ΠΑΡΑΔΟΤΕΟ 5.2 : Τεχνική έκθεση και λογισμικό για δημιουργία βάσης δεδομένων και ΓΣΠ

Transcript

1 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ, ΔΙΑ ΒΙΟΥ ΜΑΘΗΣΗΣ ΚΑΙ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΕΙΔΙΚΗ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΤΩΝ ΔΡΑΣΕΩΝ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΤΟΥ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟΥ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΔΙΑ ΒΙΟΥ ΜΑΘΗΣΗΣ ΚΑΙ ΣΤΟΥΣ ΤΟΜΕΙΣ ΤΗΣ ΈΡΕΥΝΑΣ ΤΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΚΑΙΝΟΤΟΜΊΑΣ Ε.Υ.Δ.Ε. Ε.Τ.Α.Κ.) ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΑ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΑ «ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΤΙΚΟΤΗΤΑ & ΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ» ΚΑΙ ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΩΝ ΣΕ ΜΕΤΑΒΑΣΗ έν τω ρ ΕΘΝΙΚΟ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΑΝΑΦΟΡΑΣ ΕΣΠΑ ΔΡΑΣΗ ΕΘΝΙΚΗΣ ΕΜΒΕΛΕΙΑΣ Υδ ρο μ «ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑ» ΠΡΑΞΗ Ι:«Συνεργατικά έργα μικρής και μεσαίας κλίμακας» «ΥΔΡΟΜΕΝΤΩΡ: ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ yr ig ht - ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΟΣΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΑΓΡΟΤΙΚΩΝ ΛΕΚΑΝΩΝ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΥΠΟ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΚΛΙΜΑΤΙΚΗΣ ΑΛΛΑΓΗΣ. ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΤΗ ΛΕΚΑΝΗ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΗΣ ΛΙΜΝΗΣ ΚΑΡΛΑΣ.» ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ op Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Ι.Ε.ΤΕ.Θ. Ινστιτούτο Έρευνας και Τεχνολογίας Θεσσαλίας ΦΟΡΕΑΣ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΟΙΚΟΝΑΠΤΥΞΗΣ ΚΑΡΛΑΣ, ΜΑΥΡΟΒΟΥΝΙΟΥ, ΚΕΦΑΛΟΒΡΥΣΟΥ, ΒΕΛΕΣΤΙΝΟΥ. ELPHO A.E. SCIENTACT Α.Ε. C ΠΑΡΑΔΟΤΕΟ 5.2 : Τεχνική έκθεση και λογισμικό για δημιουργία βάσης δεδομένων και ΓΣΠ ΕΥΡΩΠΑΪΚΗ ΕΝΩΣΗ ΕΥΡΩΠΑΪΚΟ ΤΑΜΕΙΟ ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΚΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ

2 ΥΔΡΟΜΕΝΤΩΡ ii

3 Πίνακας Περιεχομένων Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή Αναγκαιότητα και φυσικό αντικείμενο Γενικά σχήματα βάσεων δεδομένων Επίπεδα Αφαίρεσης Ανεξαρτησία Δεδομένων Μοντέλα Δεδομένων Εννοιολογικός Σχεδιασμός... 5 Κεφάλαιο 2 Αισθητήρες, αποθήκευση στοιχείων και ασύρματη επικοινωνία Εισαγωγή Δεδομένα Γεωδαισίας από αισθητήρες Δεδομένα Πεδίου... 9 Κεφάλαιο 3 Περιγραφή της βάσης δεδομένων Εισαγωγή Εννοιολογικός Λογικός και Φυσικός σχεδιασμός Σχεδιασμός και ανάπτυξη ΓΣΠ Το Λογισμικό ArcGis DeskTop Το Λογισμικό ArcGis Server ArcGis ArcObjects Χρήστες ΓΣΠ iii

