Model ontologija prostornih sistema doktorska disertacija

Kandidat:Dubravka Sladi Mentor: Miro Govedarica

Novi Sad, 2012.

3

Sadraj

Predgovor ...................................................................................................................................................... 7

1 Uvodna razmatranja i pregled postojeih reenja ................................................................................ 9

1.1 Primena servisno orijentisane arhitekture u geoinformacionim sistemima ................................ 9

1.2 Infrastruktura prostornih podataka ............................................................................................ 10

1.2.1 Metapodaci ......................................................................................................................... 11

1.2.2 Servisi .................................................................................................................................. 12

1.2.3 Standardi ............................................................................................................................. 14

1.2.4 INSPIRE ................................................................................................................................ 17

1.2.5 Nacionalna infrastruktura geoprostornih podataka ........................................................... 17

1.2.6 Geoportali ........................................................................................................................... 18

1.3 Katalozi metapodataka ............................................................................................................... 20

1.3.1 Apstraktni informacioni model kataloga............................................................................. 20

1.3.2 Opti model interfejsa kataloga .......................................................................................... 22

1.3.3 Aplikativni profili i implementacije kataloga....................................................................... 26

1.3.4 Geodetsko-katastarski informacioni sistem........................................................................ 28

1.3.5 Upotreba OGC servisa kataloga u geodetsko-katastarskom informacionom sistemu ....... 29

1.4 Tehnologije semantikog Weba .................................................................................................. 32

1.4.1 Ontologije vieg nivoa ......................................................................................................... 35

1.5 Geoprostorni semantiki web ..................................................................................................... 39

1.5.1 Geoprostorne ontologije ..................................................................................................... 39

1.5.2 Semantike anotacije geoprostornih resursa ..................................................................... 43

1.5.3 Pretraivanje i preuzimanje geoprostornih podataka i servisa bazirana na ontologijama . 45

1.5.4 Integracija geoprostornih skupova podataka i servisa bazirana na ontologijama ............. 49

2 Model ontologija prostornih sistema ................................................................................................. 53

2.1 Arhitektura ontologija ................................................................................................................. 53

2.2 Razvoj ontologija ......................................................................................................................... 55

2.2.1 Alati ..................................................................................................................................... 55

2.2.2 Izvori znnj ........................................................................................................................ 55

2.2.3 Obrasci za dizajn ontologija ................................................................................................ 55

2.2.4 Struktura OWL dokumenata ............................................................................................... 56

2.3 Ontologija vieg nivoa ................................................................................................................. 57

2.3.1 Opisi i situacije, informacioni objekti i planovi ................................................................... 58

2.4 Ontologija geoprostornih objekata ............................................................................................. 61

4

2.4.1 Referentni model geografskih informacija ......................................................................... 62

2.4.2 Opti model geoprostornog objekta i tipovi geoprostornih objekata ................................ 67

2.4.3 Prostorni objekti, geometrija i topologija ........................................................................... 69

2.4.4 Vremenski objekti ............................................................................................................... 72

2.4.5 Katalog geoprostornih objekata ......................................................................................... 74

2.4.6 Koordinatni referentni sistemi ............................................................................................ 74

2.4.7 Prostorno referenciranje pomou geografskih identifikatora ............................................ 76

2.4.8 Kvalitet geopodataka .......................................................................................................... 77

2.4.9 Metapodaci ......................................................................................................................... 78

2.5 Bazina ontologija za katastar ..................................................................................................... 79

2.6 Ontologija za nacionalni katastar ................................................................................................ 85

3 Proiriva softverska arhitektura za pretragu i kompoziciju geoservisa bazirana na ontologijama .... 91

3.1 Globalna arhitektura ................................................................................................................... 92

3.1.1 Komponente OGC OWS....................................................................................................... 93

3.1.2 Komponenta OGC CSW ....................................................................................................... 96

3.1.3 Komponenta Reasoning Engine .......................................................................................... 98

3.1.4 Komponenta Ontology Manager ........................................................................................ 98

3.1.5 Komponenta Semantic Broker ............................................................................................ 99

3.1.6 Komponenta Geoservice Composer .................................................................................. 100

3.1.7 Komponenta GIS Client ..................................................................................................... 100

3.2 Akteri i uloge u sistemu............................................................................................................. 101

3.3 Semantiko oznaavanje i publikovanje resursa ...................................................................... 103

3.3.1 Semantiko oznaavanje metapodataka .......................................................................... 106

3.3.2 Semantiko oznaavanje modela podataka ...................................................................... 106

3.3.3 Semantiko oznaavanje podataka ................................................................................... 108

3.3.4 Semantiko oznaavanje OWS servisa ............................................................................. 108

3.4 Pretraga i preuzimanje resursa ................................................................................................. 114

