Модель геоинформационной аналитической интернет-системы для анализа состояния и презентации региона

Оперативный анализ состояния дел в регионе и мониторинг основных социально-экономических, финансовобюджетных и прочих показателей деятельности в разрезе муниципальных образований являются сегодня одними из приоритетных задач органов власти и управления. Сложность их решения связана прежде всего с рядом организационных и административных проблем, ведомственной разобщенностью. Другой важной проблемой является техническая – отсутствие согласованной информационной политики межведомственного информационного взаимодействия, технологических стандартов на данные и проч. Несмотря на отдельные успешные отраслевые IT-проекты, достаточно типичной продолжает оставаться ситуация, когда сбор данных осуществляется в «телефонном» или «бумажном» формате. Оценивать регион в целом и проводить сравнительный анализ его муниципальных образований в этой ситуации сложно и малоэффективно. И даже при наличии электронных документов разнообразие их форм и форматов создает определенную сложность при выработке решений [1].

Представленная в данной работе модель геоинфор-мационной аналитической интернет-системы рассматривается в контексте указанной проблемы. Она ориентирована на пользователей, которые не являются профессионалами в ГИС, но владеют базовыми навыками использования Интернета. Основное внимание уделяется современным средствам визуализации данных в рамках вебинтерфейса. Отличительной особенностью является возможность формирования оценок состояния территорий на базе основных показателей в полуавтоматическом режиме [2].

С технической точки зрения рассматриваемая здесь модель системы – это веб-портал, содержащий коллекцию типизированных компонентов-фреймов, представ- ляющих информацию в текстовом и графическом виде. Их основная задача – динамическое формирование гипертекстовых веб-страниц с растровыми изображениями, элементами презентационной графики (столбиковыми, круговыми, пузырьковыми диаграммами и проч.), интерактивными таблицами и картодиаграммами, на основе базы данных социально-экономических, общественно-политических и прочих показателей по территориям (муниципальным образованиям) по заранее предопределенным шаблонам экранных форм – аналогично тому, как работают генераторы отчетов СУБД при подготовке документов для печати [3; 4].

Концепция информационной системы. Предлагается концепция и модель информационной системы, которая может обеспечить формирование целостной и структурированной картины состояния территории в наглядном виде. Требования к информационной системе:

• 1.    Простой пользовательский интерфейс. Разумное построение системы в виде веб-приложения и использование веб-браузера как основного средства доступа к информационной системе. Существенным моментом является наличие многопользовательского доступа к информационным ресурсам и сервисам системы.

• 2.    Наглядное представление информации с использованием таблиц, графиков, диаграмм, картограмм, тематических карт.

• 3.    Использование единой шкалы и цветового кода для отображения состояния объектов (плохо–хорошо). Такой подход обеспечит наглядный и быстрый и анализ ситуации.

• 4.    Система показателей/индикаторов. Основная часть данных по территориям должна быть структурирована и находиться в единой «системе координат».

• 5.    Иерархическая модель представления данных. Необходимы инструменты для перехода от общей оценки к более детальным оценкам и наоборот. Такой переход может выполняться как в территориальном разрезе (ре-гион–муниципальное образование), так и в тематическом (раздел–подраздел).

• 6.    Средства для интеграции данных из внешних источников. Должен быть предусмотрен механизм, позволяющий использовать данные из корпоративных информационных систем.

• 7.    Использование гиперссылок. Страницы с информацией могут содержать перекрестные ссылки для организации удобных переходов по массиву данных. Интересным решением может быть использование отдельных элементов диаграмм, картограмм, тематических карт в качестве ссылок. Например, кликнув по названию муниципального образования на тематической карте, можно перейти на страницу с детальной информацией по выбранной территории.

• 8.    Поддержка нескольких целевых аудиторий. Для разного уровня пользователей форма подачи информации и ее детализация может отличаться.

Основные типы информационных ресурсов системы – справочники, документы, таблицы данных, интерактивные графические объекты, картографические наборы (рис. 1.).

Рассмотрим структурно-функциональную схему информационной системы (рис. 2).

Хранилище данных по показателям. Предназначено для структурированного хранения данных о территориях по основным показателям. Информация содержится в многомерном массиве данных. Каждое значение показателя имеет следующие индексы: территория, показатель, период времени. Периоды времени могут быть как регулярными – год, полугодие, квартал, месяц, так и произвольными, которые задаются индивидуально для группы значений показателей.