4 iv

5 Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή 1.1 Αναγκαιότητα και φυσικό αντικείμενο Οι πρόσφατες εξελίξεις στην τεχνολογία αισθητήρων και ασύρματων δικτύων και η σύγκλισή τους με το Διαδίκτυο προσφέρουν τεράστιες ευκαιρίες για την ανάπτυξη και την εφαρμογή διαφόρων συστημάτων αισθητήρων για διάφορες περιβαλλοντικές και φυσικές επιστήμες. Σε τέτοια συστήματα στόχος είναι να δημιουργηθεί ένα περιφερειακό δίκτυο αισθητήρων που παρέχουν εξ αποστάσεως, παρακολούθηση ή/και έλεγχο των σημαντικών λειτουργιών για παράδειγμα της γεωργίας της υδρολογίας και διαφόρων άλλων επιστημών και έτσι προσθέτουν αξία μέσω της βελτίωσης της αποδοτικότητας και της αποτελεσματικότητας νέων πρακτικών διαχείρισης σε πραγματικό χρόνο. Από την άλλη μεριά η real-time πρόσβαση σε διάφορα υδρολογικά δεδομένα είναι το κλειδί για το σχεδιασμό επιτυχημένων περιβαλλοντικών πολιτικών και δραστηριοτήτων. Ηλεκτρονικοί χάρτες οι οποίοι βασίζονται σε κατανεμημένες βάσεις δεδομένων είναι θεμελιώδους σημασίας για το σχεδιασμό και τη λήψη αποφάσεων από τους αρμόδιους φορείς σε όλες τις περιφέρειες και για όλες τις χωρικές και χρονικές κλίμακες. Ειδικότερα η διαχείριση του νερού και περισσότερο του γλυκού νερού είναι ένα σημαντικό περιουσιακό στοιχείο στην Ελλάδα η οποία αντιμετωπίζει κατά καιρούς και κατά περιοχές τεράστια προβλήματα ανυδρίας. Επομένως η δυνατότητα συλλογής πληροφορίας αλλά και η δυνατότητα προσβασιμότητας διαφόρων υδρολογικών πληροφοριών που τηρούνται ή κατέχονται από τις δημόσιες αρχές και τις επιχειρήσεις ή επιστημονικά ιδρύματα αποτελούν ένα κρίσιμο παράγοντα διαχείρισης. Αλλά αυτό δεν ισχύει μόνο για τις παραπάνω κατηγορίες ανθρώπινου δυναμικού. Η πρόσβαση και η οπτική αναπαράσταση των περιβαλλοντικών πληροφοριών για το κοινό και τους απλούς πολίτες είναι απαραίτητη 1

6 για την προσέλκυση μεγαλύτερης ευαισθητοποίησης σε ότι έχει σχέση με θέματα που αφορούν την ποιότητα και της ποσότητα των υδάτων. Σκοπός μας σε αυτό το έργο είναι να δημιουργήσουμε ένα ολοκληρωμένο σύστημα παρακολούθησης τιμών πεδίου οι οποίες αποτελούν υδρολογικές και μετεωρολογικές χρονοσειρές και οι οποίες λαμβάνονται από ένα σύστημα ασύρματων αισθητήρων στην περιοχή της λίμνης Κάρλας. Η συγκεκριμένη τεχνική έκθεση έχει ως σκοπός την πλήρη περιγραφή της βάσης δεδομένων για το σύστημα παρακολούθησης το οποίο ονομάζουμε και ηλεκτρονικό παρατηρητήριο και για την ολοκλήρωση του οποίου στο παρόν πρόγραμμα είναι η εταιρία ELPHO Α.Ε. 1.2 Γενικά σχήματα βάσεων δεδομένων Σε αυτή την ενότητα περιγράφουμε γενικά την τεχνολογία που αφορά τις βάσεις δεδομένων τα τελευταία χρόνια. Η περιγραφή μας θα είναι σύντομη αλλά περιεκτική έτσι ώστε ο αναγνώστης της τεχνικής έκθεσης να βρίσκεται σε θέση να αποτυπώσει αφενός όλη τη σχετική ορολογία και αφετέρου να μπορεί να ακολουθήσει την ροή του κειμένου ειδικά στην αναλυτική περιγραφή του παρόντος συστήματος. Η εξέλιξη της αρχιτεκτονικής των Συστημάτων Βάσεων Δεδομένων (ΣΒΔ) καθρεπτίζει την τάση στην πληροφορική, όπου μεγάλοι κεντρικοί υπολογιστές αντικαθίστανται από σταθμούς εργασίας και προσωπικούς Η/Υ που συνδέονται με επικοινωνιακά δίκτυα. Η πιο επικρατούσα αρχιτεκτονική σε αυτά τα συστήματα είναι η αρχιτεκτονική εξυπηρετητή πελάτη (client server architecture) στην οποία: Το τμήμα του εξυπηρετούμενου διαχειρίζεται την προσπέλαση του χρήστη και παρέχει φιλικές στο χρήστη διεπαφές (φόρμες, μενού) ενώ Το τμήμα εξυπηρετητή διαχειρίζεται την αποθήκευση των δεδομένων, την προσπέλαση, την αναζήτηση και άλλες λειτουργίες. 2

