v databázi lze získat umístění v mapě.

Další možností je zadávání souřadnic z mapy do databáze (např. označení místa nehody s jejím popisem a identifikací, tyto místa lze nejen prohlížet a propojovat s popisnými informacemi, ale později i provádět prostorové analýzy míst s velkou nehodovostí).

Prostorová data v databázi

V současné době využíváme databáze Postgres, ale většina předních databázových firem podporuje prostorová data a je možné využít i jejich možnosti. V Postgresu lze ukládat body, lomené čáry, polygony, obdélníky a kružnice.Navíc podporujeme uložení bodové vrstvy v libovolné databázi (z výše zmíněných).

Data jsou zpřístupněna přes aplikační vrstvu jako vektorová data, mohou být také použita k provádění prostorových analýz, výběrů a vyhledávání.

Formáty dat

Data s přímým přístupem jsou ESRI shapefile, TIFF/GeoTIFF, GIF/PNG, EPPL7, JPEG se stupni šedi, ERDAS GIS rastry, prostorová data v Postgresu, tabulka s x a y souřadnicí. Pro ostatní datové formáty vždy existuje možnost konverze, kterou můžeme provést.

V případě zapojení dalšího mapového serveru (architektura serveru to umožňuje), lze získat přístup i k jiným datům.

Navíc převod dat nemusí být vždy nevýhodou, neboť přináší kontrolu nad kartografickou kvalitou a nad výslednou mapou.

Kompatibilita s existujícím řešením

Naše řešení má blízko k produktům firmy ESRI (například máme skript na převod projektu v ArcView do našeho mapového serveru), na druhou stranu je na nich zcela nezávislé.

Dokonce je možné zapojit i zcela jiný mapový server, pokud alespoň trochu umožní komunikaci (např. ArcIMS, MO IMS).

Většinou je tato kompatibilita výhodná, ale nemusí být důležitá (historické důvody stávajícího GIS řešení).

Prohlížeče a servery

Práci s vektorovými daty přímo umožňuje Internet Explorer 5 ve formátu VML (Vector Markup Language), takže není potřeba žádný plug-in ani applet. Navíc se společnosti Microsoft a Netscape zavázaly, že budou podporovat formát SVG (Scalable Vector Graphics), který je standardem W3C. To je zatím omezení pro vektorové řešení pokud chceme využívat prohlížeče bez další podpory. Nemusí to ale být na škodu, neboť v rámci Intranetu lze zajistit Internet Explorer 5 a naopak v Internetu není žádané posílání vektorových dat z důvodu jejich ochrany.

Rastrové řešení je podporované prohlížeči Internet Explorer a Netscape verze 4 a výše (v případě zájmu lze připravit podporu i pro starší verze s méně komfortní funkčností) na různých platformách (testováno na Windows NT, Windows 95, Linux a Solaris).

Samotný mapový server může být provozován na platformách Windows NT, Linux, Solaris, SunOS 4.X, Irix, FreeBSD.

Rozsah a výkon webových stránek

V brzké době (nejpozději do 2 měsíců) bude uvolněno distribuované řešení (distribuce požadavků na více mapových a databázových serverů i ).

Samozřejmě mapový server nemůže být úplně pomalý počítač, na druhou stranu lze užít i konfigurace počítače vhodná pro náročnější GIS aplikace.

Otevřenost řešení

Klient i server je navrhován tak, aby byl snadno rozšiřitelný. To je řešeno pomocí standardů a volby architektury jak klienta, tak i serveru. Klient a server jsou vytvářeny dynamicky pomocí jazyka PHP a objektovým způsobem mohou být snadno rozšířeny. Pro přenos dat jsou částečně využívány standardy OGC (OpenGIS Consortium) a jako jedno z více rozhraní k mapovému serveru je použito standardní rozhraní navržené OGC podle specifikace OpenGIS® Web Map Server Interface Implementation Specification.

Server se může skládat z více mapových a databázových serverů a posílá mapu ve formátu GIF, PNG, JPEG, VML a připravuje se SVG.

Bezpečnost

Bezpečnost je zajištěna jednak na úrovní celého systému (při přihlášování se do systému), tak i na úrovni jednotlivých funkcí a dat (definování práv jednotlivých skupin a uživatelů).

Instalace

Skládá se z dílčích instalací jako je webový server, mapový server a podpora pro aplikační vrstvu, nepovinný je databázový server pro prostorová data, a pak už jenom konfigurace projektu a komunikace s databázemi. Složitost instalace je závislá na tom, jak má být výsledný systém složitý a komplexní.