Aplikace GIS. Semestrální práce

Aplikace GIS Semestrální práce Open Geospatial Consortium Jméno a příjmení Jana Částková Osobní číslo A06501 Studijní obor Geomatika Ročník II., navazující magisterské studium Datum odevzdání 23.5.2008 E-mail jana_siky@centrum.cz

Obsah Úvod 1 Open Geospatial Consortium (OGC) 2 OGC standardy 2.1 WMS (Web Map Service) 2.2 WFS (Web Feature Service) 2.3 WPS (Web Processing Service) 2.4 WCS (Web Coverage Service) 2.5 WMC (Web Map Context Dokument) 2.6 SLD (Styled Layer Descriptor) 2.7 SFS (Simple Features Specification) 2.8 OpenLS (Location Services) 2.9 GCS (Grid Coverage Service) 2.10 GML (Geography Markup Language) 2.11 GO (Geographic Objects) 2.12 Filter (Filter Encoding) 2.13 CTS (Coordinate Transformation Service) 2.14 CAT (Catalog Services Specification) 3 Tvorba WMS Závěr

Abstrakt V oblasti GIS (Geografických informačních systémů) dochází k přechodu na distribuované GIS, hlavně pomocí webových služeb. Z toho důvodu je velmi důležitá tzv. interoperabilita v GIS. Zachovávání interoperability v GIS zajišťuje používání standardů. Cílem této práce je vytvořit ucelený přehled jednotlivých standardů, které se týkají GIS technologií. Nejdůležitější organizací zabývající se standardizací geografických informačních technologií je Open Geospatial Consorcium,Inc.. Většina standardů používaných v GIS technologiích vzešla právě z této organizace. To je důvodem, proč jsem svou práci věnovala standardům tohoto konsorcia. Druhá část práce je věnována nejpoužívanějšímu standardu WMS jeho použití v praxi (Úprava Včelařského GIS vytvořeného Zuzanou Viletovou tak, aby odpovídal zmiňovanému standardu.). Klíčová slova Standard, specifikace, OGC, WMS, WFS, WPS, WCS, WMC, SLD, SFS, LO, GCS, GML, GO, Filtr, CTS, CAT.

Úvod I v oblasti GIS (Geografických informačních systémů) dochází k přechodu z desktopových produktů na distribuované GIS, hlavně pomocí webových služeb. Z toho důvodu je velmi důležitá tzv. interoperabilita v GIS. Pojem interoperability je velmi široký. Obecně se jedná o schopnost si rozumět, vzájemně spolupracovat. Ve světě počítačů (webu) se pod ním skrývá schopnost systémů vzájemně si poskytovat služby a efektivně spolupracovat, schopnost integrace nesourodých dat různých datových formátů, integrace na úrovni programových aplikací, webových i jiných služeb. V praxi jde o to, aby jednotlivé produkty od různých výrobců byly kompatibilní s ostatními. Zachovávání interoperability v GIS zajišťuje používání standardů a specifikací. Jde jednak o standardizování datových formátů a struktur, definic výpočetních postupů, algoritmů, specifikace aplikačních (softwarových) rozhraní, protokolů (komunikačních) a webových služeb. V této práci budu používat mezinárodního slova standard namísto českého ekvivalentu norma, poněvadž je mezi lidmi pohybujícími se (pracujícími) v této oblasti více rozšířen. Vývojem standardů, které se dotýkají GIS, se zabývá několik organizací, převážně konsorcií: W3C (Word Wide Web Consortium) se sice přímo nezabývá standardizací pro GIS, ale nelze ho opomenout, protože tvoří základ pro vývoj interoperability ve webových technologiích obecně. I standardy vyvinuty pro GIS musí být v souladu s ostatními webovými technologiemi. ISO (International Organization for Standardization, česky mezinárodní organizace pro normalizaci) se zabývá tvorbou mezinárodních norem ISO a jiných druhů dokumentů ve všech oblastech normalizace kromě elektrotechniky. Má tedy významnou roli i při tvorbě standardů pro geografické informace a geomatiku. ( Např. Standard WMS vyvinutý OGC byl přijat za mezinárodní normu pod označením ISO 19128.) INSPIRE (The Infrastructure for Spatial Information in Europe) se zabývá, jak sám název napovídá, prostorovými daty v celé Evropě. OGC (Open Geospatial Consorcium,Inc. ) je nejdůležitějších organizací ve standardizaci geografických informačních technologií. Hlavním cílem tohoto konsorcia je právě tvorba standardů pro GIS. Také většina standardů používaných v GIS technologiích vzešla právě z této organizace. To je důvodem, proč jsem svou semestrální práci věnovala tomuto tématu. 1 Open Geospatial Consortium (OGC) Open Geospatial Consortium, Inc. (dříve OpenGIS Consortium)je mezinárodní průmyslové konsorcium tvořené dnes (2008) již 369 obchodními společnostmi, vládními organizacemi a univerzitami. Bylo založeno v roce 1994. Společně se snaží o vytváření a udržení interoperability v technologiích týkajících se prostorových informací a lokalizačních dat. OpenGIS specifikace jsou hlavními produkty konsorcia a jsou volně dostupné.