7 1.2.1 Επίπεδα Αφαίρεσης Ένας από τους κύριους στόχους ενός ΣΒΔ είναι να παρέχει μια αφηρημένη όψη των δεδομένων, αποκρύπτοντας από το χρήστη λεπτομέρειες σχετικά με την αναπαράσταση και την αποθήκευσή τους. Σε ένα ΣΒΔ, τα δεδομένα αναπαρίστανται σε 3 επίπεδα αφαίρεσης (abstraction levels): Εσωτερικό επίπεδο (internal level): o το χαμηλότερο επίπεδο αφαίρεσης o περιγράφει με λεπτομέρεια την αποθήκευση των δεδομένων και τους δρόμους προσπέλασης σε αυτά Εννοιολογικό επίπεδο (conceptual level): o περιγράφει τη δομή ολόκληρης της Β.Δ. για μια κοινότητα χρηστών (δηλ. τα δεδομένα και τις μεταξύ τους σχέσεις) o Οι χρήστες οι οποίοι βλέπουν το σύστημα στο λογικό επίπεδο δεν χρειάζεται να γνωρίζουν τις λεπτομέρειες του φυσικού επιπέδου Εξωτερικό επίπεδο ή επίπεδο όψεων (external ή view level) o το υψηλότερο επίπεδο αφαίρεσης o περιγράφει κάποια μέρη της αποθηκευμένης πληροφορίας, καθώς κάποιοι χρήστες χρειάζονται πρόσβαση μόνο σε μέρος των ΒΔ o αποτελεί συγχρόνως και μηχανισμό ασφάλειας Αυτή η αρχιτεκτονική στις βάσεις δεδομένων φαίνεται επίσης πιο παραστατικά στο παρακάτω σχήμα 1 όπου ξεχωρίζουν τα τρία επίπεδα αφαίρεσης και δηλώνεται που πραγματικά μπορούν να βρίσκονται τα δεδομένα. Από το σχήμα μπορεί ο αναγνώστης να καταλάβει ότι οι χρήστες σε καμία περίπτωση δεν μπορούν να δουν τα λεγόμενα raw data αλλά την παρουσίαση τους όταν αυτά ενσωματώνονται με βάση τις παραπάνω αφαιρετικότητες: 3

8 έν τω ρ Υδ ρο μ yr ig ht - Σχήμα 1.1: Η αρχιτεκτονική τριών επιπέδων αφαίρεσης στις βάσεις δεδομένων 1.3 Ανεξαρτησία Δεδομένων Όταν μιλούμε για Ανεξαρτησία Δεδομένων (data independence) στην ουσία μιλούμε για τη δυνατότητα να αλλάζουμε το σχήμα ενός επιπέδου σ ένα ΣΒΔ χωρίς να χρειάζεται να op αλλάξουμε το σχήμα του αμέσως υψηλότερου επιπέδου. Βασικά υπάρχουν δύο βασικοί τύποι ανεξαρτησίας δεδομένων: C Λογική ανεξαρτησία (logical independence): η δυνατότητα να αλλάζουμε το εννοιολογικό σχήμα χωρίς να χρειάζεται να αλλάξουμε τις εξωτερικές όψεις. o Τέτοιες μεταβολές είναι απαραίτητες όταν μεταβάλλεται η εννοιολογική δομή μιας ΒΔ Φυσική ανεξαρτησία (physical independence): η δυνατότητα να αλλάζουμε το εσωτερικό σχήμα χωρίς να χρειάζεται να αλλάξουμε το εννοιολογικό σχήμα (ή τα εξωτερικά σχήματα) 4

