INTEROPERABILITA V GIS PODLE SPECIFIKACÍ OGC Interoperabilita v GIS podle specifikaćı OGC Radek Sklenička Department of Mapping and Cartography Faculty of Civil Engineering, CTU in Prague E-mail: radek.sklenicka@fsv.cvut.cz Kĺıčová slova: Open Geospatial Consortium, Geografické Informačńı Systémy, Web Proces- sing Service, chaining web services Abstrakt Trendem v oblasti Geografických informačńıch systém̊u je přechod z prostřed́ı desktopových produkt̊u k distribuovaným GIS systém̊um, založeným převážně na potenciálu webových služeb. V souvislosti s t́ım se hovoř́ı o tzv. interoperabilitě. Zásadńım subjektem, který podporuje interoperabilitu v GIS, je mezinárodńı neziskové konsorcium Open Geospatial Consorcium,Inc. (OGC). Konsorcium OGC vyv́ıj́ı specifikace aplikačńıch prostřed́ı a protokol̊u, které umožňuj́ı integraci v rámci aplikaćı, prostorových dat a služeb pro jejich zpracováváńı. Jedńım z aktuálně řešených problém̊u je vývoj modelu GIS, založeném na možnosti řetězeńı webových GIS služeb. Úvod Vývoj v oblasti Geografických informačńıch systémů směřuje k přechodu z prostřed́ı desk- topových produkt̊u k distribuovaným GIS systémům, založeným převážně na potenciálu webových služeb. V souvislosti s t́ım se hovoř́ı o tzv. interoperabilitě v GIS. Chápáńı in- teroperability přesahuje schopnost integrace nesourodých dat r̊uzných datových formát̊u, jde i o integraci na úrovni programových aplikaćı, webových i jiných služeb. Zachováváńı interoperability v GIS zajǐst’uje vývoj standard̊u a specifikaćı a jejich použ́ıváńı. Jde jednak o standardizováńı datových formát̊u a struktur, ale také o standardy a specifikace pro definice výpočetńıch postup̊u, algoritmů, specifikace aplikačńıch rozhrańı, protokol̊u a samozřejmě také webových služeb. Jednou z nejd̊uležitěǰśıch organizaćı zabývaj́ıćıch se standardizaćı v Geografických informačńıch technologíıch je konsorcium Open Geospatial Consorcium,Inc. (zkratka OGC). OGC konsorcium nab́ıźı specifikace pro GIS, které jsou zveřejněné a volně př́ıstupné na domovských internetových stránkách OGC [1]. Tato otevřenost neńı nepodobná myšlence otevřenosti produkt̊u Open Source a Free Software. V současné době si svět Geograficḱıch informačńıch systému bez OGC specifikaćı dovede představit jen málokdo. Stejně to plat́ı i Open Source a Free Software produktech. Článek se zaměř́ı na konsorcium OGC, poohlédne se po specifikaćıch běžně použ́ıvaných v praxi, ale také zmı́ńı ty, které se v běžné praxi teprve objev́ı. Geinformatics FCE CTU 2006 170 INTEROPERABILITA V GIS PODLE SPECIFIKACÍ OGC Open Geospatial Consortium, Inc. Zásadńı vliv na specifikace a standardizaci v GIS má několik konsorcíı. Např́ıklad konsorcium W3C (World Wide Web consortium) [3] se sice př́ımo standardizaćı v Geoinformatice ne- zabývá, ale má pro tento obor velký význam, nebot’ má zásadńı vliv na vývoj interoperability ve webových technologíıch v̊ubec. Mezi nejd̊uležitěǰśı subjekty, které se př́ımo standardizaćı v Geoinformatice zabývaj́ı, patř́ı ISO (International Organization for Standardization), IN- SPIRE (The INfrastructure for SPatial InfoRmation in Europe) a snad nejzásadněǰśı vliv má OGC (Open Geospatial Consortium), viz. [1]. OGC je mezinárodńı pr̊umyslové neziskové konsorcium v́ıce než 300 obchodńıch společnost́ı, univerzit a vládńıch organizaćı, které