МИНИСТЕРСТВО ИНДУСТРИИ И НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ РК
Республиканское государственное предприятие

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР РК (РГП НЯЦ РК)

УДК

Керимбаев Айбек Оразгалиевич

Разработка интернет-версии базы данных ГИС

Работа, представленная на конференцию - конкурс НИОКР

молодых ученых и специалистов

Национального ядерного центра Республики Казахстан

(прикладная)

Курчатов 2011

АВТОР

Керимбаев Айбек Оразгалиевич

Специалист группы технической поддержки и обеспечения
информационно-аналитического отдела НЯЦ РК,

1985г.р.,

образование высшее (Семипалатинский государственный педагогический институт 2003-2007гг.),

специальность – физика и информатика,

квалификация по диплому – учитель физики и информатики

работает с 2010 г., информационно-аналитический отдел НЯЦ РК

общий стаж работы – 9месяцев.

Керимбаев Айбек Оразгалиевич

Разработка интернет-версии базы данных ГИС

Работа, представленная на конференцию - конкурс НИОКР молодых ученых
и специалистов Национального ядерного центра Республики Казахстан

РГП «Национальный ядерный центр Республики Казахстан»

071100, Казахстан, ВКО, г. Курчатов, ул. Тауелсиздик, 6,
тел. (72251)23333, факс.(72251) 23858, E_mail: Kerimbaev@nnc.kz

РЕФЕРАТ

Работа 9 страниц, 5 рисунков, 1 таблиц.

Объект исследования: Семипалатинский испытательный полигон.

Актуальность: Разрабатываемая Internet-версия базы данных ГИС представляет собой информационный модуль, основная цель создания которого – предоставление широкому кругу заинтересованных лиц возможности получить информацию о бывшем Семипалатинском испытательном полигоне, содержащуюся в базе данных. Наличие доступной для восприятия и обобщения информации позволит, без значительных затрат времени на сбор и обработку разнородных данных, выбрать наиболее эффективный вариант решения проблем, связанных с обеспечением безопасности хозяйственной деятельности и реабилитацией территорий СИП.

Цель работы: Разработка Internet-версии базы данных ГИС.

Задачи исследований: Создание ГИС-проектов для СИП и испытательных площадок; подготовка интернет-страниц для публикации на веб-сайте; организация доступа к опубликованной информации с учетом прав пользователя.

Методика исследований: При работе использованы методы пространственного анализа данных, теории информационных систем и процессов.

Результат работ: Созданы ГИС-проекты для СИП и испытательных площадок, на которых проводились ядерные испытания; разработаны интернет-страницы и прорабатывается вопрос доступа информации в рамках веб-сайта.

Научная новизна: Данная разработка позволит систематизировать большой объем накопленной информации по радиационному загрязнению СИП и отдельных испытательных площадок, а также обеспечить информационное и аналитическое обслуживание большого сообщества конечных пользователей: специалистов по различным областям науки и техники, экспертов, сотрудников архивных подразделений, работников информационных служб, простых пользователей сети Internet.

Личный вклад автора: Отработка возможности использования программы MapView SVG в качестве основного модуля для создания интернет страниц при работе с геоинформационными системами; участие в создании ГИС-проектов; разработка макетов интернет страниц; подготовка информации для публикации на web-сайте.

Публикации: нет.

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ГИС –геоинформационные системы

SVG–масштабируемая векторная графика

HTML– язык разметки гипертекста

XML– расширяемый язык разметки

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ_ 6

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ_ 6

СТРУКТУРА ИНФОРМАЦИИ_ 7

Векторные данные 8

Растровые изображения 8

ДОСТУП К WEB-СТРАНИЦЕ_ 8

ИНТЕРФЕЙС ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ_ 8

РАБОТА С INTERNET-ВЕРСИЕЙ_ 11

ВЫВОДЫ_ 13

ВВЕДЕНИЕ

В ходе проведения работ по исследованию радиоэкологической обстановки на территории бывшего СИП накоплен большой объем разносторонней информации. После предварительной обработки, все данные, имеющие географическую привязку, собраны в базе данных ГИС.

Как известно, хорошая информированность позволяет принять правильное решение. Требуемая для принятия решений информация должна быть представлена в лаконичной картографической форме с дополнительными текстовыми пояснениями, графиками и диаграммами. Наличие доступной для восприятия и обобщения информации позволит сосредоточить усилия на поиске решения, без значительных затрат времени на сбор и обработку разнородных данных, достаточно быстро рассмотреть варианты решения и выбрать наиболее эффективный.

