МЕТАДАННЫЕ КАК СРЕДСТВО УПРАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫМИ РЕСУРСАМИ ПРЕДПРИЯТИЯ ИНЖЕНЕРНО – ИЗЫСКАТЕЛЬСКОГО ПРОФИЛЯ

АННОТАЦИЯ

Статья посвящена анализу организации информационного обеспечения работ предприятий изыскательского профиля. Ведение Информационного фонда данных, необходимых для выполнения инженерно-изыскательских работ, а также результатов выполнявшихся работ.

Проведённый анализ основан на материалах (результатах) производственной практики в одной из инженерно-изыскательской организации.

Сделан вывод о необходимости внедрения современных технологических решений по организации хранения, управления и организации доступа к нормативным документам, базовым пространственным данным, результатам деятельности предприятия.

В качестве такого решения предлагается развёртывать (внедрять) элементы информационной инфраструктуры, основанной на концепции Инфраструктуры Пространственных Данных (ИПД).

Первым шагом в этом направлении должна быть организация стандартизированной службы (сервиса) каталога метаданных организации.

Инженерно-изыскательская организация выполняет геодезические, геологические, экологические и т.п. изыскания на определенную территорию для дальнейшего планирования застройки земельных участков в зависимости от изученных условий.

Данные работы выполняются как для уже запланированного строительства на сформированном земельном участке, так и для подготовки планов территориального планирования (генеральные планы, правила землепользования и застройки, проект планировки и межевания территории).

В процессе используется достаточно большой объем пространственной информации в качестве исходных данных, содержащийся в архивных данных по результатам инженерных изысканий проведённых ранее. Данная информация представляет собой картографический материал на твёрдых носителях и в электронном виде (в векторном и растровом форматах), табличные и текстовые материалы, содержащие геолокационную информацию явно или опосредованно. Примерами таких материалов являются: геологические карты на бумажных носителях и/или их растровые копии; материалы топосьёмки в формате AutoCAD.

Архив материалов постоянно пополняется результатами текущих изысканий, справочной и актуализированной информацией в области геодезии, геологии и других смежных областей, деловой перепиской.

Основными источниками актуализированной информации являются:

• геоинформационный портал Росреестра [1] (данные кадастрового учета);
• геоинформационный портал Федеральной государственной информационной системы территориального планирования [2];
• Интернет-порталы органов муниципального и регионального управления, на территории которых проводятся изыскания.

Дополнительно к этому запрашиваются сведения о особо охраняемых территориях, объектах культурного значения, климатических характеристиках, природных и техногенных факторах на изучаемую территорию в уполномоченных органах.

В результате обработки и анализа исходных и производных данных составляется единый документ - отчет об инженерных изысканиях, включающий графические материалы и описательную часть с полным анализом (в рамках поставленной задачи) характеристик о конкретной территории.

Производственный процесс организации, включающий организацию хранения архивных данных, получение сведений о территории, обработку результатов полевых и лабораторных работ, достаточно строго зарегулирован.

Однако в последнее время всё более явно начинают проявляться проблемы, связанные с организацией управления информационными ресурсами. Так например, геологическая изученность с результатами предыдущих изысканий хранится в архиве в виде раздела бумажного отчета об инженерных изысканиях, а исходные данные в электронной виде – в подразделении его подготавливающем. Такая же ситуация происходит со всеми видами изысканий.

Поэтому, в случае необходимости получения сводного анализа о наличии актуальных данных на территорию требуется просмотр сводного отчета и запрос исполнителей по подразделениям. При этом надо иметь в виду, что не вся ранее полученная информация могла войти в отчет по причине избыточности и мы не сможем получить представления об объеме исходной информации.

Таким образом на лицо повторное выполнение тех же действий с затратами времени и ресурсов. Кроме того, в связи с большим объемом разноплановой информации существенное время тратится на поиск данных по различным источникам хранения в организации, на сводку различных форматов данных для формирования предварительного анализа изученности территории, по причине разрозненности зон ответственности между подразделениями организации.