2 OGC standardy Pro zachování interoperability je nutné definovat určité specifikace a standardy, které budou jednotliví tvůrci používat. Standard je dokument, který udává podmínky, metody, postupy a činnosti, jak dosáhnout určitých cílů. Specifikace stanovuje požadavky, které musí systém splňovat. Standard je nadřazen specifikaci. OpenGIS standardy a specifikace jsou tedy technické dokumenty, které popisují rozhraní a kódování GIS. Softwaroví vývojáři pak používají tyto dokumenty při vytváření svých produktů a služeb. Web Service (webové služby) jsou definovány konsorciem W3C jako řešení (sada technologií), které je určeno na podporu interoperabilní interakce (pro komunikaci) mezi aplikacemi v síti. Tato definice sobě zahrnuje mnoho různých systémů, ale při běžném používání se jedná o klienty a servery, které spolu komunikují pomocí XML zpráv. [2] Webové služby jsou: globálně dostupné, nezávislé na platformě a postaveny na jednoduchých technologiích (XML nebo HTTP). Jednotlivé webové služby nám poskytují určitou službu. V oblasti geografie se jedná např. o zobrazení mapy, získání geoprostorových dat, atd. Geografické webové služby se tedy zabývají prezentací a poskytováním geografických dat a operacemi s nimi. Standardizovanými geografickými webovými službami jsou WMS, WFS, WPS, WCS. 2.1 WMS (Web Map Service) Web Map Service (WMS) je základní službou pro práci s mapami na internetu. WMS umožňuje přístup k vrstvám GIS přes internet, vytváření mapových kompozic, kombinování dat v různých datových formátech, kombinaci dat uložených lokálně s daty z internetových mapových serverů, připojení vrstev do mapových aplikací a další. WMS generuje vyžádanou mapu jako obraz. Formát tohoto obrazu je nejčastěji rastrový (PNG, GIF, JPEG), ale může být i vektorový (SVG). [8] WMS může být uplatněna za použití standardního webového prohlížeče (URL adresa). Pro popis komunikačního protokolu je používán jazyk XML. WMS podporuje základní dotazy týkající se obsahu mapy. WMS je nejpoužívanější specifikací OGC pro webové aplikace. WMS definuje tři operace: GetCapabilities vrací seznam možných operací a podporovaných parametrů (shodné pro všechny webové služby) GetMap vrací vlastní mapu Get FeatureInfo vrací popis prvku mapy (atributy) [8] Specifikace WMS se neustále vyvíjí. V součastnosti nejnovější platná verze má označení 1.3.0, byla schválena v roce 2006. Minulá verze 1.1.1 byla plně využívána v předcházejíchích pěti letech (2001-2006). Jako mezinárodní norma bylo WMS přijato úřadem International Organization for Standardization (ISO) pod označením ISO 19128 Geographic Information: Web Map Service v roce 2005. WMS může zahrnovat i možnost zakázat zobrazení určitých prvků na základě zavedení definic pomocí specifikace Filter Encoding. Služba WMS se může chovat i jako klient může

