"Geoserver: Περιγραφή και Ιδιότητες"

Transcript

1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ "Geoserver: Περιγραφή και Ιδιότητες" Πτυχιακή Εργασία της: Αρνάκης Ελευθέριος Ομάδα Επίβλεψης Κωνσταντίνος Ευαγγελίδης Ηλίας Γκρίνιας Α.Ε.Μ : 666 Κωνσταντίνος Ντούρος ΣΕΡΡΕΣ, Απρίλιος

2 Υπεύθυνη Δήλωση Οι παρακάτω υπογράφοντες δηλώνουμε ότι είμαστε συγγραφείς της παρούσας πτυχιακής εργασίας. Κάθε βοήθεια την οποία είχαμε για την προετοιμασία της, είναι πλήρως αναγνωρισμένη και αναφέρεται στην πτυχιακή εργασία. Αναφέρονται οι όποιες πηγές, από τις οποίες λήφθηκαν δεδομένα, ιδέες ή φράσεις για χρήση. Δηλώνουμε ότι αυτή η πτυχιακή εργασία προετοιμάστηκε από εμένα/εμάς προσωπικά και μετά την παρουσίαση και την επαρκή αξιολόγηση αποτελεί πνευματική περιουσία του Τμήματος Γεωπληροφορικής και Τοπογραφίας του ΤΕΙ Σερρών, σε εφαρμογή της 4.8. του κανονισμού πτυχιακών εργασιών του τμήματος. Στον πίνακα που ακολουθεί, οι συμβάλλοντες (συγγραφείς και επιβλέπων) στην εκπόνηση της πτυχιακής εργασίας, υπογράφοντας στην αντίστοιχη στήλη, δηλώνουμε υπεύθυνα ότι επιθυμούμε να διατίθενται τα στοιχεία σε τρίτους, μετά από έγγραφη άδεια του/ης Προϊσταμένου/ης του Τμήματος. να παραχωρηθεί στο τμήμα εκδόσεων και Βιβλιοθήκης του ΤΕΙ Σερρών το δικαίωμα να διαθέτει το πλήρες κείμενο της πτυχιακής σε ψηφιακή μορφή από το Διαδίκτυο (αφορά δηλαδή τη «γκρίζα βιβλιογραφία» που παράγεται στο Ίδρυμα). Πτυχιακή Εργασία του: Αρνάκη Ελευθέριου Προς τρίτους Βιβλιοθήκη Επιβλέπων Πτυχιακής Εργασίας Κωνσταντίνος Ευαγγελίδης ΣΕΡΡΕΣ,

3 Περιγραφή και ιδιότητες του GeoServer 3

4 4

5 Περιεχόμενα 1 Εισαγωγή Γενικά Βασικά Χαρακτηριστικά Ιστορία του GeoServer Web mapping servers Open standards (Ανοιχτά Πρότυπα) OGC Βασικές έννοιες του GeoServer Workspace (Χώρος εργασίας) Store (Αποθήκη) Layer (Επίπεδο) Layer group (Ομάδα επιπέδων) Style (Στυλ) Web Administration Interface (Διεπαφή διαδικτυακής διαχείρισης) About & Status Data Layer Preview (Προεπισκόπηση επιπέδων) Workspaces Stores (Αποθήκες) Layers (Επίπεδα) Layer Groups Styles Services (Υπηρεσίες) Web Coverage Service Web Feature Service Web Map Service Settings (Ρυθμίσεις) Tile Caching

6 3.6 Security (Ασφάλεια) Demos Tools (Εργαλεία) Οι βάσεις δεδομένων στον Geoserver Developing in Geoserver Extensions και modules του Geoserver Google Earth NASA World Wind INSPIRE Extension Python Extension Web Processing Service Extension Excel WFS Output Format Βιβλιογραφία

7 1 Εισαγωγή 1.1 Γενικά Ο GeoServer είναι ένας διαδικτυακός εξυπηρετητής (server) με λογισμικό ανοιχτού κώδικα 1 (GNU-General Public License). Τα πνευματικά του δικαιώματα κατέχει η OpenGeo και σκοπός του συγκεκριμένου server είναι να λειτουργεί στο πλαίσιο της ελεύθερης και ανοικτής Υποδομής Χωρικών Δεδομένων (SDI -Spatial Data Infrastructure). Είναι γραμμένος σε γλώσσα προγραμματισμού Java και χρησιμοποιεί τα GeoTools, τα οποία αποτελούν μια GIS βιβλιοθήκη. Είναι σχεδιασμένος για να είναι διαλειτουργικός, γεγονός που σημαίνει ότι επιτρέπει τη δημοσίευση χαρτών και χωρικών δεδομένων από πληθώρα προτύπων σε λογισμικά πελάτες, όπως οι περιηγητές διαδικτύου και τα λογισμικά Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών. Έτσι, έχει εξελιχθεί σε μια δημοφιλή μέθοδο σύνδεσης πληροφοριών σε Virtual Globe εφαρμογές 2 όπως το Google Earth και η NASA World Wind αλλά και σε εφαρμογές διαδικτυακών χαρτών όπως η OpenLayers, το Google Maps και το Bing Maps. Ο GeoServer χρησιμοποιεί τυποποιημένα ανοιχτά πρωτόκολλα του Open Geospatial Consortium. Αποτελεί εφαρμογή αναφοράς των προτύπων Web Feature Service και Web Coverage Service. Επίσης, υλοποιεί τις προδιαγραφές του Web Map Service, και του προτύπου Web Processing Service. Ο GeoServer αποτελεί ένα κεντρικό πυρήνα του Γεωχωρικού Διαδικτύου (Geospatial Web) (Δ1), (Δ2), (Δ3). Ο στόχος του GeoServer είναι να κάνει τη γεωχωρική πληροφορία όσο πιο προσβάσιμη γίνεται. Το ξεκίνημα της προσπάθειας αυτής έγινε με παραγωγή αξιόπιστων προϊόντων ανοιχτών προτύπων για μια πληθώρα μορφών 1 Ανοιχτού κώδικα σημαίνει ότι ο κώδικάς είναι διαθέσιμος δωρεάν για χρήση, ο χρήστης μπορεί να επικαιροποιησει τον κώδικα για δικούς του σκοπούς και ότι είναι προϊόν ομαδικής προσπάθειας 2 3D λογισμικό που απεικονίζει τη Γη ή κάποιον άλλο κόσμο 7

8 δεδομένων. Στη συνέχεια, οι προσπάθειες στράφηκαν προς την παροχή υποστήριξης για τις νέες γεω-διαδικτυκά προσανατολισμένες τεχνολογίες, συμπεριλαμβανομένου της υποστήριξης της μορφής KML, που δίνει στον GeoServer τη δυνατότητα να εξάγει δεδομένα απευθείας στο Google Earth και στο Google Maps. Επίσης, η υποστήριξη της μορφής GeoRSS, που παρέχει έναν εύκολο τρόπο εισαγωγής των δεδομένων του GeoServer σε mashup 3 χάρτες με Google Maps, Yahoo Maps, Microsoft Virtual Earth αλλά και ανοιχτές πλατφόρμες όπως είναι η OpenLayers. Επιπλέον, διεξάγεται συνεχής έρευνα και ανάπτυξη σχετικά με τη βελτίωση εκδόσεων του WFS πρωτόκολλου (Ξ6). Η ανάπτυξή του καθοδηγείται από την κοινότητα των ανοιχτού κώδικα GIS. Δεν χρειάζεται εγκατάσταση του Tomcat για να τρέξει, καθώς έχει ενσωματωμένο τον Jetty (ένας ενσωματώσιμος web-server για Java εφαρμογές). Πριν την έκδοση 2.0 χρειαζόταν να είναι εγκατεστημένο το JDK (Java Development Kit) (ΕΛ1). 1.2 Βασικά Χαρακτηριστικά Οι μορφές στις οποίες είναι διαθέσιμος ο GeoServer είναι: Binary (OS independent) Web Archive Windows Installer Mac OS X Istaller Source Code Ο GeoServer, επί του παρόντος, υποστηρίζει πολλές μορφές δεδομένων όπως είναι τα Shapefile, GeoTIFF, Microsoft SQL Server, ArcSDE, Oracle Spatial κ.α. Επίσης, δίνει τη δυνατότητα εξαγωγής των δεδομένων σε πολλές μορφές (KML, GML, Esri Shapefiles, JPEG, TIFF, PDF κ.α.) (Σχήμα 1). 3 είναι μια ιστοσελίδα ή διαδικτυακή εφαρμογή, η οποία χρησιμοποιεί περιεχόμενο από περισσότερες από μία πηγές για τη δημιουργία μιας νέας ενιαίας υπηρεσίας που εμφανίζεται σε ένα ενιαίο γραφικό περιβάλλον 8