3.4.1 Podtipovi funkcija.............................................................................................................. 115

3.4.2 Poreenje semantikih opisa servisa i zahteva ................................................................. 116

3.4.3 Pronalaenje servisa za pristup geopodacima .................................................................. 116

3.4.4 Pronalaenje servisa za obradu geopodataka................................................................... 118

3.4.5 Pretraga bazirana na instancama koncepata .................................................................... 120

3.5 Kreiranje prostornih modela ..................................................................................................... 121

3.5.1 Dizajn prostornog modela ................................................................................................. 123

3.5.2 Instanciranje i izvravanje prostornog modela ................................................................. 124

5

3.5.3 Registracija prostornog modela u katalogu metapodataka .............................................. 126

3.6 UML dijagram klasa ................................................................................................................... 126

3.6.1 UML dijagram klasa komponente Semantic Broker (Catalog) .......................................... 126

3.6.2 UML dijagram klasa komponente Composer .................................................................... 128

3.6.3 UML dijagram klasa komponente GIS Client ..................................................................... 129

3.7 Implementacija prototipa servisno orijentisane arhitekture prostornih modela..................... 130

3.7.1 OGC servisi ........................................................................................................................ 131

3.7.2 Semantiko pretraivanje ................................................................................................. 132

3.7.3 Kreiranje i izvravanje prostornih modela ........................................................................ 133

3.7.4 Klijentska aplikacija ........................................................................................................... 135

4 Studija sluaja ................................................................................................................................... 137

4.1 Pretraga i harmonizacija heterogenih podataka o nepokretnostima ....................................... 137

4.1.1 Harmonizacija nacionalnog katastra sa INSPIRE direktivom ............................................. 137

4.1.2 Kreiranje portfolija stranke (Party Portfolio iz LADM) ...................................................... 141

4.2 Prostorni model zona preklapanja privatnog i javnog prava u Katastru 2014 ......................... 146

4.3 Prostorni model evidencije zemljita koje se koristi za poljoprivrednu proizvodnju prema LPIS specifikaciji ............................................................................................................................................ 154

4.4 Prostorni model zona rizika od poplava prema INSPIRE direktivi............................................. 160

5 Zakljuak............................................................................................................................................ 167

6 Reference .......................................................................................................................................... 169

Prilog A: Ontologija domena za katastar nepokretnosti ........................................................................... 179

Prilog A.1:Ontologija geoprostornih objekata ...................................................................................... 179

Prilog A.2: Bazina ontologija za katastar ............................................................................................. 195

Prilog A.3: Ontologija domena nacionalnog katastra ........................................................................... 199

7

Predgovor Oznaavanje geoprostornih podataka i servisa predstavlja pridruivanje semantikih opisa servisima i podacima koje oni isporuuju. Cilj ovih opisa, odnosno metapodataka je da se resursi uine dostupnim irokom auditorijumu. Bez njih ne bi bilo mogue efikasno pronai resurse upotrebom ptretraivaa niti bi bilo mogue proceniti da li pronaeni resurs odgovara potrebama korisnika. OGC (OpenGIS Consortium) konzorcijum i ISO tehniki komitet 211 su definisali niz standarda koji omoguavaju sintaksnu interoperabilnost geoprostornih resursa. Da bi se postigla semantika interoperabilnost potrebno je proiriti ekspresivnost postojeih anotacija kroz ukljuivanje semantikih opisa. Semantike anotacije se mogu primeniti na razliite nivoe: metapodatke, model podataka, i na same podatke. U zavisnostni na koji nivo se primenjuju, semantike anotacije imaju razliitu primenu i razliitu tehniku realizaciju.

Jedna od osnovnih namena standarda kao to su XML ili GML (Geography Markup Language) je da se postigne sintaksna i strukturalna interoperabilnost izmeu razliitih softverskih komponenti. Ako se dva klijenta dogovore kako da predstave i razmene podatke, mogue je sprovesti integraciju podataka. S druge strane, semantika interoperabilnost se moe postii ako se dva klijenta dogovore o znaenju podataka. Nivo razumevanja moe da se razlikuje i zavisi od kompleksnosti formalizovanog znanja. Uobiajeni konflikt (ili heterogenosti) koje se mogu razreiti upotrebom konceptualizacije na nivou domena i semantikih anotacija koje povezuju geoservise sa konceptima domena su:

Znanje zavisno od primene upotreba termina odnosno koncepata u ogranienom okruenju to ini podatke teko razumljivim drugim korisnicima. Semantiki opisi povezani sa ovim konceptima predstavljaju jedno od moguih reenja ovog problema,

Hijerarhijski problemi est problem prilikom pronalaenja resursa predstavlja razliit nivo ekspertize izmeu korisnika i provajdera resursa. Uobiajeno je da obini korisnici koriste drugaiju terminologiju od eksperata u nekoj oblasti,

Viejezina zajednica.