9 o Μεταβολές στο εσωτερικό σχήμα είναι συχνά απαραίτητες για λόγους βελτιστοποίησης της απόδοσης του συστήματος o Αυτό που αλλάζει κάθε φορά είναι η απεικόνιση μεταξύ δύο επιπέδων 1.4 Μοντέλα Δεδομένων Ένα μοντέλο δεδομένων (data model) είναι ένα σύνολο εννοιών για την περιγραφή των δεδομένων, των σχέσεων μεταξύ αυτών, τη σημασιολογία τους και τους περιορισμούς στους οποίους υπόκεινται. Τα μοντέλα δεδομένων αποτελούν απαραίτητο μέσο για την επίτευξη της αφαίρεσης των δεδομένων διότι βοηθούν στον ορισμό και διαγραμματική αναπαράσταση των σχημάτων. Υπάρχουν τρεις κατηγορίες μοντέλων δεδομένων: Υψηλού επιπέδου ή εννοιολογικά : αυτά παρέχουν έννοιες που βρίσκονται κοντά στον τρόπο με τον οποίο πολλοί χρήστες αντιλαμβάνονται τα δεδομένα. ένα κλασικό παράδειγμα αυτής της κατηγορίας είναι το μοντέλο οντοτήτων συσχετίσεων Παραστατικά μοντέλα ή υλοποίησης : αυτά παρέχουν έννοιες κατανοητές από τους χρήστες, αλλά δεν είναι τόσο απομακρυσμένες από τον τρόπο αποθήκευσης των δεδομένων στον υπολογιστή και χρησιμοποιούνται στα σύγχρονα εμπορικά συστήματα ΣΔΒΔ όπως για παράδειγμα το σχεσιακό μοντέλο Χαμηλού επιπέδου ή φυσικά : αυτά περιγράφουν τις λεπτομέρειες του τρόπου αποθήκευσης των δεδομένων στον υπολογιστή και απευθύνονται σε ειδικούς των υπολογιστών κι όχι τυπικούς χρήστες Εννοιολογικός Σχεδιασμός Η δημιουργία ενός εννοιολογικού σχήματος για τη Β.Δ. με τη χρήση ενός εννοιολογικού μοντέλου δεδομένων υψηλού επιπέδου απαιτεί τις περιγραφές των τύπων δεδομένων, των συσχετίσεων και των περιορισμών που συνάγονται. Ο σχεδιασμός αυτός χρησιμοποιείται 5

10 σαν μέσο επικοινωνίας μεταξύ τεχνικών και μη τεχνικών χρηστών και σαν αναφορά για την εξασφάλιση ότι όλες οι απαιτήσεις των χρηστών σχετικά με τα δεδομένα ικανοποιούνται και δεν εμπεριέχουν αντιθέσεις. Επιπρόσθετα, επιτρέπει στους σχεδιαστές να επικεντρώνονται στις ιδιότητες των δεδομένων κι όχι στις λεπτομέρειες αποθήκευσης 6

11 Κεφάλαιο 2 Αισθητήρες, αποθήκευση στοιχείων και ασύρματη επικοινωνία 2.1 Εισαγωγή Ένα ασύρματο δίκτυο αισθητήρων (ΑΔΑ / Wireless Sensor Network - WSN ) αποτελείται από διασκορπισμένους αυτόνομους αισθητήρες για την παρακολούθηση φυσικών ή περιβαλλοντολογικών συνθηκών, όπως η θερμοκρασία, ο ήχος, η ατμοσφαιρική πίεση κτλ. και μέσω συνεργασίας να μεταφέρει τα δεδομένα μέσω του δικτύου σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία. Τα πιο μοντέρνα δίκτυα είναι ικανά και να δίνουν αλλά και να δέχονται πληροφορίες πράγμα που τους επιτρέπει να ελέγχουν την δραστηριότητα των αισθητήρων. Το κίνητρο για την ανάπτυξη των ασύρματων δικτύων με αισθητήρες ήταν οι στρατιωτικές εφαρμογές όπως η παρακολούθηση των πεδίων μάχης. Σήμερα τέτοια δίκτυα χρησιμοποιούνται σε πολλές καταναλωτικές και βιομηχανικές εφαρμογές, η παρακολούθηση και ο έλεγχος της βιομηχανικής παραγωγής, την παρακολούθηση των μηχανημάτων υγείας και πολλά άλλα. Το ασύρματο δίκτυο αισθητήρων αποτελείται από κόμβους - από μερικές σε αρκετές εκατοντάδες η ακόμα και χιλιάδες, όπου κάθε κόμβος συνδέετε σε έναν (η κάποιες φορές σε αρκετούς) αισθητήρες. Κάθε τέτοιος κόμβος του δικτύου αισθητήρων έχει χαρακτηριστικά μερικά κομμάτια: ένα ραδιοπομποδέκτη με μια εσωτερική κεραία ή μια σύνδεση με μια εξωτερική κεραία, ένα μικροελεγκτή, ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα για τη διασύνδεση με τους αισθητήρες και μια πηγή ενέργειας, συνήθως μια μπαταρία η μια ενσωματωμένη μορφή συγκομιδής ενέργειας. Ένας αισθητήριος κόμβος μπορεί να ποικίλει σε μέγεθος από εκείνο ενός κουτιού παπουτσιών μέχρι το μέγεθος ενός κόκκου σκόνης. Το 7