společně usiluj́ı o interoperabilitu v oblasti Geogra- fických informačńıch systémů a tzv. “Location Base” službách. OGC bylo založeno v roce 1994. OGC vyv́ıj́ı specifikace aplikačńıch rozhrańı a protokol̊u, které umožňuj́ı interoperabilitu v rámci aplikaćı, prostorových dat a služeb tzv. “geoprocessingu”, tak jak je uvedeno v [2], v poznámce o OGC Specification Program. Vznik OGC specifikaćı Vznik OGC specifikaćı má jasně daný postup, daný směrnićı konsorcia. Předt́ım, než se řešený problém stane určitou OGC specifikaćı, projde širokou škálou fáźı vývoje, diskuśı, praktickým testováńım. Něž vyjde dokument s oficiálńım statutem OGC specifikace, předcháźı mu doku- menty s označeńım např. discussion papers, recommendation papers. V praxi běžně použ́ıvané OGC specifikace Pro připomenut́ı si uvedeme několik běžně použ́ıvaných OGC specifikaćı; jde převážně o speci- fikace webových mapových služeb a dále specifikace datových formát̊u, definićı styl̊u a definic základńıch grafických objekt̊u, které se v GIS vyskytuj́ı. Všechny specifikace jsou k dispozici na domovských internetových stránkách OGC, viz. [1]. WMS Snad nejběžněji využ́ıvanou specifikaćı OGC konsorcia je dnes již všudypř́ıtomná specifikace WMS (Web Map Service) webové služby, poskytuj́ıćı mapy v rastrovém formátu. Aby nedošlo k omylu; server se službou WMS neobsahuje pouze rastrová data, ale také vektorová data, často uložená v DBMS. Služba po požadavku klienta na mapový obsah vybere potřebná prostorová data a z těchto pak vygeneruje rastrový obraz a odešle jej. WFS Naproti tomu služba WFS (Web Feature Service) poskytuje i vektorová prostorová data v datovém formátu GML (Geographic Markup Language), který je daľśı specifikaćı OGC. Umožňuje tedy na rozd́ıl od WMS editaci prostorových dat na straně klienta. SLD Geinformatics FCE CTU 2006 171 INTEROPERABILITA V GIS PODLE SPECIFIKACÍ OGC SLD (Style Layer Descriptor), jak již název napov́ıdá, definuje možnosti volby styl̊u poskyto- vaných datových vrstev, které si uživatel podle potřeby nadefinuje. SLD rozšǐruje možnosti WMS. SFS SFS (Simple Features Specification) určuje zp̊usob definice základńıch grafických objekt̊u, které se v GIS vyskytuj́ı (bod̊u, liníı, polygon̊u, povrch̊u ...) a dále potom základńı prosto- rové vazby mezi nimi (pr̊useč́ık, překryt́ı, styk, ...). Existuj́ı tři implementačńı specifikace pro rozhrańı OLE/COM, CORBA a dotazovaćı jazyk SQL. Z geodetického pohledu zaj́ımavé specifikace Z geodetického pohledu jsou zaj́ımavé specifikace, které se zabývaj́ı otázkou souřadnicových referenčńıch systémů a transformacemi souřadnic. Spatial referencing by coordinates Tato OGC specifikace zároveň supluje navrhovaný mezinárodńı ISO standard 19111 Geogra- phic information — Spatial referencing by coordinates. Definuje souřadnicové referenčńı systémy a operace mezi nimi. Tak jak je známo z geodézie, definuje např. referenčńı elipsoid, geodetické datum, geoid, geocentrické souřadnice, elipsoi- dické výšky, atd. Coordinate Transformation Services Implementačńı OGC specifikace definuj́ıćı aplikačńı rozhrańı pro práci se souřadnicovými systémy a transformacemi mezi souřadnicovými systémy. Existuj́ı implementace pro Java tř́ıdy a pro rozhrańı CORBA a COM. Tato specifikace vlastně ukazuje programátor̊um, jakým zp̊usobem vyv́ıjet software pro operace s