9 Σχήμα 1: Δεδομένα εισόδου και εξόδου που υποστηρίζει ο GeoServer (Δ4) Τα δεδομένα στον GeoServer σερβίρονται με το ασφαλές και γρήγορο πρωτόκολλο WMS, WMTS. Εκτός, από την περίπτωση ψηφιοποίησης από την αρχή των δεδομένων, δεν υπάρχει τρόπος κάποιος να κλέψει τα δεδομένα που σερβίρονται. Ο GeoServer υποστηρίζει τα περισσότερα συστήματα αναφοράς της βάσης EPSG και επιτρέπει την μετατροπή του προβολικού συστήματος ανάλογα με το αίτημα του πελάτη. Με αυτό τον τρόπο, επιτρέπει στους χρήστες που δεν διαθέτουν λογισμικό μετατροπής χαρτογραφικών προβολών να εκτελούν τη διαδικασία απομακρυσμένα από τον εξυπηρετητή (Δ2). Η παρουσίαση κάθε θεματικού επιπέδου του χάρτη ελέγχεται από το πρότυπο SLD που επιτρέπει στα χαρακτηριστικά του χάρτη να έχουν χρώμα και σύμβολα. Συνδυάζοντας τους κανόνες αυτούς με τα Φίλτρα του OGC, μπορούν να παραχθούν χάρτες που η παρουσίαση τους εξαρτάται από την κλίμακα θέασης, που επιτρέπει την προσθήκη λεπτομέρειας όσο ο χρήστης μεγεθύνει το χάρτη. 1.3 Ιστορία του GeoServer Η δημιουργία του GeoServer ξεκίνησε το 2001 από ένα μη-κερδοσκοπικό τεχνολογικό κέντρο, το οποίο βρίσκεται στη Νέα Υόρκη, το The Open Planning Project (TOPP). Οι δημιουργοί του είχαν οραματιστεί ένα γεωχωρικό ιστό (Geospatial Web), όπου ο χρήστης θα έχει τη δυνατότητα αναζήτησης και 9

10 λήψης χωρικών δεδομένων, ανάλογο με τον παγκόσμιο ιστό (World Wide Web), όπου ο χρήστης αναζητά και λαμβάνει κείμενα. Από τους ίδιους δημιουργούς φτιάχτηκε και η ανοιχτού κώδικα GIS Java εργαλειοθήκη (toolkit) GeoTools, η οποία υποστηρίζει shapefiles, βάσεις δεδομένων Oracle κ.α. Την ίδια περίπου περίοδο, το OpenGIS Consortium (το σημερινό OGC-Open Geospatial Consortium) εργαζόταν πάνω στο πρότυπο Web Feature Service (WFS), το οποίο ορίζει ένα πρωτόκολλο απευθείας διάθεσης χωρικών δεδομένων στον ιστό, με τη χρήση GML (Geographic Markup Language) 4. Επίσης, δημιουργήθηκε ένα πρωτόκολλο για τη δημιουργία και απεικόνιση χαρτών σε εικόνες, το Web Map Service. Αλληλένδετα, δημιουργήθηκαν και άλλα έργα, τα οποία έχουν ενισχύσει τη λειτουργικότητα του GeoServer, όπως: η PostGIS από την Refractions Research, μια ελεύθερη και ανοιχτού κώδικα βάση δεδομένων, η οποία επέτρεψε στον GeoServer να συνδεθεί με μια δωρεάν βάση δεδομένων το OpenLayers από την MetaCarta, μια ανοιχτού κώδικα υπηρεσία προβολής χαρτών. Ο GeoServer μπορεί, πλέον, να εξάγει δεδομένα σε πολλούς απεικονιστές (viewer) χωρικών δεδομένων, όπως είναι το Google Earth. Επιπλέον, ο GeoServer αυτή τη στιγμή εργάζεται απευθείας με τη Google, προκειμένου να καταστεί δυνατή η αναζήτηση των δεδομένων του από το Google Maps (Ξ1). 1.4 Web mapping servers Οι εξυπηρετητές ιστού (web server) είναι προγράμματα, που μέσω του HTTP (Hypertext Transfer Protocol), λαμβάνει και επεξεργάζεται αιτήματα χρηστών για να τους προμηθεύσει ιστοσελίδες, εικόνες, αρχεία, δεδομένα κτλ. Δημοφιλείς εξυπηρετητές ιστού είναι ο Apache HTTP Server και οι Internet Information Services. Ένας χαρτογραφικός εξυπηρετητής ιστού (web mapping server) μπορεί να χρησιμοποίει το πρωτόκολλο HTTP αλλά απασχολεί και εξειδικευμένα 4 H GML είναι μια πρότυπη γλώσσα σήμανσης, αναπτυγμένη από το OGC, ως υποσύνολο της XML 10

11 πρωτόκολλα όπως το Web Map Service (WMS) και το Web Feature Service (WFS). Τα συγκεκριμένα πρωτόκολλα έχουν σχεδιαστεί για τη μεταφορά γεωγραφικών πληροφοριών από και προς το διακομιστή. Ουσιαστικά, ο GeoServer είναι ένας χαρτογραφικός εξυπηρετητής ιστού (web mapping server). Άλλοι server γεωχωρικών δεδομένων είναι ο MapServer, o Mapnik, ο Tomcat, o ArcGIS Server κ.α. 1.5 Open standards (Ανοιχτά Πρότυπα) Η χρήση των προτύπων καθίσταται απαραίτητη προκειμένου να εξασφαλιστεί η διαλειτουργικότητα των γεωχωρικών δεδομένων και υπηρεσιών. Στον τομέα της γεωπληροφορικής διαθέσιμα πρότυπα είναι αυτά της σειράς 191ΧΧ, του Διεθνή Οργανισμού Προτυποποίησης ISO, τα οποία διατίθενται έναντι αντιτίμου αλλά και αυτά του OGC (Open Geospatial Consortium), τα οποία είναι ανοιχτά και διατίθενται δωρεάν (ΕΛ2). Τα ανοιχτά πρότυπα του OGC είναι τεχνικά έγγραφα, που ορίζουν τις διεπαφές και τις κωδικοποιήσεις. Τα έγγραφα αυτά χρησιμοποιούνται από τους κατασκευαστές λογισμικού για την ενσωμάτωση ανοιχτών διεπαφών και κωδικοποιήσεων στα προϊόντα και τις υπηρεσίες τους (Δ5). Όπως έχει, ήδη, αναφερθεί ο GeoServer δημοσιεύει δεδομένα αποκλειστικά με τα χρήση ανοιχτών προτύπων. Επί του παρόντος, η προσπάθεια αυτή επικεντρώνεται γύρω την αρχιτεκτονική των ανοιχτών διαδικτυακών υπηρεσιών (Open Web Services) του OGC, καθώς έχουν πολύ υψηλές προδιαγραφές ποιότητας και τη μεγαλύτερη απήχηση. 1.6 OGC Το OGC είναι μια διεθνής εθελοντική κοινοπραξία 474 εταιρειών, κρατικών φορέων και πανεπιστήμιων που συμμετέχουν σε μια κοινή διαδικασία για την ανάπτυξη δημόσια διαθέσιμων προτύπων για διεπαφές και κωδικοποιήσεις και βέλτιστες τεχνικές δημιουργίας πληροφοριακών συστημάτων που εύκολα ανταλλάσουν χωρικές πληροφορίες και αλληλεπιδρούν με άλλα πληροφοριακά συστήματα. Το OGC ιδρύθηκε το

12 Η βασική γραμμή προτύπων του OGC περιλαμβάνει τα πρότυπα σχετικά με τις διεπαφές, την κωδικοποίηση, τα προφίλ, τα σχήματα εφαρμογών και τα κείμενα τεχνικών προδιαγραφών για τη βελτιστοποίηση των εργασιών. Τα πρότυπα αυτά και η σχέση τους με τα αντίστοιχα πρότυπα ISO περιγράφονται από το ORM, το μοντέλο αναφοράς του OGC. Τα περισσότερα πρότυπα OGC αναπτύχθηκαν τα τελευταία χρόνια μέσα στο περιβάλλον των διαδικτυακών υπηρεσιών και αναφέρονται και ως Διαδικτυακές Υπηρεσίες OGC (OGC Web Services - OWS). Το Σχήμα 2 παρέχει μια γενική εικόνα της αρχιτεκτονικής για τις Διαδικτυακές Υπηρεσίες OGC. Αυτό το σχήμα αναγνωρίζει τις γενικές κατηγορίες των υπηρεσιών οι οποίες συμμετέχουν σε διάφορες επεξεργασίες και δραστηριότητες τοποθεσίας (Δ7). Σχήμα 2: Αρχιτεκτονική των Διαδικτυακών υπηρεσιών OGC (Δ7) 12