Анализируя существующие производственные процессы, приходишь к выводу, что их эффективность может быть существенно повышена в части, касающейся организации управления информационными ресурсами. Существующие технологические цепочки сложились в течении длительного предыдущего периода деятельности предприятия, стали привычны для всех участников, но не учитывают достигнутый к настоящему времени прогресс в области управления и анализа информационными ресурсами и пространственными данными в частности.

Актуальным было бы сведение всех данных в единое информационное пространство с привязкой к картографической основе для облегчения анализа и повышения восприятия информации.

Так, например, можно организовать:

• Интеграцию на рабочем столе пользователя (совместное отображение) архивных данных и актуальной информации напрямую с геосервисов Росреестра;
• Организация централизованного ресурса хранение карт и планов, используемых в качестве базовой топографической основы для первоначального анализа  и отображения инженерной изученности; тематических карт, и прочих материалов, например, находящиеся в открытом доступе (ФТП ГИС).

Все это позволило бы ускорить производственный процесс и повысить качество контроля.

В качестве такого решения предполагается развёртывание (внедрение) элементов информационной инфраструктуры, основанной на концепции Инфраструктуры Пространственных Данных (ИПД) [3]. Такое решение позволяет создать упорядоченную структуру хранения, передачи и использования пространственной и тематической информации на предприятии, оперативно и без потери качества.

Чрезвычайно важно то, что ИПД обеспечивают решение проблемы так называемой геопространственной интероперабельности, т.е. «способности обмениваться информацией, выполнять программы или перемещать данные между различными функциональными устройствами способом, который требует от пользователя наличия минимума знаний или полное их отсутствие об уникальных/индивидуальных характеристиках тех устройств» [4].

Открытый геопространственный консорциум (Open Geospatial Consortium, OGC) [5], который занимается выработкой подходов к решению проблемы интероперабельности, предлагает в качестве технологической основы открытых информационных систем использовать геопространственные Веб-службы – самостоятельные модульные приложения, доступные через их интерфейсы. Пользователи могут обращаться к этим службам по сети, используя стандартизированные протоколы, независимые от платформы, языка или объектной модели (Специализированное ПО, смартфоны, браузеры).

Для геопространственных данных разработаны следующие ключевые стандарты Веб-служб OGC (OWS):

• OpenGIS® Web Map Service (WMS) – управление картографической (географически привязанной, цветокодированной) информацией в Интернет;
• OpenGIS® Web Feature Service (WFS) – управление пространственными объектами в Интернет;
• OpenGIS® Web Coverage Service (WCS) – управление растровыми наборами данных в Интернет;
• OpenGIS® Catalogue Service for the Web (CSW) – каталогизация метаданных в Интернете [6].

Реализация подобной концепции позволит упростить процесс обмена данными, обеспечить долговременную согласованность данных, их многократное использование, максимизировать эффективность использования, обеспечить возможность быстрого и эффективного поиска, повысить способность к адаптации и использованию новых систем хранения, форматов, переходу к новым технологиям.

Ключом к успеху инициативы по развёртыванию элементов ИПД является реализация службы каталогов метаданных.

Каталог метаданных – это набор метаданных, описывающих элементы, которые доступны из самых разнообразных источников. В каталогах метаданных обычно существует требование соответствия метаданных стандарту или профилю, поскольку стандартизованная информация облегчает людям из разных сообществ, отраслей промышленности и стран обмен информацией и понимание друг друга. Для каталогов метаданных могут также существовать рекомендации или требования предоставления дополнительной информации, которая не является обязательной с точки зрения профиля или стандарта метаданных, но обеспечивает поддержку расширенных возможностей поиска, например поиска по географическому местоположению и временному интервалу, по разным категориям ресурсов, а также по организациям, предоставляющим ресурсы. Эти опции поиска работают, только если имеющая к ним отношение информация существует в метаданных [7].

Содержание создаваемых метаданных может регламентироваться как стандартом ISO 19115:2003 [8], так и ГОСТ Р 52573-2006 [9] (национальный профиль ISO 19115:2003). Схема кодирования метаданных, соответствующих стандарту ISO 19115:2003, регламентируется стандартом ISO/TS 19139:2007 [10].

