«РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ СОЗДАНИЯ ТЕМАТИЧЕСКИХ КАРТ СРЕДСТВАМИ ВЕБ-ТЕХНОЛОГИЙ ...»

Министерство образования и наук

и Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»

(ФГБОУ ВПО «СГГА»)

На правах рукописи

Кикин Павел Михайлович

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ

СОЗДАНИЯ ТЕМАТИЧЕСКИХ КАРТ

СРЕДСТВАМИ ВЕБ-ТЕХНОЛОГИЙ

25.00.33 – «Картография»

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Касьянова Елена Леонидовна Новосибирск –

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ И ЗАДАЧИ ПРИМЕНЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ВЕБТЕХНОЛОГИЙ ПРИ СОЗДАНИИ ТЕМАТИЧЕСКИХ КАРТ И ВЫБОР

НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Сущность и состояние веб-технологий с позиции картографии.................. 1.1.1 Краткие сведения из истории и основные тенденции развития веб-технологий, применимых в картографии

1.1.2 Основные термины и понятия веб–технологий……

1.2 Краткие сведения о тематических картах и используемых способах отображения тематической информации на них средствами вебтехнологий ………………………

1.3 Анализ существующих картографических веб-технологий

1.3.1 Классификация картографических веб-технологий……….……….…... Критерии оценки веб-технологий применимых при создании 1.3. тематических карт ……………………………………………….............. 1.3.3 Обзор и анализ существующих картографических веб-технологий по разработанным критериям…………………………………………….….

2 РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ И БАЗОВЫХ МЕТОДИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ

ДЛЯ СОЗДАНИЯ ТЕМАТИЧЕСКИХ КАРТ СРЕДСТВАМИ ВЕБТЕХНОЛОГИЙ

2.1 Базовые сведения о картографических веб-сервисах ………………........... 2.2 Базовые принципы функционирования картографических веб-сервисов………………………

2.3 Базовые научно-методические решения при создании тематических карт средствами веб-технологий

2.4 Базовая технологическая схема создания тематической веб-карты…......

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ПРОГРАММНЫЕ КОМПОНЕНТЫ

РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ

Базовые технические решения и программные компоненты 3. картографического веб-сервиса

3.2 Технические решения при реализации модулей импорта данных и формирования тематической карты

Особенности подготовки карт для публикации средствами 3. картографического веб-сервиса…………………………..…………...…

4 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДИЧЕСКИХ РЕШЕНИИ ПО

СОЗДАНИЮ И ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ТЕМАТИЧСЕКИХ КАРТ

СРЕДСТВАМИ ВЕБ-ТЕХНОЛОГИЙ

4.1 Выбор программного обеспечения необходимого для реализация технологических и программных компонентов разработанной методики

4.2 Реализация разработанной методики

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Одной из важнейших форм представления современной картографической продукции являются тематические карты (ТК).

Позволяя визуализировать атрибутивную информацию, тематические карты широко используются в самых различных областях деятельности, отражая многообразные аспекты состояния и развития окружающей действительности. Это очень помогает специалистам, чья работа связана с принятием решений, позволяя лучше понимать и анализировать пространственные явления.

Начало XXI века ознаменовалось резким скачком в развитии и популяризации веб-технологий. Их возможности и расширение глобальной сети в значительной степени изменили облик современной картографии. Началась эпоха публикации картографических материалов в сети интернет, открывающая доступ к ним широкому кругу потребителей. Рядовые пользователи получили возможность работать с картографической информацией, пользуясь удобными инструментами поиска, просмотра и анализа, не имея на компьютере ничего, кроме стандартного веб-браузера и доступа к сети интернет. Многочисленные развивающиеся картографические веб-сервисы (КВС) используются в повседневной жизни всё большим количеством людей.

Однако, возможности создания тематических карт у большинства из них ограничены или совсем отсутствуют. Те из КВС, которые имеют такие возможности, как правило, предоставляют пользователю предопределенные наборы тематических данных, не позволяя использовать собственные для построения тематических карт. Возможности создания ТК на основе данных пользователя имеются в настольных картографических программных средствах, например, в геоинформационных системах (ГИС). Однако, настольные ГИС предъявляют определенные, зачастую достаточно высокие требования к аппаратному и программному обеспечению пользователя, а для построения тематической карты требуют от него высокого уровня профессиональных знаний.

Нет обоснованной и законченной методики создания и использования тематических карт средствами веб-технологий, на основе пользовательских данных.

Кроме того, вопросы публикации картографических данных в сети интернет, в научно-методическом отношении, проработаны недостаточно. При всем многообразии КВС, существующих в сети интернет, не сформированы общие базовые принципы их функционирования.

Устранение указанных недостатков требует проведения исследования существующих картографических веб-технологий и переосмысления традиционных методических решений с учетом возможностей веб-технологий.

Степень разработанности проблемы. Значительный вклад в развитие компьютерных методов картографирования, геоинформационных технологий и телекоммуникационных систем внесли известные отечественные ученые:

Баранов Ю. Б., Берлянт А. М., Жалковский Е. А., Журкин И. Г., Капралов Е. Г., Кошкарев А. В., Лурье И. К., Лисицкий Д. В., Новаковский Б. А., Тикунов В. С., Халугин Е. И., Шайтура С. В., Шибалов С. Н. и др.

Большой интерес представляют работы Дубинина М. Ю., Костиковой А. М., Бьёрна Сэндвика, посвященные картографированию при помощи веб-технологий.

Целью диссертационной работы является разработка методики создания тематических карт средствами веб-технологий с применением пользовательских данных.

Решаемые задачи. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

– выполнить анализ состояния, тенденций развития и возможностей вебтехнологий с точки зрения их применимости в картографии (при создании тематических карт); провести исследование возможностей картографических вебсервисов, выработать общие принципы их функционирования, выделить отличительные особенности;

– разработать критерии оценки веб-технологий, применимых для тематического картографирования, и на их основе осуществить выбор наиболее оптимальной для поставленных целей, проведя её исследование;

– разработать научно-методические основы создания тематических карт средствами веб-технологий, на основе данных пользователя, включающие базовые научно-методические принципы, общую технологическую схему и технические решения;

– разработать базовые решения по реализации пользовательского интерфейса, позволяющего пользователям, не имеющим специальной картографической подготовки, создавать тематические веб-карты на основе собственных данных;

разработать базовые технические решения по реализации программных элементов, необходимых для воплощения разрабатываемой методики;

– осуществить апробацию разработанной методики на примере тематических карт социально-экономических характеристик регионов Новосибирской области.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является тематическое картографирование. Предметом исследования является методика создания и использования тематических карт средствами веб-технологий.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

– разработаны научно-методические основы и методика создания тематических карт средствами веб-технологий, на основе данных пользователя, включающие базовые научно-методические принципы, общую технологическую схему и технические решения;

– разработаны базовые решения по реализации пользовательского интерфейса, позволяющие пользователям, не имеющим специальной картографической подготовки, создавать тематические веб-карты на основе собственных исходных данных;

– дана классификация картографических веб-технологий, разработана обобщенная технологическая схема функционирования картографических вебсервисов;

– разработаны программные и информационные элементы, необходимые для создания тематических карт по разработанной методике, включающие модуль импорта пользовательских данных, модуль формирования тематической карты, структуры базы данных для импортируемой пользовательской информации и технические решения по адаптации картографического веб-сервиса для целей тематического картографирования.

Теоретическая и практическая значимость работы: разработана и апробирована базовая технологическая схема создания тематических карт на базе веб-технологий. Создан набор веб-карт, отражающих ряд социальноэкономических показателей для Новосибирской области.

Методология и методы исследования. Для решения поставленных задач использовались базовые понятия и методы картографии, геоинформатики и вебтехнологий, методы системного подхода и сравнительного анализа.

Положения, выносимые на защиту:

технологическая схема функционирования картографических веб-сервисов;

– научно-методические основы создания тематических карт средствами вебтехнологий, на основе данных пользователя, включающие базовую технологическую схему;

– базовые решения по реализации программного интерфейса, позволяющие пользователям, не имеющим специальной картографической подготовки, создавать тематические веб-карты на основе собственных исходных данных;

– технические решения по реализации модуля формирования тематической карты и технические решения по адаптации картографических веб-сервисов для целей тематического картографирования.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Тематика диссертации соответствует областям исследования 9 – «Геоинформационное картографирование и компьютерные технологии»; 5 – «Новые методы составления и проектирования, новые виды и типы тематических и кадастровых карт и атласов»

паспорта научной специальности 25.00.33 – «Картография».

Степень достоверности и апробация результатов исследования.

Диссертационные исследования выполнены в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 гг. по завершенной и принятой научно-исследовательской работе на тему «Разработка инструментальной справочно-аналитической географической информационной системы», по государственному контракту № 02.740.11.0735 при финансовой поддержке Федерального агентства по науке и инновациям. Основные положения, разработанные в диссертационной работе, внедрены в учебный процесс, дипломное проектирование и студенческую научную деятельность кафедры картографии и геоинформатики СГГА, что подтверждено соответствующими актами.

Апробация. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований представлены в докладах на различных научно-технических конференциях:

- VII Международный научный конгресс «ГЕО-Сибирь-2011», 27–29 апреля 2011 г., СГГА, г. Новосибирск;

- Международная научная конференция ИнтерКарто/ИнтерГИС 17:

устойчивое развитие территорий: теория ГИС и практический опыт, 14–19 декабря 2011 г., г. Белокуриха;

- Международный молодежный форум «Интерра-2011», 22–24 сентября 2011 г., г. Новосибирск;

- Международная научная конференция «3s-2011», 9–13 октября 2011 г., г. Юхань, Китай;

Международная научно-методическая конференция «Интеграция образовательного пространства с реальным сектором экономики», 27 февраля – марта 2012 г., СГГА, г. Новосибирск;

Международная научная конференция «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» в рамках VIII Международного научного конгресса «Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2012», 10–20 апреля 2012 г., СГГА, г. Новосибирск;

- Международная научная конференция «3s-2012», 23-28 июля 2012 г., г.

