Распределенная ГИС - Википедия - Distributed GIS

Эта статья ведущий раздел может быть слишком коротким и неадекватно подвести итог ключевые моменты его содержания. Пожалуйста, подумайте о расширении интереса до предоставить доступный обзор обо всех важных аспектах статьи. (Июнь 2017 г.)

Распределенная ГИС относится к Системы GI в которых не все компоненты системы находятся в одном физическом месте. Это могло быть обработка, то база данных, рендеринг или пользовательский интерфейс. Он представляет собой частный случай распределенных вычислений, с примерами распределенных систем, включая Интернет ГИС и Мобильная ГИС. Распределение ресурсов предоставляет корпоративные и корпоративные модели для ГИС (включая несколько баз данных, разные компьютеры, пространственный анализ и разнообразная экосистема клиентских устройств с пространственной поддержкой). Распределенная ГИС позволяет общие службы модель, включая слияние данных (или гибридные приложения ) на основе Открытый геопространственный консорциум (OGC) веб-сервисы. Технология распределенных ГИС позволяет использовать современные онлайн-картографические системы (например, Карты Гугл и Карты Bing ), Услуги на основе местоположения (LBS), веб-ГИС (например, ArcGIS Online) и многочисленные приложения с поддержкой карт. Другие приложения включают транспорт, логистика, коммунальные услуги, сельскохозяйственные информационные системы, системы экологической информации в реальном времени и анализ передвижения людей. Что касается данных, концепция была расширена за счет включения добровольно предоставленная географическая информация. Распределенная обработка позволяет повысить производительность пространственного анализа за счет использования таких методов, как параллельная обработка.

Этимология

Термин «Распределенная ГИС» был введен Брюс Гиттингс на Эдинбургский университет. Он был ответственен за один из первых Интернет распределенная ГИС. В 1994 году он разработал и внедрил World Wide Earthquake Locator, который предоставил карты недавних землетрясений не зависящему от местоположения пользователю, который использовал Xerox PARC картографическая система (на основе Калифорния, США), управляемый интерфейсом на базе Эдинбург (Шотландия), которые получали данные в режиме реального времени из Национальный центр информации о землетрясениях (USGS) в Колорадо, СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ.^[1] Gittings впервые провел курс ^[2] по этому предмету в 2005 году в рамках магистерской программы по ГИС в этом учреждении. Поскольку в то время не было статьи в Википедии о распределенной ГИС, он поставил перед студентами задачу создать ее в 2007 году в качестве классного упражнения.

Типы

Корпоративная ГИС

Корпоративная ГИС относится к географической информационной системе, которая объединяет географические данные по нескольким отделам и обслуживает всю организацию.^[3] Основная идея корпоративной ГИС состоит в том, чтобы решать потребности отделов коллективно, а не индивидуально. Когда организации начали использовать ГИС в 1960-х и 1970-х годах основное внимание уделялось индивидуальным проектам, в которых отдельные пользователи создавали и поддерживали наборы данных на своих собственных настольных компьютерах. Благодаря обширному взаимодействию и рабочему потоку между отделами, многие организации в последние годы перешли от независимых автономных систем ГИС к более интегрированным подходам, которые совместно используют ресурсы и приложения.^[4]

Некоторые из потенциальных преимуществ, которые может предоставить корпоративная ГИС, включают значительное уменьшение избыточности данных в системе, повышение точности и целостности географической информации, а также более эффективное использование и совместное использование данных.^[5] Поскольку данные являются одним из наиболее важных вложений в любую программу ГИС, важен любой подход, который снижает затраты на приобретение при сохранении качества данных. Внедрение корпоративной ГИС может также снизить общие затраты на обслуживание и поддержку ГИС, обеспечивая более эффективное использование ресурсов ГИС отдела. Данные можно интегрировать и использовать в процессах принятия решений во всей организации.^[5]

Корпоративная ГИС

Корпоративный Географическая информационная система, похоже на Корпоративная ГИС и комплексно удовлетворяет потребности в пространственной информации организации в целом.^[6] Корпоративная ГИС состоит из четырех технологических элементов, которые данные, стандарты, информационные технологии и квалифицированный персонал. Это скоординированный подход, который уходит от фрагментированной настольной ГИС. Проектирование корпоративной ГИС включает построение централизованной корпоративной база данных который призван стать основным ресурсом для всей организации. Корпоративная база данных специально разработана для эффективного и действенного соответствия требованиям организации. Для корпоративной ГИС важно эффективное управление корпоративной базой данных и установление таких стандартов, как OGC для картографии и технологий баз данных.