12 κόστος των αισθητήριων κόμβων ποικίλει, ξεκινώντας από μερικά και φτάνοντας σε εκατοντάδες ευρώ, αναλόγως την πολυπλοκότητα των μεμονωμένων αισθητήριων κόμβων. Οι περιορισμοί σε μέγεθος και κόστος έχουν ως αποτέλεσμα αντίστοιχους περιορισμούς σε πόρους όπως ενέργεια, μνήμη, υπολογιστική ταχύτητα και στο εύρος ζώνης των επικοινωνιών. Η τοπολογία των αισθητήρων μπορεί να διαφέρει από ένα δίκτυο τοπολογίας αστέρος σε ένα αναπτυγμένο ασύρματο δίκτυο πλέγματος multi-hop. Η πολλαπλασιαστική τεχνική μεταξύ των λυκίσκων του δικτύου μπορεί να είναι η δρομολόγηση ή ο καταιγισμός διακίνησης Σχήμα 2.1: Μια απεικόνιση ενός δικτύου αισθητήρων 2.2 Δεδομένα Γεωδαισίας από αισθητήρες Τα δεδομένα που συγκεντρώνονται από ασύρματα δίκτυα αισθητήρων είναι συνήθως αποθηκευμένα με τη μορφή των αριθμητικών δεδομένων σε έναν κεντρικό σταθμό βάσης. Επιπλέον, το Open Geospatial Consortium (OGC) προσδιορίζει τα πρότυπα για την διαλειτουργικότητα των διεπαφών και κωδικοποιήσεις μεταδεδομένων που επιτρέπουν ολοκλήρωση σε πραγματικό χρόνο των ετερογενών ιστών αισθητήρων στο Internet, επιτρέποντας σε κάθε άτομο την παρακολούθηση ή τον έλεγχο Ασυρμάτων Δικτύων Αισθητήρων μέσω ενός προγράμματος περιήγησης στο Web. 8

13 Για να μειωθεί το κόστος της επικοινωνίας μερικοί αλγόριθμοι εξαλείφουν ή μειώνουν τις περιττές πληροφορίες των αισθητηρίων κόμβων και την αποφυγή διαβίβασης των στοιχείων, που δεν έχουν καμία χρήση. Όπως οι κόμβοι μπορούν να επιθεωρούν τα δεδομένα που προωθούν μπορούν επίσης να μετρήσουν τους μέσους όρους ή την κατευθυντικότητα για παράδειγμα των αναγνώσεων από άλλους κόμβους. Για παράδειγμα, στην ανίχνευση και την παρακολούθηση των αιτήσεων, είναι γενικά περίπτωση όπου γειτονικοί κόμβοι αισθητήρων παρακολούθησης περιβαλλοντικών εγγράφουν έν τω ρ χαρακτηριστικά παρόμοιες αξίες. Αυτό το είδος του πλεονασμού δεδομένων λόγω της χωρικής συσχέτισης μεταξύ των παρατηρήσεων του αισθητήρα εμπνέει τις τεχνικές για τη 2.3 Δεδομένα Πεδίου Υδ ρο μ συγκέντρωση και εξόρυξη δεδομένων στο δίκτυο. Στο σύστημα μας τα δεδομένα προέρχονται από τοποθετημένους σταθμούς της C op yr ig ht - εταιρίας ScientAct. Όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα Σχήμα 2.2: Δίκτυο τηλεμετρίας 9

