Выбор структуры системы и формы реализации
Для реализации программного комплекса была выбрана форма географической информационной системы (ГИС). Это продиктовано тем, что ГИС лучше всего подходит для представления и обработки тех картографических данных, которые используются в ходе работы программного комплекса управления средствами пожаротушения.
ГИС составляют ядро компьютерных инструментальных средств реализации геоинформационных технологий для различных приложений. Бурное развитие рынка и архитектур ГИС оказывает всё большее влияние на принципы и методы управления территориально распределёнными и социально-экономическими системами. Массовое их внедрение привело к изменению представлений о возможностях не только процесса изготовления топографических и тематических карт, но и, самое главное, использования содержащейся в них информации. Эта информация, извлекаемая компьютерными методами самим пользователем в процессе решения им прикладных задач, обеспечивает возможность для содержательно более полного исследования процессов, явлений, объектов и систем. Поэтому электронные карты воспринимаются как динамические модели реального мира с расширенными возможностями отражения текущего и прогнозируемого его состояний. Динамический характер изменения содержания, вида и форм представления информации в процессе работы пользователей требует высокоэффективных ГИС. Общеизвестно, что эффективность интегрированных информационных систем, которыми и являются ГИС, в основном зависит от принципов организации процессов ввода-вывода, обработки и хранения разнородных данных. Специфической особенностью ГИС является необходимость одновременного использования больших объёмов картографических (графических) и некартографических (атрибутивных) данных, которые требуют принципиально разных методов их обработки. Поиск эффективных решений интеграции таких специфических данных является непростой задачей.
Сфера применения разрабатываемого программного продукта (далее программа) – контроль пожарной обстановки на некоторой природной территории, который включает в себя анализ уровня опасности возгорания на различных участках и распределение имеющихся противопожарных ресурсов в соответствии с этим уровнем для недопущения возгорания.
Программа получает для анализа различную информацию разнородных типов – характеристики анализируемой территории (тип почв, растительного покрова и т.п.), специальная информация, позволяющая судить о вероятности возгорания (например, точка росы), информация о подготовленности данного участка территории к возможному возникновению пожара и др.
Различная информация хранится в различном виде: графическая (различные карты) – в виде соответствующих наборов растровых и векторных изображений, атрибутивная – в виде таблиц баз данных.
Архитектура программного комплекса может иметь различный вид. Возможные методы программной реализации рассмотрены в следующем далее.
Первый вариант реализации – создание пользовательского дополнения существующей ГИС.
На сегодняшний день на рынке представлено достаточное количество как коммерческих (ArcGIS, AutoCAD Map 3D и др.), так и свободных (GRASS, qvSIG др.) ГИС.
Во многих из этих систем возможно самостоятельное написание пользовательских скриптов и дополнительных модулей на различных языках программирования (например, Python, С++), расширяя функциональные возможности соответствующей ГИС. Открытость исходного кода свободных ГИС делают возможности дополнительных модулей ещё более широкими.
Этот путь реализации имеет свои достоинства и недостатки. С одной стороны реализация программного комплекса выглядит более простой, т.к. ГИС уже имеет готовые механизмы работы с различными типами данных, наиболее часто используемыми в данной области, налажена работа с наиболее распространёнными серверами баз данных, наконец, уже есть развитый пользовательский интерфейс. Но с другой стороны, этот путь предоставляет меньше свободы разработчику, заранее определяя рамки его деятельности, а в случае использования коммерческих ГИС встаёт вопрос о законности дальнейшего использования программного продукта, реализованного на базе ГИС такого типа.
Другой вариант – это использование технологий веб-ГИС.
Если в предыдущем случае планировалась реализация программного продукта «настольного» локального типа, то в этом случае программный комплекс строится на использовании различных современных сетевых технологий, причёт средой могут являться любые сети, а не только интернет.
Этот вид ГИС в настоящее время продолжает активно развиваться. Можно дать простейшую классификацию существующим инструментам разработки таких веб-приложений.
Виртуальные глобусы (Google Maps, Google Earth, Virtual Earth, ArcGIS Explorer) – простое и эффективное средство быстрого создания и публикации данных в интернет. Эта категория инструментов характеризуется массовым распространением и быстрой доставкой данных пользователям. Могут использовать в качестве клиента как веб-браузер, так и отдельное приложение. Как правило, включают доступ по умолчанию к некой «подложке» – базе данных, что является одновременно их большим плюсом и не меньшим минусом, так как сменить эту подложку в большинстве случаев нельзя. Так же, как правило, этим инструментам свойственны проблемы при работе с большими объёмами пользовательских данных, настраиваемостью, элементарным анализом (обрезка, пересечение слоев данных).
Пользовательские ГИС (ArcGIS, Mapinfo, QGIS, gvSIG) – большая и сложная категория тесно связанная с веб-картографией. Как правило, пользовательские ГИС, с одной стороны, играют роль клиентов, работающих с данными поставляемыми картографическими веб-серверами, а с другой, в них осуществляется массовая подготовка и анализ данных перед публикацией их в сеть.
Картографические веб-серверы (MapServer, GeoServer, OpenLayers и др.) – целое семейство продуктов свободного и проприетарного характера, предназначенных для быстрой публикации пользовательских данных в сеть. Эти инструменты позволяют создать интерфейс нужной сложности, интегрировать сервис с базой данных, поддерживающей классы пространственных данных (PostgreSQL, SQL Server, MySQL, ArcSDE). Главное отличие подобных систем от виртуальных глобусов является полный контроль над программным обеспечением и самими данными, однако взамен приходится расплачиваться большей сложностью установки и настройки, часто требующей хотя бы начальных знаний языков программирования (javascript, php) и основ администрирования.
Третья возможность для разработки – это написание полностью самостоятельного приложения «с нуля».
В этом случае выбор средств разработки (язык программирования, среда разработки и т.п.), определение функциональных возможностей, разработка пользовательского интерфейса – всё ложится на плечи разработчика. Для облегчения разработки и повышения производительности труда возможно использования различных программных библиотек и модулей, предназначенных для организации обработки различных данных и их визуализации. Такие библиотеки также бывают коммерческими (например, ArcGIS Engine) и свободными (например, библиотека GDAL/OGR).
В случае такого подхода к разработке не существует никаких ограничений в выборе механизмов работы приложения. Это может быть как локальное, так и веб-приложение. Но такой способ является самым сложным и требует наибольшей квалификации.
После оценки всех достоинств и недостатков перечисленных выше форм реализации программного продукта был выбран первый вариант – создание пользовательского дополнения существующей ГИС. Такая форма наиболее подходит для масштабов и сферы применения разрабатываемого комплекса. Существование в виде дополнительного модуля означает развитую систему сопровождения, предусмотренную в базовой ГИС, хорошо проработанный пользовательский интерфейс, простоту внедрения. Эти факторы и явились определяющими при выборе формы реализации.
|