13 2 Βασικές έννοιες του GeoServer 2.1 Workspace (Χώρος εργασίας) Ένα workspace είναι ένας θεωρητικός χώρος όπου μπορούν να ομαδοποιηθούν όλα τα παρόμοια δεδομένα. Συνήθως, για κάθε ξεχωριστό έργο, υπάρχει και ένας ξεχωριστός αντίστοιχος χώρος εργασίας. Η χρήση των χώρων εργασίας καθιστά εφικτό να υπάρχουν επίπεδα με το ίδιο όνομα π.χ. δρόμοι, σε διαφορετικούς χώρους εργασίας, χωρίς αυτό να δημιουργεί προβλήματα, αφού το πλήρες όνομα κάθε επίπεδου ορίζεται από το όνομα του και το όνομα του χώρου εργασίας στον οποίο ανήκει Ουσιαστικά, η ονομασία ενός χώρου εργασίας αντιστοιχεί σε ένα URI (Uniform Resource Identifier) δηλαδή μια διεύθυνση τύπου χωρίς όμως να χρειάζεται να αντιστοιχεί σε ένα διαδικτυακό τόπο, όπως οι διευθύνσεις URL (Δ4). 2.2 Store (Αποθήκη) Η έννοια της αποθήκης στον GeoServer σημαίνει ένας χώρος που περιέχει γεωγραφικά δεδομένα, ο οποίος αναφέρεται σε μια συγκεκριμένη πηγή δεδομένων, ένα shapefile ή μια βάση δεδομένων κτλ (Σχήμα 3). Οι παράμετροι σύνδεσης μιας αποθήκης αποθηκεύονται από τον GeoServer, για να χρειαστεί να εισαχθούν μόνο μια φορά. Σε μια αποθήκη μπορεί να περιέχονται ένα ή πολλά επίπεδα και κάθε αποθήκη πρέπει να συνδέεται με έναν μόνο χώρο εργασίας. Σχήμα 3: Τύποι αποθήκης (Δ4) 13

14 2.3 Layer (Επίπεδο) Ένα επίπεδο είναι ένα αρχείο που περιέχει χωρικά δεδομένα του ίδιου τύπου (σημεία, γραμμές, πολύγωνα ή ψηφιδωτά δεδομένα), τα οποία κατά κάποιο τρόπο ανήκουν στο ίδιο θέμα π.χ. ισοϋψείς, δρόμοι, τριγωνομετρικά σημεία κτλ. Πληροφορίες σχετικές με το κάθε επίπεδο όπως το προβολικό σύστημα, τα όρια ή το στυλ οπτικοποίησης είναι αποθηκευμένα στον GeoServer (Δ4). Κάθε επίπεδο στον GeoServer πρέπει να συνδέεται με έναν μόνο χώρο εργασίας. 2.4 Layer group (Ομάδα επιπέδων) Μια ομάδα επιπέδων αποτελείται από πολλά επίπεδα και περιέχει πληροφορίες για το προβολικό σύστημα των επιπέδων, το στυλ οπτικοποίησης τους κ.α. Μια ομάδα επιπέδων μπορεί να χειριστεί με ένα μόνο WMS αίτημα. Οι σχέσεις μεταξύ των παραπάνω εννοιών (χώρος εργασίας, αποθήκη, επίπεδο, ομάδα επίπεδων) αντικατοπτρίζεται στο παρακάτω σχήμα. 2.5 Style (Στυλ) Το στυλ στον GeoServer είναι ένα αρχείο οδηγιών για την απεικόνιση γεωγραφικών δεδομένων γραμμένο σε μορφή SLD (Styled Layer Descriptor). Περιέχει κανόνες για το χρώμα, το σχήμα και το μέγεθος, αλλά και οδηγίες για την διαφορετική απεικόνιση ορισμένων χαρακτηριστικών π.χ. ανάλογα την τιμή τους ή με το επίπεδο κλίμακας (Δ4). Κάθε επίπεδο πρέπει να συνδέεται με τουλάχιστον ένα στυλ. 14

15 Σχήμα 4: Σχέσεις μεταξύ χώρου εργασίας, αποθήκης, επίπεδου, ομάδας επίπεδων (Δ4) 15

16 3 Web Administration Interface (Διεπαφή διαδικτυακής διαχείρισης) Όλες οι ρυθμίσεις του GeoServer γίνονται μέσω του Web Administration Interface, το οποίο είναι διαθέσιμο στη διεύθυνση (η προεπιλεγμένη διεύθυνση είναι και username: admin, password: GeoServer). Τα διαθέσιμα μενού του GeoServer είναι: i. About & Status ii. Data iii. Services iv. Settingw v. Tile Caching vi. Security vii. Demos viii. Tools Σχήμα 5: Web Administration Interface 16

17 3.1 About & Status Στο μενού About & Status, το υπομενού Server Status (Σχήμα 6) παρέχει πληροφορίες για το περιβάλλον του GeoServer. Αποτελεί ένα συνδυασμό διαγνωστικών εργαλείων και ρυθμίσεων και μπορεί να είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για τον εντοπισμό σφαλμάτων (debugging). Σχήμα 6: Υπομενού Server Status 3.2 Data Το μενού (directory) Data περιέχει τις διάφορες μορφές δεδομένων που χειρίζεται ο GeoServer. Αποτελείται από τα εξής υπομενού: Layer preview Workspaces Stores Layers Layer Groups Styles Όλα τα παραπάνω υπομενού ακολουθούν μια παρόμοια δομή. Στην αρχική σελίδα κάθε τύπου δεδομένων εμφανίζεται ένας κατάλογος των διαθέσιμων δεδομένων και οι δυνατότητες προσθήκης, επεξεργασίας και διαγραφής δεδομένων. 17

18 3.2.1 Layer Preview (Προεπισκόπηση επιπέδων) Η αρχική σελίδα του υπομενού Layer Preview φαίνεται στο Σχήμα 7. Η πρώτη στήλη Type φανερώνει τον τύπο του κάθε Layer, αν είναι δηλαδή εικόνα, πολυγωνικό, γραμμικό ή σημειακό διανυσματικού τύπου επίπεδο ή ομάδα επιπέδων. Η δεύτερη στήλη Name περιέχει την πλήρη ονομασία του κάθε επιπέδου (workspace στο οποίο ανήκει και ονομασία επιπέδου) και στην Τρίτη στήλη (Title) δίνεται μια σύντομη περιγραφή του τι περιέχει το κάθε επίπεδο. Στη συνέχεια στη στήλη Common Formats δίνεται η δυνατότητα επισκόπησης του αρχείου είτε μέσω της εφαρμογής OpenLayers 5 είτε από το GoogleEarth είτε σε μορφή GML. Τέλος, στην πέμπτη στήλη υπάρχει ένα πτυσσόμενου μενού (Σχήμα 8), όπου δίνονται όλες οι διαθέσιμες μορφές στις οποίες μπορούμε να εξάγουμε το αρχείο. Επίσης, δίνεται η δυνατότητα αναζήτησης δεδομένων μέσω της επιλογής search. Σχήμα 7: Αρχική σελίδα του Layer Preview Οι διαθέσιμες μορφές εξόδου των δεδομένων είναι για τα ψηφιδωτά αρχεία: AtomPub, Gif, GeoRSS, GeoTiff, GeoTiff 8-bits, JPEG, KML (compressed), KML (network link), KML (plain), OpenLayers, PDF, PNG, PNG 8-bit, SVG, Tiff, Tiff 8-5 Ανοιχτή JavaScript και δωρεάν εφαρμογή για την απεικόνιση χωρικών δεδομένων ( 18