14 Τα δεδομένα που συναθροίζονται στους ανωτέρω αισθητήρες συσσωρεύονται σε ένα sink point το οποίο έχει τοποθετηθεί στην περιοχή Φιτόκο του Βόλου όπου και εδράζει το τμήμα Γεωπονίας του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας. Η Scientact έχει εγκαταστήσει το sinkpoint σαν γέφυρα δεδομένων μιας και έχει δημιουργήσει μια υπηρεσία διαδικτύου (Web Service) η οποία ονομάζεται Α2Α και η οποία έχει ως σκοπό να μεταδίδει τα δεδομένα από όλους τους εγκατεστημένους αισθητήρες σε οποιαδήποτε μηχανή αιτείται αυτών. Για να συμβεί αυτό πρέπει στη μηχανή πελάτη να τοποθετηθεί λογισμικό-πελάτη το οποίο αιτείται τη συλλογή αυτών των δεδομένων σε τοπική βάση. Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται η συνολική αρχιτεκτονική του συστήματος παρατήρησης Σχήμα 2.3: Δίκτυο τηλεμετρίας για τη συνάθροιση δεδομένων Από την άλλη μεριά τα δεδομένα σε «raw mode» φαίνονται όπως δείχνει το παρακάτω σχήμα: Σχήμα 2.4: Παράδειγμα Δεδομένων σε raw mode 10

15 Κεφάλαιο 3 Περιγραφή της βάσης δεδομένων 3.1 Εισαγωγή Το σχεσιακό σχήμα της βάσης δεδομένων αναπτύχθηκε ύστερα από την ανάλυση των δεδομένων και παραμέτρων που τα διέπουν, τα οποία δόθηκαν στην Orbitlab από το ΚΕΤΕΑΘ και το Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας. Τέτοια είναι: 1) ιστορικά μετεωρολογικά δεδομένα (υδατόπτωση, θερμοκρασία, ηλιακή ακτινοβολία, κλπ) 2) δεδομένα από το τηλεμετρικό δικτύου (ScientAct) 3) γεωγραφικά δεδομένα σχετικά με τις θέσεις καλλιεργειών, καθώς και δεδομένα χρήσης νερού (καταναλώσεις, μέθοδοι άρδευσης) 4) στατιστικά δεδομένα (γεωργικές και κτηνοτροφικές απογραφές) Αναλυτικά στο σχεδιασμό ακολουθήθηκαν τα παρακάτω βήματα : 3.2 Εννοιολογικός Λογικός και Φυσικός σχεδιασμός Στα πλαίσια του εννοιολογικού σχεδιασμού έγιναν τα εξής : Προσδιορισμός του τύπου των κυρίων οντοτήτων (entities). Προσδιορισμός των συσχετίσεων(relationships) και των τύπων αυτών που υφίστανται μεταξύ των οντοτήτων που έχουν προσδιοριστεί καθώς και ο τύπος πληθικότητας (cardinality) τους (1:1,1:M,M:N). Προσδιορισμός των γνωρισμάτων (attributes) των οντοτήτων και των 11

16 συσχετίσεων. Προσδιορισμός του πεδίου ορισμού των τιμών (Domain) των γνωρισμάτων. Προσδιορισμός γνωρίσματος/ων ως υποψηφίων κλειδιού/ων (candidate key) και πρωτεύοντος κλειδιού(primary key). Προσδιορισμός Υπερκλάσεων (Superclass) και Υπόκλασεων (Subclass). Προσδιορισμός Ιεραρχιών μεταξύ των οντοτήτων. Στα πλαίσια του λογικού σχεδιασμού έγιναν τα εξής : Δημιουργία και Επικύρωση (validation) του λογικού μοντέλου Κανονικοποίηση της βάσης δεδομένων. Ο φυσικός σχεδιασμός και η υλοποίηση της βάσης δεδομένων : Μεταφορά του συνολικού λογικού μοντέλου δεδομένων στο DBMS εργασίας με σκοπό τη δημιουργία ενός λειτουργικού σχεσιακού σχήματος Βάσης Δεδομένων που περιλαμβάνει τα εξής κύρια βήματα: o Μετατροπή των οντοτήτων σε πίνακες. o Μετατροπή των συσχετίσεων σε foreign keys. o Μετατροπή των γνωρισμάτων σε λίστες δεδομένων. o Προσαρμογή των φυσικού μοντέλου σύμφωνα με τους φυσικούς περιορισμούς και απαιτήσεις. Το λογισμικό της βάσης δεδομένων που επιλέχθηκε για την αποθήκευση των δεδομένων είναι ο Microsoft Sql Server 2008 R2 και διαθέτει τα παρακάτω βασικά χαρακτηριστικά και λειτουργίες: υποστηρίζει πλήρως Σχεσιακές Βάσεις δεδομένων καθώς και stored procedure,triggers,views,indexes,t-sql κ.α. 12