Преимущества включают то, что все пользователи в организации имеют доступ к общим, полным, точным, высококачественным и актуальным данным. Все пользователи в организации также имеют доступ к общим технологиям и специалистам. Это повышает эффективность и результативность организации в целом. Успешно управляемая корпоративная база данных уменьшает избыточный сбор и хранение информации в организации. Благодаря централизации ресурсов и усилий это снижает общие затраты.

Мобильная ГИС

При ~ 80% всех данных считается, что они имеют пространственный компонент, современные мобильные ГИС представляют собой мощную геоцентрическую платформу интеграции бизнес-процессов, обеспечивающую Spatial Enterprise.^[7] Количество мобильных устройств в обращении превысило численность населения мира (2013 г.) с быстрым ускорением в iOS, Android и Windows 8 планшет поднять. Таблетки быстро становятся популярными для использования в полевых условиях. Недорогие корпуса, сертифицированные по стандарту MIL-STD-810, превращают потребительские планшеты в полностью защищенные, но легкие устройства для использования в полевых условиях при 10% стоимости устаревших защищенных ноутбуков.

Хотя не все приложения мобильной ГИС ограничены устройством, многие из них. Эти ограничения больше подходят для небольших устройств, таких как сотовые телефоны и КПК. Такие устройства имеют: маленькие экраны с плохим разрешением, ограниченную память и вычислительную мощность, плохую клавиатуру (или ее отсутствие) и малое время автономной работы. Дополнительные ограничения могут быть обнаружены в приложениях для планшетов на основе веб-клиента: плохой веб-интерфейс и интеграция устройств, зависимость от сети и очень ограниченный кэш автономного веб-клиента.

Геолокационные сервисы

Услуги на основе местоположения (LBS) - это услуги, которые распространяются по беспроводной сети и предоставляют информацию, относящуюся к текущему местоположению пользователя. Эти услуги включают в себя такие функции, как «найти ближайший…», маршруты и различные системы мониторинга транспортных средств, такие как Система GM OnStar среди других. Услуги на основе определения местоположения обычно работают на мобильных телефонах и КПК и предназначены для использования широкой публикой больше, чем мобильные системы ГИС, ориентированные на коммерческое предприятие. Устройства могут быть обнаружены путем триангуляции с использованием сети мобильной связи и / или GPS.

Услуги веб-картографии

Картографическая веб-служба - это средство отображения карт в Интернете и взаимодействия с ними. Первым картографическим веб-сервисом был Программа просмотра карт Xerox PARC построен в 1993 г., списан в 2000 г.

Было 3 поколения веб-картографический сервис. Первое поколение было с 1993 г. и состояло из простых карты изображений который имел функцию одного щелчка. Второе поколение было с 1996 года и до сих пор используется карты изображений функция в один клик. Однако у них также были возможности масштабирования и панорамирования (хотя и медленные), и их можно было настроить с помощью URL API. Третье поколение было с 1998 года и было первым, которое включало скользкие карты. Они используют AJAX технология, обеспечивающая плавное панорамирование и масштабирование. Их можно настроить с помощью URL API и может иметь расширенную функциональность, запрограммированную при использовании ДОМ.

Картографические веб-сервисы основаны на концепции карта изображений посредством чего это определяет область наложения изображения (например, GIF). An карта изображений может обрабатываться на стороне клиента или сервера. Поскольку функциональность встроена в веб-сервер, производительность хорошая. Карты изображений могут быть динамическими. Когда карты изображений используются для географических целей, система координат должна быть преобразована в географическое происхождение, чтобы соответствовать географическому стандарту начала отсчета в левом нижнем углу. Веб-карты используются для геолокационные сервисы.