Semantike anotacije mogu biti predstavljene formalno ili neformalno. Anotacije kao to su renici, leksikoni sinonima i taksonomije se smatraju manje formalnim, manje ekspresivnim i samim tim manje efikasnom konceptualizacijom znanja odreenog domena. Ontologije i formalni sistemi koji ine njihov osnov imaju potrebnu ekspresivnost da formalizuju konceptualizaciju kao i pravila potrebna da se izbegnu semantiki konflikti.

Pojam ontologije je uveo Gruber (1993) kao eksplicitna formalna specifikacija deljene konceptualizacije. Konceptualizacija se odnosi na apstraktan model kako ljudi razmiljaju o stvarima iz realnog sveta, a deljena konceptualizacija se odnosi na to da je zanje opisano ontologijom prihvaeno od strane zajednice. Eksplicitna specifikacija znai da je definicija data eksplicitno. Formalna specifikacija indicira da ontologija treba da bude razumljiva mainama, stoga je potreban logiki formalizam za njihovo predstavljanje, kao to je deskriptivna logika (Description Logic, DL). Stoga, ontologije obezbeuju semantiku predstavu znanja o realnom svetu, i omoguavaju definisanje termina, njihovih veza i pravila o zakljuivanju u odreenom domenu.

Ontologije u geoprostornim sistemima su predmet istraivanja u razliitim domenima, kao to su ivotna sredina, merenja i opservacije, zemljini pokriva i topografija. Mali broj istraivanja se bavi primenom ontologija u katastru nepokretnosti. Jedan od porblema u postojeim istraivanjima u oblasti katastra je to ne razvijaju celovitu ontologiju za katastar nepokretnosti i ne postoji integralni pristup koordinisan sa standardima. Budui da je najnoviji trend da se katastarski podaci strukturiraju u skladu sa

8

odgovarajuim standardima radi vee interoperabilnosti, i ontologiju je neophodno razviti u skladu sa ovim standardima kako bi to vernije opisala sadraj katastarskih podataka i omoguila automatizovanu integraciju. Stoga je neophodno razviti model ontologija za katastarske prostorne sisteme baziran na standardima iz serije ISO 19100, ukljuujui predlog standarda ISO 19152 model domena za administraciju zemljita, i standardima semantikog web-a.

Osnovni cilj predloene doktorske disertacije je definisanje formalne specifikacije modela ontologija u katastarskim sistemima koga karakteriu sledee osobine:

baziran je na ISO i OGC standardima u oblasti GIS-a, ISO 19152 predlogu standarda za model domena za administraciju zemljita, kao i na aktuelnim standardima semantikog weba,

zasnovan je na ontologijama i logikom zakljuivanju, koji poboljavaju pretragu, dobavljanje, interpretaciju i integraciju geoprostornih podataka,

primenljiv je u razliitim prostornim sistemima,

realizovan je kroz komponente koje se mogu koristiti kao proirenje standardnog SDI-a, i

konfigurabilan je, ime se omoguava prilagoavanje konkretne implementacije potrebama korisnika.

Tekst disertacije je podeljen u pet poglavlja. Prvo poglavlje sadri uvodna razmatranja i pregled postojeih reenja u oblasti. Uvodna razmatranja se odnose na teorijske osnove na kojima je disertacija zasnovana. Tu se prevashodno misli na principe Infrastrukture prostornih podataka i standardizaciju u oblasti GIS-a. Pregled postojeih reenja obuhvata dosadanja istraivanja i rezultate koji se odnose na oblast primene ontologija u geoinformacionim sistemima. Prikazani su i analizirani relevantni postojei modeli ontologija u katastrima i prostornim sistemima uopte. Analizirani su rezultati u oblasti semantikog oznaavanja prostornih resursa ukljuujui i metode za automatizovanje ovog postupka, zatim metode pretrage i dobavljanja podataka bazirane na ontologijama kao i integracija geoprostornih podataka i servisa. Takoe je izvrena analiza predloenih proirenja infrastrukture prostornih podataka bazirana na OGC standardima.

Drugo poglavlje predstavlja centralni deo rada. On sadri formalnu specifikaciju modela ontologija za katastar nepokretnosti. Formalna ontologija za katastar nepokretnosti predstavlja definicije koncepata vezanih za katastar nepokretnosti formalno date upotrebom logike prvog reda, odnosno deskriptivne logike. Ovakvi matematiki formalizmi pruaju podrku za automatsko zakljuivanje u datom domenu i omoguavaju da se sadraj razume od strane raunara. Arhitektura ontologija je realizovana slojevito tako da se optiji pojmovi nalaze u osnovi i na bazi njih se izvode specifiniji pojmovi iz domena.