Внешние источники данных. Кроме внутреннего структурированного хранилища данных по территориям могут использоваться данные из внешних информационных систем. Для организации доступа к таким данным из внешнего источника необходим специальный модуль– адаптер.

Модель визуализации. Предназначена для формирования структуры тематических разделов (мета-страниц),

Рис. 1. Типы информационных ресурсов

правил вычисления оценок ситуации и шаблонов отображения. Структура тематических разделов задается для каждого типа территории (регион, муниципальное образование). Для каждого раздела определяется:

• -    источник данных;

• -    правила вычисления оценки ситуации;

• -    шаблон отображения.

Предусматривается возможность назначения отдельным паспортам в иерархической системе паспортов атрибутов типа «оценка ситуации» с автоматическим их сум-мированием/обобщением на верхних уровнях. Это дает руководителю возможность оперативного поиска проблем: увидев, например, на уровне «Муниципальное образование в целом» тревожную оценку по разделу «Состояние ЖКХ», можно по щелчку мыши выйти в этот раздел и посмотреть оценку ситуации по всем его подразделам, соответственно - обнаружить проблемную тему.

Хранилище страниц. На основе модели визуализации строится иерархия страниц для каждой территории в соответствии с ее типом (рис. 3). Кроме базовых страниц, определенных в модели, могут быть созданы дополнительные страницы. Содержимое таких страниц носит вспомогательных характер.

Предусмотрена поддержка нескольких версий каждого визуального паспорта, при этом отображается та версия, которая соответствует уровню доступа пользователя.

Визуальное представление страницы определяется ее шаблоном. Элементами шаблонов визуальных паспортов могут выступать тексты, таблицы, растровые изображения, диаграммы (столбиковые, круговые, пузырьковые и проч.), картограммы и тематические карты различных типов. Важно отметить, что все эти элементы могут быть «активными», например, при щелчке мыши на пузырек диаграммы может выполняться переход на другую страницу.

Совокупность визуальных паспортов образует коллекцию иерархически взаимоувязанных страниц портала, обеспечивая при этом гипертекстовые переходы как по

Хранилище данн ых по показателям

Справочники

Территории

| Периоды времени |

Показатели

Данные

Значения показателей

Внешние источники данных

Хранилище стран иц

! Для каждой территории строится иерархия i страниц. Кроме разделов, определенных в

। модели, могут быть заданы дополнительные \ страницы с пояснительной информацией.

Модель визуализации

Структура тематических разделов задается для типов территории (регион, МО).

Для каждого раздела определены:

• Источник данных

• Шаблон отображения

• Правила вычисления оценки ситуации

Рис. 2. Структурно-функциональная схема

Рис. 3. Структура страниц веб-портала системы

горизонтали (на тот же тематический раздел другого муниципального образования), так и по вертикали (на другой подраздел того же муниципального образования).

Технологические решения. Доступ к объектам системы регулируется системой разделения прав доступа, которая предусматривает как минимум два уровня доступа: администрирование (модификация) и просмотр данных.

Особенность взаимодействия пользователей с объектами системы заключается в использовании единой программной среды (рис. 4).

В качестве единой программной среды может выступать веб-браузер, соответственно в основе интерфейсов системы могут лежать технологии PHP, Html/JavaScript, Adobe Flash, Java и т. д.

В соответствии с доступом, пользователь каждого типа получает свою версию интерфейса системы. Каждый интерфейс включает в себя специфический набор инструментов, соответствующий роли пользователя.

Выделены следующие типы интерфейсов системы: программный и визуальный.

Программный интерфейс выполняет функции обработки запросов со стороны визуального интерфейса и может различаться в своем функциональном наполнении для разных типов пользователей, в целях безопасности. Интерфейс работает напрямую с данными системы.

Визуальный интерфейс напрямую взаимодействует с пользователем и обрабатывает его действия, такие как щелчки мыши на графических объектах, перетаскивание объектов на экране, формируя из них запросы, понятные программному интерфейсу. Содержание визуального интерфейса может зависеть от типа пользователя, чтобы максимально соответствовать поставленной перед пользователем задаче.

Визуальный интерфейс должен обладать богатой функциональностью, для того чтобы пользователь мог оставаться в рамках единой программной среды при работе с объектами системы. Для этого можно использовать технологию работы с визуальными временными объектами на стороне клиента. Визуальные временные объекты являются частью визуального интерфейса и представлены в виде изменяемых и настраиваемых графических объектов. Они посылают запросы к программному интерфейсу серверной части, который в свою очередь может задействовать дополнительные сервисы для комплексных аналитических вычислений или генерации дополнительных графических объектов.