Москва;

- Межвузовская научная конференция учащейся молодежи «Трехмерное моделирование для решения научных и прикладных задач», 12 декабря 2012 г., СГГА, г. Новосибирск;

- Международная научная конференция «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» в рамках IX Международного научного конгресса «Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2013», апрель 2013 г., СГГА, г. Новосибирск;

- Международная научная конференция «3s-2013», 22-26 сентября 2013 г., г.

Новосибирск;

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 9 работ ( научных статей в соавторстве), в том числе 2 работы опубликованы в изданиях, входящих в перечень российских рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертации.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех разделов, заключения, включающих в себя 29 рисунков и 2 таблицы, а также списка литературы, включающего 69 наименований.

1 СОСТОЯНИЕ И ЗАДАЧИ ПРИМЕНЕНИЯ ВЕБ-ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ

СОЗДАНИИ ТЕМАТИЧЕСКИХ ВЕБ-КАРТ И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Сущность и состояние веб-технологий с позиции картографии 1.1.1 Краткие сведения из истории и основные тенденции развития вебтехнологий, применяемых в картографии В настоящее время при создании и использовании картографических произведений наряду, с традиционными картографическими методами, все чаще используются методы компьютерной обработки данных и картосоставления. В то же время, одним из важнейших направлений развития компьютерных технологий являются веб-технологии, открывающие доступ к любой информации со всех концов планеты всем пользователям, имеющим интернет [14, 27, 28, 25, 26, 18, 2].

Веб-технологии первоначально разрабатывались для обеспечения удобного Используя специальную программу, в настоящее время называемую обозревателем или браузером, ученые на одном конце света могли получить доступ к информации, подготовленной учеными, находящимися в другом полушарии. К тому же, они могли обмениваться замечаниями и корректировать документы, этот сервис сейчас известен, как «электронная почта».

Это новое средство общения и сотрудничества было очень привлекательно, и, поэтому, вскоре превратилось в общедоступный ресурс, став наиболее популярной возможностью сети интернет.

Следующим шагом в развитии веб-технологий стала возможность использования различной графической информации.

Однако, технология, лежащая в основе нового способа распространения информации, все еще оставалась очень «сырой» и неудобной для использования. К тому же программы-обозреватели работали только в среде UNIX, операционной системе, которая была очень популярна в университетах и исследовательских институтах, но редко использовалась в домашних условиях или в офисах.

В течение нескольких лет эта технология постепенно совершенствовалась, превратилась в дружественную для пользователей и стала доступна в операционных системах Windows и Macintosh.

Новая технология была полностью поддержана пользователями офисных и домашних компьютеров. Программы-обозреватели приобрели удобный, интуитивно понятный графический интерфейс, управляемый мышью, делая излишними длинные и неудобные команды, которые использовались ранее.

После того, как веб стал общедоступной технологией, количество пользователей интернета во всем мире резко возросло, что, в свою очередь, породило спрос на новые ресурсы, и, вскоре, графическая и мультимедийная информация стали самыми популярными ресурсами, среди пользователей интернета [15].

В последние годы развитие интернет-технологий все в большей степени стало позволять пользователям сети использовать новые средства доставки информации, в том числе и пространственной.

Идея публиковать картографические данные в интернете существует долгое время, но реально такая возможность представилась сравнительно недавно. Это стало возможным благодаря появлению высокопропускных каналов связи, развитию микроэлектронной базы ЭВМ и новым подходам к передаче пространственно-координированных графических данных (которыми и являются картографические материалы).

Исследование веб-технологий в картографии имеет научное значение в аспекте расширения способов предоставления широкого доступа к картографической информации и её распространения. Веб-картография, с технологической точки зрения, это область компьютерных технологий, связанная с хранением, обработкой и доставкой пространственных данных конечному пользователю. В качестве среды распространения могут использоваться любые компьютерные сети.

История публикации геоданных насчитывает более пятнадцати лет. Не так давно это был лишь просмотр изображений в форматах GIF, JPEG. Интерфейс взаимодействия пользователя с публикуемой картой был небогат и сводился к простому выбору отдельных изображений. Преимуществами такого метода публикации данных являлись:

– простота публикации;

– низкие требования к серверу;

– низкие требования к пропускной способности канала;

– низкие программные требования (наличие веб-браузера).

Следующим шагом развития технологии передачи картографической информации явилось появление систем просмотра карт. На веб-сервере организовывалась база данных, представляющая собой набор тематических категорий. Каждая категория содержала определенный набор тематических карт, хранящихся в растровых форматах GIF, JPEG. Пользователь, попадая на такой сервер, должен был выбрать по базе данных тему и регион, охватываемый картой, а также набор дополнительных условий. Результатом запроса к базе данных являлось отображение того или иного изображения карты на экране компьютера пользователя. По сравнению с предыдущим методом данный вариант предъявлял более высокие требования к серверу, но обеспечивал более структурированный подход к отображению картографических данных.

Очередным этапом развития геоинформационных систем в интернете явилось создание интерактивных сред взаимодействия клиентских приложений с картографическим сервером.

На каждое клиентское место размещается дополнительный модуль для расширения имеющихся графических функций браузера. На сервере размещается набор серверных программ, обеспечивающих взаимодействие с клиентом, анализ действий клиента и создание растрового изображения на область, указанную пользователем. Модель взаимодействия клиента с сервером представляет собой следующее: пользователь видит часть карты, и, выбирая более мелкие участки, получает все более детальное отображение местности. Такой режим работы удобен только при наличии скоростного канала связи и достаточно мощных компьютеров на клиентских местах. Интерактивное взаимодействие требует более мощных серверов.

Развитием данной технологии явилось создание новых и добавление в браузеры поддержки старых векторных форматов. Появилась возможность фильтрации отображаемых тематических слоев карты, которые предоставляет сервер.

На сегодняшний день одной из последних является технология совмещенного просмотра картографической и привязанной к ней атрибутивной информации. Для этого были разработаны специальные векторные форматы. Данная технология подразумевает наличие на клиентском месте мощного компьютера и высокоскоростного канала связи. Сервер должен обеспечивать не только высокую скорость преобразования и выдачи клиентам исходной графической информации, но и высокоскоростную обработку атрибутивной информации, хранящейся в базе данных. Пример взаимодействия клиента с таким сервером представлен на схеме (рисунок 1) [16, 45].

Рисунок 1 – Графическое представление единой информационной среды Несмотря на то, что для большинства пользователей интернета появление вебкартографии напрямую ассоциируется с выходом на рынок продуктов компании «Google» в 2005 г., в реальности, картографические интернет-приложения появились значительно раньше. Фактической датой рождения веб-картографии можно считать 1993 г., когда впервые был запущен веб-сервис «Xerox PARC Map Viewer», позволявший пользователям в интерактивном режиме отправлять запросы из браузера к серверу и получать фрагмент карт в формате GIF. Именно это приложение и его функциональная концепция стала родоначальником большинства более поздних версий картографических веб-сервисов.

В это же время впервые формулируется концепция геопортала – в рамках национальной инфраструктуры пространственных данных США, «NSDI Clearinghouse Network», формирование которой началось с 1994 г. под руководством Федерального комитета по геоданным, «Federal Geospatial Data Committee – FGDC». Появляются первые электронные атласы и атласные информационные веб-системы, например, первая версия Национального атласа Канады, которые предоставляют средства управления параметрами картографических композиций, построения пространственных корреляций, запросов к географическим данным, и т.д.

На ранних этапах становления веб-картографии (таблица 1) отличительной особенностью большинства сервисов была их локальность и узкая тематическая направленность, что серьезно ограничивало круг их потенциальных пользователей.

Один из первых шагов по популяризации веб-картографии был сделан в 1998 г. в Великобритании, когда был запущен сайт «www.streetmap.co.uk». Этот сервис, в отличие от своих предшественников, не был ориентирован на визуализацию локального участка земной поверхности и насыщение ее узкотематической информацией. Он предоставлял пользователям простейшую топографическую информацию, но покрывал всю территорию Великобритании. Тысячи людей могли получили возможность определить месторасположение нужного объекта, зная лишь почтовый индекс, а затем распечатать готовую схему проезда. В 1998 г.

появляется специальное программное обеспечение (ПО), позволяющее любому пользователю сети создавать собственные картографические веб-сервисы в сети интернет – «Mapserver». Примерно в это же время, понимание перспектив веб приводит к тому, что крупные компании производители программного обеспечения принимают решение о разработке специальных коммерческих приложений для создания и размещения картографических сервисов в сети интернет. В эти г. формируется концепция веб-картографии и геоинформационных веб-систем, создаются соответствующие программно-технологические решения:

открытые и коммерческие веб-ГИС, библиотеки программ и функций, пользовательские и программные интерфейсы. Среди них первые версии таких разработок как: MapGuide, Mapquest, Geomedia WebMap, UMN Mapserver, Terraserver USA, ESRI MapObjects Internet Map Server, и многие другие. Крупные профессиональных ГИС начинают уделять внимание технологиям вебкартографии; картографические веб-интерфейсы становятся популярными и доступными.

Переломным моментом стал 2005 г., когда компания Google практически одновременно запустила два глобальных картографических сервиса – Google-Maps и Google-Earth. Ключевым словом в предыдущем предложении является слово «глобальный» – так как ни один из запущенных ранее сервисов не мог похвастаться столь «широкой» географией. Кроме того, был использован принципиально новый подход в организации картографического веб-сервиса: вместо классического подхода, в котором пользователь посылает запрос на сервер, ждет обработки и получает обратно сгенерированное изображение, все данные подготавливаются и обрабатываются заранее, что в сочетании с технологиями AJAX, позволяет добиться быстрой работы с картами и «бесшовности» данных при навигации [13, 7].