kombinovat více map poskytovaných jinými službami WMS. WMS podporuje i použití nadstavby Styled Layer Descriptor. Na rozdíl od WCS (Web Coverage Service) neposkytuje služba WMS přístup k původním nezpracovaným datům. [3] WMS můžeme rozdělit do dvou tříd: základní WMS a queryable WMS. Základní WMS podporuje základní prvky služeb = GetCapabilities a GetMap. Queryable WMS musí splňovat všechny požadavky základního WMS a navíc podporovat GetFeatureInfo. Každá třída má 2 podtřídy jednu pro klienty a druhou pro ostatní servery. [5] Podrobnější informace a postup tvorby WMS je popsán v kapitole 3. 2.2 WFS (Web Feature Service) Webová služba určená pro publikaci a přenos vektorových dat ve formátu GML. WFS umožňuje klientovi získat a upravovat geoprostorová data zakódovaná GML. Specifikace definuje uživatelská rozhraní pro přístup k datům a manipulační operace na geografických prvcích za použití HTTP a distribuovaných počítačových platforem. Skrze uživatelská rozhraní může uživatel služby kombinovat, používat a spravovat geodata. Zjednodušeně řečeno: pracuje jako WMS, s tím rozdílem, že nepracuje s mapou (obrazem), ale s daty (GML). Jsou definovány tyto operace: GetCapabilities informace o tom, které funkce služby jsou dostupné a jaké činnosti lze s nimi provádět DescribeFeatureType popis struktury GetFeature možnost omezení dotazu prostorově či atributově GetGmlObject na žádost načte prvek instance, vztahující se k zadanému XLink Transaction umožňuje manipulaci objekty LockFeature po dobu zpracování žádosti uzamkne jednu nebo více objektů transakce. Nejnovější verze 1.1. již pracuje s GML 3.1. (Předcházející verze 1.0 používala GML 2.1.) Tři třídy WFS: Základní WFS GetCapabilities, DescribeFeatureType, GetFeature XLink WFS základní + GetGmlObject Transakční WFS všechny základní + provádění transakcí (Transaction + LockFeature), umožňuje manipulaci s daty uloženými na serveru. Požadavky na Web Feature Service jsou: 1. Rozhraní musí být definovány v XML. 2. GML musí být použit k vyjádření funkce v rámci rozhraní. 3. Alespoň část WFS musí být prezentována pomocí GML. 4. Predikát (výroková funkce vypovídající o subjektu nebo proměnné) nebo filtr je definován v XML. 5. Datastore sloužící k ukládání geografických funkcí by měly být neprůhledné pro klientské aplikace a jediný pohled na tyto údaje by měl být prostřednictvím WFS rozhraní. 6. Použití podmnožiny XPath výrazů pro odkazování na vlastnosti.[5]

2.3 WPS (Web Processing Service) Tato nová specifikace by měla usnadnit prezentaci a poskytování geografických dat a navíc umožnit provádění výpočetních úkonů a další zpracování těchto dat, jak rastrových, tak i vektorových. WPS umožňuje klientovi práci s prostorovými údaji pomocí předem naprogramovaných výpočtů nebo výpočetních modelů. WPS nepopisuje konkrétní procesy (konkrétní úlohu, konkrétní vstupní či výstupní data), ale poskytuje obecný mechanismus pro výpočet. Výpočty mohou být velmi jednoduché (rozdíl výskytu x v určitém období) nebo naopak velmi složité (globání model změny klimatu). Mohou mít libovolný počet datových vstupů a výstupů. Služba podporuje tyto dotazy: GetCapabilities: Popis dat a operací, které jsou přístupné. DescribeProcess: Detailní popis jednoho či více procesů s popisem vstupních a výstupních dat. Execute: Spustí výpočetní proces a vrátí výstupní data. [5] WPS je nejnovější specifikací, verze 1.0. Pro dosažení interoperability musí být každý proces uveden v samostatné části. 2.4 WCS (Web Coverage Service) Webová služba podporující výměnu digitálních geoprostorových informací (rastry, snímky atd.). Na rozdíl od WMS, který data filtruje, poskytuje WCS přístup k neporušené geoprostorové informaci (v původním formátu), veškerá dostupná data spolu s jejich podrobnými popisy. WCS vrací data s jejich původní sémantikou (namísto obrázků), takže mohou být interpretována, extrapolována, dále zpracovávána,., nejen zobrazována. WCS nepracuje jen s 2D a 3D daty, dokáže zapojit i čtvrtý rozměr, kterým je čas. To umožňuje provádět analýzy jako např. kácení pralesa v určitém období pomocí satelitních snímků povrchu země, šíření záplav, atd. Služba podporuje tyto dotazy: GetCapabilities: Poskytnutí metadat, popis údajů, které jsou na serveru k dispozici. GetCoverage: Rozložení skupiny hodnot v určitém prostoru. DescribeCoverage: Na dotaz vrátí XML dokument popisující vlastnosti a shromážděné údaje uvedeného dotazu. [5] WCS od svého počátečního návrhu již prošlo několika úpravami. V roce 2003 byla verze 1.0 vydána jako tzv. neschválená specifikace. I novější verze 1.1 si musela na své schválení počkat a projít určitými změnami, než byla přijata. Schválená verze je označena 1.1.2. 2.5 WMC (Web Map Context) Web Map Context Dokument nebo prostě jen kontext určuje, jak vytvářet, ukládat a používat informace z klientské aplikace založené na WMS. Specifikace stanovuje, jak může