Tree poglavlje prua specifikaciju softverske arhitekturu sistema za sprovoenje pretrage, preuzimanja i integracije prostornih podataka i servisa na bazi proirenja osnovne SDI arhitekture i dodavanja novih modula. Kao osnov za pretragu i integraciju podataka koristi se model specificiran u Poglavlju 2.

etvrto poglavlje predstavlja verifikaciju prikazanog modela na konkretnom prostornom sistemu. Verifikacija je izvrena putem prototipske implementacije prilagoene konkretnoj primeni, to obuhvata sledee aktivnosti: konfigurisanje prototipske implementacije za dati prostorni sistem, definisanje ontologija u sistemu i demonstraciju korienja ovako formiranog sistema.

Peto poglavlje donosi zakljuna razmatranja, analizu rezultata i doprinosa doktorske disertacije, kao i analizu pravaca daljih istraivanja.

9

1 Uvodna razmatranja i pregled postojeih reenja U ovom poglavlju data su uvodna razmatranja i pregled postojeih reenja u oblasti. Uvodna razmatranja se odnose na teorijske osnove na kojima je disertacija zasnovana i pregled korienih tehnologija. Tu se prevashodno misli na principe Infrastrukture prostornih podataka i standarde u oblasti GIS-a. Pregled postojeih reenja obuhvata dosadanja istraivanja i rezultate koji se odnose na oblast primene ontologija u geoinformacionim sistemima, a klasifikovane su u sledee kategorije: geoprostorne ontologije, koje obuhvataju razvoj ontologija u pojedinim geoprostornim domenima, semantiko oznaavanja geoprostornih resursa, metode pretrage i preuzimanja podataka i servisa bazirane na ontologijama i metode integracije podataka i servisa bazirane na ontologijama.

1.1 Primena servisno orijentisane arhitekture u geoinformacionim sistemima

Servisno orijentisana arhitektura (SOA) (Erl, 2005) je distribuirana raunarska arhitektura bazirana na slabo spregnutim interakcijama servisa u kojoj model interakcije servisa prikazuje interakciju izmeu razliitih agenata za publikovanje, pronalaenje i pozivanje servisa. Ovaj model se naziva jo i publish-find-bind model (slika 1.1), a ukljuuje: publikovanje opisa resursa tako da oni budu dostupni korisnicima (publish), pronalaenje resursa od interesa na bazi postavljenih kriterijuma (find) i interagovanje sa snabdevaem resursa u cilju pristupanja eljenom resursu (bind). Unutar takve arhitekture kljunu ulogu igra servis koji predstavlja registar raspoloivih resursa ija svrha je da posreduje izmeu korisnika i snabdevaa kroz omoguavanje publikovanja i pretraivanja sadraja. Na taj nain se omoguava korisnicima da dinamiki pronau i komuniciraju sa odgovarajuim snabdevaem resursa bez da u napred znaju za njegovo postojanje. Prednosti upotrebe ovakve arhitekture je da se monolitne softverske aplikacije zamenjuju slabo spregnutim servisima koji mogu biti ponovno iskoriteni i kombinovani u razliitim aplikativnim domenima. Ovi servisi su u skladu sa standardima tako da korisnici ne zavise iskljuivo od jednog proizvoaa.

Slika 1.1 Publish-Find-Bind model interakcije servisa

Poslednjih godina zabeleen je znaajan porast u prikupljanju geoprostornih podataka, kako iz vazduha (satelitsko i avio snimanje) tako i sa zemlje (premer, sistemi za nadgledanje, itd.), to donosi sve vei problem prilikom izvoenja znaajnih informacija iz tog velikog obima podataka. Teina ovog zadatka je uslovljena i kompleksnom prirodom geoprostornih podataka i sistema za njihovo arhiviranje, koji su multidisciplinarni, heterogeni i distribuirani. Stoga upotreba web servisa sve vie dobija na znaaju u cilju smanjenja volumena podataka, programskih koraka i potrebnih resursa na strani krajnjeg korisnika. Geoprostorni problemi obino ukljuuju obimne i heterogene podatke kao i viestruke raunarske korake i servise. Ovakvi problemi se reavaju kompozicijom servisa, odnosno postupkom povezivanja u lanac skupa interoperabilnih web servisa. Automatizovana kompozicija servisa je predmet istraivanja poslednjih godina (videti odeljak 1.5), a njen uspeh je od velikog znaaja jer moe u velikoj meri da proiri upotrebu geoprostornog znanja u drutvenim i nauno-istraivakim aktivnostima.