Примерно в это же время появляются подобные картографические сервисы на порталах компаний: Microsoft, Yahoo, Яндекс, OpenStreetMap и прочие. Становятся публично доступными космические снимки высокого разрешения, навигационные сервисы, сведения о пробках на дорогах и т.п. Появляются программное обеспечение и средства разработки, необходимые для создания подобных систем, а ставший авторитетной организацией OGC (Open Geospatial Consortium – открытый геопространственный консорциум) примерно к этому моменту времени заканчивается формирование набора базовых стандартов веб-картографии и картографических веб-сервисов OGC.

Таблица 1 – Хронология развития веб-картографии 1993 – 1994 гг. Выход первых картографических веб-приложений раннего поколения (Xerox PARC Map Viewer, Национальный атлас Канады) 1996– 1999 гг. Появление и бурное развитие интерактивных картографических вебсистем (Mapquest, MultiMap, Geomedia WebMap 1.0, UMN MapServer 1.0, Terraserver USA). Дальнейшее развитие систем раннего поколения (US Online National Atlas Initiative). Выход гигантов мировой ИТ-индустрии на рынок веб-картографии (проект Terraserver USA был создан и 2000– 2003 гг. Начало эпохи распределенных картографических веб-платформ (UMN MapServer 3.0-3.5-4.0, ESRI ArcIMS 3.0-4.0) и сервисов (ESRI Geography 2004 г. В апреле Стив Кост запустил проект Open Street Maps. Google и Yandex начали разработку своих распределенных картографических вебсервисов 2005 г. Выпущен первый релиз картографического веб-сервиса Google Maps, предоставивший доступ к масштабируемым картам всего земного шара через интерактивный навигационный интерфейс.Вышел первый релиз картографической платформы Microsoft Virtual Earth и ее вебинтерфейса 2006 г. В мае Андрей Корякин и Евгений Савельев запустили проект WikiMapia.В ноябре Microsoft впервые в области веб-картографии добавила возможность интерактивного просмотра трехмерных изображений объектов на карте в своем веб-сервисе 2007 г. В мае запущен веб-сервис Yahoo! Map 2008 г. В начале года Microsoft переименовала свой картографический вебсервис в Live Search Maps, одновременно интегрировав его в свою глобальную систему веб-сервисов Live SearchВ апреле 2008 г.

основатели сообщества Open Street Maps получили инвестиции на развитие компании Cloudmade. Миссией Cloudmade является создание широкого спектра картографических приложений для настольных и мобильных устройств, использующих данные и инфраструктуру сообщества Open Street MapsВ августе Cloudmade в сотрудничестве с компанией Cogniance выпустила собственный Web API, который обеспечивает сторонним разработчикам доступ к картографическим данным сообщества Open Street Maps и интеграцию динамических картографических изобрежений в свои веб-решения.В сентябре «Яндекс» объявил о поддержке его сервисом «Яндекс Карты» карт всего Тем же, 2005 годом, начинается новый период интернета – «Веб 2.0».

Концепция «Веб 2.0» предполагает использование следующих компонентов: вебсервисы (независимые от платформы программы, доступ к которым осуществляется через HTTP, а обмен данными в формате XML или JSON), AJAX (подход к построению пользовательских интерфейсов), веб-синдикация (распространение информации через RSS или Atom), Mash-up (построение интерфейса пользователя на основе «смешивания» сторонних сервисов) [37].

Последующие годы, вплоть до настоящего времени, характеризуются большим всплеском интереса к веб-картографии и ее возможностям в целом и значительным ростом числа сервисов в той или иной форме использующих картографические веб-технологии. Наиболее важными тенденциями, наблюдаемыми в последние полтора-два года, являются:

– появление большого числа бесплатных проектов, реализующих концепцию предоставления предобработанных данных;

– увеличение возможностей персонификации сервисов;

– возможности по интеграции собственных данных с существующими сервисами;

– глобальность сервисов;

– интеграция веб-служб в повседневную жизнь.

Сочетание нового поколения картографических веб-систем и сервисов с технологиями «Веб 2.0», появление нового класса мобильных устройств – нетбуков и ультрабуков, смартфонов и планшетов, привело к значительному росту разработок в данной области и интереса к ним со стороны потребителей [11, 23, 19, 30].

картографических данных в интернете, наблюдается нехватка научнообоснованной однозначной терминологии, связанной с данной предметной областью. Осуществление дальнейшей научной работы требует проведения исследований и систематизации существующих понятий и их определений [48].

1.1.2 Основные термины и понятия веб-технологий Термин «веб», так же часто называемый Web, World Wide Web или «всемирная паутина», широко вошел в повседневный обиход и часто употребляется не только в устной речи, но и в учебниках, газетах, теле- и радиопередачах, научных и научно популярных публикациях.

Веб в широком смысле – абстрактное понятие, имеющее множество значений в зависимости от контекста его использования и слов с которыми его сочетают.

В узком смысле веб, как и английское слово net, означает «сеть», но не в прямом смысле, как например, «паучья сеть» [46].

Для многих людей веб и интернет стали почти синонимами, но это не совсем так. Чтобы понять, в чем именно различия этих терминов, нужно провести их анализ.

Среди множества найденных определений понятия «веб» представлены наиболее распространенные.

Веб — это система передачи информации в сети интернет, т.е. глобальная информационная система, обеспечивающая объединение различных интернет ресурсов в единое информационное пространство.

Другие источники трактуют, что веб – это всемирная система, которая предоставляет доступ к связанным между собой документам, находящимся на разных компьютерах, подключенных к интернету [42].

Веб – это глобальное информационное пространство, основанное на физической инфраструктуре интернета и протоколе передачи данных HTTP [69].

Теперь рассмотрим определение термина «интернет».

Интернет – это всемирная система добровольно объединённых компьютерных сетей, построенная на использовании протокола IP и маршрутизации пакетов данных. Интернет образует всемирную (единую) информационную среду — способ организации цифровой информации. Интернет служит физической основой для всемирной паутины [69].

В других источниках интернет – это всемирная система объединённых компьютерных сетей для хранения и передачи информации. Часто упоминается как «Всемирная сеть» и «Глобальная сеть». Построена на базе стека протоколов TCP/IP [9].

На основании изложенных определений можно сделать вывод, что интернет и веб это неразрывно связанные, но разные понятия.

определяющее его отношение к интернету: «глобальное информационное пространство, образованное связанными ссылками гипертекстовыми документами, основанное на физической инфраструктуре интернет и протоколах передачи данных этой сети»

Помимо определения собственно термина «веб», для полной ясности при дальнейшем описании веб и технологий с ним связанных, необходимо рассмотреть определения базовых и наиболее распространенных терминов, связанных с этим понятием.

Прежде всего, следует рассмотреть определение понятия «веб-технология», который объединяет в себе два понятия «веб» и «информационная технология».

Под понятием «информационная технология» понимается комплекс методов, подходов, стандартов и инструментальных средств, используемых для создания, поддержки и применения компьютерных систем какого-либо класса в некоторой среде функционирования.

Таким образом, под веб-технологией понимается технология построения сети интернет и представления в виде связных между собой системой ссылок коммуникационных, программных методов и средств для решения задач организации совместной деятельности пользователей с применением сети интернет [69].

Простейшими базовыми элементами веб являются:

– носители информации – веб-страницы (или просто сайты), содержащие текст, графику, мультимедиа элементы и гиперссылки на другие ресурсы интернета;

– специально разработанный протокол HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) созданный для передачи гипертекста веб-страниц в интернете;

– язык разметки гипертекста HTML (Hyper Text Markup Language), являющийся базовым элементом веб-страниц;

– веб-браузер – специальная клиентская программа, используемая для просмотра веб-страниц В окне веб-браузера отображаются результаты интерпретации языка HTML с веб-страниц, полученных во время навигации по гиперссылкам.

С веб-технологиями тесно связаны понятия «веб-сервер» и «веб-сервис».

Веб-сервер — это сервер, принимающий HTTP-запросы от клиентов, обычно веб-браузеров, и выдающий им HTTP-ответы, как правило, вместе с HTMLстраницей, изображением, файлом, медиа-потоком или другими данными. Вебсервером называют как программное обеспечение, выполняющее функции вебсервера, так и аппаратное обеспечение, на котором это программное обеспечение работает [39].

Веб-сервис (веб-служба) – идентифицируемая веб-адресом программная система со стандартизированными интерфейсами, а также услуги, оказываемые средствами сети интернет. Примерами веб-сервисов являются: поисковая система, хостинг, электронная почта, сервисы хранения информации (файлы, закладки), календарь и т.д. [6, 40].

Современные веб-технологии позволяют передавать практически любые виды информации: текст, графику, видео, аудио, анимационные изображения и многое другое.

Базовые возможности и особенности веб-технологий, обеспечивают к ним интерес специалистов различных профилей, и картографов в том числе. Этими возможностями являются:

– передача разнородной информации в глобальной сети;

– возможность одновременного доступа пользователей к одной и той же информации независимо от их местоположения;

– своевременная актуализация данных;

– быстрая публикация;

– наличие принятых стандартов передачи данных, обеспечивающие всеобщую «читаемость» информации;

– наличие множества готовых решений для реализации собственных вебприложений, не имея при этом большого опыта программирования;

– наличие множества готовых программных средств для передачи и публикации данных в сети;

– наличие поисковых систем, позволяющих без труда получить доступ к нужной информации среди огромного множества ресурсов;

– глобальность;

– интерактивность;

– наличие средств для распределения и ограничения прав доступа к информации;

– возможности использования любых мультимедийных технологий;

– принципиальное расширение возможностей общения и передачи информации.