být určité seskupení jedné nebo více map z jednoho či více mapových serverů popsáno v přenositelném formátu nezávislém na platformě, a to za účelem uložení ve schránce či pro přenos mezi klienty. Web Map Context Document zahrnuje informace o serveru (serverech) poskytujících vrstvu (vrstvy) v přehledce mapy, ohraničujícím obdélníku a souřadnicovém systému sdíleném všemi mapami, vhodná operační metadata pro klientský software, který bude mapu reprodukovat, a doplňková metadata používaná pro anotace a popis map a jejich původu, která pak budou užitečná pro jejich lidské uživatele. [3] Tato specifikace je určena pro vytváření a využívání dokumentů, které jednoznačně popisují stav, nebo kontext WMS klientské aplikace a to způsobem, který je nezávislý na konkrétním klientovi. WMC je používáno od roku 2005 ve verzi 1.1, dříve verze 1.0. V letošním roce (2008) prošlo opravou, verze s touto úpravou je označena jako 1.1.0. Použití kontextu: - může poskytnout výchozí spouštěcí zobrazení pro konkrétní aplikace - může uložit stav na straně uživatele - lze ukládat nejen aktuální nastavení, ale také další informace o jednotlivých vrstvách (styly, formuláře, SRS, ) - může být převeden od jednoho klienta a zařazen do jiné klientské aplikace pro zadávání ve stejném kontextu. [5] 2.6 SLD (Style Layer Descriptor) SLD je kódování, které rozšiřuje WMS tak, aby bylo uživateli umožněno definovat zobrazované údaje (jejich symboliku). Specifikace definuje formát jazyka mapového stylingu pro tvorbu georeferencovaných map s uživatelsky definovaným stylem. [3] Dovoluje uživatelům nebo jiným systémům, aby určili, které prvky nebo vrstvy jsou prezentovány jakými barvami a symboly. Jedná se tedy o styly jednotlivých vrstev. Uživatelé mohou vytvořit složitější nebo jednodušší mapu přidáním nebo odebráním stylu vrstvy. [5] Od roku 2002 bylo používáno SLD ve fázi tzv. neschválené specifikace verze 1.0. V roce 2005 prošlo závěrečnou úpravou a schválením, bylo uznáno plnohodnotnou specifikací verze 1.1. Jedná se o doplněk, který byl původně vyvinut pro WFS a WCS, ale dnes se nejčastěji používá v kombinaci s WMS. [5] 2.7 SFS (Simple Features Specification) SFS definují uživatelská rozhraní, která umožňují transparentní přístup k geografickým datům umístěným v heterogenních procesních systémech na distribuovaných počítačových platformách. SFS API (aplikační programové rozhraní) určuje způsob publikování, přístupu, uložení a jednoduchých operací s body, liniemi, polygony, vícenásobnými body atd.. Účelem těchto specifikací je popsat uživatelská rozhraní tak, aby bylo umožněno GIS softwarovým inženýrům vyvinout aplikace, které ukazují funkčnost vyžadovanou k přístupu a

manipulování geoprostorových informací se stávajících se prvků s jednoduchou geometrií používajících různých technologií. [5] Rozlišujeme tři implementační specifikace: Simple Features for CORBA CORBA (Common Object Request Broker Architecture) stanoví specifikaci pro objektově orientované distribuované systémy nezávislé na jazyce, operačním systému nebo platformě. Simple Features for OLE/COM Tato specifikace je založena na využití OLE DB a ADO vybavení společnosti Microsoft. ADO je technologie, kterou vyvinul Microsoft pro obecný přístup k datovým zdrojům pro programovací jazyky podporující COM technologii. [5] OLE DB je soubor OLE rozhraní, které poskytují aplikace s jednotným přístupem k datům uloženým v různých informačních zdrojích, tvoří základní kámen pro ukládání a načítání záznamů. Toto rozhraní umožňuje datovým zdrojům sdílení jejich dat prostřednictvím společného rozhraní, aniž by museli provádět databázové operace. OLE DB je volně šířitelné, jeho cílem je rozvíjet průmyslový standard pro přístup k datům a manipulaci s nimi. Simple Features for SQL Popisuje strukturu databázových tabulek a funkcí pro práci s daty. Jednotlivé specifikace jsou v současnosti ve verzích: SF COBRA 1.0 SF OLE/COM 1.1 SF SQL 1.1. 2.8 OpenLS (Location Services) Služby, které se skládají z množiny základních lokalizačních služeb obsahujících platformu OpenLS. Hlavním cílem OpenLS je definovat přístup k základním službám a abstraktním datovým typům (ADT). Obsahují služby jako je osobní navigátor, dopravní informace, umístění budov, firem, trasy jízdy, atd. OpenLS služby jsou specifikovány v pěti částech: - adresářová služba poskytuje přístup do online adresáře (nalezení konkrétního, nejbližšího místa, produktu nebo služby) - tranzitní (průchodná) služba toto rozhraní je modelováno pro MLP (Mobil Location Protocol), umístění okamžité služby - geokódování, reverzní geokódování, geokódovací transformace popis místa (např. jméno, adresa, psč) nebo popis místa (bodu) pomocí kartézských souřadnic (nejčastěji zeměpisná šířka a délka) - prezentační služba zobrazuje mapu složenou z překryvu základní mapy, dalších geoprostorových dat a souborů (abstraktní datové typy) - směrovací služba cestovní trasy a navigační informace [5] Aktuální verze 1.1.