10

Pojam interpoerabilnosti u raunarskim sistemima odnosi se na mogunosti da se razmene informacije, izvre porogrami ili prenesu podaci izmeu razliitih funkcionalnih jedinica na nain koji ne zahteva da korisnik zna o pojedinim karakteristikama tih jedinica (Percivall, 2002). Postoje dva nivoa interoperabilnosti: sintaksna i semantika (Percivall, 2002). Sintaksna interoperabilnost zahteva da postoji tehnika mogunost povezivanja, tj. da se podaci mogu prenositi izmeu web servisa, ali ne obezbeuje interpretaciju sadraja tog prenosa. Semantika interoperabilnost podrazumeva da se sadraj podataka i servisa korektno interpretira i razume kada se podaci i servisi poveu.

Sintaksna interoperabilnost web servisa se uglavnom postie upotrebom dva uobiajena standard za web servise: Web Service Description Language (WSDL) [1] i Simple Object Access Protocol (SOAP) [2]. WSDL se koristi da opie web serivse u pogledu njihovih interfejsa, a SOAP formalizuje XML-baziran prenos poruka izmeu web servisa. U geoprostornoj zajednici, ovakvu ulogu preuzimaju standardi OpenGIS konzorcijuma, standardizacionog tela koje je definisalo seriju specifikacija interfejsa u cilju interoperabilnosti geoprostornih web servisa (o ovim servisima e biti re u narednim odeljcima). Ove specifikacije slede principe za geoprostorne web servise definisane u ISO 19119, i opisuju strukturu sadraja koji se prenosi izmeu web servisa, meutim one ne formalizuju konceptualizaciju sadraja.

Da bi se postigla semantika interoperabilnost, konceptualizaciju sadraja treba izraziti formalno i eksplicitno, to se moe postii upotrebom ontologija koje predstavljaju formalnu, eksplicitnu specifikaciju konceptualizacije koja obezbeuje zajedniki renik znanja u odreenom domenu i definie znaenje termina i relacija izmeu njih (Gruber, 1993). Ontologije omoguavaju da semantika razmenjenog sadraja bude razumljiva mainama.

Servisno orijentisana arhitektura (SOA) daje osnovu za integraciju web servisa. SOA je nain reorganizovanja portfolia prethodno autonomnih softverskih aplikacija i podrava infrastrukturu meusobno povezanih servisa, od kojih je svaki dostupan kroz standardne interfejse i protokole za slanje poruka. SOA podrazumeva tri kljune uloge: korisnik, snabdeva i posrednik. Korisnik postavlja zahtev za informacionim servisom. Snabdeva je individualni servis baziran na standardu. Posrednik je repozitorijum metainformacija (registar, katalog). Interakcije izmeu ovih aktera podrazumevaju operacije publikovanja, pronalaenja i povezivanja. Kompozicija servisa uvodi novu operaciju u SOA, ulananje, koja kombinuje servise u zavisnu seriju kako bi se postigao vei zadatak. SOA predstavlja bazu za automatizovanu kompoziciju servisa, s obzirom da funkcije upravljanja servisima, kao to su registracija, pretraga, pristup i izvravanje su dobro pozicionirane unutar ove strukture i ove funkcije su osnovne jedinice u celokupnom procesu automatizacije. Sintaksno interoperabilni web servisi mogu se povezati manuelno u okviru SOA. Iako, kompozicija servisa na sintaksnom nivou moe da zadovolji mnoge potrebe ekelktronskog poslovanja, u geoprostornom domenu to nije dovoljno kada se uzme u obzir kompleksnost u modelovanju i procesu donoenja odluka.

1.2 Infrastruktura prostornih podataka Servisno orijentisana arhitektura geoinformacionih sistema je bazirana na standardizovanim servisima za pronalaenje, pristup, vizualizaciju i obradu geoprostornih podataka koji predstaljaju gradivne elemente za razvoj Infrastrukture prostornih podataka (Nebert, 2004).

Termin infrastruktura prostornih podataka (Spatial Data Infrastructure SDI) je prvi put upotrebljen 1993 godine od strane amerikog Nacionalnog saveta za istraivanja (US National Research Council) da se opie izmeu ostalog pruanje standardizovanog pristupa geoprostornim informacijama. Ameriki Federalni komitet geografskih podataka (US Federal Geographic Data Committee FGDC) definie SDI kao skup tehnologija, polisa, standarda, ljudskih resursa, i drugih aktivnosti neophodnih da se prikupe, obrade, distribuiraju, koriste, odravaju i uvaju prostorni podaci na svim nivoima vlasti, privatnog i

javnog sektora, naunih institucija kao i za iru javnostekonomski razvoj, upravljanje ivotnom sredinom i drutvenom stabilnou kako u razvijenim zemljama tako i u zemljama u razvoju. Infrastrukture prostornih podataka postoje na razliitim nivoima od globalnog, preko nacionalnog, regionalno i lokalnog, iako se isti bazini principi primenjuju na svim nivoima.