Совокупность всех этих возможностей способствовала активному использованию веб-технологий в сфере картографии и привела к возникновению нового направления – веб-картография, а вместе с ним и к возникновению ряда новых терминов таких как «картографический веб-сервис» и «веб-карта».

Несмотря на то, что эти новые термины в картографии прочно вошли в лексику и часто используются в публицистических и научных материалах уже не первый год, их точное и однозначное определение, к сожалению, до сих пор не сформулировано, что зачастую приводит к их вольной трактовке разными авторами.

Изучая материалы, связанные с представлением картографических данных в среде веб, наблюдается отсутствие единого устоявшегося определения термина «веб-картография». Более того, автором было найдено лишь два источника, где была дана прямая попытка дать определение упомянутого термина [15, 13, 9, 4, 5, 48, 1, 8].

В статье Дубинина М.Ю., Костиковой А.М «Веб-ГИС» представлено, что:

«Веб-картография — это область компьютерных технологий, связанная с доставкой пространственных данных конечному пользователю» [13].

Так же было найдено еще одно толкование: «Веб-картография – интернет сервис для предоставления картографической информации в открытом доступе посредством интернет».

Прочие источники давали описание задач и назначения веб-картографии, не давая прямого определения.

Основываясь на собственных исследованиях и анализе терминов «веб» и «вебтехнологии», предложено авторское определение данного термина. Вебкартография – это область картографии, связанная с размещением и использованием картографических данных в сети интернет средствами вебтехнологий.

Определение производного процесса – веб-картографирования в русскоязычных источниках найдено не было, поэтому представлено определение, взятое из интернет источника «Википедии», переведенное с английского языка. В соответствии с ним веб-картографирование – это процесс проектирования, создания и доставки карт в сети интернет и её приложениях [37].

Помимо термина «веб-картография», зачастую употребляется термин «вебГИС». Веб-ГИС тесно связаны с веб-картографией, но акцентируются на функциях анализа и обработки пространственных данных. Тем не менее эти два термина часто путают и используют как синонимы. На основании проведенного анализа иностранной литературы, автором был сделан вывод, что в мировом сообществе использование данного термина почти не встречается и вместо него используется термин «web-mapping» означающий веб-картографию, в связи с чем в данной работе используется «термин веб-картографирование» и его производные [13, 67, 12, 68, 52].

Выделение веб-картографии как отдельной области картографии, логично приводит к появлению нового картографического продукта «веб-карты» и основному инструменту её публикации «картографическому веб-сервису». Точные определения этих терминов в русскоязычных источниках найдены не были.

Проведенный обзор и анализ вышеперечисленных понятий, и дальнейшие работы в данной научно-практической области на основе выполненного формального анализа и сравнения позволяет нам сформулировать определения понятий «картографический веб-сервис» и «веб-карта» показывающие их сущность и особенности.

Для того, чтобы дать определение картографического веб-сервиса нужно понять его сущность и назначение. Во-первых, КВС оказывает пользователям услуги средствами сети интернет, а значит является разновидностью веб-сервиса.

Основная задача КВС это предоставление пользователям интернета доступа к картографическим материалам, а, следовательно, он должен предоставлять базовую картографическую основу. Для обеспечения возможности работы с картографическими материалами КВС должен предоставить пользователям интерактивный интерфейс, снабженный необходимыми инструментами.

Принимая во внимание вышеизложенное, можно дать следующее определение картографического веб-сервиса. Картографический веб-сервис – вид веб-сервиса, предоставляющий пользователям доступ к картографическим (пространственнокоординированным) материалам средствами сети интернет и интерактивному интерфейсу, снабженному инструментами работы с ними.

Формулировка термина «веб-карта» исходит из трёх базовых утверждений.

Во-первых, веб-карта — это разновидность цифровой карты, т.к. в основе способов её хранения, передачи и визуализации лежат информационные технологии. Вовторых, это карта, доступ к которой осуществляется через сеть интернет и основным инструментом её публикации является картографический веб-сервис. Втретьих, её визуализация осуществляется веб-браузером на компьютере пользователя.

Исходя из вышеизложенного, делаем вывод, что веб-карта – это разновидность цифровой карты, опубликованная в сети интернет средствами картографического веб-сервиса, и визуализированная конечному пользователю средствами веб-браузера, либо гео-браузера.

Основным отличием и преимуществом веб-карты в сравнении с обычной цифровой картой является способ её доставки конечному пользователю через сеть интернет и отсутствие необходимости в специальных картографических программных средствах. Наличие подключения к сети интернет и современного веб-браузера является единственным требованием.

Еще одним базовым термином, связанным с предметом исследования является тематическая веб-карта. Автором так же предложено его определение, основанное на термине «веб-карта». Разработанное и сформулированное определение отражает технологические особенности тематических карт создаваемых средствами вебтехнологий связанные с «послойным» созданием объектов на цифровых картах.

Тематическая веб-карта – это разновидность веб-карты, содержащая тематический слой отображающий пространственную информацию о расположении качественных или количественных характеристиках определенного явления.

1.2 Краткие сведения о тематических картах и используемых средствами веб-технологий Наиболее распространенные определения понятия «тематическая карта»

представлены Берлянтом А. М. и Кошкаревым А. В.

Тематическая карта – наиболее обширная и разнообразная категория карт природных и общественных (социальных и экономических) явлений, их сочетаний и комплексов. Содержание карт определяется той или иной конкретной темой [3].

Тематическая карта – это карта, отражающая какой-нибудь один сюжет (тему, объект, явление, отрасль) или сочетание сюжетов [9].

Кроме того, известны и другие определения.

Тематическая карта – это карта для отображения узкого (тематического) круга явлений, распределенных по поверхности и привязанных к точкам, областям, административным образованиям и т. п. Для отображения этих явлений могут использоваться разные способы [59].

Тематическими называются географические карты, показывающие расположение и динамику лишь одного географического явления или специальных элементов, более широко раскрывающих природу этого явления, используя прочие явления лишь в качестве ориентиров. Этим тематические карты отличаются от общегеографических, отображающих все географические, геологические и политические явления данной местности.

Тематические карты разделяются на две большие группы: карты природных явлений и карты общественных явлений. Все сведения о природных и общественных явлениях составляют специальное содержание карты.

К первой группе относят геологические, геофизические, карты рельефа земной поверхности и дна Мирового океана, метеорологические и климатические, океанографические, ботанические, гидрологические, почвенные, карты полезных ископаемых, карты физико-географических ландшафтов и физикогеографического районирования и т.п.

Ко второй: карты населения, экономические, политические, исторические, социально-географические карты и проч. [43, 53].

Развитие картографических веб-сервисов в интернете породило интерес многих разработчиков к размещению тематических данных в интернете. Используя готовую базовую картографическую основу, например, данные в виде спутниковых снимков и карт, появилась возможность повысить наглядность и общую информационную нагрузку веб-карты добавив к ней тематические слои.

Особенности публикации картографических данных в интернете и их ориентированность на широкую аудиторию, оказывают негативное влияние на окончательную карту. Разработчики не всегда картографически грамотно используют средства отображения пространственных и тематических данных из-за технических ограничений программных средств.

Для отображения тематического содержимого веб-карт могут использоваться разные способы: значков (геометрических, буквенных, художественных, символических), картодиаграмма, картограмма и другие [59].

Это могут быть населенные пункты, месторождения полезных ископаемых, промышленные предприятия Способ значков – самый простой и нетребовательный, с точки зрения программной реализации отображения тематической информации (рисунок 2).

Применим для показа объектов, локализованных в пунктах и обычно не выражающихся в масштабе карты. Используется для отображения точек интересов.

Значки позволяют характеризовать качественные и количественные особенности объектов и их внутреннюю структуру. В наиболее известных веб-сервисах и программных библиотеках (Google Maps, Yandex Maps, OpenLayers) данный тип отображения реализован максимально возможно.

Популярным и простым для реализации способом изображения тематической информации является картодиаграмма (рисунок 3). Картодиаграммы представляют собой сочетание диаграммных фигур (линейных, площадных, объемных) с географической основой. Картодиаграммы применяют для показа различных социально-экономических явлений. Они используются для изображения абсолютных величин каких-либо явлений, отнесенных к тем или иным территориальным единицам, площади которых достаточно велики для того чтобы внутри них можно было поставить диаграммные фигуры. Диаграммные фигуры могут иметь форму столбиков, квадратов, кругов, кубов, шаров и проч. Для публикации тематических карт в интернете в качестве диаграммной фигуры чаще всего используются круги, которые компактны, легко масштабируются и легки для восприятия.

Рисунок 3 – Отображение способом картодиаграммы способом значков Популярным, но более сложным способом является использование круговых диаграмм, разделенных на секторы, когда дополнительно требуется показать соотношение нескольких величин (рисунок 4). Круговая диаграмма сохраняет наглядность только в том случае, если количество секторов, на которые она разделена небольшое. Если их будет слишком много, они не будут читаться по причине несущественного различия сравниваемых структур.

Способ картодиаграммы – изображение абсолютных статистических показателей по единицам административно-территориального деления с помощью диаграммных знаков. Картодиаграммы применяют, когда можно пренебречь размером области, для которой отображаются показатели, т. к. значки и диаграммы не показывают её реальный размер. Их применяют для показа таких явлений, как валовой сбор урожая, объём промышленного производства, потребление электроэнергии по районам, областям, провинциям и т. п.

Рисунок 4 – Отображение способом картодиаграммы при помощи круговых Способ картограммы используют для показа относительных статистических показателей по единицам административно-территориального деления. Это всегда расчетные показатели: скажем, число детских учреждений на тысячу жителей и др.