2.9 GCS (Grid Coverage Service) Specifikace popisuje otevřené rozhraní, které poskytuje komunikaci mezi softwarovými systémy pro účely dotazování, prohlížení a aplikování jistých druhů analýzy síťového pokrytí jako je histogramová kalkulace, obrazová kovariance a jiná statistická měřítka. GCS definuje metody, které dovolují interoperabilitu mezi softwarovými implementacemi. Termín síťové pokrytí odkazuje k satelitním snímkům, digitálním leteckým fotografiím, digitálním elevačním datům a jiným fenoménům reprezentovaným hodnotami v každém bodě (v rastrovém) souřadnicovém systému. [5] GCS je od r. 2001 ve verzi 1.0. Specifikace je složena ze třech tzv. balíčků; balíček pro všeobecné pokrytí (CV), balíček pro distribuční soustavy (GC) a balík pro síťové zpracování (VC). Zejména následující rozhraní se používají nad neměnnými objekty (pouze hodnoty buňek se mohou měnit): CV_SampleDimension Toto rozhraní obsahuje informace o jednotlivých vzorcích rozměru pokrytí. Toto rozhraní se vztahuje na jakýkoli typ pokrytí. CV_Coverage Abstraktní rozhraní zajišťující přístup k OpenGIS pokrytí. GC_GridCoverage Toto rozhraní představuje základní provedení, které umožňuje přístup do distribuční soustavy údajů. GC_GridCoverage provedení může poskytnout možnost aktualizace distribuční soustavy hodnot. GC_CoverageExchange Podpora pro vytváření distribuční soustavy z neměnných formátů. GP_GridAnalysis (nepovinné) Toto volitelné rozhraní provádí analýzu distribuční soustavy údajů. Takové zpracování zahrnuje funkce histogramu výpočet mřížky, kovariance a další statistická měření. GP_GridCoverageProcessor (nepovinné) Poskytuje operace pro různé způsoby přístupu k síti rozsahu hodnot, stejně jako zpracování obrazu. Toto rozhraní má mechanismus pro určení zpracování. [5] 2.10 GML (Geography Markup Language) Specifikuje XML kódování pro přenos a uložení geografických informací obsahujících jak prostorové, tak neprostorové vlastnosti geografických prvků. GML bývá označován jako základní formát pro práci s geografickými daty. GML slouží jako modelovací jazyk pro geografické systémy. GML obsahuje základní vektorové prvky (bod, linie, uzavřená linie, polygon a pravoúhelník) a jejich vlastnosti a pravidla pro práci s nimi (topologická, geometrická pravidla, souřadnicové systémy EPSG). Nepopisuje vzhled, ale strukturu popisovaného území. Postupnými aktualizacemi se GML nachází nyní ve verzi 3.2.1. GML je definován soubory:

Geometry.xsd popisuje vrstvy a atributy, Xlink.xsd určuje prvky (počet, pořadí, vztahy mezi jednotlivými elementy a jejich uložení), Feature.xsd popisuje jednotlivé prvky. 2.11 GO (Geographic Objects) Specifikace definuje otevřený soubor společných, jednoduchých, jazykově nezávislých abstrakcí pro popis, správu, zobrazování a manipulaci s geometrickými a geografickými objekty v rámci programování aplikací funkčního prostředí. Jedná se o implementace objektů a rozhraní, které mohou být použity k uplatnění geoprostorových aplikací. Specifikace dovoluje vývojářům definovat interoperabitilní geoprostorovou aplikaci pouze jednou a potom ji použít na více vývojových platformách jako C++, Java. Balíčky podporují malý soubor geometrií (body, linie a jiné tvary potřebné pro mapování); grafické funkce, které mohou být použity na vizualizaci geometrických tvarů; schopnost práce s HW (monitor, myš, klávesnice a jiné nezbytné komponenty). Umožňuje schopnost nakreslit mapy s detailními symboly, podporovat měnící se data na mapách a nabídnout animaci nebo jinou platformu. Aktuální verze 1.0. GO mohou být prostředkem pro koordinaci kontroly nebo sdílení informací z různých distribuovaných míst. [5] 2.12 Filter (Filter Encoding) Jedná se o XML kódování, které je použito jako filtr při vytváření dotazu (např. u WMS). Filtrový výraz je použit pro konstrukci omezujících hodnot na objekty. Omezeny mohou být hodnoty prostorové, časové i skalární vlastnosti. Tato specifikace bývala částí specifikace WFS, ale byla odstraněna, takže nyní může být použita s jakoukoli službou, která si poradí s kódováním XML, např. se službami WCS (Web Coverage Service) a CAT (Katalog Services). [4] Obecně se dá říci, že podporuje službu, která umožňuje dotazovat se na objekty z webově dostupné schránky. Např. Web Services (WMS, WFS, WCS, ) mohou používat XML filtr kódování v GetFeature operacích k definování dotazových omezení. Filter Encoding je specifikací od roku 2004 a to ve verzi 1.1. Tato specifikace předpokládá, že obecné objekty jsou složeny z jednoduchých, složitých nebo souhrnných negeometrických vlastností. Tato specifikace dále předpokládá, že vlastnosti objektů jsou převedeny do XML prvků (nebo jsou to vnořené soubory prvků pro komplexní objekty) nebo XML atributů. Prvek je používán ke kódování názvu vlastnosti objektu. Jiný název může být použit pro skalární nebo prostorové vyjádření jako zástupní hodnota tohoto prvku pro konkrétní instance objektu. Jelikož tato specifikace předpokládá, že objekty jsou kódovány v XML, musí být jména prvku nebo atributu platné. Jednoduché vlastnosti mohou být odkazovány pomocí svého jména. Nicméně, protože objekty mohou také obsahovat komplexní (souhrnné) negeometrické vlastnosti, vzniká problém, jak tyto vlastnosti, na které se odkazuje v různých místech filtru vyžádat. Aby bylo