19 bits. Οι παραπάνω μορφές ακολουθούν το πρότυπο WMS (Web Map Service). Οι διαθέσιμες μορφές εξόδου των δεδομένων για τα διανυσματικά αρχεία είναι: CSV, GML2, GML3.1, GML3.2, GeoJSON, KML, Shapefile, application/json, application/vnd.google-earth.kml xml, οι οποίες ακολουθούν το πρότυπο WFS (Web Feature Service) και όλες οι μορφές εξόδου που αναφέρονται στα ψηφιδωτά αρχεία. Τέλος, για τις ομάδες επιπέδων οι μορφές εξόδου είναι οι ίδιες με αυτές των ψηφιδωτών αρχείων. Σχήμα 8: Μορφές εξόδου των δεδομένων Workspaces Η αρχική σελίδα του υπομενού Workspaces φαίνεται στο Σχήμα 9. Η πρώτη Workspace Name περιέχει την ονομασία του χώρου εργασίας και η δεύτερη στήλη Default, περιέχει ένα στον προεπιλεγμένο χώρο εργασίας. Σε αυτό το υπομενού γίνεται η διαχείριση των χώρων εργασίας. Ο χρήστης μπορεί να προσθέσει, να επεξεργαστεί ή να διαγράψει ένα χώρο εργασίας. 19

20 Σχήμα 9: Αρχική σελίδα workspaces Το παράθυρο επεξεργασίας ενός χώρου εργασίας (Σχήμα 10) παρέχει τη δυνατότητα αλλαγής του ονόματος αυτού, την επιλογή ενεργοποίησης συγκεκριμένων ρυθμίσεων και την επιλογή προτύπου. Η δημιουργία ενός νέου χώρου εργασίας (Σχήμα 11) γίνεται με την επιλογή του ονόματος του και του αντίστοιχου URI του. Σχήμα 10: Επεξεργασία workspace Σχήμα 11: Δημιουργία νέου workspace 20

21 3.2.3 Stores (Αποθήκες) Μια αποθήκη δημιουργεί μια σύνδεση σε μια πηγή ψηφιδωτών ή διανυσματικών δεδομένων. Η πηγή μπορεί να είναι ένα αρχείο ή μια ομάδα αρχείων, ο πίνακας μιας βάσης δεδομένων, ένα διανυσματικό αρχείο ή ένας κατάλογος. Με τη χρήση της δομής store, οι παράμετροι σύνδεσης ορίζονται μόνο μια φορά και όχι για κάθε δεδομένο της πηγής. Είναι, βέβαια, απαραίτητο να οριστεί το store πριν την εισαγωγή δεδομένων (Ξ1). Υπάρχουν τέσσερις τύποι stores, για τα ψηφιδωτά δεδομένα η αποθήκη έχει μορφή αρχείου και για τα διανυσματικά δεδομένα μπορεί έχει μορφή αρχείου, βάσης δεδομένων ή server. Η αρχική σελίδα του υπομενού Stores φαίνεται στο Σχήμα 12. Η πρώτη στήλη Data Type φανερώνει τον τύπο των δεδομένων που περιέχει η συγκεκριμένη αποθήκη. Η δεύτερη στήλη Workspace δείχνει την ονομασία του workspace, στο οποίο ανήκουν τα δεδομένα και στην τρίτη στήλη Store Name δίνεται το όνομα της αποθήκης. Για τη δημιουργία νέας αποθήκης αρχικά πρέπει να επιλεγεί ο τύπος της πηγής. Οι διάφοροι τύποι πηγών διαθέσιμοι από τον GeoServer φαίνονται στο Σχήμα 13. Σχήμα 12: Αρχική σελίδα Stores 21

22 Σχήμα 13: Δημιουργία νέας αποθήκης Layers (Επίπεδα) Η αρχική σελίδα του υπομενού Layers φαίνεται στο Σχήμα 14. Η πρώτη στήλη Type φανερώνει τον τύπο του επιπέδου. Η δεύτερη στήλη Workspace δείχνει την ονομασία του workspace, στο οποίο ανήκει και αντίστοιχα στην τρίτη στήλη Store, η αποθήκη στην οποία ανήκει. Στη συνέχεια δίνεται το όνομα του επίπεδου Layer Name, η στήλη enabled? και η στήλη Native SRS, η οποία δίνει το προβολικό σύστημα στο οποίο είναι αποθηκευμένο το συγκεκριμένο επίπεδο. Για να επεξεργαστεί ο χρήστης ένα επίπεδο πρέπει να κλικάρει πάνω στο όνομα του στην αρχική σελίδα Layers. Το μενού επεξεργασίας αποτελείται από 4 παράθυρα: Data, Publishing, Dimensions και Tile Caching. Στο παράθυρο Data (Σχήμα 15) δίνεται η δυνατότητα επεξεργασίας του ονόματος, του τίτλου και της περίληψης του επιπέδου, μπορούν να προστεθούν λέξεις κλειδιά (Keywords) και σύνδεσμοι μεταδεδομένων (Metadata links), να οριστεί το προβολικό σύστημα (Coordinate Reference Systems) και τα όρια του επιπέδου και κάποιες άλλες παράμετροι (Bounding Boxes) (Coverage Band Details/ Feature Type Details). 22

23 Σχήμα 14: Αρχική σελίδα Layers Στο παράθυρο Publishing ρυθμίζονται παράμετροι σχετικοί με τα πρωτόκολλα HTTP και WCS. Εδώ, δίνονται και τα διαθέσιμα styles που έχουν οριστεί για το συγκεκριμένο επίπεδο. 23

24 Σχήμα 15: Επεξεργασία επιπέδου Layer Groups Η αρχική σελίδα του Layer Groups φαίνεται στο Σχήμα 16. Επιλέγοντας ένα από τα διαθέσιμα Layer Groups, ο χρήστης μπορεί να δει τις λεπτομέρειες για τη συγκεκριμένη ομάδα επιπέδων. Εκεί υπάρχουν πληροφορίες, μεταξύ άλλων (Ξ1): Για το όνομα της ομάδας, τον τίτλο, την περίληψη και τον χώρο εργασίας, Για τα γεωγραφικά όρια και το προβολικό σύστημα. Τα επίπεδα της ομάδας μπορεί να έχουν διαφορετικά όρια και προβολικά συστήματα. Ο GeoServer αυτόματα προβάλει όλα τα επίπεδα, με το ορισμένο για την ομάδα επιπέδων προβολικό σύστημα, 24

25 Για τη σειρά με την οποία εμφανίζονται τα επίπεδα. Ο χρήστης μπορεί να μεταβάλει αυτή τη σειρά, ανάλογα με τις δικές του προτιμήσεις. Σχήμα 16: Αρχική σελίδα Layer Groups Από το μενού Layer Groups μπορούν να δημιουργηθούν χάρτες με διάφορα επίπεδα, με την επιλογή Add new layer group. Χρειάζεται να δηλωθεί ένα όνομα και να προστεθούν τα επιθυμητά επίπεδα, από το Add Layer (Σχήμα 17), στο παράθυρο που ανοίγει, μπορεί ο χρήστης να δει τα διαθέσιμα επίπεδα. Θα χρειαστεί, επίσης, να δημιουργηθούν τα γεωγραφικά όρια της ομάδας επιπέδων, διαδικασία που γίνεται αυτόματα με την επιλογή generate bounds. Με την αποθήκευση της καινούργιας ομάδας, αυτή θα εμφανίζεται στον κατάλογο του layers preview, από όπου μπορούμε να δούμε τον χάρτη είτε με την επιλογή του open layers είτε με Google earth κτλ. Στο Σχήμα 18 μπορούμε να δούμε το layer group Tasmania, όπως απεικονίζεται με εξαγωγή σε KML στο Google earth. 25

26 Σχήμα 17: Προσθήκη επιπέδων Σχήμα 18: Layer Group-Tasmania 26

27 3.2.6 Styles Η οπτικοποίηση των δεδομένων στον GeoServer γίνεται με την δημιουργία ενός style, τα οποία γράφονται σε γλώσσα SLD (Styled Layer Descriptor). Η SLD είναι μια γλώσσα βασισμένη σε XML, ορισμένη από το OGC, για την περιγραφή της απεικόνισης των επιπέδων (διανυσματικών και ψηφιδωτών) ενός χάρτη (Δ6). Στην αρχική σελίδα των styles (Σχήμα 19), o χρήστης μπορεί να δημιουργήσει ένα νέο style και να επεξεργαστεί ή να διαγράψει ένα υπάρχον. Επιλέγοντας ένα από τα ήδη υπάρχοντα style στον κατάλογο, ο χρήστης μπορεί να δει τον κώδικα που δημιουργεί το συγκεκριμένο style ή και να δημιουργήσει ένα νέο. Σχήμα 19: Αρχική σελίδα Styles O GeoServer περιέχει κάποια βασικά styles και δίνει τη δυνατότητα προσθήκης νέων, τα οποία μπορούν να δημιουργηθούν βάση των ήδη υπαρχόντων και των σχετικών οδηγιών που δίνονται στο SLD Cookbook, στο SLD Reference Sheet και στο OGC SLD 1.0 specification (Styled Layer Descriptor profile of the Web Map Service Implementation Specification). Έτσι, η κλασσική απεικόνιση των σημειακών δεδομένων με κόκκινα κυκλάκια μεγέθους 8 πίξελ μπορεί να δημιουργηθεί με τον παρακάτω κώδικα: <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <StyledLayerDescriptor version="1.0.0" xsi:schemalocation=" StyledLayerDescriptor.xsd" xmlns=" 27