17 υποστηρίζει unicode standard μεγαλύτερο της έκδοσης 2 όπως επίσης και utf8, utf16 περιλαμβάνει το Management Studio, μία πλατφόρμα πλήρης διαχείρισης του Sql Server. Μέσα από το γραφικό περιβάλλον του SQL Server Management Studio δίνεται η δυνατότητα: o διαχείρισης χρηστών, πινάκων,views, stored procedures o των εγγεγραμμένων Database server o Backup / Restore o Γραφική εκτέλεση Sql queries και Transact Sql queries o Δημιουργία, ανάλυσης και δημοσίευσης αναφορών Πλήρης διαχείρισης της ασφάλειας του Sql Server σε επίπεδο δεδομένων, του περιβάλλοντος εργασίας και συνδεσιμότητας με άλλους Sql Servers και εφαρμογές. Προσφέρει δημιουργία αναφορών επίδοσης και στατιστικών, online analytical processing (OLAP) analysis, Key Performance Indicator (KPI) scorecards, και data mining. Η διαχείριση του γίνεται μέσα από το SQL Server Management Studio Προχωρημένες δυνατότητες auditing παρέχονται μέσα από την χρησιμοποίηση DDL και DML triggers υποστηρίζει την κατάτμηση πινάκων και δεικτών (Table and Index Partitioning) μέσα από την T-SQL(Transacted SQL) ή γραφικά από το SQL Server Management Studio. Οι μέθοδοι οργάνωσης των δεδομένων που υποστηρίζονται από τον SQL Server είναι οι εξής: o clustered and non-clustered indexes implemented as B-trees. o Full Text Indexing. o XML indexing. υποστηρίζει χωρικά δεδομένα μέσα από 2 τύπους δεδομένων geometry, geography υποστηρίζει χωρικές πράξεις και τελεστές υποστηρίζει πλήρως το χωρικό σχήμα βάσης δεδομένων που εγκαθιστά ο Esri 13

18 ArcSde 10. Τα αλφαριθμητικά δεδομένα που εισάγονται στη βάση δεδομένων από το τηλεμετρικό δίκτυο υπολογίζονται σε εγγραφές το χρόνο και λόγο του πλήθους τους δόθηκε ιδιαίτερη έμφαση σε τεχνικές table partitioning, indexing και analysis (olap cubes) για ταχύτερη προσπέλαση. Στη βάση δεδομένων έχει εγκατασταθεί το σχεσιακό σχήμα και τα δεδομένα που προσφέρει ο ESRI ArcSde 10 ώστε η βάση δεδομένων μας να είναι προσπελάσιμη από τη σουίτα Esri Arcgis 10 (ArcMap, ArcCatalog, ArcGis Server) και από τα προγραμματιστικά εργαλεία (SDK) ArcObjects 10 όπου θα στηριχτεί και οι ανάπτυξη των Gis εφαρμογών. Τα γεωγραφικά δεδομένα αποθηκεύονται σε πεδία με τύπο geometry στο κατάλληλο προβολικό σύστημα, συνήθως (EGSA 87). Όλα οι πίνακες με γεωγραφικά δεδομένα έχουν ενεργοποιηθεί από το ArcSde και αποτελούν arcsde layers. Σχήμα 3.1: Arcsde 3.3 Σχεδιασμός και ανάπτυξη ΓΣΠ Σε συνεργασία με το ΚΕΤΕΑΘ και το Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας ορίστηκαν οι παράμετροι του ΓΣΠ οι οποίοι στη συνέχεια οδήγησαν στον σχεδιασμό και στην υλοποίηση του ΓΣΠ. Η μεθοδολογία είναι η εξής: Συγκέντρωση, εκτίμηση και σχεδιασμός διαλειτουργικότητας με τα στοιχεία που προκύπτουν από το σύστημα καταγραφής. 14