Разрабатываемый Internet-вариант базы данных ГИС (далее Internet-версия) представляет собой информационный модуль, основная цель создания которого – предоставление широкому кругу заинтересованных лиц возможности получить информацию о бывшем Семипалатинском испытательном полигоне, содержащуюся в базе данных ГИС.

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Инструментом для создания Internet-версии выбрана программа MapView SVG Professional 8.x для ArcGIS, которая представляет собой дополнительный модуль к программе ArcView 8.x фирмы ESRI и позволяет конвертировать карты, созданные в ArcView в SVG-формат.

MapViewSVG предлагает следующие функции:

- Экспорт векторных данных в формат SVG;

- Поддержка растровых изображений;

- ArcGIS 8.x/9.x: поддержка персональных географических БД, данных CAD, Coverages, Shapefiles, Layers, подключение к ArcSDE , Raster image, Raster Catalog;

- Включение/исключение новых слоев (тем) в MapView;

- Информация об объекте в виде списка или гистограммы;

- Обнаружение особенностей, строя выражение вопроса (только для HTML);

- Выделение объектов, удовлетворяющих запросу (только решение для HTML);

- Масштабирование слоев;

- Всплывающие тексты;

- Масштабная шкала и обзор;

- Измерение значений и считывание координат;

- Мозаичное представление растровых изображений и точечных слоев;

- Динамическая загрузка видимых слоев.

Программа MapView SVG совместима со следующими браузерами:

SVG-формат (масштабируемая векторная графика) – графический формат, основанный на языке XML, и разработан для представления информации в Internet. SVG-файлы – это динамическая высококачественная векторная графика, которая удобна для конечного пользователя, так как позволяет легко масштабировать, увеличивать картинку, и загружать данные в браузер намного быстрее, чем раньше. SVG – открытый стандарт, разработанный Консорциумом World Wide Web (W3C) и рекомендованный к использованию.

Данные для создания web-страницы состоят из SVG- и XML-файлов, содержащих информацию, как о географической привязке объектов, так и всю необходимую дополнительную информацию.

Так как web-страницы используют SVG-формат, то пользователям необходимо будет установить программу для просмотра файлов в этом формате. Adobe SVG Viewer можно скачать бесплатно с сайта компании Adobe Systems Incorporated по адресу: http://www.adobe.com/svg/viewer/install/main.html.

СТРУКТУРА ИНФОРМАЦИИ

Для удобства пользователей Internet-версия базы данных ГИС (и возможного ограничения доступа к чувствительной информации) предполагается организовать два уровня детализации данных:

- уровень СИП, в котором данные относится непосредственно к Семипалатинскому испытательному полигону (данные оцифрованы с топографических и тематических карт масштаба 1:500 000). На этом уровне также имеется дополнительная информация, содержащая общие сведения об объектах СИП. Этот уровень планируется сделать полностью открытым, без ограничения доступа.

- уровень испытательных площадок и объектов (более детальные картографические данные масштаба 1:200 000), кроме того, на этом уровне представлена дополнительная (более подробная) информация об объектах (координаты, время и мощность проведенных испытаний, радиологическая обстановка и пр.). Данный уровень информации, возможно, будет иметь ограниченный доступ (с организацией парольной защиты).

Картографические объекты логически организованы в наборы слоев или тем информации. Например, оцифрованная карта топографической основы представлена слоями населенных пунктов, дорог, речной сети, административных границ, изолиний рельефа и т.д. Слои могут подключаться или отключаться по мере необходимости для того, чтобы не перегружать карту информацией.

Internet-версия будет работать с двумя различными типами данных – векторными (SVG- и XML-файлы) и растровыми.

Векторные данные

Любые объекты могут быть изображены в векторном виде, хотя в большей степени векторная модель подходит для описания дискретных объектов – линейных (дороги), точечных (скважины), четко очерченных площадных (земельные участки). В векторной модели информация о точках, линиях и полигонах кодируется и хранится в виде набора координат X, Y. Между объектами устанавливаются топологические связи (соседство полигонов, направление дуг, непрерывность, связность и т.д.). При использовании топологии данные хранятся более эффективно, обработка данных ускоряется, становится возможным выполнять сложные операции анализа, такие как создание буферных зон, наложение покрытий с образованием новых объектов, объединение смежных полигонов с одинаковыми характеристиками.

