بخشی از مقاله
نگاشت نرم افزار وب GIS، موبايل GIS و رديابي خودروها با هسته کاملا بومي
چکيده :
در نرم افزار هاي مختلف و چگونگي پياده سازي هر يک از آنها از فرايندهاي متنوعي استفاده مي شود که در مجموع امکان بهره برداري گوناگون و يا مشاهبه را شمال مي گردد. نرم افزار هاي GIS طراحي شده در ايرانيز معمولا مشتمل بر هسته اي غير بومي و با ابزارها و رويه هاي بومي طراحي ميگردد و با مشکلات بسزايي از بهره برداري و يا تغيير ساختار مواجه مي گردد. در اين مقاله و پياده سازي به توليد و اجراي هسته بومي پرداخته شده است که نيازهاي ما ار از هسته هاي غير بومي مرتفع ساخته و ما را در توليد نرم افزارهاي GIS خودکفا مي سازد.
نويسندگان برنامه جهت نيل به حل مشکلات بخش GIS در اکثر ادارات مانند عدم استفاده از امکانات و تحليلها توسط دفاتر، عدم ارتباط GIS با ساير سيستمها، وجود فرمهاي نظارت به صورت کاغذي و بلااستفاده و امنيت نقشه و اطلاعات اقدام به تهيه نرم افزارهاي وب و موبايل GIS نموده است . پس از مطالعات گسترده توسط تيم ، نرم افزار با هسته بومي بدون استفاده از محصولات شرکت ESRI در نظر گرفته شد همچنين زبان برنامه ، ديتابيس ، نحوه ارتباطات مابين سرورو و کلاينت ، نحوه و چيدمان نمايش اطلاعات تعيين شد.
نرم افزارهاي ايجاد شده به صورت يک بستر يکپارچه در نظر گرفته شده و در سيستم وب داراي امکانات و نوار ابزارهاي ويژه اي مانند ويرايش پيشرفته ، توپولوژي، تحليل شبکه ، درختواره کاتالوگ ، گزارش ساز و... ميباشد. بعلاوه در قسمت موبايل تمام فرمهاي برون سازماني شرکتهاي آب و فاضلاب برق پس از استاندارد سازي وارد سيستم موبايل GIS گرديده و يک نرم افزار فرمساز در فضاي وب نوشته شده است . جهت يکپارچه سازي دو سيستم رهيابي خودروهاي اتفاقات و برداشت آنلاين اطلاعات توسط اکيپهاي اتفاقات ١٢٢ و ١٢١ و همچنين استفاده از تحليلهاي وب توسط آنها از تکنولوژي موبايل GPS استفاده شده است
واژههاي کليدي : وب GIS، موبايل GIS، موبايل GPS، آبفاي استان يزد
١- مقدمه
به طور معمول سيستمهاي اطلاعات مکاني جهت يکپارچه سازي و همچنين مدلسازي جهان واقعي به کار برده ميشود [٨]. با گسترش اينترنت و شبکه جهاني وب ، GIS نيز خود را با اين محيط سازگار نموده و پيشرفت نمود [٦]. وب GIS مترادف است با سيستمهاي اطلاعاتي وب که ارائه GIS را در اين فضا از طريق HTTPو HTML فـراهم مـي کنـد [٥].
وب GIS يک سيستم اطلاعات جغرافيايي است که از تکنولوژي هاي وب غالبا براي ارتباط بين اجزا متفـاوت سيسـتم استفاده مي کند. در واقع وب GIS از ترکيب فن آوري وب و سيستم اطلاعات جغرافيايي بوجود آمده است کـه يـک تکنولوژي به رسميت شناخته شده و عمدتا ترکيبي از ابزار کار با داده به منظور ذخيره ، بازيابي، مديريت و تحليل داده مکاني است . پس وب GIS نوعي سيستم اطلاعاتي توزيع شده است . در ساده ترين معماري وب GIS بايد حداقل يـک کلاينت و يک سرور وجود داشته باشد. کلاينت يک برنامه تحت ويندوز و يا يک برنامه مرورگر وب است که به کـابران اجازه برقراري ارتباط با سرور را مي دهد و از طرفي ديگر سرور، يک برنامه وب سرور است .