28 xmlns:ogc=" xmlns:xlink=" xmlns:xsi=" <NamedLayer> <Name>Simple point</name> <UserStyle> <Title>GeoServer SLD Cook Book: Simple point</title> <FeatureTypeStyle> <Rule> <PointSymbolizer> <Graphic> <Mark> <WellKnownName>circle</WellKnownName> <Fill> <CssParameter name="fill">#ff0000</cssparameter> </Fill> </Mark> <Size>6</Size> </Graphic> </PointSymbolizer> </Rule> </FeatureTypeStyle> </UserStyle> </NamedLayer> </StyledLayerDescriptor> Σημαντικά ρόλο στη δημιουργία ενός style παίζουν οι κανόνες <Rule> (καθορίζουν το τι και πως θα σχεδιαστεί κάτι) καθώς και τα φίλτρα <Filter> (δίνουν τη δυνατότητα επιλογής συγκεκριμένων δεδομένων π.χ. δρόμοι μιας κατηγορίας για να τους αποδοθεί διαφορετικό style) (ΕΛ.1). 3.3 Services (Υπηρεσίες) Το μενού Services απευθύνεται σε προχωρημένους χρήστες, για την ρύθμιση πρωτοκόλλων των αιτημάτων (request protocols) που χρησιμοποιούνται από τον GeoServer. Όπως, έχει ήδη αναφερθεί ο GeoServer χρησιμοποίει τα πρωτόκολλα (υπηρεσίες) της OGC. Πιο συγκεκριμένα χρησιμοποιεί το Web Coverage Service (WCS) το οποίο διαχειρίζεται τα αιτήματα για ψηφιδωτά δεδομένα (coverage data-raster), το Web Feature Service (WFS), το οποίο διαχειρίζεται τα αιτήματα για διανυσματικά δεδομένα (vector) και το Web Map Service (WMS) το οποίο διαχειρίζεται τα αιτήματα για τις εικόνες που δημιουργούνται από γεωγραφικά δεδομένα. Τα πρότυπα αυτά αναλύονται στη συνέχεια. 28

29 3.3.1 Web Coverage Service Η Υπηρεσία WCS της OGC ορίζει μια πρότυπη διεπαφή και τις λειτουργίες που επιτρέπουν μια διαλειτουργική πρόσβαση σε χωρικά δεδομένα τύπου coverages 6, χρήσιμα για απεικόνιση όπως π.χ. δεδομένα εισόδου για επιστημονικά μοντέλα. Η WCS 2.0 (που είναι η πιο πρόσφατη έκδοση της) χρησιμοποίει το μοντέλο GML Application Schema, αναπτυγμένο για coverage δεδομένα, το οποίο αναπτύχθηκε προκειμένου να καταστήσει, αυτού του τύπου τα δεδομένα που χειρίζονται από την WCS πιο εύκολα στις εναλλαγές με άλλες υπηρεσίες της OGC. Η υπηρεσία αυτή, όπως και οι WMS και WFS, επιτρέπει την επιλογή μέρους από το σύνολο των δεδομένων, βάση κριτήριων χωρικών περιορισμών αλλά και άλλων κριτήριων. Σε αντίθεση με την WMS, η οποία επιστρέφει χωρικά δεδομένα με μορφή στατικών χαρτών (εικόνες), η WCS παρέχει δεδομένα μαζί με τις λεπτομερείς περιγραφές τους, ορίζει τη σύνταξη για αιτήματα προς αυτά τα δεδομένα και επιστρέφει δεδομένα με την αρχική τους δομή, τα οποία μπορούν να επεξεργαστούν και όχι μόνο να απεικονιστούν. Σε αντίθεση με την WFS, η οποία επιστρέφει διακριτά χωρικά δεδομένα, η WCS επιστρέφει coverages που αναπαριστούν χωρο-χρονικά μεταβαλλόμενα φαινόμενα. (Ξ2) Η λογική της υπηρεσίας WCS φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. 6 Ως «coverages» ορίζονται τα ψηφιακά γεωχωρικών δεδομένα που αναπαριστούν φαινόμενα χώρο-χρονικών μεταβολών, όπως δορυφορικές εικόνες, αεροφωτογραφίες, DEM κ.α. 29

30 Σχήμα 20: OGC WCS Suite, Logical Suite (Ξ2) Web Feature Service Το πρότυπο WFS ορίζει τις διαδικτυακές λειτουργίες για την ανάκτηση και επεξεργασία των διανυσματικών γεωγραφικών δεδομένων. Η συγκεκριμένη υπηρεσία άλλαξε τον τρόπο με τον οποίο μέχρι τότε τα χωρικά δεδομένα δημιουργούνταν, τροποποιούνταν και ανταλλάσσονταν στο διαδίκτυο. Αντί της ανταλλαγής γεωγραφικών πληροφοριών σε επίπεδο αρχείου π.χ. μέσω του πρωτόκολλου μεταφοράς αρχείων (FTP), η WFS προσφέρει άμεση πρόσβαση σε αυτές τις πληροφορίες σε επίπεδο feature (διανύσματος) και feature property. Στην ταξινόμηση των υπηρεσιών που ορίζονται στο πρότυπο ISO 19119, η WFS είναι κατά κύριο λόγο μια υπηρεσία πρόσβασης σε features, αλλά περιλαμβάνει και στοιχεία υπηρεσίων feature type, μετατροπής / μετασχηματισμού συντεταγμένων και μετατροπής της γεωγραφικής μορφής (Ξ3). Οι WFS υπηρεσίες υποστηρίζουν την είσοδο και έξοδο δεδομένων με τη χρήση του προτύπου Geography Markup Language (GML). Κάποιες υπηρεσίες WFS 30

31 επιπλέον υποστηρίζουν άλλες κωδικοποιήσεις, όπως το GeoRSS ή τα αρχεία shapefiles (Δ8) Web Map Service Η υπηρεσία WMS παρέχει μια απλή διεπαφή HTTP για την αίτηση εικόνων γεωαναφερμένων χαρτών από μια ή περισσότερες χωρικές βάσεις δεδομένων. Δηλαδή, η WMS αναπαριστά χάρτες με γεωγραφικές πληροφορίες με τη μορφή ψηφιακής εικόνας π.χ. JPEG, PNG (Ξ4). Το διεθνές αυτό πρότυπο ορίζει τρεις λειτουργίες (Δ8): 1. Επιστρέφει μεταδεδομένα σε επίπεδο υπηρεσίας (GetCapabilities), 2. Επιστρέφει ένα χάρτη, του οποίου οι γεωγραφικές και γεωμετρικές διαστάσεις είναι ορισμένες σαφώς (GetMap), 3. Επιστρέφει πληροφορίες σχετικά με συγκεκριμένα στοιχεία που απεικονίζονται στο χάρτη (GetFeatureInfo, προαιρετική) 4. Επίσης, υπάρχουν και οι προαιρετικές λειτουργίες DescribeLayer και GetLegendGraphic. 3.4 Settings (Ρυθμίσεις) Το μενού ρυθμίσεις αποτελείται από 3 μέρη: 1. Global Settings: το υπομενού αυτό διαχειρίζεται τις ρυθμίσεις μηνυμάτων, σύνδεσης και proxy για όλο το server (Σχήμα 21). 2. JAI Settings: ρυθμίσεις για διάφορες παραμέτρους του Java Advanced Imaging, που χρησιμοποιούνται από τις λειτουργίες των WMS και WCS υπηρεσιών (Σχήμα 22). 3. Coverage Access Settings, ρυθμίσεις σχετικές με την πρόσβαση σε coverage (Σχήμα 23). 31