Растровые изображения

В качестве подложек некоторые карты содержат растровые слои (топографическая основа, спутниковые снимки, тематические карты). Растровое изображение представляет собой набор значений для матрицы ячеек. Оно лучше подходит для работы с объектами, свойства которых изменяются непрерывно (химический состав почв, атмосферные загрязнения, рельеф местности). Растровые слои привязываются к месту по географическим координатам и могут быть использованы как подложки к векторным объектам. Недостаток растровой модели – большие объемы файлов и медленная обработка.

Для увеличения скорости загрузки данных в браузер имеется возможность разрезать большие растровые файлы на несколько десятков небольших картинок, которые подгружаются динамически при необходимости. Эта операция выполняется с помощью одного из модулей программы MapView SVG. Модуль, при подготовке данных, автоматически разбивает изображение на заданное количество частей, определяет координаты каждой части растрового изображения и сохраняет в формате *.jpg.

ДОСТУП К WEB-СТРАНИЦЕ

Обращение к Internet-версии базы данных ГИС с использованием WEB-браузера Internet Explorer сводится к открытию URL-источника. В начале сеанса работы с базой (если это касается полной версии) производится авторизация пользователя, при которой необходимо будет указать имя и пароль в соответствии с данными ACL (списка контроля доступа). Пользователю, не прошедшему регистрацию, будет отказано в доступе к web-странице.

ИНТЕРФЕЙС ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ

После введения правильного имени и пароля пользователь попадает на информационную страницу. Информационная страница (Ошибка! Источник ссылки не найден. ) имеет интерфейс на двух языках и позволяет выбрать язык представления информации. На этой странице также содержатся сведения о программном обеспече­нии, необходимом для просмотра карт (SVG Viewer, MS IE).

Internet-версия будет иметь три варианта интерфейса пользователя – казахский, русский и английский (на рисунках ниже показано только два, ведется перевод информации на государственный язык). Интерфейс и содержание документов в различных языковых версиях идентичны (за исключением возмож­ных ошибок внесения данных или перевода).

После выбора языка интер­фейса пользователь попадает на главную страницу, содержащую инфор­ма­цию об объектах СИП (Рисунок 1).

Как и большинство web-стра­ниц, входящих в данную разра­ботку, главная страница имеет следующую структуру:

1. Основное окно. В нем содержится карта, состоящая из слоев информации, представленных в легенде. Объекты на карте подсвечиваются при наведении на них курсора, также появляется информация о названии объекта или его местоположении. Если при наведении на объект появляется символ руки, значит, доступна более детальная информация. При нажатии кнопки мышки появляется окно с информацией. В свою очередь эта новая страница тоже может содержать объекты с дополнительной информацией.

2. Легенда содержит список всех слоев, представленных на карте, метод их представления (точки, линии, полигоны и пр.) и их раскраску. Имеется возможность выключить или включить видимость слоя, если это необходимо. При выключении слоя его легенда сворачивается, при включении – появляется вновь. В поле легенды может находить построитель запросов для поиска по атрибутам (имени или свойствам). При его использовании выбранный объект подсвечивается на карте, масштаб карты изменяется, чтобы сделать объект видимым.

3. Обзорное окно представляет собой уменьшенную копию карты. При изменении масштаба карты изменяется размер серого прямоугольника, который показывает ту часть карты, которая видна в основном окне. Перемещая этот прямоугольник мышкой по обзорному окну можно перемещаться по карте.

4. Инструменты для работы с картой.

Для работы с картой имеются следующие инструменты:

- увеличение;

- уменьшение;

- перемещение;

- возвращение к первоначальному масштабу;

- линейка для измерения расстояния;

- справка по работе с картой.

При подведении курсора к инструменту, появляется подсказка по работе с этим инструментом. При открытии окна справки можно получить всю информацию по работе с инструментами карты и информацию о программах, необходимых для работы.

Рисунок 2. Главная страница.

5. С левой стороны основного окна имеется список ссылок на страницы, связанные с данной картой. Данный проект содержит десять основных web-страниц информации:

- расположение объектов СИП;

- геологическое строение;

- гидрологическое зонирование;

- тектоническое строение;

- гравиметрические исследования;

- месторождения полезных ископаемых;

- карты почвенного покрова и грунтов;

- растительный покров;

- радиологические исследования;

- места проведения международных проектов на СИП.

В зависимости от уровня детализации информации, названия ссылок и их количество могут быть различными.

6. Кнопки переключения языка интерфейса пользователя позволяют при необходимости переключить язык интерфейса. Это можно сделать в любой момент, так как кнопки находятся на всех страницах Internet-версии.