سيستم اطلاعات جغرافيايي موبايل يا به اختصار موبايل GIS با توجه به قابليت انعطاف ، ساده تر بـودن آن نسـبت بـه سيستم هاي سنتي GIS، نياز به تخصص کمتر و نيز کمتر هزينه بر بودن آن ، وارد عرصه هاي مختلف شده و در جهت اهداف مختلف به کار برده شده است . موبايل GIS در داخل مجموعه گسترده تري از تکنولوژي هاي سيسـتم اطلاعـات جغرافيايي، تکنولوژي هاي بيسيم و تکنولوژي سيستم موقعيت ياب جهاني عمل مي کند.
آنچه مسلم است به رغم گذشت سالها از اشاعه GIS در محافل علمي و اجرايي کشور، هنوز اغلب مديران ، کارشناسان و دانش پژوهان بدرستي با مفاهيم آن آشنا نشده اند و به توانايي لازم براي پاسخگويي به پرسشهاي خود پيرامون مبـاني GIS، قابليت ها، مؤلفه ها و کاربردهاي آن دست نيافته اند. اصلاح و توسعه شبکه هاي آبفا، رساندن آب کـافي و سـالم ، بهره برداري و همچنين تعمير و نگهداري از شبکه ها که هدف بسيار حساس آبفـا اسـت کـاملا بـه اطلاعـات وابسـته ميباشد. با توجه به قابليت هايي که تکنولوژي Web GIS دارد انتظار ميرود که اين سامانه بتواند در تصميم گيري ها، اجرا و بحران نقش مهمي ايفا کند.
GIS شرکت آبفاي استان يزد از سال ١٣٧٩ شروع به کار کرده است . طي اين دوره تا بـه امـروز نقشـه هـاي شـهرهاي استان تکميل شده و اطلاعات توصيفي نيز برداشت شده است . همچنين روندهاي مختلفي براي به روز ماندن اطلاعـات نيز طراحي شده است . از سال ١٣٩٢ کمبود يک سامانه جهت يکپارچه سازي، ورود و تحليـل اطلاعـات مکـاني جهـت استفاده در تمام سطوح و دفاتر آبفا احساس شد. لذا تيمي متشکل از کارشناسان و مشاورين جهت پياده سازي سامانه هاي وب GIS، موبايل GIS، رديابي و ناوبري خودرروهاي اتفاقات تشکيل شد و طي ٦ ماه مطالعـه و بررسـي مقـالات و سامانه هاي مشابه داخلي و خارجي، RFB طرح فوق نگاشته شد. در سال ١٣٩٣ نوشتن نرم افزار شروع شد و از ابتداي سال ١٣٩٤ پياده سازي آن کليد خورده است .
٢- اهداف پروژه:
توليد يک موتور بومي با قابليت و امکانات گوناگون GIS که توانايي ارتباط با سـاير سيسـتم هـا و امکانـات مـورد نيـاز کاربران GIS و توليد کنندگان نرم افزار را دارا باشد از اهداف اصلي پروژه مي باشد. لذا در اين پروژه و مقاله به امکانات و توانمندي هاي توليد شده در کشورمان ايران پرداخته شده تا به گونه اي بتوانـد نيازهـاي کليـدي و پايـه اي GIS را تامين نموده و وابستگي به هسته هاي غير بومي را مرتفع سازد. از سوي ديگر نمونه اجرايي وپياده سازي شده محصول توليدي نيز در ادامه معرفي گرديده تا با نمونه واقعي در آب وفاضلاب استان يزد مطرح و ارائه شده باشد.