32 Σχήμα 21: Global Settings Σχήμα 22: JAI Settings Σχήμα 23: Coverage Access Settings 3.5 Tile Caching Στο μενού Tile Caching ρυθμίζει τις επιλογές φόρτωσης εικονιδίων του GeoServer, οι οποίες γίνονται με την εφαρμογή GeoWebCache 7. Η επιλογή των κατάλληλων ρυθμίσεων tile caching μπορεί να αυξήσει σημαντικά την 7 Είναι μια Java διαδικτυακή εφαρμογή tile caching σε χάρτες από διάφορες πηγές. Εφαρμόζει διάφορες διεπαφές υπηρεσιών (όπως WMS-C, WMTS, TMS, το Google Maps KML, Virtual Earth), προκειμένου να επιταχύνει και να βελτιστοποιήσει την παράδοση εικόνων ενός χάρτη. Η εφαρμογή αυτή λειτουργεί με GNU Lesser General Public License (LGPL). 32

33 ανταπόκριση και αξιοπιστία του διακομιστή. Το μενού αυτό αποτελείται από 4 μέρη: Tile Layers: σε αυτή τη σελίδα παρουσιάζεται ένας κατάλογος όλων των επιπέδων που μπορεί να επεξεργαστεί η εφαρμογή GeoWebCache. Μοιάζει με τη σελίδα Layer Preview, με την προσθήκη των στηλών Disk Quota (μέγιστος χώρος που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για αυτό επίπεδο), Disk Used (o χώρος που χρησιμοποιείται από τα tiles για αυτό επίπεδο) και Actions (Seed/Truncate- ανοίγει τη σελίδα της εφαρμογής GeoWebCache και αυτόματα κάνει Seeding/Truncating, Emptyαπομακρύνει όλα τα αποθηκευμένα tiles) Caching Defaults: γενικές ρυθμίσεις για την ενσωματωμένη GeoWebCache Gridsets: Διαχείριση των διαθέσιμων αρχείων κανάβου (gridsets) ή δημιουργία νέου Disk Quota: Ρυθμίσεις για τα όρια του χώρου αποθήκευσης και πολιτικής λήψης των cached tiles. 3.6 Security (Ασφάλεια) Το σύστημα ασφάλειας του GeoServer είναι ισχυρό και σύμφωνο με το πλαίσιο ασφάλειας Spring Security 8. Είναι ένα σύστημα βασισμένο σε ρόλους, καθένας από τους οποίους εξυπηρετεί συγκεκριμένες λειτουργίες. Το μενού αυτό προσφέρει τις σχετικές με την ασφάλεια ρυθμίσεις. Αυτό περιλαμβάνει ένα σετ αρχείων που καθορίζουν ρόλους και πρόσβαση, μαζί με τις υπηρεσίες και τα δεδομένα που κάθε ρόλος είναι εξουσιοδοτημένος να έχει πρόσβαση. Αποτελείται από τα εξής υπομενού: Settings - γενικές ρυθμίσεις ασφάλειας 8 Είναι ένα πλαίσιο με στόχο την παροχή authentication και authorization σε εφαρμογές Java. 33

34 Authentication - διαχείριση των επιλογών πιστοποίησης (authentication), συμπεριλαμβανομένης της πιστοποίησης των πάροχων και της αλυσίδας πιστοποίησης. Passwords επιλογές σχετικά με τους κωδικούς, την πολιτική των κωδικών και του master κωδικού Users, Groups, Roles επιλογές ρυθμίσεων για τις υπηρεσίες χρηστών/ομάδων χρηστών και τις υπηρεσίες ρόλων. Data εδώ περιλαμβάνονται οι ρυθμίσεις σχετικά με τη διαχείριση των δεδομένων και της ασφάλεια των επιπέδων. Ο βαθμός πρόσβασης στα δεδομένα είναι διαφορετικός για διαφορετικούς ρόλους και οι διαφορετικούς ρόλοι αντιστοιχούν σε διαφορετικούς χρήστες και ομάδες χρηστών. Services ρυθμίσεις σχετικές με τις υπηρεσίες. Ο GeoServer μπορεί να μειώσει την πρόσβαση σε υπηρεσίες όπως WFS, WMS κτλ και τις αντίστοιχεις λειτουργίες τους (GetCapabilities, GetMap κτλ.) (Ξ1). 3.7 Demos Στο μενού αυτό υπάρχουν παραδείγματα εφαρμογών του GeoServer. Τα διαθέσιμα παραδείγματα φαίνονται στο Σχήμα 24. Η επιλογή Demo requests (Σχήμα 25) δίνει παραδείγματα αιτημάτων WMS, WCS και WFS, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν και να τροποποιηθούν ανάλογα, καθώς o XML κώδικας αλλά και η URL τους εμφανίζεται (Σχήμα 26). 34

35 Σχήμα 24: Διαθέσιμες κατηγορίες παραδειγμάτων για εφαρμογές του GeoServer Σχήμα 25: Επιλογή Demo requests 35

36 Σχήμα 26: Παράδειγμα WCS_describeCoverage.xml Η επιλογή SRS List δίνει μια λίστα από όλα, τα γνωστά στον GeoServer, Συστήματα Αναφοράς (Spatial Referencing Systems (SRS)), η οποία φαίνεται στο Σχήμα 27. Κάθε σύστημα συνδέεται με έναν κωδικό και με την επιλογή του κωδικού, ανοίγει ένα παράθυρο με λεπτομερή περιγραφή του συγκεκριμένου συστήματος. Για παράδειγμα η περιγραφή του ελληνικού συστήματος αναφοράς GGRS87, όπως εμφανίζεται στο περιβάλλον του GeoServer, φαίνεται στο Σχήμα

37 Σχήμα 27: Λίστα των Συστημάτων Αναφοράς 37

38 Σχήμα 28: GGRS87 / Greek Grid 38

39 3.8 Tools (Εργαλεία) Το μενού Tools αποτελεί μια συλλογή των διαχειριστικών εργαλείων του GeoServer. Σχήμα 29: Αρχική σελίδα Tools 39

40 4 Οι βάσεις δεδομένων στον Geoserver Ο Geoserver υποστηρίζει την πρόσβαση σε βάσεις δεδομένων. Οι βάσεις δεδομένων, οι οποίες υποστηρίζει είναι η PostGIS 9, H2, ArcSDE, DB2, Oracle, MySQL, Microsoft SQL Server κ.α. Ο Geoserver υποστηρίζει την βάση δεδομένων PostGIS με τη μορφή αποθήκης διανυσματικών δεδομένων. Η προσθήκη της βάσης, όπως φαίνεται και στο Σχήμα 30 γίνεται από το μενού Stores Vector Data Sources PostGIS και PostGIS (JNDI- Java Naming and Directory Interface) δίνοντας το URL της βάσης, κωδικό κτλ στο σχετικό παράθυρο διαλόγου (Σχήμα 31). Η προσθήκη μιας βάσης δεδομένων H2 στον Geoserver χρειάζεται αρχική πρώτα την εγκατάσταση της επέκτασης H2, στο WEB-INF/lib. Μετά την εγκατάσταση, η επιλογή της προσθήκης είναι διαθέσιμη από την προσθήκη νέας αποθήκης (Σχήμα 32). Το ίδιο ισχύει και για της περίπτωση DB2, MySQL, Oracle, Microsoft SQL Server and SQL Azure, Teradata. Και για την περίπτωση της χωρικής μηχανής ArcSDE χρειάζεται εγκατάσταση της επέκτασης της. Ο GeoServer μπορεί να δεχτεί 2 τύπους δεδομένων ArcSDE διανυσματικά και ψηφιδωτά. Σχήμα 30: Επιλογή PostGIS και PostGIS από τη λίστα Vector Data Sources 9 Είναι μια ανοιχτού κώδικα χωρική βάση δεδομένων βασισμένη σε PostgreSQL 40

41 Σχήμα 31: Παράθυρο προσθήκης PostGIS 41

42 Σχήμα 32: Εμφάνιση H2 στη λίστα των διανυσματικών αποθηκών 42

43 5 Developing in Geoserver Η δημιουργία του GeoServer, όπως έχει αναφερθεί, αποτελεί ομαδική προσπάθεια. Ένας προγραμματιστής μπορεί να δουλέψει στο περιβάλλον του GeoServer και να συμάλει στην ανάπτυξη του κώδικά και των διεργασιών κτλ. Για να το κάνει αυτό, πρέπει να έχει εγκατεστημένα τα εξής εργαλεία: Java Development Kit (JDK) 6 ή μεγαλύτερη έκδοση, διαθέσιμο από την Oracle Maven ή μεγαλύτερη έκδοση (προτεινόμενη η 2.2.1), διαθέσιμο από την Apache Git11, ο κώδικας του GeoServer αποθηκεύεται σε ένα git repository του github. Συγκεκριμένα, ο κώδικας του GeoServer βρίσκεται στη διεύθυνση O Geoserver χρησιμοποιεί μια plug-in αρχιτεκτονική που επιτρέπει την εισαγωγή στοιχείων νέου κώδικα και GUI (Graphical User Interface), χωρίς να πειραχτεί ο υπάρχοντας κώδικας (Ξ8). 10 Είναι ένα εργαλείο διαχείρισης και κατανόησης έργων λογισμικού, βασισμένο στο POM (project object model). Μπορεί να διαχειριστεί την κατασκευή και τις εκθέσεις αναφοράς και τεκμηρίωσης ενός έργου από ένα κεντρικό σημείο Είναι ένα ελεύθερο και ανοιχτό σύστημα ελέγχου, σχεδιασμένο να χειρίζεται από μικρά έως πολύ μεγάλα έργα με ταχύτητα και αποτελεσματικότητα. 43