souřadnicovými systémy. Existuj́ıćı kompletńı im- plementace této specifikace je obsažena v javovské sadě tř́ıd pro vývoj GIS aplikaćı GeoTools, viz. http://www.geotools.org/. Web Coordinate Transformation Service (WCTS) Jde o návrh implementačńı specifikace (zat́ım tzv. discussion paper ) pro webovou službu, která poskytuje transformace mezi souřadnicovými systémy. Dle základńı architektury webových služeb OGC konsorcia (OWS), viz. dále, poskytuje služba jednak základńı popis nab́ıdky svých možnost́ı, jako např. podporované souřadnicové systémy, podporované operace mezi zvolenými souřadnicovými systémy a také umožňuje provést zvolenou transformaci. To vše přes dotazy GetCapabilities, IsTransformable, Transform. Implementaci WCTS vyv́ıj́ı např. známý Open Source vývojář Frank Warmerdam, viz. [4]. Daľśı implementaci WCTS lze nalézt např́ıklad na adrese http://geobrain.laits.gmu.edu/cgi- bin/WCTS/wcts. Geinformatics FCE CTU 2006 172 http://www.geotools.org/. http://geobrain.laits.gmu.edu/cgi-bin/WCTS/wcts. http://geobrain.laits.gmu.edu/cgi-bin/WCTS/wcts. INTEROPERABILITA V GIS PODLE SPECIFIKACÍ OGC OpenGIS Web Services (OWS) architektura Ve výše uvedených sekćıch byly vypsány některé OGC specifikace webových služeb, které se již běžně v praxi využ́ıvaj́ı nebo jsou ve fázi testováńı a vývoje. Mohli bychom jistě připojit i daľśı, např́ıklad WCS (Web Coverage Service) služba se již také běžně využ́ıvá. Pro ilustraci uved’me ještě WTS (Web Terrain Service), Web3D (Web 3D Service), WRS (Web Registry Server). Specifikaćı webových služeb stále přibývá a je vhodné, aby měly nějaký společný definičńı rámec. Proto existuje specifikace OpenGIS Web Services Common Specification (OWS), která tento obecný rámec pro webové specifikace definuje. Specifikuje několik aspekt̊u společných pro implementace webových služeb. Jde o rámec určitých daných parametr̊u a obsahu kli- entských požadavk̊u (např. GetCapabilities) a datových struktur, které služba vraćı (requests and responses). Nad tento společný rámec definuje implementace konkrétńı služby své vlastńı parametry a strukturu dat. Pro ilustraci uved’me požadavek, který vraćı souhrnný popis dané služby. Jde o známý dotaz GetCapabilities, který lze nalézt v implementaćıch služeb WMS, WFS, WCS, WPS, WCTS a daľśıch. Web Processing Service (WPS) Navrhovaná specifikace (zat́ım tzv. discussion paper ) webové služby poskytuje přes webové rozhrańı př́ıstup k širš́ı škále GIS operaćı. Rozšǐruje možnosti od pouhého poskytováńı a prezentaci prostorových dat, k možnostem jejich zpracováńı a prováděńı r̊uzných výpočetńıch úkon̊u. Služba je zaměřena na zpracováváńı rastrových a vektorových prostorových dat. WPS nespecifikuje konkrétńı úlohu a konkrétńı požadovaná vstupńı a výstupńı data, ale poskytuje obecný mechanismus k popisu široké škály r̊uzných výpočetńıch úkon̊u, obecný mechanismus pro popis potřebných vstupńıch a výstupńıch dat požadovaných klientem služby. V souladu s architekturou OWS, operuje klient s prostředky služby prostřednictv́ım následuj́ı- ćıch tř́ı operaćı. GetCapabilities Tato operace vraćı popis (v XML dokumentu) služby, výčet dostupných výpočetńıch proces̊u a jejich verźı. Dotaz tohoto požadavku vypadá následovně: http://server.foo/foo?SERVICE=WPS&REQUEST=GetCapabilities&VERSION=0.2.1 DescribeProcess Na tento požadavek