اولين هدفي که در انجام پروژه وب GIS دنبال ميگردد استفاده از اطلاعات GIS در تصميمات دفـاتر و مـديران شـرکت است . متاسفانه عدم استفاده و استقبال از اطلاعات مکاني-توصيفي در تصميمات و بحرانهـا، ضـررهاي زيـادي هـم بـه شرکتهاي خدمات رسان و هم به واحدهاي GIS و کارکنان مربوطه زده است . مشکل ديگري که کـه بيشـتر شـرکتهاي آبفا با آن رو برو هستند و سامانه موبايل GIS در پي رفع آن است ، انباشه شدن اطلاعات کاغذي و عدم تحليل آنها کـه نتيجه رقومي و به هنگام نبودن آنهاست ، و نتيجتا عدم دخالت اين اطلاعات در تصميمات ميباشد. اين اطلاعات شامل خروجي نظارتهاي فني، کنترل کيفي، نت ، سونداژها، اتفاقات ، مشترکين و ... است . به طور خلاصه اهم اهداف پروژه هاي وب و موبايل GIS شامل موارد ذيل است :
استفاده دفاتر و واحدهاي مختلف آبفا از نقشه و اطلاعات مربوطه و در دسـترس بـودن نقشـه هـا بـدون حضـور و يـا درخواست از واحد GIS. استفاده از فضاي نرم افزاري ساده و قابل استفاده براي همه هم بـراي توليـد کننـدگان و هـم براي استفاده کنندگان . فارسي بودن دستورات و کاهش کلاسهاي آموزشي مربوط به ArcGIS کـه معمـولا بـا کـاهش يادگيري در طول مدت زمان همراه بود. قابليت پياده سازي موبايل GIS و آنلاين نمودن استفاده از نقشه ها و درنتيجه افزايش دقت بازديدها بالاخص در مورد ناظرين ، تعميرات و نگهداري، مشترکين و.... آنلاين نمودن و نمايش نقشـه اي اتفاقات و مکانيزه نمودن آن . اتصال نقشه ها و اطلاعات به بانک مشترکين ، ١٢٢، PM و... و تحليل نتايج آنها به صورت مکاني. امکان تهيه گزارش آنلاين و استفاده از اطلاعات دسته اول به جاي اطلاعات قديمي . ورود اطلاعات بـه صـورت ساده با قابليت نظارت دقيقتر. حذف بسياري از فرمهاي کاغذي و قابليت تهيه گزارش مکاني از آنها بـه جـاي بايگـاني.
حذف آموزشهاي لازم براي يادگيري نرم افزارهاي تخصصي و خـارجي. بـومي سـازي فراينـد ورود و تجزيـه و تحليـل اطلاعات . استفاده از تصوير ماهواره اي به روز و نهايتا پر رنگ شدن موارد کمبود اطلاعات توسط کارشناسان مختلـف و هدفمند شدن فعاليت واحد GIS.
٣- ساختار فني سامانه وب GIS
بررسي هاي چندماهه با توجه به نيازهاي شرکت و با توجه به حجم داده هاي هر بخش و پهناي باند ارتباطي موجود به گزينه پياده سازي نرم افزار GIS کاملا وب بيس با هسته i (موتور) بومي منتج شد. علل اصلي تصميم فـوق اسـتفاده از تکنيک جديد و به روز وب ، در دسترس بودن کامل مرجـع و منبـع توليـد کننـده ، حمايـت از توليـدات داخلـي، عـدم محدوديت در تعداد کابران و عدم وابستگي به هر گونه سخت افزار خاص . قابليت اسـتفاده در هـر نقطـه ايـران و دنيـا، قابليت بسط و توسعه در صورت نياز حتي در صورت نياز بـه تغييـر سيسـتم عامـل ، قابليـت توسـعه بـراي قالـب SDI سراسري و با در حداقل حالت امکان اتصال به شبکه SDI و وب GIS ساير سازمانها را ميتوان ذکر نمود. در اين زمينـه استفاده از موارد ArcGIS Server و Arc Object به دلايل غير بومي بودن ، قفل شکسته بـودن ، نيازمنـدي بـه امکانـات جانبي، قدرت مانور نامشخص ، مسائل امنيتي و حفاظتي ،امکان سرقت اطلاعات و ابهام در ارتقاء نرم افزار کنار گذاشته شد.
با مطالعات انجام گرفته [٧] جهت انجام مهم فوق از زبان برنامه نويسي جاوا (JEE٢) انتخاب شد؛ که در طرف کلاينت گاهي به جاوا اسکريپت i i تبديل ميشود؛ زيرا جاو براي توليد يک برنامه تحت وب گزينه بسيار مناسبي بوده و قابليـت توسعه پذيري بالايي دارد. همچنين يک زبان کاملا شيء گرا i i i است که با هر سيستم عامل کار ميکند ( ,Windows .(Linux, …
متدلوژي به کار گرفته شده جهت توسعه سيستم نرم افزاري "RUP " است و از ابزارهاي Rational Rose در مدل سازي تصويري، نگهداري بخش هاي متني مدل هاي توليد شده و خودکارسازي فرايند توليد مستندات استفاده شده است .