Стандарт ISO 19115:2003 предусматривает содержание следующей пакетов информации:

• основные сведения о метаданных и позволяет описать, кем и когда были созданы метаданные, какой стандарт послужил основой для формирования метаданных и т. д.
• представление о пространственных данных, полное и краткое наименование набора данных, описание его содержимого, цель создания данных, временной период, которому соответствуют данные, статус данных, контактную информацию и т. д.
• описание ограничений, накладываемых на данные или метаданные.
• о качестве данных, включая сведения об источниках данных, событиях и преобразованиях (включая обновление), произошедших в течение их жизненного цикла, а также о подтверждении соответствия.
• о характере и периодичности обновления данных и метаданных, а также сведения об ответственном за поддержку и обновление субъекте.
• о координатной основе, в которой представлен описываемый набор данных.
• о классификаторе, используемом в наборе данных.
• о поставщике данных, условиях доступа к данным и их дальнейшем использовании.
• о пространственно-временных характеристиках.
• ссылку на описание и информация об ответственном субъекте.

Таким образом, требуется подразделение информационных ресурсов для их группировки в соответствии с типами и содержанием информации, что в свою очередь позволит описать данные по стандартам на содержание согласно ISO 19115:2003 или Dublin Core [11]. Создание структуры хранения на основании метаданных позволит не только осуществлять оперативный поиск актуальных данных, но и их сравнение в случае получения из сторонних источников, осуществляющих хранение данных по тем же стандартам.

Обзор программных реализаций сервера каталога метаданных и инструментов создания метаданных для описания пространственной информации показал большую распространенность идеи работы со стандартами ISO 19115:2003 и его расширениями в программных продуктах. Большинство популярных геоинформационных систем поддерживают работу с метаданными на базовом уровне, позволяя сделать описание набора данных, слоя содержащего информацию, как один из разделов свойств. Это позволяет осуществлять подготовку метаданных в прикладных ГИС, а дальнейшую публикацию в каталоге метаданных с помощью специализированных программных продуктов.

Как пример программного продукта работающего с метаданными в полном цикле существования данных можно привести ArcGIS. Данный программный комплекс предоставляет полный набор инструментов работы с пространственной информацией, от создания с помощью ArcGIS Desktop до публикации на сервере каталога метаданных посредством ArcGIS Online.

Семейство продуктов ArcGIS поддерживает следующие стандарты метаданных:

• ISO 19139 (ISO 19139 Metadata Implementation Specification) с поддержкой пространства имён GML 3.2
• Североамериканский профиль стандарта ISO 19115 2003 (North American Profile of ISO 19115 2003), позволяющий просматривать и редактировать документ полных метаданных, соответствующий стандарту Северо-американский профиль стандарта ISO 19115:2003 – Географическая информация – Метаданные., экспортировать метаданные в данном формате и проверять их, используя XML-схемы стандарта ISO 19139.
• Директива INSPIRE по метаданным (INSPIRE Metadata Directive). Позволяет просматривать и редактировать документ метаданных стандарта ISO 19139, соответствующий правилам реализации директивы INSPIRE, экспортировать метаданные в формате ISO 19139 и проверять их, используя XML-схемы стандарта ISO 19139.
• FGDC [12] (FGDC Metadata). Позволяет просматривать и редактировать метаданные согласно инструкциям «Стандарт содержания цифровых геопространственных метаданных FGDC», экспортировать метаданные в XML-формате этого стандарта и проверять их.

Следующий программный продукт - GeoNetwork Open Source [13] создан для организации эффективного обмена пространственными метаданными и данными, включая картографические слои ГИС, спутниковые снимки и сопутствующие документы в цифровом формате.

GeoNetwork OpenSouce включает в себя виртуальная машина Java и контейнер сервлетов с открытым исходным кодом Tomcat, набор скриптов для организации портала, рабочей базы данных, службы каталогов, средство для просмотра карт, а также некоторые другие вспомогательные инструменты.