Локальный поиск

Локальный поиск - это недавний подход к поиску в Интернете, который включает географическую информацию в поисковые запросы, чтобы ссылки, которые вы возвращаете, более релевантны тому, где вы находитесь. Он возник из-за растущего осознания того, что многие поисковый движок пользователи используют его, чтобы найти компанию или услугу поблизости. Локальный поиск стимулировал развитие веб-картографии, которая используется либо как инструмент для географического ограничения вашего поиска (см. Карты Live Search ) или как дополнительный ресурс, который будет возвращен вместе со списками результатов поиска (см. Карты Гугл ). Это также привело к увеличению количества малых предприятий, размещающих рекламу в сети.

Мэшапы

В распределенной ГИС термин mashup относится к общему веб-сервису, который объединяет контент и функциональность из разрозненных источников; гибридные приложения отражают разделение информации и презентации. Гибридные приложения все чаще используются в коммерческих и государственных приложениях, а также в общественном достоянии.^[8] При использовании в ГИС он отражает концепцию соединения приложения с картографической службой. Примеры комбинируют Карты Гугл с Чикаго статистика преступности для создания Карта статистики преступности Чикаго. Мэшапы бывают быстрыми, обеспечивают оптимальное соотношение цены и качества и снимают с создателя ответственность за данные.

Системы второго поколения предоставляют гибридные приложения, в основном, на основе параметров URL, в то время как системы третьего поколения (например, Google Maps) допускают настройку с помощью сценария (например, JavaScript).^[9]

Стратегия

Развитие Европейского Союза (ЕС) Инфраструктура пространственной информации в Европейском сообществе Инициатива (INSPIRE) указывает на то, что этот вопрос получает все больше внимания на национальном уровне и в масштабах ЕС. В нем говорится, что существует потребность в создании «качественной информации с географической привязкой», которая была бы полезна для лучшего понимания деятельности человека в отношении экологических процессов. Таким образом, это амбициозный проект, направленный на создание европейской базы данных пространственной информации.^[10]

Стратегия GI для Шотландии была введена в 2005 году с целью обеспечения устойчивой ИПД в рамках плана реализации «Одна Шотландия - одна география». В этой документации отмечается, что в ней должны быть предусмотрены ссылки на «Пространства, лица и места Шотландии». Хотя планы по стратегии GI существуют уже некоторое время, на конференции AGI Scotland 2007 было обнаружено, что недавний обзор бюджета, проведенный Правительство Шотландии указал, что в течение следующего срока выделение ресурсов для финансирования этой инициативы не будет. Следовательно, необходимо будет представить бизнес-план, чтобы обозначить рентабельность, связанную с принятием стратегии.^[11]

Стандарты

Основные стандарты для распределенных ГИС предоставлены Открытый геопространственный консорциум (OGC). OGC - это некоммерческая международная группа, которая стремится включить ГИС в Интернете и, в свою очередь, включить географию в Интернете. Одной из основных проблем, связанных с распределенной ГИС, является возможность взаимодействия данных, поскольку они могут поступать в разных форматах с использованием разных систем проекции. Стандарты OGC стремятся обеспечить взаимодействие между данными и интегрировать существующие данные.

OGC

С точки зрения функциональной совместимости использование стандартов связи в распределенных ГИС особенно важно. Общие стандарты для Геопространственный Данные были разработаны Открытый геопространственный консорциум (OGC). Для обмена геопространственными данными через Интернет наиболее важными стандартами OGC являются: Веб-картографический сервис (WMS) и Сервис веб-функций (WFS).