[5].

Для различных областей штриховкой, точками различной густоты или окраской различной степени насыщенности показывается интенсивность какоголибо показателя (рисунок 5). Областями в этом случае обычно являются объекты административно-территориального деления (районы, города, страны и т. д.). Так как информацией об административном делении оперировать сложнее, чем точками, картограммы встречаются реже чем два предыдущих способа отображения. Синонимом картограмме во многих компьютерных приложениях является «хороплет» (choropleth).

Рисунок 5 – Карта населения РФ, выполненная способом картограммы Специальным типом хороплета является «призматическая карта» (prism map), в которой высота региона пропорциональна отображаемой величине (рисунок 6).

Рисунок 6 – Призматическая карта, выполненная способом картограммы Карта с изолиниями иллюстрирует зависимость измеряемой величины с помощью линий, где в каждой точке эта величина сохраняет одинаковое значение (рисунок 7). Карта с изолиниями встречается еще реже из-за технических сложностей при её построении.

Выше приведены наиболее популярные, способы отображения тематического содержания карт в сети интернет. Благодаря доступности картографических служб, это направление активно развивается [58].

1.3 Анализ существующих картографических веб-технологий 1.3.1 Классификация картографических веб-технологий В наши дни ведется множество разработок, имеющих отношение к публикации картографических данных в интернете. Проведем анализ существующих видов картографических веб-технологий и дадим их классификацию. В данном случае автором под картографическими вебтехнологиями будут подразумеваться программные средства для решения задач картографии в сети интернет.

В силу того, что каждый производитель стремится разработать как можно более комплексное средство, включающее технологии создания, визуализации и публикации данных в интернете, а также в силу отсутствия достаточных теоретических научных основ в данной области, предложенная классификация может считаться условной, и требует проведения дополнительных исследований.

Тем не менее, она может являться основой для классификации веб-технологий, применяемых в картографии и позволяет ориентироваться в многообразии существующих технических решений [13, 10].

Прежде всего, автором выделены два основных вида картографических вебтехнологий по их назначению:

– технологии для визуализации и работы с опубликованными в интернете картографическими материалами;

– технологии для публикации картографических данных в интернете.

Под технологиями визуализации подразумеваются клиентские программные элементы, выполняющие задачи, связанные с приёмом и визуализацией опубликованных в сети интернет картографических данных и пользовательского интерфейса.

Под технологиями публикации подразумеваются серверные программные элементы, выполняющие задачи, связанные с предоставлением широкого доступа к картографическим данным и инструментам работы с ними для пользователей интернета.

Вышеперечисленные технологические элементы реализуют распространенную сетевую архитектуру «клиент-сервер». Далее, среди первого типа веб-технологий (визуализация) можно выделить перечисленные ниже разновидности [34].

Геобраузеры – представляют собой клиентское приложение для работы с картографическими данными размещенными в сети интернет. Эта категория инструментов характеризуется массовым распространением и быстрой доставкой данных пользователям. Они являются узко-ориентированным типом веб-браузера, предоставляющим интерфейс и инструменты для работы с картографическими данными, предоставляемыми картографическим веб-сервисом. Как правило, они не имеют возможностей выбора какого-либо конкретного источника данных, предоставляя данные публикуемые определенным картографическим вебсервером.

Недостатками этих приложений, зачастую, является невозможность изменения географической основы, предоставляемой по умолчанию. Этим инструментам, так же, свойственны проблемы при работе с большими объемами пользовательских данных, настраиваемостью, элементарными функциями анализа.

Кроме того, требуется установка самого программного модуля на компьютере пользователя. Примерами геобраузеров являются такие приложения, как: Google Earth, Virtual Earth, ArcGIS Explorer.

Настольные веб-ГИС – большая категория ГИС приложений, имеющих функции для работы с данными и программными интерфейсами, расположенными в интернете. Как правило, настольные веб-ГИС, с одной стороны, играют роль клиентов, работающих с данными поставляемыми картографическими вебсерверами, и с другой, в них осуществляется массовая подготовка и анализ данных перед публикацией их в интернете. Тем не менее серверными приложениями они не являются, поэтому к картографическим веб-технологиям публикации данных не относятся. Такими ГИС являются ArcGIS, Mapinfo, QGIS, gvSIG и другие.

К недостаткам можно отнести сложный пользовательский интерфейс, требующий от пользователя навыков работы с интерфейсом программного продукта и, как правило, знаний геоинформационных систем, требования к аппаратному обеспечению и необходимость установки самого программного продукта.

Картографические веб-библиотеки, используемые для визуализации – это программные библиотеки, предназначенные для визуализации картографических картографических веб-серверов. Они позволяют очень быстро и легко создавать веб-интерфейс для отображения картографических материалов, представленных в различных форматах и расположенных на различных серверах. Эти библиотеки дают возможность настраивать визуализацию картографических материалов, включая настройку отображения слоёв и интерфейса, предоставляемых картографическими веб-серверами, такими как Mapserver, ArcIMS или Geoserver.

Примерами являются такие библиотеки как Leaflet и Openlayers [33, 61, 55, 50, 62].

К технологиям публикации картографических данных в интернете относятся картографические веб-серверы – целое семейство программных средств, предназначенных для публикации пространственно-координированных пользовательских данных и инструментов работы с ними в интернете. Эти программные приложения позволяют создавать пользовательский интерфейс нужной сложности и интегрировать его с базой данных, поддерживающей классы пространственных данных (PostgreSQL, SQL Server, MySQL, ArcSDE, Oracle Spatial). Основной задачей картографического веб-сервера является обработка и преобразование картографических (пространственных) данных в принятый обменный формат, а также их дальнейшая передача клиенту для их визуализации средствами картографических веб-библиотек. Наиболее популярными являются такие серверы как: MapServer и GeoServer [31].

Картографические веб-серверы и программные библиотеки являются технологическими программными элементами картографических веб-сервисов и вместе с тем средством разработки, обеспечивающим полный контроль разработчика над функциональностью и самими данными картографического вебсервиса. В отличие от других представленных картографических веб-технологий, они не являются законченными программными продуктами. Только вместе они обеспечивают публикацию и визуализацию данных.

Однако, взамен широким возможностям приходится расплачиваться большей сложностью установки и настройки, часто требующей минимальных знаний языков программирования (javascript, php). Кроме того, требуются знания основ администрирования и понимание веб-технологий. Таким образом даже простые манипуляции с картографическими веб-серверами, требуют специальных знаний в различных областях информационных технологий.

картографических веб-серверов и картографических веб-библиотек являются картографические веб-сервисы – самая популярная на сегодняшний день (среди широкого круга пользователей) категория веб-сервисов. Их можно рассматривать как отдельную веб-технологию, представляющую собой комплекс методов и программных средств. Несмотря на то, что КВС включают в себя картографические веб-библиотеки, являющиеся средством визуализации, по предлагаемой классификации их стоит отнести к технологиям публикации картографических данных. Это связано с тем, что публикация картографических данных – их основная функция, в то время, как визуализация публикуемых ими данных может осуществляться и без участия входящих в их состав компонентов.

КВС представляют собой совокупность технических и программных средств, служащих одной цели – публикации картографических данных и инструментов работы с ними в интернете. Эти сервисы выделяются широким спектром предоставляемых функциональных возможностей, хорошим географическим покрытием и удобством использования для конечных пользователей. К их достоинствам можно отнести развитые навигацию по карте, масштабирование и наличие специализированных информационных ресурсов (карты улиц крупных городов, транспортных потоков в режиме реального времени и пр.).

Большим достоинством КВС является отсутствие необходимости в установке дополнительного программного обеспечения и, как правило, удобный интуитивно понятный пользовательский интерфейс, освобождающий пользователя от необходимости разбираться в предметной области. Все ведущие картографические сервисы поддерживают последние версии популярных веб-браузеров (IE, Mozilla FireFox, Safari, Opera). Источниками картографических данных, обычно, являются специализированные организации, поставляющие им данные.

Простой интерфейс и легкость в использовании существующих веб-сервисов компенсируются, как и в случае с геобраузерами, низкой, функциональностью.

Функции анализа, редактирования и работы с предоставляемыми данными очень ограничены. Тем не менее, потенциальные возможности могут быть приближены к возможностям настольных ГИС и развиваются совместно с веб-технологиями.

На рисунке 8 представлена общая наглядная классификация существующих картографических веб-технологий. В зеленых рамках обозначены законченные программные продукты готовые к функционированию, в синих рамках представлены технологические продукты, являющиеся программными средствами для реализации обозначенных функций.

Рисунок 8 – классификация картографических веб-технологий тематических карт Тематическое картографирование выполняет функции поддержки пользователей в принятии решений в самых различных областях деятельности человека – от решения бытовых нужд и специальных задач до принятия решений в управленческой деятельности и военной отрасли. Реализуется эта поддержка путём визуализации данных в виде тематических карт, представленных различными картографическими способами. Визуализированная информация может характеризовать как отдельный показатель, так и производную операций над несколькими показателями Применение картографических веб-технологий с целью создания тематических карт не менее актуально чем для прочих картографических нужд.

Учитывая распространённость и доступность сети интернет, особенно актуальным видится использование картографических веб-технологий для создания тематических карт рядовыми пользователями интернета. Эти технологии, предоставляя быстрый доступ к тематической и статистической информации, способны внести ряд положительных моментов в эту сферу картографии, избавляя пользователя от необходимости установки дополнительного программного обеспечения.

Для оценки возможности применения картографических веб-технологий для создания тематических карт пользователями, не имеющими специальной картографической подготовки, необходимо разработать критерии для их сравнения и взаимной оценки.