44 6 Extensions και modules του Geoserver H λειτουργικότητα του GeoServer ενισχύεται μέσω διάφορων επεκτάσεων και modules, που έχουν αναπτυχθεί αλλά και μέσω της υποστήριξης που παρέχει σε άλλες εφαρμογές, όπως: Google Earth NASA World Wind INSPIRE Python Web Processing Service Excel WFS Output Format GeoSearch Excel WFS Format κ.α Ακολουθεί μια σύντομη περιγραφή μερικών από αυτές. 6.1 Google Earth Η βασική μορφή δεδομένων του Google Earth είναι το KML (Keyhole Markup Language), μια μορφή που είναι πολύ εύχρηστη σε μικρές εφαρμογές όπως π.χ. η γεωαναφορά φωτογραφιών. Όμως, σε εφαρμογές που απαιτούν πολλά δεδομένα ή έχουν δεδομένα σε άλλη χωρική μορφή, δημιουργούνται προβλήματα. Εδώ, παρεμβαίνει ο GeoServer, ο οποίος μπορεί να μετατρέψει οποιαδήποτε από τις υποστηριζόμενες μορφές δεδομένων σε μορφή KML. Δηλαδή, από τη στιγμή που ο GeoServer έχει ρυθμιστεί να δημοσιεύσει ένα σετ δεδομένων, η έξοδος του σε μορφή KML, γίνεται αυτόματα και χωρίς πρόσθετο κόστος (Ξ6). Η προσθήκη δεδομένων που δημοσιεύονται από τον GeoServer είναι τόσο απλή, όσο η δημιουργία ενός WMS αιτήματος, όπου η μορφή εξόδου ορίζεται ως application/vnd.google-earth.kml+xml. 44

45 Πράγματι, επιλέγοντας ένα layer από το Layer Preview με την επιλογή KML π.χ. το sf:sfdem, το οποίο απεικονίζει ένα αρχείο εικόνας με γεωγραφικές πληροφορίες (Tagged Image File Format with Geographic information), εμφανίζεται ένα παράθυρο όπως στο Σχήμα 33. Το αρχείο αυτό ανοίγει απευθείας στο Google Earth, όπως φαίνεται στο Σχήμα 34. Σχήμα 33: Άνοιγμα KML από τον GeoServer 45

46 Σχήμα 34: Εμφάνιση KML στο Google Earth από τον GeoServer Τα αρχεία KML που δημιουργούνται από τον GeoServer απεικονίζονται με SLD, με τον ίδιο τρόπο όπως και οι WMS μορφές δεδομένων που εξάγει ο GeoServer, σε αντίθεση με το συνηθισμένο τρόπο που το Google Earth στυλάρει τα δεδομένα. 6.2 NASA World Wind Η εφαρμογή World Wind είναι μια virtual globe εφαρμογή, η οποία έχει αναπτυχθεί από τη NASA και την κοινότητα ανοιχτού λογισμικού. Λειτουργεί με άδεια NOSA(NASA Open Source Agreement) και η τελευταία της έκδοση είναι σε Java. Η επέκταση DDS/BIL δίνει τη δυνατότητα στο GeoServer να εξάγει δεδομένα (Imagery, terrain) σε μορφές αποδέκτες από την εφαρμογή. Οι μορφές MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions) που υποστηρίζονται είναι: Direct Draw Surface (DDS) - image/dds. Η μορφή αυτή επιτρέπει την εισαγωγή υφής σε GPU ελαφρύνοντας την CPU του WorldWind client για την μετατροπή PNG, JPEG ή TIFF τετραγωνιδίων (tiles). Η συμπίεση DDS επιτυγχάνεται με DXT3 με τη βοήθεια της βιβλιοθήκης της worldwind. Binary Interleaved by Line (BIL) - image/bil. Είναι ένα πολύ απλό raw binary format του RAW Image Writer. Το παρεχόμενο GridCoverage2D 46

47 υποβάλλεται σε subsampling, επαναπροβολή και μετατροπή bit-depth. Το εξαγόμενο αρχείο μπορεί να είναι 16bit Int ή 32bit Float. (Ξ1) 6.3 INSPIRE Extension Η επέκταση INSPIRE καθιστά τον GeoServer να συμμορφώνεται με τις προδιαγραφές της υπηρεσίας θέασης (View Service) που ορίζεται από την Ευρωπαϊκή Οδηγία INSPIRE 12 (Infrastructure for Spatial Information in the European Community). Ουσιαστικά, η επέκταση INSPIRE επεκτείνει την υπηρεσία WMS προκειμένου να συμπεριλάβει πρόσθετες πληροφορίες για την URL των μεταδεδομένων ή το link για τα μεταδεδομένα που σχετίζονται με τα WMS επίπεδα και τις γλώσσες που υποστηρίζει η υπηρεσία. Τα αρχεία εγκατάστασης της συγκεκριμένης επέκτασης είναι διαθέσιμα από τη διεύθυνση: gridlock.opengeo.org/geoserver. Με την εγκατάσταση της, στο έγγραφο περιγραφής των ιδιοτήτων GeoServer WMS θα εμφανίζονται πρόσθετες εγγραφές (ΕΛ2): Στην ετικέτα (tag) xsi:schemalocation της ρίζας (root) <WMS_Capabilities> έχουν προστεθεί οι εξής δύο τιμές: o και o Μεταξύ των ετικετών <Exception> & <Layer>, έχει προστεθεί ένα block ετικετών με πληροφορίες για τη διεύθυνση των μεταδεδομένων, τον 12 Η Οδηγία INSPIRE δημιουργεί το νομικό πλαίσιο για την ίδρυση και λειτουργία της Υποδομής για τη γεωχωρική πληροφορία στην Ευρώπη με σκοπό τη διαμόρφωση, εφαρμογή, διαχείριση και εκτίμηση των πολιτικών της Ευρωπαϊκής Ένωσης σε όλα τα επίπεδα αλλά και για την παροχή πληροφοριών προς το κοινό. Για την υλοποίηση της Οδηγίας, η Ευρωπαϊκή Επιτροπή είναι ο Συντονιστής σε Ευρωπαϊκό επίπεδο και τα κράτη μέλη είναι αρμόδια για την υλοποίηση της Οδηγίας σε εθνικό επίπεδο. Η Οδηγία 2007/2/ΕΚ INSPIRE περιλαμβάνει γεωγραφικές και περιβαλλοντικές πληροφορίες, συνολικά σε 34 θεματικές ενότητες, ομαδοποιημένες σε τρία Παραρτήματα του κειμένου της Οδηγίας, που αντιστοιχούν περίπου και στην προτεραιότητα ένταξής τους στο πληροφοριακό σύστημα. 47

48 τύπο MIME, την προκαθορισμένη γλώσσα, τις γλώσσες που υποστηρίζονται και τη γλώσσα απόκρισης Επίσης, το υπoμενού WMS του μενού Services θα εμφανίζει πρόσθετες επιλογές στις ρυθμίσεις. Έτσι, όπως φαίνεται και στο Σχήμα 35, έχει προστεθεί η επιλογή γλώσσας, στην οποία θα λαμβάνονται οι απαντήσεις στα αιτήματα που γίνονται στο server και παρέχεται η δυνατότητα εισαγωγής συνδέσμου για το αρχείο μεταδεδομένων. Σχήμα 35: Επιλογές της επέκτασης INSPIRE Το Link για τα μεταδεδομένα θα πρέπει να είναι ένα ISO συμβατό έγγραφο, που θα περιγράφει το WMS συνολικά. Συνήθως, αυτό προέρχεται από μια υπηρεσία όπως π.χ. η GeoNetwork 13 αλλά μπορεί να είναι και στατικό αρχείο (Δ9). 6.4 Python Extension Η επέκταση του Geoserver για την Python 14 δίνει τη δυνατότητα στους χρήστες να αναπτύξουν Python scripts μέσω jython (η εφαρμογή Java της Python). Τα αρχεία για την εγκατάσταση της επέκτασης βρίσκονται στη σελίδα του 13 Είναι μια εφαρμογή καταλόγου για τη διαχείριση χωρικά αναφερμένων πόρων. Παρέχει ισχυρά εργαλεία επεξεργασίας μεταδεδομένων και λειτουργίες αναζήτησης, καθώς και ένα ενσωματωμένο διαδραστικό διαδικτυακό viewer χαρτών Η Python είναι μια γλώσσα προγραμματισμού, που αναπτύσσεται ως ανοιχτό λογισμικό (open source) και η διαχείρισή της γίνεται από τον μη κερδοσκοπικό οργανισμό Python Software Foundation. Ο κώδικας διανέμεται με την άδεια Python Software Foundation License η οποία είναι συμβατή με την GPL. 48