Основными возможностями GeoNetwork является:

• Проведение поиска по локальному и распределенному набору каталогов геоданных через Интернет.
• Организация многоуровневого доступа к информации.
• Возможность описания разнородных данных, включая карты и базы данных, графики и документы (в том числе pdf-файлы) и другие типы контента.
• Используя картографические браузеры позволяет комбинировать различные слои с картами, доступными с серверов.
• Отображение локального картографического контента ознакомления пользователей со спектром доступных карт.
• Отображение новых поступлений с использованием RSS (Rich Site Summary) [14].
• Подготовка и публикация метаописания с использованием экранных форм.
• Использование форматов ISO 19115/19139, Dudlin Core, FGDC.
• Возможность синхронизировать и получать содержимое каталогов метаданных в соответствии с расписанием.
• Управление категориями пользователей на уровне групп.
• Предоставление многоязычного интерфейса.

Геоинформационная аналитическая платформа GeoMeta — решение для создания многопользовательских веб-приложений мониторинга, актуализации и анализа разнородной информации, с подсистемами импорта, интеграции, хранения и аналитической обработки данных на серверной стороне, а также инструментов создания интерактивных картографических приложений в интернете [15].

GeoMeta объединяет на единой платформе следующие функциональные возможности:

• Геоинформационную систему (GIS) с развитым инструментарием пространственного анализа, геокодирования и визуального представления данных.
• Систему моделирования и автоматизации бизнес-процессов.
• Систему ввода, контроля качества и анализа пространственных и описательных данных.
• Систему электронного документооборота.
• Интеграционную подсистему для получения данных от внешних информационных систем.
• Систему контроля доступа и безопасности.
• Ключевым преимуществом платформы GeoMеta является её высокая способность к адаптации под задачи и сущности различных предметных областей — управление городами и регионами, недвижимость, проектная деятельность, транспорт, энергетика, логистика, ритейл, сельское и лесное хозяйство и др.
• Автоматическое формирование логической модели БД на основе метаданных.
• Импорт или интеграция существующих источников данных.
• Автоматически настраиваемые АРМ для актуализации данных в рамках бизнес-процессов по созданной модели.
• Возможность конфигурировать запросы и визуализацию представления их результатов.
• Аналитические АРМ в формате интерактивных карт и диаграмм, визуализирующие данные в пространствах 4D+.

В нашем случае выбор был сделан в пользу ПО с открытым программным кодом GeoNetwork.

Основные возможности программного обеспечения описаны выше. Достоинствами по сравнению с иными средствами является то, что оно относится к категории свободного программного обеспечения, распространяемого по лицензии GPL v2[16], кросс- платформенность.

Данное ПО поддерживает основные необходимые стандарты описания метаданных:

• ISO19115/ISO19119/ISO19139/ISO19110 - принятые в качестве международных стандартов содержания пространственных цифровых метаданных.
• Поддержка национальных профилей метаданных, разработанных на базе ISO19115/ISO19119/ISO19139/ISO19110
• Дублинское ядро (Dublin Core) - простой, но эффективный набор элементов для описания широкого спектра сетевых ресурсов и может быть применен для описания тематических материалов не имеющих координатную привязку.
• FGDC- широко распространённый американский прототип ISO 19115 как стандарт на содержание цифровых пространственных метаданных.

Подводя итог, мы видим, что со временем происходит трансформация представлений о способах и методах хранения и обработки такого пространственной информации, что связанно с развитием информационных и технических технологий.

Если ранее все сводилось к файловым способам хранения информации и обработка посредством настольных ГИС систем, то в дальнейшем заинтересованное сообщество пришло к распределенным СУБД, хранящим и обрабатывающим пространственную и семантическую информацию.

С развитием Интернет технологий и комплексным подходам к стандартам описания информационных ресурсов стало возможным реализация технологий основанных на Веб-ГИС.

Конечно, наиболее активно Концепция развития ИПД реализуется большими субъектами экономики, распоряжающимися огромным количеством пространственной и семантической информации и использующими ее для решения глобальных задач.

Но и применения данных подходов к малым субъектам (организации инженерных изысканий по сравнению с органами местного самоуправления) может дать большой эффект как для самой организации, так и направление дальнейшего развития понимания и применения концепции ИПД всеми участниками процесса создания и использования пространственных данных.