Во-первых, необходимо оценить удобство использования веб-технологии конечным пользователем, не имеющим специальной картографической подготовки. Исходя из этого, первым и важнейшим критерием можно считать необходимость установки дополнительного программного обеспечения со стороны пользователя, так как основным преимуществом веб-технологий является их независимость от программных и аппаратных особенностей пользовательской системы. Единственными требованиями к пользовательской системе должны быть наличие на его компьютере веб-браузера и подключения к интернету. Большое значение для пользователей не имеющих базовых знаний в картографии и опыта работы с различного рода компьютерными системами представляет сложность специфическими терминами интерфейса, может служить основой для обеспечения широкого использования технологии. Для этого технология создания тематических карт должна иметь простой интерфейс, либо предоставлять средства для его доработки разработчиком.

Во-вторых, необходимо оценить возможности технологии, связанные с тематическим картографированием по предоставляемым пользовательским данным. Это обусловлено тем, что пользователю, часто, недостаточно предопределенных наборов тематических данных предоставленных владельцем интернет-ресурса и может возникнуть необходимость в построении тематической карты на основании собственной информации. Для этого необходимо оценить возможности веб-технологии, связанные с импортом данных пользователя для построения тематической карты и возможности инструментов тематического картографирования.

При работе с картографическими материалами, зачастую требуются инструменты для проведения разного рода анализа и редактирования картографической информации, в связи с этим разнообразие и качество предоставляемых для этих целей инструментов, либо возможности их доработки является следующим критерием при оценки веб-технологии.

Очень важным для пользователя критерием, является предоставление готовой географической основы, т.к. не всегда пользователь может располагать собственной, тем более если он не специалист в области картографии.

Соответственно, эту возможность требуется оценить отдельным критерием:

– необходимостью установки дополнительного программного обеспечения пользователем;

– возможностью импорта тематических данных и их реализация;

– сложностью предоставляемого интерфейса и возможностью его доработки;

– наличием инструментов для создания тематической карты по данным пользователя и их возможностями;

– наличием и возможностями инструментов для работы с картографическими материалами;

– наличием базовой картографической основы.

1.3.3 Обзор и анализ существующих картографических веб-технологий по разработанным критериям С целью определения дальнейшего направления исследований, автором был проведен анализ большого количества веб-технологий, которые могут быть использованы для тематического картографирования. Из-за схожих функциональных возможностей были отобраны лишь некоторые. Ниже приводится обзор и анализ преимуществ и недостатков нескольких существующих веб-технологий, которые, на наш взгляд являются наиболее удобными и актуальными.

Среди геобраузеров наибольший интерес представляет Google Earth. Сервис Google Earth позволяет путешествовать по интерактивной карте планеты, созданной из идеально «сшитых» между собой космических снимков с детальной трехмерной визуализацией (рисунок 9). Возможности программы значительно превосходят веб-сервис как набором данных, так и наличием дополнительных инструментов (измерения, работа с GPS (Global Positioning System)).

Основными достоинствами данного проекта являются простота, полнота и актуальность данных, его популярность. Это открывает большие возможности для разработчиков, умеющих пользоваться этой технологией.

Несмотря на все достоинства этого геобраузера, возможности тематического картографирования в нём практически отсутствуют. Единственным инструментом, позволяющим хоть как-то отобразить тематические данные являются метки. Задав точные координаты, стиль и цвет можно построить аналог тематической карты способом значков. Однако, это потребует полностью ручного нанесения меток и не дает возможности точно отразить цветовую гамму значка в зависимости от картографируемого параметра.

Google Earth поддерживает возможности импорта картографических данных из различных форматов хранения данных (например, KML). Это обеспечивает возможность импорта сформированной другим приложением тематической карты в одном из поддерживаемых форматов, однако это не решает проблему невозможности создания тематической карты средствами самого геобраузера [49].

Рисунок 9 – Внешний вид интерфейса геобраузера Google Earth MapInfo – одна из самых популярных настольных ГИС. По предложенной автором классификации, она относятся к настольным веб-ГИС ввиду возможности просмотра данных расположенных в интернете (рисунок 10).

MapInfo интерфейсом, высокой скоростью и надежностью работы, поддерживает импорт и экспорт множества популярных обменных форматов данных, а так же возможность подключения к картографическим веб-серверам для работы с картографическими данными в сети интернет. Имеет очень широкий инструментарий для создания различного типа тематических карт по данным пользователя, позволяет формировать легенду и редактировать загруженные данные.

картографической и компьютерной подготовки, интерфейс исключает возможность её использования для создания тематических карт широким кругом пользователей, а необходимость установки программного продукта сводит на нет преимущества, которые могут быть предоставлены веб-технологиями.

Ярким примером картографического веб-сервиса, сочетающего в себе функциональность, доступность, большое количество картографических материалов, большую популярность и некоторые возможности для работы с пользовательскими данными является картографический веб-сервис Google Maps (рисунок 11).

Несмотря на несколько уменьшенный функционал этого сервиса по сравнению со «стационарным» аналогом Google Earth, его возможности для тематического картографирования более широкие. Аналогично Google Earth, единственным инструментом, позволяющим отображать тематические данные являются метки, но здесь уже есть возможность для импорта табличных данных пользователя в формате CSV и построения по этим данным тематической карты способом значков, задавая меткам различные цвета в соответствии с каким-либо параметром из загруженной таблицы.

Рисунок 11 – Внешний вид интерфейса КВС Google Maps Аналогично Google Earth этот сервис поддерживает возможности импорта, но форматы импорта ограничены форматом KML. Google Maps обеспечивает возможность импорта сформированной другим приложением тематической карты.

Тем не менее, сервис не решает в полной мере проблему создания тематических карт широким кругом пользователей. Способ значков имеет слишком узкую область применения, а настройка отображения тематического содержимого очень ограничена [49, 57].

Широкие возможности для создания тематических карт в интернете предоставляет сервис thematicmapping.org (рисунок 12).

Рисунок 12 – Вид интерфейса КВС thematicmapping.org Сервис предоставляет пользователям специальную форму для формирования тематической карты. Есть возможности выбора тематического показателя, года его актуальности, способа тематического картографирования, настроек цвета и интервалов отображения надписей и названий.

В результате сервис формирует файл в формате KML и предлагает его скачать либо совершить просмотр результирующей карты на самом сервисе. Полученный файл можно легко импортировать в такие сервисы как Google Earth или Google Maps, где он будет визуализирован в виде тематической карты на предоставляемой сервисом географической основе.

Можно считать, что этот ресурс является одним из самых удобных среди картографических веб-сервисов с функцией тематического картографирования. Он обладает действительно простым интерфейсом и позволяет очень быстро создать необходимую тематическую карту.

Однако, данный сервис не позволяет создавать тематические карты на основе данных пользователя, предлагая заранее заготовленные варианты. Сервис частично пытается устранить этот недостаток, предоставляя программный интерфейс (API) для написания собственных пользовательских приложений и сервисов, однако этот подход требует знаний программирования и веб-технологий и уже не позволит пользователю без специальной подготовки получить необходимую карту [65].

Картографические веб-серверы и картографические веб-библиотеки представляют собой инструменты веб-картографии, предназначенные для разработчиков. Они приобрели большую популярность в среде разработчиков и на сегодняшний день на их основе создается множество картографических вебсервисов. Однако их нельзя рассматривать в качестве инструмента для создания тематических карт широким кругом пользователей, т.к. они не являются завершенными продуктами готовыми для функционирования. Наиболее распространенными примерами веб-серверов являются Mapserver и Geoserver, а картографирования – Leaflet и Openlayers. Все эти программные продукты являются бесплатными и имеют открытый исходный код, что обусловило их популярность в совокупности с хорошим качеством исполнения.

Даже простая установка этих продуктов и публикация с их помощью базовой географической основы в интернете требуют определенной компьютерной подготовки и опыта от разработчика. В исходном виде эти продукты не имеют никаких инструментов для тематического картографирования, и в целом их функционал ограничен лишь функциями просмотра, перемещения и увеличения заданной по умолчанию географической основы.

Однако, при наличии соответствующих знаний и опыта работы с подобными продуктами, возможности их доработки практически не ограничены. При необходимости на их базе можно реализовать инструменты с широкими возможностями для тематического картографирования [61, 55, 50, 62].

В таблице 2 представлены результаты сравнения рассмотренных картографических веб-технологий по разработанным критериям, приведены результаты усредненной оценки особенностей существующих технических решений каждой из рассматриваемых веб-технологий. Приведенные особенности являются характерными для указанных веб-технологий и, как правило, связаны с техническими нюансами реализации. Тем не менее, они зависят от конкретной реализации конечного продукта и потенциально могут быть изменены. В то же время, некоторые особенности являются концептуальными решениями и изменению не подлежат (они выделены зелёным цветом). В связи с тем, что картографические веб-серверы и веб-библиотеки для визуализации не являются завершенными готовыми к функционированию продуктами, производить их сравнение не целесообразно.

Таблица 2 – Сводная сравнительная таблица картографических вебтехнологий необходимость установки обеспечения пользователем возможности импорта пользовательских тематических ограничены возможно ограничены данных и их реализация сложность предоставляемого интерфейса и возможности его простой интерфейс сложный интерфейс простой интерфейс доработки наличие инструментов для создания тематической карты по отсутствуют или широкие ограниченные возможности наличие и возможности имеются, как правило инструментов для работы с имеют не слишком картографическими материалами широкие возможности наличие базовой картографической основы Анализируя существующие технологии по вышеперечисленным критериям можно сделать вывод, что ни одна из технологий при существующей реализации не позволяет полноценно реализовать поставленные в диссертационной работе задачи. Возможности использования и работы с собственными данными предоставляют лишь те технологии, которые требуют серьезной профессиональной подготовки пользователя, хороших знаний в компьютерной сфере и предъявляют требования к программно-аппаратному обеспечению.