Na slici 1.2 prikazani su elementi infrastrukture prostornipodaci o geopodacima metapodaci. Metapodaci opisuju geopodatke i daju sve neophodne informacije za pronalaenje, evaluaciju, ekstrakciju (pristup) i korienje geopodataka. Oni su kljuni resurs za servise katalogiziranja i pretrage geopodataka. podacima koje su pronali i da izvre obradu u skladu sa njihovim potrebama. Budui da je sve vei broj proizvoaa i korisnika geoprostornih podataka i servisa, standardizacija je kako bi se postigla interoperabilnost razliitih reenja i time omoguilo efikasno deljenje resursa. Bez institucionalnih sporazuma i dogovora, sve ovo ne bi bilo mogue, pa je neophodno da uesnici u oprocesu postignu konsensus o strukturi i formatima podataka i interfejsima koje e servisi implementirati.

Slika 1

1.2.1 Metapodaci Efektivno korienje geoprostornih resursa zahteva jednostavaopisuje poreklo, vlasnitvo, kvalitet, starost, svrsishodnost, kao i druga korisna svojstva. Pridruena dokumentacija podacima odnosno podaci o podacima se nazivaju metapodaci. Osnovna komponenta svake infrastrukture prostornih podataka je katalog metapodataka nad kojim je mogue vriti upite upotrebom prostornih, vremenskih i tematskih atributa u cilju pronalaenja odgovarajuih resursa. S ozbirom da metapodaci imaju veliki znaaj, nekoliko standarda je razvijeno koji elemente opisa podataka i drugih resursa, i GIS softverski sistemi ukljuuju mogunosti za preuzimanje, uvanje i pretragu metapodataka.

Svrha metapodataka je da omogui pronalaenje i evaluaciju geoprostornih resursa i da obezbedi informacije kako da se pristupi resursima i kako da se oni koriste. Stoga se metapodaci dele u tri kategorije: metapodaci za pronalaenje resursa, metapodaci za istraivanje i metapodaci za eksploataciju. Metapodaci za pronalaenje predstavljaju minimalnu koliinneophodno obezbediti kako bi korisnik znao ta je sadraj resursa. Ova vrsta metapodataka odgovara na pitanja: ta, zato, kada, ko, gde i kakose odredi da li resurs odgovara datoj nameni, da se procene njegova svojstva, i da se referencira na odgovarajui kontak za vie informacija. Metapodaci za eksploataciju ukljuuju one informacije koje su potrebne za pristup, transfer, uitavanje, interpretiranje i primenu podataka ukorisnika.

naunih institucija kao i za iru javnost. SDI postaje bazina infrastruktura koja podrava ekonomski razvoj, upravljanje ivotnom sredinom i drutvenom stabilnou kako u razvijenim zemljama

mljama u razvoju. Infrastrukture prostornih podataka postoje na razliitim nivoima od globalnog, preko nacionalnog, regionalno i lokalnog, iako se isti bazini principi primenjuju na svim

infrastrukture prostornih podataka. Osnovu predstavljaju geopodaci i metapodaci. Metapodaci opisuju geopodatke i daju sve neophodne informacije

za pronalaenje, evaluaciju, ekstrakciju (pristup) i korienje geopodataka. Oni su kljuni resurs za trage geopodataka. Druge vrste servisa omoguavaju korisnicima da pristupe

podacima koje su pronali i da izvre obradu u skladu sa njihovim potrebama. Budui da je sve vei broj proizvoaa i korisnika geoprostornih podataka i servisa, standardizacija je neophodna u ovom domenu kako bi se postigla interoperabilnost razliitih reenja i time omoguilo efikasno deljenje resursa. Bez institucionalnih sporazuma i dogovora, sve ovo ne bi bilo mogue, pa je neophodno da uesnici u o

o strukturi i formatima podataka i interfejsima koje e servisi

1.2 Elementi infrastrukture prostornih podataka

Efektivno korienje geoprostornih resursa zahteva jednostavan pristup njihovoj dokumentaciji koja opisuje poreklo, vlasnitvo, kvalitet, starost, svrsishodnost, kao i druga korisna svojstva. Pridruena dokumentacija podacima odnosno podaci o podacima se nazivaju metapodaci. Osnovna komponenta

rostornih podataka je katalog metapodataka nad kojim je mogue vriti upite upotrebom prostornih, vremenskih i tematskih atributa u cilju pronalaenja odgovarajuih resursa. S ozbirom da metapodaci imaju veliki znaaj, nekoliko standarda je razvijeno koji elemente opisa podataka i drugih resursa, i GIS softverski sistemi ukljuuju mogunosti za preuzimanje,