ديتابيس ها نيز مانند زبان برنامه نويسي از تنوع هاي مختلفي برخوردار هستند و انتخاب آنهـا بسـتگي بـه کاربردشـان خواهد داشت . با توجه به اينکه ديتاي موجود در وب GIS تفاوت عمده اي با ساير نرم افزارها و سيسـتمهاي اطلاعـاتي دارد و از جمله وجود دونوع اطلاعات توصيفي و مکاني است و سيستمهاي اطلاعـاتي ديگـر تنهـا اطلاعـات توصـيفي را شامل ميشوند؛ بنابراين انتخاب نرم افزار مديريت بانک اطلاعاتي در آنها به پيچيدگي وب GIS نيست . تمامي ديتابيس - هاي موجود توابع مربوط به اطلاعات توصيفي را پشتيباني ميکنند در حاليکه اين موضوع براي اطلاعات مکـاني متنـوع است . لذا با بررسي و مقايسه بين ديتابيس هاي موجود Postgre SQL براي اين پروژه استفاده شده است [٤] .
در استفاده از تکنولوژيهاي بين کلاينت و سرور، از ترکيب استاندارد i vهاي WMS،WPS، WFS اسـتفاده شـده [٣][١]
همچنين جهت سرعت عمل پردازشهاي بين کلاينت و سرور از تکنولوژي Ajax نيز بهره برداري شـده اسـت [٢]. بايـد توجه داشت که جهت نمايش داده ها از نرم افزارهاي متن باز v استفاده شده و از جمله نکات شاخص ايـن پـروژه عـدم استفاده از محصولات شرکت ESRI ميباشد. همچنين متـدهاي انتقـال محتـوي جهـت نمـايش واسـط هـاي کـاربري گرافيکي در سيستم هاي نرم افزاري تحت وب با توجه به کاربرد آن " DHTML,XHTML,CSS" مي باشد.
٤- ابزارهاي موجود در نرم افزار
سامانه فوق داراي بيش از ١٧٠ دستور و دکمه است که در ماژولهاي متفاوت و دايناميک جاي گرفته است . بسـياري از سامانه هاي وب GIS موجود در ايران داراي فضاي Viewer همراه با گزارشات ، تهيه خروجي و در بعضي موارد اديتهاي ساده اند ولي سامانه موجود در آبفاي استان يزد جهت نيل به رفع نياز واحدهاي مختلف ، به جز موارد فوق که در نـوار ابزارهاي استاندارد و TOOLS اين نرم افزار قرارداده شده ؛ ابزارهاي منحصر به فردي دارد که بـه بعضـي از آنهـا اشـاره خواهد شد:
٤-١- نوار ابزار ويرايش پيشرفته : به جز ابزارهاي ويرايش ساده ، تمام دستورات کاربردي مربوط به ويرايش پيشرفته موجود در فضاي اتوکد و ArcGIS که توسط اپراتورها به کار برده ميشده در سامانه پيش بيني شده است . ابزارهاي ياد شده در راستاي ترسيم عوارض خطي بدون وجود خطاهاي توپولوژيک ميباشد.
٤-٢- نوار ابزارتهيه نقشه : تهيه نقشه (Layout) در اين نرم افزار به صورت کاملا دايناميک طراحي شده است . تهيـه نقشه با سيمبلهاي دلخواه و استفاده از راهنما همراه با اضافه نمودن فرمهاي اسکن شده به عنوان پس زمينـه و نهايتـا تهيه خروجي با کاغذ استاندارد از موارد منحصر به فردي آن ميباشد.
٤-٣- نوار ابزار توپولوژي: در اين ابزار به مدير سيستم و اپراتورها اين امکان داده شـده تـا پـس از پايـان ويـرايش ، خطاهاي توپولوژيک احتمالي در اطلاعات مکاني را گزارش دهد. نوع خطاها توسط مدير سيستم تعيين شـده و توسـط اپراتورها قابل پيگيري است . از جمله اين خطاها ميتوان به "از هم ردشدگي" و "به هم نرسيدگي" اشاره کرد.
٤-٤- نوار ابزار آناليز شبکه : آناليزهاي شبکه که در نرم افزارهاي مکاني از جمله ArcGIS وجود داشته در اين نـرم افزار بازطراحي شده است . از جمله آنها ميتوان به کاربردي ترين آنها مثل آناليزهاي بالادست و پـايين دسـت و ايزولـه نمودن منطقه