РАБОТА С INTERNET-ВЕРСИЕЙ

В качестве примера рассмотрим возможность использования Internet-версии для получения информации об интересующей нас штольне горного массива Дегелен, где проводились подземные испытания ядерного оружия. Для этой площадки имеется наибольшее количество различной информации, полученной как при проведении испытаний, так и в ходе работ по ликвидации инфраструктуры испытаний ядерного оружия.

Открыв URL-источник с адресом и получив доступ к работе, попадаем на информационную страницу (Рисунок 1). После выбора языка интерфейса пользователя, открывается окно главной web-страницы (Ошибка! Источник ссылки не найден. 2).

Наводим курсор на испытательную площадку Дегелен (название подсвечивается на карте). После нажатия кнопки мышки открывается web-страница с общим описанием площадки Дегелен (характеристика площадки, количество штолен и испытаний в них, и т.д.). На этой странице находится ссылка на web-страницу базы данных ГИС Дегелен, которая приводит к следующему окну (Рисунок 3).

Рисунок 3. Расположение штолен на площадке Дегелен
(справа - пример использования построителя запросов).

В легенде, рядом со значком видимости слоя «tunnel», расположена кнопка построителя запроса. Выбираем для примера штольню 152. Для этого строим выражение запроса для поиска нужной штольни (Tunnel = ‘152’) и нажимаем кнопку «Выбор и Увеличение». В основном окне карты, при максимальном увеличении, появляется подсвеченная штольня 152. Кроме того, открывается окно таблицы атрибутов этого слоя со всей информацией по выбранному объекту.

Наводим курсор на штольню и нажимаем. Открывается окно, содержащее атрибутивную информацию для штольни 152 (Рисунок 4). В этом окне представлена следующая информация:

- номер штольни;

- фотография портала;

- координаты портала и высота над уровнем моря;

- дата закрытия;

- дополнительная информация, содержащая данные о геологическом строении и поверхностном загрязнении радионуклидами площадки перед порталом;

- для штолен с водопроявлением – минерализация воды и загрязнение ее радионуклидами;

- испытания в штольне: дата проведения испытаний, цель испытания, мощность заряда в тротиловом эквиваленте.

Рисунок 4. Информация об объекте.

Дополнительные данные (геологическое строение, поверхностное загрязнение, минерализация и радионуклидный состав штольневых вод) представлены в виде ссылок Дополнительные данные (геологическое строение, поверхностное загрязнение, минерализация и радионуклидный состав штольневых вод) представлены в виде ссылок на web-страницы. При переходе по ссылкам, в новом окне появляется запрашиваемая информация (Рисунок 5).

Рисунок 5. Дополнительная информация об объектах СИП.

Данные об испытаниях в штольне содержатся в связанной таблице, в которой собрана информация обо всех ядерных взрывах в штольнях горного массива Дегелен. По запросу производится выборка испытаний, относящихся к конкретной штольне, и пользователь получает результат запроса в виде таблицы.

Для того чтобы получить инфор­мацию о другой штольне (или скважине), необходимо проделать такие же действия для выбора и исследования объекта.

ВЫВОДЫ

В ходе реализаций проекта были выявлены следующие недостатки в программном инструментарии:

1. Map View SVG не поддерживает русский и казахский язык

- В соответствии с документацией Map View SVG, авторы программы разрешают редактировать файлы настроек и добавлять новые языки и редактировать существующие языки. Языковой файл программы создан в кодировке UCS-2 Little Endian (UTF-16LE) и поддерживает кириллицу. Языковые настройки были переведены с английского языка на русский и казахский.

- Кодировка ISO 8859-1, предназначенная для западноевропейских языков не поддерживала кириллицу, а управляющие последовательности, внедренные чтобы это исправить, не корректно отображались на страницах. Поэтому все основные HTML страницы составляющие проект были переведены в кодировку UTF-8. Символы &#NNNN (управляющие последовательности) предварительно были сконвертированы в обычный текст.

2. Таблица атрибутов (Attribute Table), встраиваемая в слой карты и содержащая более детальную информацию об объекте, не корректно отображает графику и гиперссылки.

- В ходе работы с тестовыми версиями проекта, сценарии встроенные в web-страницы были построчно отлажены с помощью Firebug. Firebug интегрируется в браузер Firefox и позволяет редактировать, выполнять отладку и просматривать CSS, HTML и JavaScript в режиме реального времени на веб-странице. В ходе отладки была найдена ошибка в файле libxml.js, отвечающей за вывод информации из XML-файла с данными. Ошибка была устранена.

Благодаря Internet-версии базы данных ГИС широкий круг научных работников и общественности получит доступ к информации о СИП, которая ранее была недоступна.