49 Geoserver και η εξαγωγή τους πρέπει να γίνει στον κατάλογο WEB-INF/lib της εγκατάστασης του GeoServer. Η επέκταση της Python παρέχει μια σειρά από scripting hooks (Σχήμα 36), τα οποία αντιστοιχίζονται σε σημεία επέκτασης (extension points) του GeoServer. Τα σημεία επέκτασης στον GeoServer είναι κλάσεις ή διεπαφές, σχεδιασμένα να λειτουργούν και να εκτελούνται δυναμικά προκειμένου να παρέχουν μια συγκεκριμένη λειτουργία. Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι οι WMS και WFS μορφές εξόδου. Σχήμα 36: Python scripting extension hook Η υλοποίηση σημείων επέκτασης του GeoServer περιλαμβάνει τη δημιουργία script και την τοποθέτηση τους στο κατάλληλο κατάλογο κάτω από τον κατάλογο data του Geoserver: GEOSERVER_DATA_DIR/... python/ app/ datastore/ filter/ format/ lib/ 49

50 process/ Κάθε κατάλογος αντιστοιχεί σε ένα σημείο επέκτασης του GeoServer. Ο κατάλογος app αποτελείται από script της python που προορίζονται να αποτελούν αντικείμενο επίκλησης http μέσω μιας wsgi (Web Server Gateway Interface) διεπαφής. Ο κατάλογος datastore αποτελείται από modules της python που επεμβαίνουν στην διεπαφή της αποθήκης δεδομένων των geotools. Η διεπαφή αυτή είναι το σημείο επέκτασης που συνεισφέρει στην υποστήριξη για τα format των διανυσματικών δεδομένων από shapefile σε PostGIS. Ο κατάλογος filter αποτελείται από modules που υλοποιούν λειτουργίες φιλτραρίσματος, οι οποίες χρησιμοποιούνται σε ερωτήματα (queries) WFS και σε SLD έγγραφα. Ο κατάλογος format αποτελείται από modules που υλοποιούν διάφορά σημεία μορφών εξόδου του GeoServer (WMS GetMap, GetFeatureInfo και WFS GetFeature). Ο κατάλογος lib περιέχει κοινά modules που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία άλλων modules. Ο κατάλογος process αποτελείται από modules που υλοποιούν την διεπαφή επεξεργασίας των geotools. 6.5 Web Processing Service Extension Η Web Processing Service (WPS) είναι μια υπηρεσία του OGC για την δημοσίευση των γεωχωρικών διεργασιών, αλγορίθμων και υπολογισμών. Το πρωτόκολλο αυτό παρέχει κανόνες για τον καθορισμό των σχετικών με τις υπηρεσίες γεωχωρικών διεργασιών αιτημάτων και απαντήσεων. Επίσης, ορίζει τον τρόπο με τον οποίο μπορεί να αιτηθεί η εκτέλεση μιας διεργασίας και πως διαχειρίζεται το αποτέλεσμα αυτής (Ξ7). Η WPS είναι διαθέσιμη σαν επέκταση στο GeoServer και δίνει ουσιαστικά σε ένα διαδικτυακό χαρτογραφικό server μια επιπλέον ιδιότητα, αυτή της χωρικής 50

51 ανάλυσης. Κύριο πλεονέκτημα της επέκτασης αυτής, είναι η δημιουργία διεργασιών βασισμένων σε δεδομένα που είναι διαθέσιμα στον GeoServer. Διαφορετικά, θα έπρεπε να σταλεί ολόκληρη πηγή μέσω του αιτήματος. Επίσης, για τα αποτελέσματα της διεργασίας δίνεται η δυνατότητα αποθήκευσης τους στον GeoServer σαν νέο επίπεδο. Έτσι, η WPS λειτουργεί σαν ένα απομακρυσμένο εργαλείο χωρικής ανάλυσης, με τη δυνατότητα πρόσβασης και επεξεργασίας δεδομένων από και προς τον GeoServer (Ξ1). Η εξαγωγή των αρχείων της επέκτασης γίνεται στον κατάλογο WEB-INF/lib της εγκατάστασης του GeoServer. Η WPS εμφανίζεται στη στήλη Service Capabilities της αρχικής σελίδας του web interface και ορίζει τις εξής 3 λειτουργίες: GetCapabilities DescribeProcess Execute Η WPS περιγράφει απλά τον τρόπο με τον οποίο δημοσιεύονται οι διεργασίες, χωρίς να ορίζει ποιες είναι αυτές οι διεργασίες. Ο GeoServer υλοποιεί διεργασίες που γενικά μπορούν να ταξινομηθούν στις εξής κατηγορίες: Διεργασίες τοπολογίας JTS (Java Topology Suite) Διεργασίες Ερωτημάτων (Query Oriented Processes) Γεωμετρικές Διεργασίες (Geometric Processes). Υπάρχει διαθέσιμος ο WPS Request Builder από το μενού Demos. Ο WPS Request Builder φαίνεται στο Σχήμα 37. Ο χρήστης έχει τη δυνατότητα να δει το POST αίτημα και σε XML από την επιλογή Generate XML from process inputs/outputs. 51

52 Σχήμα 37: ο WPS Request Builder 52

53 Σχήμα 38: POST αίτημα και σε XML από την επιλογή Generate XML from process inputs/outputs 6.6 Excel WFS Output Format Το GeoServer Excel plugin δίνει τη δυνατότητα στο GeoServer να εξάγει WFS απαντήσεις σε μορφές Excel (.xls) ή Excel 2007 (.xlsx). Και αυτό το plugin εγκαθίσταται στο WEB-INF/lib και δίνει τη δυνατότητα να οριστεί σε ένα αίτημα WFS, η έξοδος σε μορφή excel. 53

54 7 Βιβλιογραφία Ελληνική βιβλιογραφία ΕΛ1. Κοντόπουλος Γ., Ανάπτυξη διαδικτυακών εφαρμογών GIS με λογισμικό ανοιχτού κώδικα (GeoServer), Μεταπτυχιακή εργασία, ΔΜΠΣ Πληροφοριακά Συστήματα, Πανεπιστήμιο Μακεδονίας, Θεσσαλονίκη, 2010 ΕΛ2. Γρηγορίου Ε., Διάθεση γεωχωρικών δεδομένων μέσω υπηρεσιών ιστού στις Υποδομές Γεωχωρικών Πληροφοριών, Μεταπτυχιακή εργασία, ΔΜΠΣ Γεωπληροφορική, ΕΜΠ, Αθήνα, 2012 Ξενόγλωσση βιβλιογραφία Ξ1. GeoServer User Manual, Release 2.5.x, 2014 Ξ2. OGC WCS 2.0 Interface Standard- Core: Corrigendum, Open Geospatial Consortium, 2012 Ξ3. OpenGIS Web Feature Service 2.0 Interface Standard, Open Geospatial Consortium, 2002 Ξ4. OpenGIS Web Map Server Implementation Specification, Open Geospatial Consortium Inc., 2006 Ξ5. OpenGIS Web Processing Service, Open Geospatial Consortium Inc., 2007 Ξ6. Deoliveira J., GeoServer: Uniting the GeoWeb and Spatial Data Infrastructures, In Proceedings of the 10th International Conference for Spatial Data Infrastructure, St. Augustine, Trinidad, 2008 Ξ7. OpenGIS Web Processing Service, Open Geospatial Consortium Inc.,

55 Ξ8. Muller Ch., Flexible authentication for stateless web services, Chair for Network- and Data Security, Horst Gοrtz Institute for IT Security, Ruhr- University Bochum, Wien, 2012 Διαδικτυακοί τόποι Δ1. Δ2. Δ3. Δ4. Δ5. Δ6. Δ7. Δ8. Δ