možné zvládnout odkazy konzistentním způsobem, musí zpracovatel pro filtrační vyjádření používat podmnožinu XPath výrazů definovaných pro odkazování na jednoduché vlastnosti, na vlastnosti objektů s negeometrickými vlastnostmi nebo vlastnostmi kódovanými jako XML atributy. 2.13 CTS (Coordinate Transformation Service) OGC specifikace definující aplikační rozhraní pro práci se souřadnicovými systémy a souřadnicové transformace. Dovoluje vyvinout navzájem interoperabitilní komponenty pro souřadnicové transformace geografických softwarů. Umožňuje standardní způsob identifikování souřadnicových systémů a souřadnicové transformace, které podporují výpočty přesnosti. Pokud je implementována, usnadňuje import dat (uživatelé importují data, aniž by se museli starat o souřadnicový systém dat). Tato specifikace vlastně ukazuje programátorům, jakým způsobem vyvíjet software pro operace se souřadnicovými systémy. [1] CTS je ve své původní verzi 1.0. Zeměpisné souřadnice může mít libovolný počet rozměrů. Tato specifikace může zpracovat 2D a 3D souřadnice, stejně jako 4D, 5D apod. Tato specifikace používá dva znakové řetězce pro určení identity souřadnicového systému. První znak označuje "orgán" nebo "jmenný prostor", který určuje násobek standardního referenčního systému, např. "EPSG". Druhý řetězec specifikuje "orgán kód" nebo "jméno" na konkrétní referenční systém stanoveného tímto orgánem. V případě "EPSG", "orgán kód" bude řetězec zastoupen celým číslem. Tato specifikace zatím nepodporuje různá vydání nebo verze referenčních systémů. Pokud existuje více vydání systému, rozhraní předpokládá nejnovější vydání. [5] 2.14 CAT (Catalog Services Specification) Definuje společné rozhraní, které umožňuje prohlížení, prohledávání a provádění dotazů nad distribuovanými potencionálně odlišnými katalogovými službami. CAT je použitelný pro implementaci rozhraní v katalozích různých informačních zdrojů. Umožňuje vývoj a vyšší úrovně interoperability mezi poskytovateli služeb a spotřebiteli. Katalog služeb (Catalog Services) podporuje schopnost publikovat a vyhledávat soubory popisných informací (metadat) pro datové, služby, informace a související objekty. Metadata v katalozích představují zdroj vlastností, které lze použít k vyhodnocení a dalšímu zpracování lidmi nebo softwarem. Katalogový model abstraktní - soubor základních queryable atributů (jména, definice, koncepční datové typy) a společný záznamový formát, který definuje minimální soubor prvků, které by měly být vráceny. Všeobecný katalogový model - minimální soubor datových typů a dotazovací operace, vysoký stupeň flexibility, který umožňuje alternativní styly na dotaz, výsledek prezentace, a potenciální podporu kterékoli dotazovacího jazyka (geografického). Tato pružnost je poskytnuta dotazovací operaci, která