Svrha metapodataka je da omogui pronalaenje i evaluaciju geoprostornih resursa i da obezbedi cije kako da se pristupi resursima i kako da se oni koriste. Stoga se metapodaci dele u tri

kategorije: metapodaci za pronalaenje resursa, metapodaci za istraivanje i metapodaci za eksploataciju. Metapodaci za pronalaenje predstavljaju minimalnu koliinu informacija koje je neophodno obezbediti kako bi korisnik znao ta je sadraj resursa. Ova vrsta metapodataka odgovara na

kako. Metapodaci za istraivanje obezbeuju dovoljno informacija da vara datoj nameni, da se procene njegova svojstva, i da se referencira na

odgovarajui kontak za vie informacija. Metapodaci za eksploataciju ukljuuju one informacije koje su potrebne za pristup, transfer, uitavanje, interpretiranje i primenu podataka u aplikacijama krajnjeg

11

. SDI postaje bazina infrastruktura koja podrava ekonomski razvoj, upravljanje ivotnom sredinom i drutvenom stabilnou kako u razvijenim zemljama

mljama u razvoju. Infrastrukture prostornih podataka postoje na razliitim nivoima od globalnog, preko nacionalnog, regionalno i lokalnog, iako se isti bazini principi primenjuju na svim

predstavljaju geopodaci i metapodaci. Metapodaci opisuju geopodatke i daju sve neophodne informacije

za pronalaenje, evaluaciju, ekstrakciju (pristup) i korienje geopodataka. Oni su kljuni resurs za Druge vrste servisa omoguavaju korisnicima da pristupe

podacima koje su pronali i da izvre obradu u skladu sa njihovim potrebama. Budui da je sve vei broj neophodna u ovom domenu

kako bi se postigla interoperabilnost razliitih reenja i time omoguilo efikasno deljenje resursa. Bez institucionalnih sporazuma i dogovora, sve ovo ne bi bilo mogue, pa je neophodno da uesnici u ovom

o strukturi i formatima podataka i interfejsima koje e servisi

n pristup njihovoj dokumentaciji koja opisuje poreklo, vlasnitvo, kvalitet, starost, svrsishodnost, kao i druga korisna svojstva. Pridruena dokumentacija podacima odnosno podaci o podacima se nazivaju metapodaci. Osnovna komponenta

rostornih podataka je katalog metapodataka nad kojim je mogue vriti upite upotrebom prostornih, vremenskih i tematskih atributa u cilju pronalaenja odgovarajuih resursa. S ozbirom da metapodaci imaju veliki znaaj, nekoliko standarda je razvijeno koji definiu kljune elemente opisa podataka i drugih resursa, i GIS softverski sistemi ukljuuju mogunosti za preuzimanje,

Svrha metapodataka je da omogui pronalaenje i evaluaciju geoprostornih resursa i da obezbedi cije kako da se pristupi resursima i kako da se oni koriste. Stoga se metapodaci dele u tri

kategorije: metapodaci za pronalaenje resursa, metapodaci za istraivanje i metapodaci za u informacija koje je

neophodno obezbediti kako bi korisnik znao ta je sadraj resursa. Ova vrsta metapodataka odgovara na . Metapodaci za istraivanje obezbeuju dovoljno informacija da

vara datoj nameni, da se procene njegova svojstva, i da se referencira na odgovarajui kontak za vie informacija. Metapodaci za eksploataciju ukljuuju one informacije koje su

aplikacijama krajnjeg

12

1.2.2 Servisi Servisi infrastrukture prostrnih podataka se mogu definisati kao modularne aplikacije koje same sebe sadravaju i opisuju i koje se sastoje od skupa operacija, dostupnih kroz interfejse, koje dozvoljavaju klijentima da izazovu ponaanje koje korisnik eli. Klijenti mogu da pozovu servise preko mere koristei standardizovane protokole nazavisno od jezika, objektnog modela ili platforme na kojoj su servisi ili klijent instalirani.

Ako se aplikacije prave prema zajednikim interfejsima, one se mogu praviti bez zavisnosti, pre ili prilikom izvravanja, od drugih aplikacija ili servisa. Aplikacije i servisi se mogu dodavati, modifikovati ili zameniti bez uticaja na druge aplikacija. Operativni tok aktivnosti se moe menjati u toku izvravanja, omoguavajui brz odgovor na vremenski-kritine situacije. Ovaj slabo-spregnuti pristup razvoju sistema, baziran na standardima, moe da proizvede vrlo prilagodljive sisteme, odnosno sisteme koji mogu fleksibilno da se adaptiraju na promenljive zahteve i tehnologije. Slika 1.3 prikazuje sistem koji je organizovan kao troslojna servisna arhitektura. U prvom sloju su korisnike aplikacije koje trae usluge od servisa u drugom sloju, a oni se oslanjaju na skladita podataka iz treeg sloja.

