Введение
В результате изучения ландшафта местности накапливаются большие объемы текстовых, графических, а также пространственных данных.
В связи с этим в последнее время наблюдается возрастающий интерес к ГИС-технологиям, как инструменту, позволяющему осуществлять картирование растительного покрова для мониторинга и оценки его состояния [1], составление ландшафтных и лесных карт, а также планов лесонасаждений, в том числе на основе данных дистанционного зондирования Земли из космоса, 2D и 3D-моделирование ландшафта местности и пространственный анализ разнородных данных [2].
В [3] описана структура ранее разработанной базы данных и функциональные возможности информационной системы (ИС) для ведения базы данных (БД) геоботанических описаний при изучении ландшафта.
Цель работы
Целью работы является модернизация структуры базы эколого-геоботанических данных для работы с пространственными объектами, расширение функциональных возможностей информационной системы, представленной в [3], и реализация локального геосервера для интеграции веб-сервисов Google Earth и Google Maps в разработанную ИС.
Методы решения поставленных задач
Для проектирования информационной системы использован нисходящий метод функционального моделирования в нотации IDEF0, для формирования структуры концептуальной модели данных – объектный подход, для интеграции разнородных данных – метод федерализации и распространения данных, для реализации системы – методы объектно-ориентированного программирования.
При разработке ИС использованы современные технологии, такие как языки программирования С#, JavaScript, HTML и CSS, СУБД – MS SQL Server 2008, технология доступа к данным – ADO.NET, среда проектирования физической и логической модели БД – Toad Data Modeler 5.2, платформа – .NET Framework 4.5.
Описание полученных результатов
Исследованы эколого-климатическая и геоботаническая области знаний с позиции информационного обеспечения деятельности этих сфер. На этапе проектирования БД определены взаимосвязи и семантика между геоботаническими объектами, а также выявлены типовые структуры в их описании.
Разработанная БД содержит 41 таблицу, среди которых 22 справочника. Справочники предназначены для хранения часто вводимых названий, что облегчает работу пользователей и позволяет избежать разночтений при дальнейшем анализе данных. БД позволяет хранить не только эколого-геоботанические, но и пространственные характеристики объектов.
Для хранения геометрии пространственных объектов и географических координат использованы типы данных – geometry и geography, поддерживаемые в выбранной СУБД.
Разработанная ИС включает следующие основные подсистемы:
- Подсистема сбора, обработки и загрузки данных.
- Подсистема управления данными.
- Подсистема формирования отчетности.
- Подсистема визуализации данных.
- Подсистема резервного копирования.
- Подсистема картографирования.
В подсистеме картографирования интегрированы ГИС Google Earth и Google Maps.
ИС обладает клиент-серверной архитектурой под управлением реляционной БД.
Добавлены следующие функциональными возможности в ИС, описанную в [3]:
- импорт/экспорт данных из GPS-файлов и MS Excel в реляционную БД;
- функции управления эколого- геоботаническими и пространственными данными (добавление, удаление, обновление, поиск, фильтрация);
- ведение эколого-геоботанических бланков с сохранением данных в БД;
- многопользовательский доступ к данным;
- генерация отчетов в формате MS Word и Excel;
- валидация данных, в том числе проверка орфографии;
- резервное копирование БД и восстановление БД из резервной копии;
- создание меток, 2D и 3D-моделей местности, смешанных геометрических слоев (полигональный, точечных, полилинейных), тематических карт, путей, маршрутов наземных исследований на картах Google Earth и Google Maps с сохранением в БД.
Поддержка многопользовательского доступа к БД обеспечивает параллелизм работы и целостность данных.
Предложен принцип интеграции пространственных данных с эколого-геоботанической информацией, а также взаимодействия системы информационного обеспечения с ГИС Google Earth и Google Maps посредством разработки алгоритма локального геосервера.
Заключение
Результатом выполненной работы является информационная система, включающая модернизированную базу эколого-геоботанических и пространственных данных и позволяющая автоматизировать традиционную работу с большими объемами разнородных данных, а также процессы картографирования и моделирования. Следует отметить, что на данный момент продукт выпущен в тестовую эксплуатацию для Института степи УрО РАН.
Автор выражает благодарность сотруднику Института степи Уральского отделения РАН, Калмыковой О. Г., за предоставленные эколого-геоботанические материалы, а также обсуждение функциональных возможностей ИС.
Библиографический список
- Зверев А.А. Информационные технологии в исследованиях растительного покрова: Учебное пособие. – Томск: ТМЛ-Пресс, 2007. – 304 с.
- Попов С.Ю. Геоинформационные системы и пространственный анализ данных в науке о лесе. – Санкт Петербург: Интермедия, 2013. – 400 с.
- Щукова К.Б., Токарева О.С., Мирошниченко Е.А. Информационная система для ведения базы данных геоботанических описаний при изучении ландшафта // Современная техника и технологии. 2015. № 10 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2015/10/8022 (дата обращения: 09.11.2015).