obsahuje potřebné parametry pro výběr výsledku stylu a dotazu, který obsahuje aktuální dotaz s identifikací na použitý jazyk. V roce 2007 byla provedena druhá oprava verze 2.0 (označení 2.0.2). CAT podporuje vnořené booleovské dotazy, text odpovídající operace, temporální datové typy, a geoprostorové operátory. Nejnutnější syntaxe je založena na SQL klauzuli WHERE. Pomáhá spotřebitelům v objevování údajů na všech stránkách, které umožňují její podporu. 3 Tvorba WMS Mým praktickým úkolem, který je součástí této semestrální práce bylo doplnit Včelařský GIS vytvořený Zuzanou Viletovou tak, aby odpovídal WMS standardu a umožnit tak připojení datových vrstev z jiných mapových serverů a naopak sdílení dat uložených na tomto serveru serverům ostatním. Vytvořit z něj WMS server. Mapový server je základním kamenem internetového GIS. Přes webový server přijímá a plní požadavky klienta vyhodnocuje prostorové dotazy, získává data, sestavuje mapu a předává ji směrem ke klientovi většinou jako hotový obrázek v rastrovém formátu ( PNG, GIF, JPEG). [9] Včelařský GIS byl zpracován pomocí UMN MapServer. Jedná se o open source vývojové prostředí pro vytváření webových mapových aplikací. Nejedná se o plnohodnotný GIS, ale umožňuje publikaci a sdílení geodet pomocí standardů WMS nebo WFS. Je postaven na řadě populárních nástrojů jako GDAL, ORG nebo Proj.4. [8] Tvorba MapServeru Včelařský GIS i jeho využití jsou popsány v [7]. MapServer Včelařký GIS byl v konečné fázi zveřejněn přes webové rozhraní pomocí html šablony. Připojení WMS na MapServer Za velmi podstatnou a užitečnou funkci MapServeru považuji podporu WMS či WFS standardů. Ty umožňují propojení mapových serverů a předávání dat v obou směrech komunikace. MapServer se tudíž chová jako klient i jako server. Záleží na situaci, zda data přijímá či poskytuje. Kontrola spustitelnosti MapServeru Pokud chceme zkontrolovat, zda MapServer zahrnuje podporu WMS použijeme funkci SUPPORTS=WMS_CLIENT Verze pro Linux (při tvorbě Včelařského GIS použit Linux) $./mapserv -v MapServer version 4.8.0-beta2 OUTPUT=GIF OUTPUT=PNG OUTPUT=JPEG OUTPUT=WBMP OUTPUT=PDF OUTPUT=SWF OUTPUT=SVG SUPPORTS=PROJ SUPPORTS=FREETYPE SUPPORTS=WMS_SERVER SUPPORTS=WMS_CLIENT SUPPORTS=WFS_SERVER SUPPORTS=WFS_CLIENT SUPPORTS=WCS_SERVER INPUT=JPEG INPUT=POSTGIS INPUT=OGR INPUT=GDAL INPUT=SHAPEFILE DEBUG=MSDEBUG [6] Přidání WMS vrstvy (MapServer jako WMS klient) WMS vrstvy jsou přístupné prostřednictvím WMS připojení v mapfile. Při nastavování WMS vrstvy rozlišujeme parametry a metadata na povinné a volitelné. Povinné parametry: NAME jméno vrstvy TYPE typ vrstvy (RASTER, VECTOR) STATUS stav vrstvy (ON, OFF) CONNECTION - připojení (adresa připojení)

CONNECTIONTYPE typ připojení (WMS) Povinná metadata: wms_srs EPSG kód podporované projekce na vzdáleném serveru (např. EPSG:4236 velká písmena) wms_name čárkami oddělený seznam vrstev, které mají být staženy z WMS serveru wms_server_version verze WMS protokolu podporovaná serverem, pro zpracování GetMap dotazu wms_format formát obrázku v GetMap žádosti (pokud je poskytován i wms_formalist má wms_formát přednost) Volitelné parametry: MINSCALE, MAXSCALE nastavení minimálního či maximálního měřítka PROJECTION object vnitřní tvorba Volitelná metadata: wms_connectiontimeout nejvyšší čas, jak dlouho čekat na načtení vrstvy ze vzdáleného serveru (výchozí nastavení je 30 sekund) wms_exceptions format vyjímky formátu wms_force_separate_request nastavit na 1, pokusí se spojit několik přilehlých WMS vrstev do jednoho GetMap požadavku a snížit tak zátěž na server a zlepšit čas odezvy wms_formalist seznam grafických formátů podporovaným WMS serverem, jednotlivé formáty se oddělují čárkou wms_latlonboundingbox obálka vrstvy, omezovací rámeček vrstvy v zeměpisných souřadnicích, lon_min lat_min - lon_max lat_max wms_style název stylu použitého pro parametr v GetMap dotazu wms_time- doba použití parametru GetMap dotazu wms_bgcolor určuje barvu, která lze použít jako pozadí na mapě wms_transparent určuje, zda je třeba zavést transparent pro pozadí mapy nebo ne. Může nabývat dvou hodnot: true nebo false. Pokud není uvedeno jinak, je výchozí nastavení MapServeru true. Zde je uveden příklad připojení vrstvy pouze s povinnými údaji. LAYER NAME "prov_bound" TYPE RASTER STATUS ON CONNECTION "http://www2.dmsolutions.ca/cgi-bin/mswms_gmap?" CONNECTIONTYPE WMS METADATA "wms_srs" "EPSG:4236" "wms_name" "prov_bound" "wms_server_version" "1.1.1" "wms_format" "image/gif" END END [6] Podle tohoto příkladu jsem postupovala při doplňování povinných údajů do MapServeru Včelařský GIS. Příklad vrstvy Včelařského GIS podporující WMS: LAYER # začátek vrstvy NAME nakazeneokresy # jak se jmenuje DATA okresy_s_nakazou # v jakém souboru (souborech) se nachází TYPE POLYGON # typ dat