Концептуальные особенности картографических веб-сервисов, которые не требуют установки дополнительного программного обеспечения пользователем и предоставляют базовую картографическую основу, делают их использование предпочтительным для решения поставленных задач.

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что на сегодняшний день существует большое многообразие веб-технологии для реализации картографических задач, отличающихся между собой целевой аудиторией, требованиями к профессионализму пользователей и своими возможностями. Все из них обладают как преимуществами, так и недостатками. Наиболее значимым на наш взгляд недостатком, на котором акцентирована данная работа, является отсутствие возможности работы пользователя с собственными данными для создания тематических карт. Четко прослеживается обратно пропорциональная взаимосвязь простоты интерфейса и функциональных возможностей системы. Чем проще интерфейс, тем меньше возможностей и наоборот.

На основе проведенного анализа возможностей современных веб-технологий было установлено, что для реализации функций тематического картографирования наиболее подходящей платформой являются картографические веб-сервисы.

Следовательно, для проведения дальнейшей работы необходимо более подробно изучить их возможности и функциональные особенности.

2 РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ И БАЗОВЫХ МЕТОДИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ

ДЛЯ СОЗДАНИЯ ТЕМАТИЧЕСКИХ КАРТ СРЕДСТВАМИ ВЕБ-ТЕХНОЛОГИЙ

2.1 Базовые сведения о картографических веб -сервисах Основной задачей картографических веб-сервисов является предоставление доступа к картографической информации пользователям сети интернет.

Базовый материал картографического веб-сервиса, как правило, состоит из обработанных и актуализированных картографических данных, образующих географическую основу и размещенных в базе пространственных данных картографического веб-сервиса. Помимо базовой географической основы предоставляется дополнительное тематическое наполнение, зависящее от назначения сервиса.

Интерфейс картографического веб-сервиса предоставляется пользователю средствами веб-браузера по запросу, обрабатываемому веб-сервером. В основном, сервисы снабжены системой авторизации, которая позволяет ограничить доступ пользователей к информации в зависимости от типа их учетной записи. При отсутствии у пользователя авторизации доступна только открытая информация общего доступа, функционал интерфейса ограничен. Информация о правах доступа авторизованного пользователя находится в БД (база данных) сервера и включает в себя информацию о том, какие картографические данные будут доступны пользователю для редактирования, какие для просмотра.

При просмотре карт через интернет, их обычно разделяют на части, которые подгружаются по мере надобности, тем самым уменьшая объем передаваемых данных, поскольку разным пользователям могут понадобиться разные блоки и загружать сразу все элементы часто нецелесообразно. Наиболее сложным является разделение карты на набор небольших фрагментов – тайлов (файлов растрового формата размером 256 на 256 пикселей), которые динамически подгружаются при перемещении точки просмотра или изменении масштаба.

Вся доступная пользователю информация делится на две группы:

картографическая основа и тематические слои.

Географическую основу тематической карты клиентское приложение запрашивает на картографическом веб-сервере. Для ускорения работы клиентского приложения происходит кэширование (процесс сохранения результата ресурсоёмкого вычисления, для исключения повторной траты ресурсов на такое же действие в будущем) частых запросов в оперативную память сервера отображения картографической информации для ускорения отдачи материалов пользователям.

Тематические слои несут информацию, которая часто может меняться, и, как правило, динамически генерируются по запросу на основании данных, хранящихся в БД.

Картографические веб – сервисы можно классифицировать по нескольким признакам: по назначению, географическому охвату, специализации и доступности, по способу подготовки картографической информации.

По назначению они подразделяются на:

– специализированные тематические сервисы (посвященные какой-либо одной тематике);

– общего назначения (обслуживает различные темы для широкого круга пользователей);

– смешанные.

По географическому охвату:

– глобальные (предоставляющие картографический материал для нескольких стран или на весь мир);

– региональные (для государств, экономического или природного региона);

– локальные (для городов, штатов или областей).

По специализации и доступности:

– публичные, ориентированные на всех пользователей интернет;

– корпоративные, ориентированные на узкий круг пользователей(часто требуют авторизации).

По способу подготовки картографического материала к передачи их можно разделить на:

– динамические;

– кэшируемые.

В первом случае каждый раз при масштабировании или перемещении происходит обращение к данным и перерисовка тайлов изображения с учетом нового охвата. Пользователь получает только готовые растровые картинки – их обработка осуществляется сервером.

В случае кэшированного сервиса мозаика растровых изображений (тайлов) для каждого масштаба готова заранее, что обеспечивает высокую скорость работы сервиса. Сложность оформления самих данных никак не сказывается на скорости отображения. Список масштабов фиксирован, при изменении данных необходимо пересчитывать данные хранящиеся в кэшэ. Полный пересчет кэша может занимать до нескольких суток и даже недель в зависимости от сложности карты.

В связи с этим выбор между динамическим и кэшируемым сервисом зависит от задач сервиса и сложности картографической основы. Как правило, кэшируемый сервис делается при редко или фрагментарно обновляющихся данных, а также для хранения и отображения географической основы под динамические сервисы, если проект небольшой. В таком случае кэш можно быстро пересчитать. Иногда используется многослойный кэш, когда каждый слой представляет собой отдельный набор растровых изображений.

2.2 Базовые принципы функционирования картографических вебсервисов В результате выполненного в рамках диссертационной работы анализа и собственного опыта разработки картографических веб-сервисов, были созданы концептуальные основы их функционирования [58, 10].

На рисунке 13 представлена типовая схема межпрограммного взаимодействия компонентов картографических веб-сервисов.

Рисунок 13 – Типовая технологическая схема межпрограммного взаимодействия компонентов картографических веб-сервисов Согласно этой схеме информационной основой картографического вебсервиса является база данных, которая может содержать информационносправочные (статистические и проч.) и картографические данные, представленные в различных форматах.

Все картографические данные, используемые в картографических вебсервисах, по формату представления можно разделить на две группы: растровые и векторные.

Растровый формат представления является достаточно простым способом представления пространственных данных. Растровая карта представляет собой цифровое изображение из набора пикселей с координатной привязкой.

Недостатками растрового изображения являются: больший объем занимаемой памяти (по сравнению с векторным изображением); отсутствие многих функций и возможностей, которые доступны при работе с данными представленными в векторном формате; трудность актуализации; ограниченные, возможности изменения масштаба изображения; невозможность разгрузки (удаления излишних элементов содержания и их атрибутов); трудность атрибутирования;

невозможность адресации к элементам содержания; большие объемы данных, их неоперабельность и труднопереносимость.

Наиболее распространённые форматы хранения растровых данных используемых для картографических веб-сервисов это: TIF/GeoTIF, JPG, GIF, PNG.

Как правило растровые данные хранятся отдельном каталоге на жестком диске, без использования специальных систем управления базами данных (СУБД) [44, 29].

Векторный формат является более сложной структурой представления картографических данных. Он представлен численными записями основных точек фигур и их свойств, из которых впоследствии выстраивается изображение. Как правило, объекты на векторных картах делятся по типу локализации на четыре вида: точки (точечные объекты), площади (ареалы, полигоны), линии и текстовые объекты. В трёхмерном пространстве добавляется еще один вид объекта – поверхность.

Каждый объект на векторной карте содержит свою запись в семантической таблице, где хранятся его идентификатор и дополнительная атрибутивная информация. Кроме того, данные представленные в векторном формате позволяют сохранять и прослеживать топологию объектов и производить над ними пространственный анализ.

Еще одним достоинством векторного формата является, чаще всего, меньший (по сравнению с растровым форматом) размер и одинаково высокое качество изображения при разном масштабировании.

Наиболее распространенными векторными форматами хранения данных, используемыми для картографических веб-сервисов являются: SHP, MDB, GPX, KML, OGR, GML, благодаря своей популярности и совместимости со многими распространенными ГИС. Хранение таких данных, как правило, осуществляется средствами СУБД, поддерживающих возможности работы с пространственными данными. Наиболее известными являются: Oracle, PostgreSQL, MSSQL [41].

Информационно-справочные данные несут дополнительную информацию о картографических объектах и о самой карте. Например, описание карты, семантическую информацию объектов, таблицы геокодирования и прочее. Такие данные, зачастую, представлены в табличной структуре и хранятся в виде отдельных файлов в таких форматах, как: xls, tab, csv. Либо в таблицах под управлением СУБД.

Выбор типов, используемых данных должен исходить из конечных целей создания КВС.

Базовой программной основой является картографический веб-сервер. В его задачи входит:

– приём и обработка пользовательских запросов;

– осуществление запросов к базе;

– обработка данных из БД в соответствии с полученным запросом;

– кэширование;

– подготовка данных для передачи в модуль визуализации;

– преобразование полученных данных в один из принятых форматов и передача в модуль визуализации.

Самые используемые, в настоящее время, веб-серверы – бесплатные разработки MapServer и GeoServer.

Картографический веб-сервер можно разделить на 3 программных элемента:

сервер обработки и передачи пространственных данных, дополнительные программные модули и библиотеки, веб-сервер.

Основной задачей сервера обработки и передачи пространственных данных является работа с базой данных. На основании запросов, полученных от вебсервера осуществляется запрос к базе данных на выдачу требуемой информации (элементов карты, семантики). В зависимости от условий и требований запроса, сервер может взаимодействовать с дополнительными программными модулями и библиотеками для осуществления требуемых от него операций по обработке данных. После получения и обработки данных, происходит их трансформация в один из принятых форматов (wms, wfs и прочие) и передача в распоряжение вебсервера. Для ускорения работы сервиса, сервер способен осуществлять кэширование обработанных данных, т.е. сохранять данные в обработанном виде и, в случае их повторного запроса, избежать необходимости повторной обработки, уменьшая нагрузку на сервер и сокращая время ожидания ответа пользователем [56].