Совместимость с OGC шлюзы позволяет создавать очень гибкие распределенные системы GI. В отличие от монолитных систем GI, системы, совместимые с OGC, естественно Интернет и не имеют строгих определений серверы и клиентов. Например, если пользователь (клиент ) обращается к серверу, этот сервер может действовать как клиент для ряда других серверов, чтобы получить данные, запрошенные Пользователь. Эта концепция позволяет извлекать данные из любого количества различных источников при условии использования согласованных стандартов данных. Эта концепция позволяет передавать данные с системами, не имеющими функциональных возможностей ГИС. Ключевая функция Стандарты OGC представляет собой интеграцию уже существующих различных систем и, таким образом, географическую привязку Интернета. Веб-сервисы обеспечение различной функциональности может использоваться одновременно для объединения данных из разных источников (гибридных приложений). Таким образом, различные сервисы на распределенных серверах могут быть объединены для «цепочки сервисов», чтобы добавить дополнительную ценность существующим сервисам. Благодаря широкому использованию стандартов OGC различными веб-службами становится возможным совместное использование распределенных данных нескольких организаций.

Некоторые важные языки, используемые в системах, совместимых с OGC, описаны ниже. XML расшифровывается как eXtensible Markup language и широко используется для отображения и интерпретации данных с компьютеров. Таким образом, разработка веб-системы GI требует нескольких полезных кодировок XML, которые могут эффективно описывать двумерную графику, такую ​​как карты. SVG и в то же время хранить и передавать простые функции GML. Поскольку GML и SVG являются кодировками XML, их очень просто преобразовать между ними с помощью преобразования языка стиля XML. XSLT. Это дает приложению средства визуализации GML и фактически является основным способом, которым это было реализовано среди существующих сегодня приложений.^[12] XML может представить инновационные веб-сервисы с точки зрения ГИС. Он позволяет легко переводить географическую информацию в графику, и в этих терминах скалярная векторная графика (SVG) может производить высококачественные динамические выходные данные с использованием данных, полученных из пространственных баз данных. В том же аспекте Google, один из пионеров веб-ГИС, разработал собственный язык, который также использует структуру XML. Язык разметки Keyhole (KML) - это формат файла, используемый для отображения географических данных в браузере Земли, таком как Google Планета Земля, Карты Google и Карты Google для мобильных браузеров. "Определение Google KML". Получено 2007-11-21.

Глобальная система мобильной связи

Глобальная система мобильной связи (GSM) - это глобальный стандарт для мобильных телефонов во всем мире. Сети, использующие систему GSM, предлагают передачу голоса, данных и сообщений в текстовой и мультимедийной форме, а также предоставляют услуги Интернета, телетайпа, ftp, электронной почты и т. Д. По мобильной сети. Почти два миллиона человек сейчас используют GSM. Существует пять основных стандартов GSM: GSM 400, GSM 850, GSM 900, GSM-1800 (DCS) и GSM1900 (PCS). GSM 850 и GSM 1900 используются в Северной Америке, некоторых частях Латинской Америки и Африке. В Европе, Азии и Австралии используется стандарт GSM 900/1800.

GSM состоит из двух компонентов: мобильного радиотелефона и Модуль идентификации абонента. GSM - это сотовая сеть, которая представляет собой радиосеть, состоящую из нескольких ячеек. Для каждой соты передатчик (известный как базовая станция) передает и принимает сигналы. Базовая станция управляется контроллером базовой станции через центр коммутации мобильной связи.

Для улучшения GSM Общие услуги пакетной радиосвязи (GPRS), пакетно-ориентированная служба данных для передачи данных, и Универсальная система мобильной связи (UTMS) Третье поколение (3G ) система мобильной связи, внедрена технология. Оба предоставляют аналогичные услуги 2G, но с большей пропускная способность и скорость.

Протокол беспроводного приложения

Протокол беспроводного приложения (WAP) - это стандарт передачи данных интернет-контента и услуг. Это безопасная спецификация, которая позволяет пользователям мгновенно получать доступ к информации через мобильные телефоны, пейджеры, двустороннюю радиосвязь, смартфоны и коммуникаторы. WAP поддерживает HTML и XML, и WML язык и специально разработан для небольших экранов и навигации одной рукой без клавиатуры. WML масштабируется от двухстрочных текстовых дисплеев до графических экранов на смартфонах. Он намного строже, чем HTML, и похож на JavaScript.