STATUS OFF CLASS # začátek třídy NAME 'Nakaza okres' STYLE # jak bude třída vypadat OUTLINECOLOR 128 128 128 COLOR 60 250 230 END # konec stylu END # konec tříd METADATA wms_title "Nakazene okresy" END PROJECTION "init=epsg:2065" END #end projection END # konec vrstvy Název vrstvy odpovídá názvu příslušné vrstvy. Pro připojení je zadána příslušná adresa. Typem připojení je WMS. U metadat se jedná o EPSG: 2065 odpovídající Křovákovu zobrazení. Nyní je Včelařský GIS přístupný i ostatním serverům a to na: http://git.zcu.cz/cgi-bin/mapserv?map=/home/caja/vcely.map Závěr Toto je jednoduchý přehled OGC standardů. Jedná se o již schválené specifikace OGC. Každá specifikace před svým schválením musí projít několikaletým testováním, od návrhu přes discussion paper k deprecated implementation specification. Během procesu dochází k různým úpravám. Nakonec je specifikace schválena - implementation specification. K letošnímu roku 2008 existuje tedy 16 schválených specifikacích OGC. Neustálý vývoj vede kupředu i specifikace OGC. Specifikací webových služeb stále přibývá. Web Coordinate Transformation Service (WCTS) Jde o návrh implementační specifikace (zatím tzv. discussion paper) pro webovou službu, která poskytuje transformace mezi souřadnicovými systémy. Dle základní architektury webových služeb OGC konsorcia, poskytuje služba jednak základní popis nabídky svých možností, jako např. podporované souřadnicové systémy, podporované operace mezi zvolenými souřadnicovými systémy a také umožňuje provést zvolenou transformaci. To vše přes dotazy GetCapabilities, IsTransformable, Transform. [1] Chaining web services Dalším krokem kupředu je možnost řetězení webových služeb, tzv. "Chaining web services". Snahou je založit webové služby na společných specifikacích a standardech a tak umožnit jejich spojování na úrovni server - server, a dále jejich kaskádování a různé

kombinování. Úroveň tohoto spojování klade velký důraz na precizní popis jednotlivých služeb. [1]

Zdroje [1] Sklenička R.: Interoperabilita v GIS podle specifikací OGC, 19.6.2007 Dostupné z : http://geoinformatics.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/gi2006_- _Interoperabilita_v_GIS_podle_specifikac%C3%AD_OGC [2] Wikipedia, the free encyclopedia Dostupné z : http://en.wikipedia.org/wiki/wiki [3] Jiravová J.: ESRI a standardy 1.část, ArcData Praha s.r.o., ArcRevue 1/2005 Dostupné z http://old.arcdata.cz/download/arcrevue/2005/1/16-standardy-v-kostce-1.pdf [4] Jiravová J.: ESRI a standardy 2.část, ArcData Praha s.r.o., ArcRevue 2/2005 Dostupné z : http://old.arcdata.cz/download/arcrevue/2005/2/10-esri-a-standardy-dil2.pdf [5] OpenGIS standards and specifications, 2008 Dostupné z : http://www.opengeospatial.org/standards [6] WMS Clients with MapServer, 17.1.2006 Dostupné z : http://mapserver.gis.umn.edu/docs/howto/wms_client [7] Viletová Z.: Včelařský GIS, semestrální práce AGI, ZCU, 2007 Dostupné z: http://www.gis.zcu.cz/studium/agi/referaty/2007/viletova_vcelarskygis/ [8] Kollinger M.: Návrh a implementace finančně nenáročného způsobu publikace geografických dat v síti Internet. Diplomová práce. Západočeská univerzita v Plzni. 2004. Dostupné z: http://gis.zcu.cz/studium/dp/2004/kollinger Navrh_a_implementace_financene_nenarocneh o_zpusobu_publikace_geografickych_dat_v_siti_internet DP.pdf [9] Petrák J.: Open source mapový server pro data katastru nemovitostí. Diplomová práce. Západočeská univerzita v Plzni. 2007 Dostupné z : http://gis.zcu.cz/studium/dp/2007/petrak Open_source_mapovy_server_pro_data_KN DP. pdf