В качестве технологической основы выступают программные пакеты, обеспечивающие хранение данных, обработку запросов и графическое представление информации (рис. 5).

Для гибкой работы интерфейсов используется технология, в основе которой лежат framework библиотеки [5]. Интеграция пакетов происходит через дополнительный модуль, который предоставляет специальный программный интерфейс.

Реализация. Данная информационная модель была успешно использована в ряде проектов, среди которых выделяются следующие:

• –    информационно-графическая система анализа региональной инфраструктуры «Терра: Визуальные паспорта Югры»;

• –    веб-портал «ГИС мониторинга состояния окружающей природной среды в зоне действия предприятий нефтегазовой отрасли Красноярского края»;

• –    банк пространственных данных социально-экономического развития администрации Красноярского края.

В рамках работ по развитию информационно-графической системы анализа региональной инфраструктуры «Терра» был разработан комплекс программно-технических средств «Терра: Визуальные паспорта Югры», предназначенный для формирования и представления целостной и структурированной информации об общественно-политической ситуации в Ханты-Мансийском автономном округе – Югре.

В системе выделены следующие основные направления подачи информации:

• –    общие характеристики округа и муниципальных образований;

• –    структуры власти, руководители, контакты и координаты;

• –    политическая ситуация – прежде всего в муниципальных образованиях;

  

  Рис. 4. Взаимодействие пользователей с объектами системы в рамках единой программной среды

  
  

• –    ожидаемые события в округе и муниципальных образованиях;

• –    возможные риски («негативные сценарии») в общественно-политической ситуации в округе и муниципальных образованиях;

• –    работа СМИ округа и муниципальных образований;

• –    ситуация в общественном мнении в округе и в муниципальных образованиях;

• –    ситуация в экономике округа и муниципальных образований;

• –    ситуация в социальной сфере в округе и муниципальных образованиях;

• –    работа муниципального хозяйства в муниципалитетах.

Для реализации проекта использовались следующие информационные технологии и программное обеспечение: операционная система – Windows 2003; веб-сервер – Apache; основные яз ыки для разработки – PHP 5, JavaScript; программная библиотека для доступа к геоданным – MapServer; компонент для визуального редактирования HTML – TinyMCE; система управления базами данных – Firebird 1.5. В качестве картографического формата данных использовался стандартный формат TAB-файлов ГИС MapInfo.

Предложенная модель информационной системы была использована также при разработке банка пространственных данных Единой краевой информационной системы Красноярского края. Банк включает в себя ряд программных интерфейсов, которые опираются на его информационные ресурсы. Основные из них:

• –    «Паспорта муниципальных образований» – информационная система, предоставляющая пользователю до-

• ступ к паспортам муниципальных образований Красноярского края с помощью картографического интерфейса с возможностью построения тематических карт по выбранным экономическим показателям в заданный период времени;

• –    «Месторождения полезных ископаемых» – справочная система по месторождениям полезных ископаемых на примере Манского района Красноярского края с описанием каждого месторождения. Пространственные запросы позволяют получить список месторождений по выбранной территории;

• –    «Здравоохранение» – информационная система по медучреждениям Красноярского края. Содержит статистическую информацию по каждому медучреждению, по медицинскому оборудованию, лицензиям по населенным пунктам, сельским поселениям и районам Красноярского края;

• –    «Информационная система по населенным пунктам края» – содержит сведения по учреждениям бюджетной сферы, транспортной доступности и прочим характеристикам муниципальных районов, образований и населенных пунктов края. Система предоставляет средства выборки данных по малочисленным населенным пунктам края;

• –    «Информационная система оценки инфраструктуры жизнеобеспечения малочисленных, труднодоступных населенных пунктов» – содержит справочные сведения и средства анализа и оценки состояния социальной и транспортной инфраструктуры, энергоресурсов, связи и возможностей использования санитарной авиации для решения проблем малочисленных, труднодоступных населенных пунктов.

  

  Рис. 5. Программно-технологическая основа системы

  
  

Разработка Банка пространственных данных выполнена на основе программного обеспечения для веб-картографирования MapGuide Open Source, с использованием ряда дополнительных инструментальных программных средств.