vraćı server detailńı popis jednoho či v́ıce dostupných proces̊u, spolu s popisem vstupńıch a výstupńıch dat. Pro ilustraci opět úplný zápis dotazu: http://server.foo/foo?SERVICE=WPS&REQUEST=DescribeProcess&VERSION=0.2.1 &ProcessName=xxx Execute Geinformatics FCE CTU 2006 173 INTEROPERABILITA V GIS PODLE SPECIFIKACÍ OGC Execute spust́ı požadovaný proces (výpočetńı úkon) a vrát́ı požadovaná výstupńı data. Chaining web services Daľśım krokem kupředu je možnost řetězeńı webových služeb, tzv. “Chaining web services”. Snahou je založit webové služby na společných specifikaćıch a standardech a tak umožnit jejich spojováńı na úrovni server - server, a dále jejich kaskádováńı a r̊uzné kombinováńı. Úroveň tohoto spojováńı klade velký d̊uraz na precizńı popis jednotlivých služeb. Do hry přicháźı jazyky a rozhrańı pro popis webových služeb jako je WSDL (Wed Service Description Language) [5], UDDI (Universal Description, Discovery and Integration) [6]. Hovoř́ı se o ontologii a o semantickém webu v̊ubec. V př́ıpadě OGC uved’me př́ıklad navrho- vané specifikace ve stádiu tzv. discussion paper, a to OWS 2 - Common Architecture: WSDL SOAP UDDI. Závěr Přechod z prostřed́ı desktopových produkt̊u k distribuovaným GIS systémům využ́ıvaj́ıćıch webových služeb jde ruku v ruce s rychlým vývojem webových technologíı. Nutnost́ı je za- chováńı interoperability, postavené na definováńı specifikaćı a standard̊u a jejich použ́ıváńı. Hlavńım subjektem, který se zabývá specifikacemi v oblasti GIS, je konsorcium Open Geospa- tial Consortium, Inc. (OGC). Základńı architekturu specifikaćı OGC webových služeb tvoř́ı OpenGIS Web Services Common Specification (OWS), která vytvář́ı společný obecný rámec pro webové služby. Vyv́ıj́ı se specifikace služeb WPS (Web Processing Service), které dále rozš́ı̌ŕı možnosti využit́ı funkčnosti GIS v prostřed́ı webu. Do fáze testováńı vcháźı technologie řetězeńı webových GIS služeb. Model distribuovaných GIS, založený na možnosti r̊uzných kombinaćı webových služeb, umožńı uživatel̊um flexibilně vytvářet vlastńı GIS řešeńı. Tento model je založen na nejnověǰśıch a rapidně se vyv́ıjej́ıćıch webových technologíıch a tak kam p̊ujde vývoj ve kterých určitých př́ıpadech ukáže teprve čas. Reference 1. Open Geospatial Consortium,Inc.1 - Open Geospatial Consortium,Inc. Home Page [2006- 05-10] 2. Technical Committee Policies and Procedures, document OGC 05-020r4, Open Geospa- tial Consortium,Inc., 2005, url: Online2 [2006-05-10] 3. W3C - Worl Wide Web consortium3 - W3C - Worl Wide Web consortium Home Page [2006-05-10] 1 http://www.opengeospatial.org/ 2 http://www.opengeospatial.org/about/?page=tcpp 3 http://www.w3.org/ Geinformatics FCE CTU 2006 174 http://www.opengeospatial.org/ http://www.opengeospatial.org/about/?page=tcpp http://www.w3.org/ INTEROPERABILITA V GIS PODLE SPECIFIKACÍ OGC 4. OGR WCTS Implementation4 - OGR WCTS Implementation Home Page [2006-05-10] 5. E. Christensen, F. Curbera, G. Meredith, and S. Weerawarana, “Web Services Descrip- tion Language (WSDL) 1.1”, W3C Note, 2001, url: Online5 [2006-05-10] 6. UDDI Project6 - UDDI Project Home Page [2006-05-10] 4 http://home.gdal.org/projects/wcts/ 5 http://www.w3.org/TR/wsdl 6 http://www.uddi.org Geinformatics FCE CTU 2006 175 http://home.gdal.org/projects/wcts/ http://www.w3.org/TR/wsdl http://www.uddi.org