Список литературы:

1. Информационный портал Федеральной службы государственной регистрации, кадастра и картографии (Росреестра). [Электронный ресурс]. – Электронные текстовые данные – Режим доступа: URL:https://rosreestr.ru/
2. Геоинформационный портал Федеральной государственной информационной системы территориального планирования. . [Электронный ресурс]. – Электронные текстовые данные – Режим доступа: URL:https://fgistp.economy.gov.ru/
3. Распоряжение Правительства РФ от 21 августа 2006 г. N 1157-р О Концепции создания и развития инфраструктуры пространственных данных РФ. [Электронный ресурс]. – Электронные текстовые данные – Режим доступа: URL:https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/12049036/
4. ГОСТ 33707-2016 (ISO/IEC 2382:2015) Информационные технологии (ИТ). Словарь. [Электронный ресурс]. – Электронные текстовые данные – Режим доступа: URL:http://docs.cntd.ru/document/1200139532
5. Открытый геопространственный консорциум (Open Geospatial Consortium, OGC) [Электронный ресурс]. – Электронные текстовые данные – Режим доступа: URL:http://www.opengeospatial.org
6. SDI Cookbook, 2008, (ПРАКТИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО ПО ИНФРАСТРУКТУРАМ  ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ). [Электронный ресурс]. – Электронные текстовые данные – Режим доступа: URL:http://www.gsdiassociation.org/images/publications/cookbooks/SDI_Cookbook_from_Wiki_2012_update.pdf
7. Стандарты и стили метаданных. [Электронный ресурс]. – Электронные текстовые данные – Режим доступа: URL:https://desktop.arcgis.com/ru/arcmap/10.4/manage-data/metadata/metadata-standards-and-styles.htm
8. ISO 19115:2003. Geographic Information – Metadata. [Электронный ресурс].– Электронные текстовые данные – Режим доступа: URL:http://www.iso.org/iso/catalogue_detail.htm?csnumber=26020.
9. ГОСТ Р 52573-2006. Географическая информация. Метаданные / Москва: Стандартинформ, 2006. – 59 с. [Электронный ресурс].– Электронные текстовые данные – Режим доступа: URL:http://protect.gost.ru/document.aspx?control=7&id=128907.
10. ISO/TS 19139:2007. Geographic information – Metadata – XML schema implementation. [Электронный ресурс].– Электронные текстовые данные – Режим доступа: URL:http://www.iso.org/iso/catalogue_detail.htm?csnumber=32557.
11. Дублинское ядро (англ. Dublin Core) — словарь (семантическая сеть) основных понятий английского языка, предназначенный для унификации метаданных для описания широчайшего диапазона ресурсов. [Электронный ресурс].– Электронные текстовые данные – Режим доступа: URL:https://ru.wikipedia.org/wiki/ Дублинское_ядро
12. Federal Geographic Data – Федеральный комитет США по географическим данным. [Электронный ресурс].– Электронные текстовые данные – Режим доступа: URL:www.fgdc.gov/metadata
13. GeoNetwork Open Source. [Электронный ресурс].– Электронные текстовые данные – Режим доступа: URL:https://geonetwork-opensource.org/
14. RSS (Rich Site Summary – обогащённая сводка сайта) – семейство XML-форматов, предназначенных для описания лент новостей, анонсов статей, изменений в блогах и т. п. [Электронный ресурс]. – Электронные текстовые данные – Режим доступа: URL:https://ru.wikipedia.org/wiki/RSS
15. Геоинформационная аналитическая платформа GeoMeta. [Электронный ресурс]. – Электронные текстовые данные – Режим доступа: URL:https://gemsdev.ru/geometa
16. GNU General Public License – лицензия на свободное программное обеспечение, созданная в рамках проекта GNU в 1988 г., по которой автор передаёт программное обеспечение в общественную собственность [Электронный ресурс].– Электронные текстовые данные – Режим доступа: URL:https://ru.wikipedia.org/wiki/GNU_General_Public_License