Геотегирование

Геотеги - это процесс добавления географической идентификации метаданные к таким ресурсам, как веб-сайты, RSS-канал, изображения или видео. Метаданные обычно состоят из координат широты и долготы, но могут также включать высоту, направление удержания камеры, информацию о месте и так далее. Flickr Веб-сайт - это один из известных веб-сервисов, на котором размещаются фотографии и предоставляются функции для добавления к изображению информации о широте и долготе. Основная идея - использовать метаданные, связанные с изображениями и коллекцией фотографий. Геотег - это просто правильно сформированный тег XML, дающий географические координаты места. Координаты могут быть указаны в широте и долготе или в UTM (Универсальная поперечная проекция Меркатора ) координаты.

Словарь RDFIG Geo из W3C это общая основа для рекомендаций. Он предоставляет официальные глобальные названия для свойств широты, долготы и высоты. Они даны в системе координат, известной как «точка отсчета WGS84». Географические данные задают эллипсоидальную аппроксимацию поверхности Земли; WGS84 - наиболее часто используемый такой датум.^[13]

Параллельная обработка

Параллельная обработка использование нескольких ЦПУ Для одновременного выполнения разных частей программы. Дистанционное зондирование геодезическое оборудование предоставляло огромное количество пространственной информации, и способы управления, обработки или удаления этих данных стали основными проблемами в области Географическая информатика (ГИС).^[14] Для решения этих проблем было проведено много исследований в области параллельной обработки информации ГИС. Это предполагает использование одного компьютера с несколькими процессорами или нескольких компьютеров, подключенных к сети, работающих над одной и той же задачей.^[15] Существует много различных типов распределенных вычислений, два из наиболее распространенных: кластеризация и обработка сетки.

Некоторые считают сеточные вычисления быть «третьей волной информационных технологий» после Интернета и Интернета и стать основой для следующего поколения сервисов и приложений, которые будут способствовать исследованиям и развитию ГИС и связанных с ними областей.^[14] Грид-вычисления допускают совместное использование вычислительной мощности, что позволяет достичь высокой производительности в вычислениях, управлении и сервисах. Грид-вычисления (в отличие от обычного суперкомпьютера, который выполняет параллельные вычисления путем связывания нескольких процессоров по системной шине) использует сеть компьютеров для выполнения программы.

Проблема использования нескольких компьютеров заключается в сложности разделения задач между компьютерами без необходимости ссылаться на части кода, выполняемые на других процессорах.Закон Амдала выражает ускорение программы в результате распараллеливания. В нем говорится, что потенциальное ускорение программы определяется долей кода (P), которая может быть распараллелена: 1 / (1-P). Если код не может быть разбит для выполнения для нескольких процессоров P = 0 и ускорение = 1 (без ускорения). Если возможно разбить код, чтобы он был полностью параллельным, тогда P = 1 и ускорение бесконечно, хотя теоретически существуют ограничения. Таким образом, существует верхняя граница полезности добавления дополнительных модулей параллельного выполнения.^[16]Закон Густафсона - это закон, тесно связанный с законом Амдала, но он не делает столько предположений и пытается смоделировать эти факторы при представлении производительности. Уравнение можно смоделировать следующим образом: S (P) = P - α * (P - 1), где P - количество процессоров, S - ускорение, а α - непараллелизируемая часть процесса.

В хадуп framework успешно используется при обработке ГИС.^[17]

Смотрите также

• Инфраструктура пространственных данных (SDI)

Рекомендации

• Чан, Т., О., Уильямсон, И., П. (1997) Определение ГИС: точка зрения менеджера. Международный семинар по динамическим и многомерным ГИС. Гонконг, стр 18. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИС: ПЕРСПЕКТИВА МЕНЕДЖЕРА
• we-do-IT (2013 г.): LatLonGO - Обеспечение пространственного предприятия. We-do-IT White Paper, Электронный документ: [3]
• ESRI (2003 г.): ГИС предприятия для муниципальных органов власти. Белая книга ESRI. Электронный документ: Wayback Machine
• Ионита, А. (2006): Разработка корпоративной ГИС. Электронный документ: Разработка корпоративной ГИС
• Сайпс, Дж. Л. (2005): Пространственные технологии: стратегия программного обеспечения: варианты для предприятия. Электронный документ: ГИС | Cadalyst
• Wayback Machine