19 Συγκέντρωση, εκτίμηση και σχεδιασμός διαλειτουργικότητας με τα στοιχεία που προκύπτουν από το σχεδιασμό και την ανάπτυξη των βάσεων δεδομένων. Προσδιορισμός του αριθμού των επίπεδων (layers). Προσδιορισμός του είδους των επίπεδων (layers). Επιλογή κατάλληλων χαρτογραφικών προϊόντων υποβάθρου. Προσδιορισμός των εισόδων (inputs). Προσδιορισμός των εξόδων-προϊόντων (outputs). Προσδιορισμός των κριτικών σημείων (critical points). Προσδιορισμός και επιλογή των κατάλληλων παραμέτρων με σκοπό την υψηλή και καλαίσθητη εμφάνιση των εφαρμογών. Ανάλυση όλων των ειδικών εργαλείων των λογισμικών υλοποίησης GIS με σκοπό την απάντηση όλων των απαιτήσεων των εφαρμογών GIS. Δημιουργία νέων διεργασιών (procedures) για τις ειδικές απαιτήσεις και τη παραμετροποίηση των ζητούμενων εφαρμογών. Υλοποίηση του πλάνου σχεδιασμού. 3.4 Το Λογισμικό ArcGis DeskTop Το ArcGis ArcMap 10 είναι το λογισμικό διαχείρισης της γεωγραφικής πληροφορίας και έχει τη δυνατότητα προσπέλασης γεωγραφικών δεδομένων (raster ή vector) για επισκόπηση ή επεξεργασία, που μπορεί να βρίσκονται αποθηκευμένα στη βάση δεδομένων του ΥΔΡΟΜΕΝΤΩΡ. Η σύνδεση των χρηστών του συστήματος που εργάζονται με το λογισμικό ArcGIS Desktop γίνεται απομακρυσμένα μέσω του τοπικού δικτύου. Τα γεωγραφικά δεδομένα που προσπελαύνονται με τον τρόπο αυτό, μπορεί να ανήκουν σε διαφόρους μορφότυπους, από τους πολλαπλούς που το λογισμικό ArcGIS Desktop υποστηρίζει. 15

20 Σχήμα 3.2: ArcGis DeskTop Το ArcGis ArcMap 10 προσφέρει τη δυνατότητα πλοήγησης στο χάρτη, μέσω της βασικής σειράς εργαλείων του ArcMap που ονομάζεται Tools. Σχήμα 3.3: Εργαλεία 16

21 3.5 Το Λογισμικό ArcGis Server Για την δημοσιοποίηση των γεωγραφικών και αλφαριθμητικών δεδομένων αναπτύσσονται από την Orbitlab εφαρμογές βασισμένες στο Arcgis Server Javascript Api. Ο Arcgis Server έχει τη δυνατότητα δημιουργίας Internet map services τα οποία δημιουργούνται από τη σύνθεση χαρτών μέσω του ArcMap. Το Arcgis Server Javascript Api έχει τη δυνατότητα προβολής αυτών των χαρτογραφικών συνθέσεων και προσφέρει εργαλεία για την πλοήγηση στο χάρτη,την επεξεργασία και ανάλυση των γεωγραφικών δεδομένων. Σχήμα 3.4: ArcGis Server Javascript Api 17

22 3.6 ArcGis ArcObjects Η σουίτα Esri ArcGis προσφέρει ένα ισχυρό προγραμματιστικό εργαλείο (SDK) ανάπτυξης παραμετροποιημένων εφαρμογών. Με τη χρήση των ArcObjects και την πλατφόρμα Microsoft.Net 4.0 η εταιρία Orbitlab αναπτύσσει την εφαρμογή για την αυτοματοποίηση της διαδικασίας εξαγωγής μοντέλων με τη χρήση των γεωγραφικών και αλφαριθμητικών δεδομένων που εδρεύουν στη βάση δεδομένων του ΥΔΡΟΜΕΝΤΩΡ. Εικόνα 16: ArcObjects 3.7 Χρήστες ΓΣΠ Οι διαχειριστές του συστήματος ΓΣΠ θα έχουν ως αρμοδιότητες τη διαχείριση της γεωγραφικής βάσης δεδομένων, τη διαχείριση των GIS services, τη διαχείριση των δεδομένων που θα εισάγονται στην κεντρική γεωγραφική βάση δεδομένων. Οι απλοί χρήστες του συστήματος GIS θα έχουν πρόσβαση στις web GIS εφαρμογές που θα αναπτυχθούν βασισμένα στο λογισμικό ArcGIS Server. Οι εξωτερικοί χρήστες του συστήματος GIS θα έχουν πρόσβαση σε web GIS εφαρμογές που θα αναπτυχθούν βασισμένα στο λογισμικό ArcGIS Server και θα εστιάζουν στη λειτουργικότητα και στα περιεχόμενα δεδομένα που αφορούν τα στοιχεία ενδιαφέροντός τους. 18