Веб-сервер разделяет полученные данные на отдельные части и формирует из них http пакеты, которые передаются, средствами сети интернет, веб-браузеру конечного пользователя. Он же осуществляет прием запросов от веб-браузера для его передачи в понятном для сервера обработки и передачи пространственных данных виде.

опциональными вспомогательными элементами. Они могут выполнять самые различные функции, связанные с обработкой и передачей пространственных данных. К примеру, библиотека PROJ позволяет трансформировать хранящиеся в БД данные в различные проекции. Модуль PostGIS способен выполнять сложные пространственные запросы, содержащие элементы пространственного анализа, в базу данных [63, 36, 35, 32, 64].

Модуль визуализации пространственных данных представляет собой картографическую программную библиотеку, обычно, написанную на языке javascript, которая передается картографическим веб-сервисом веб-браузеру пользователя вместе с интерфейсом. В последствии именно её средствами и осуществляется взаимодействие пользователя с картографическим веб-сервисом.

По требованию пользователя она осуществляет запросы к веб-серверу и визуализирует полученные от него данные в браузере. Наибольшее распространение получили библиотеки OpenLayers и Leaflet. Типовая схема функционирования картографических веб-сервисов представлена на рисунке [50, 62]. На схеме используется аббревиатура ЦКМ –цифровые картографические материалы Рисунок 14 – Типовая схема функционирования картографических веб-сервисов Данная схема иллюстрирует основные процессы, происходящие внутри картографического веб-сервиса и при его взаимодействии с пользователем, и их последовательность.

тематических карт средствами веб -технологий На основании анализа возможностей и особенностей функционирования существующих картографических веб-сервисов, собственного опыта работы с ними, а также литературы, описывающей построение тематических карт, автором сформулирован ряд концептуальных положений, которые обеспечивают успешное и доступное широкому кругу пользователей создание тематических карт средствами веб-технологий [24, 51, 65, 57, 22, 47, 17, 20].

картографический веб-сервис размещенный в сети интернет.

Визуализация создаваемой тематической карты, пользовательского интерфейса и базовой картографической основы должна осуществляться средствами веб-браузера при помощи скриптов модуля визуализации, которые передаются картографическим веб-сервером.

Создание тематической карты должно выполняться на основе набора данных картографического веб-сервиса.

Пользователь должен иметь доступ к сети интернет и современный веббраузер поддерживающий отображение графической информации и выполнение активного содержания сайтов (javascript, activex и прочее).

Картографический веб-сервис должен предоставлять простой и доступный для не подготовленного с картографической точки зрения пользователя интерфейс, который обеспечит выбор требуемой географической основы, импорт пользовательских данных, настройки отображения тематической карты и выбор ключевого показателя по которому карта будет построена.

предоставляется картографическим веб-сервисом.

диссертационных исследований нами разработаны следующие базовые методические решения по реализации разрабатываемой методики.

использование картографического веб-сервиса в качестве центрального программного элемента, в задачи которого входит:

а) взаимодействие с пользователем:

1) получение и обработка запросов;

2) формирование запрашиваемых результатов;

б) подготовка элементов к визуализации:

1) элементов интерфейса;

2) инструментов просмотра карты (инструменты импорта данных, инструменты создания ТК, окно просмотра карты);

3) интерактивных элементов (диалоговые окна, выпадающие списки);

4) картографической основы;

5) созданной тематической карты;

в) передача обработанных и подготовленных к визуализации данных веббраузеру пользователя для их отображения.

Требования, предъявляемые к функциональным возможностям интерфейса КВС:

а) изменение масштаба карты:

1) увеличение масштаба;

2) отображение карты в стандартном масштабе;

3) уменьшение масштаба;

4) размещение всей карты или ее фрагмента на весь экран;

б) перемещение (навигация) по карте;

в) управление содержанием карты;

г) добавление классов объектов при увеличении до определённого масштаба;

д) включение/выключение классов объектов с использованием легенды карты;

е) отображение масштаба карты.

картографирования является использование дополнительного ПО, которое позволяет создавать тематические карты на базе картографического веб-сервиса по результатам заданных пользователем параметров, используемых им исходных тематических данных и определение функциональных и технических требований к нему.

ПО представляет собой два специализированных программных модуля обеспечивающих возможность импорта сформированных пользователем данных и возможность создания на их основе тематических карт.

Для этого пользовательские данные должны быть импортируемы в базу данных картографического веб-сервиса, обработаны и подготовлены к передачи картографическому веб-серверу в поддерживаемом им формате для последующей визуализации.

Программные модули являются промежуточным звеном между пользователем и картографическим веб-сервисом, реализуя задачи, стоящие перед сосискателем, связанные с возможностью создания тематических карт пользователями, не имеющими специальной картографической подготовки, на основе собственных тематических данных (рисунок 15). Для этого при реализации программных модулей должны соблюдаться, предложенные в диссертационной работе, алгоритмы пользовательских процессов.

Для реализации программных модулей, в рамках диссертационной работы и приведенных исследований, предложены рекомендации по реализации пользовательского интерфейса, алгоритмы выполняемых ими пользовательских процессов и определены функциональные требования.

Рисунок 15 – Упрощенная схема взаимодействия пользователя с элементами Для реализации программных модулей, в рамках диссертационной работы и приведенных исследований, предложены рекомендации по реализации пользовательского интерфейса, алгоритмы выполняемых ими пользовательских процессов и определены функциональные требования.

Модуль импорта пользовательских данных предоставляет графический интерфейс для взаимодействия с пользователем, позволяющий выбрать формат загружаемых данных, подготовленных в соответствии с описанными в первом пункте требованиями; выбрать их расположение на компьютере пользователя или в сетевом хранилище; предоставить функции настройки соответствия полей загружаемых таблиц их назначению. Для упрощения задачи пользователя, интерфейс предоставляется в пошаговом режиме с наличием подсказок и подробного описания каждого действия. Алгоритм пользовательских действий при импорте данных представлен на рисунке 16.

Рисунок 16 – Общий алгоритм пользовательских действий при импорте данных Модуль создания тематической карты, аналогично первому модулю, предоставляет интерфейс, обеспечивающий возможность её автоматизированного построения. Для удовлетворения автоматизации и простоты создания карты – роль пользователя в этом процессе должна быть сведена к минимуму. Для этого:

– процесс создания тематической карты должен быть снабжен подсказками;

узкопрофессиональных терминов;

сопровождающее их, доступное не профессиональному пользователю, описание;

– интерфейс должен предоставлять ряд предустановленных настроек визуализации, изменение которых должно быть опциональным, то есть не обязательным, если пользователь не имеет специальных требований к способу отображения карты, избавляя тем самым многих пользователей от необходимости вникать в специфику построения карт;

– если пользователь пропустит какой-либо из шагов по созданию ТК, система автоматически должна установить значение настройки по умолчанию, либо сообщить пользователю о пропущенном действии, подробно описав что от него требуется.

Алгоритм действий пользователя при работе с модулем создания тематической карты представлен на рисунке 17.

Рисунок 17 – Общий алгоритм пользовательских действий при создании На основании загруженных данных и выполненных пользователем настроек, программный модуль осуществляет подготовку данных для передачи картографическому веб-сервису. На финальном этапе модуль создания тематических карт формирует набор программных инструкций для картографического веб-сервиса, на основании которых последний сможет подготовить тематическую карту к визуализации в веб-браузере.

Еще одним базовым техническим решением являются требования и рекомендации, по подготовке исходных данных пользователем. Сформулированы требования, предъявляемые к их структуре, формату хранения и передачи, учитывающие особенности требований модуля импорта.

Согласно этим требованиям, данные должны быть представлены в табличном виде и импортированы в цифровой файл заданного формата. Формат хранения выбирается исходя из его популярности, доступности и возможностей конвертации средствами бесплатных приложений.

Для обеспечения территориальной привязки ключевых тематических показателей, таблица должна содержать не менее двух полей: с пространственной информацией и с ключевым показателем. Поле с пространственной информацией должно содержать координаты и геометрию объекта, либо области на карте, которым соответствует тематический показатель. Поля с ключевыми показателями должны содержать численную информацию и название картографируемого показателя в титуле столбца (рисунок 18, а). Допускается так же альтернативная структура загружаемых данных, когда в одной таблице представлено соответствие показателей названию территориальной единицы, а во второй – соответствие названий территориальных единиц их координатам на карте (рисунок 18, б).

Финальным техническим решением является разработанная Общая схема взаимодействия программных компонентов (модуля импорта, модуля визуализации, картографического веб-сервиса) и происходящих в них процессов при создании тематической карты (рисунок 19).

Рисунок 19 – Общая схема взаимодействия программных компонентов и происходящих в них процессов при создании тематической карты 2.4 Базовая технологическая схема создания тематиче ской вебкарты Технологическая схема создания тематических веб-карт базируется на разработанных базовых методических решениях и концептуальных положениях по созданию тематических карт и учитывает особенности функционирования картографических веб-сервисов.

Предлагаемая технологическая схема состоит из трёх основных этапов, и представлена на рисунке 20.

Согласно этой схеме первым этапом построения тематической карты является разработка её структуры и содержания. Для этого необходимо разработать содержание создаваемой тематической карты.

Рисунок 20 – Общая технологическая схема процесса создания тематической Далее необходимо определить требования, предъявляемые к дизайну карты в целом, т.е. определить желаемый способ отображения тематической информации (картограмма, картодиаграмма) и, исходя из выбранного способа, отобразить прочие параметры визуализации (например, диапазон цветов для картограммы).

Затем необходимо спроектировать табличную структуру используемых тематических данных и осуществить выбор формата их хранения в соответствии с особенностями модуля импорта.