Slika 1.3 Troslojna servisna arhitektura

Sa korisnike take gledita servisi prate proces koji ide od pronalaenja, preko evaluacije i pristupa do njihove eksploatacije, odnosno korienja. Pronalaenje geoprostornih podataka ukljuuje korienje servisa kao to su katalozi metapodataka da pronae podatke od interesa za odreeni geografski region. Evaluacija ukljuuje detaljne izvetaje, uzorke podataka i vizualizaciju (npr kroz web mapiranje, ili jednostavnu vektorsku reprezentaciju podataka) koji pomau korisniku da odredi da li mu takvi podaci odgovaraju. Pristup podrazumeva naruivanje, pakovanje i isporuku, offline ili online, specificiranih podataka (gde su koordinate i atributi prema formi podataka). Konano, eksploatacija (koritenje) podrazumeva ono to korisnik radi sa podacima za svoje svrhe.

Infrastruktura prostornih podataka ukljuuje servise koji pomau u pronalaenju i interakciji sa podacima. Ovi servisi se dele na tri vrste serivsa: servisi za pronalaenje geoprostornih podataka (discovery services), servisi za pristup geoprostornim podacima (access services) i servisi za obradu (processing services). U servise za pretragu i pronalaenje geoprostornih resursa spadaju servisi kataloga metapodataka. Servisi za pristup podacima obuhvataju servise za pristup rasterskim podacima i servise za pristup vektorskim podacima. U servise za obradu spadaju servisi za kreiranje web mapa, transformaciju koordinata, klasifikaciju snimaka i brojni drugi. Svi ovi servisi se baziraju na standardima opisanim u narednom odeljku. Slika 1.4 prikazuje tok aktivnosti vezan za vizualizaciju geopodataka i kreiranje web mape. Ovde je izvrena kompozicija servisa za pristup vektorskim (WFS) i rasterskim (WCS) geopodacima i servisa za vizualizaciju (WMS) u cilju prikaza podataka iz razliitih izvora.

Slika 1.4 Proces formiranja odgovra kada klijent poalje zahtev za mapom

Slika 1.5 prikazuje kako se servisi infrastrukture prostornih podataka ponaaju u distribuiranom okruenju (Govedarica et al., 2011)uslovom da one implementiraju OGCaplikacije mogu se koristiti za prikazdozvoliti auriranje i pretraivanje izmeu razliitih Web map serivsa,Language (GML) (Portele, 2007), standardni formatodnosno izmeu razliitih baza podataka.se importuje GML aplikativna ema u drugu bazu podataka u ciljtoga se importuju podaci u GML formatu u kreiranu bazu podataka. Glavnkorisnici ne moraju da menjaju svojeradu (npr. MapInfo, GoogleEarth i AutoCAD)zajednikih interfejsa za preuzimanjeda koriste razliite alate bez brige o

Slika 1.5 Interoperabilnost servisa i aplikacija u distribuirano

Proces formiranja odgovra kada klijent poalje zahtev za mapom

kako se servisi infrastrukture prostornih podataka ponaaju u distribuiranom (Govedarica et al., 2011). Korisnicima je omogueno da koriste razliite

OGC specifikacije [3] i da se poveu na istom aplikativnom sloju.za prikaz i vizualizaciju podataka sa Web map servisa,

podataka. Pored razmene podataka na aplikativnomizmeu razliitih Web map serivsa, mogue je da se razmenjuju podaci koristei Geography Markup

standardni format za razmenu vektorskih podataka, baza podataka. Ovo se moe postii kroz import/export GML

ema u drugu bazu podataka u cilju stvaranja eme baze podatakaformatu u kreiranu bazu podataka. Glavna prednost ovog sistema

menjaju svoje navike u pogledu softverskih alata koje koristei AutoCAD). Ovi alati su u mogunosti da se poveu sa

preuzimanje podataka za vizuelizaciju ili auriranje. Na taj nainbez brige o podacima konverzije.

Interoperabilnost servisa i aplikacija u distribuiranom okruenju

13

kako se servisi infrastrukture prostornih podataka ponaaju u distribuiranom razliite aplikacije, pod

se poveu na istom aplikativnom sloju. Takve podataka sa Web map servisa, a takoe mogu

na aplikativnom sloju, odnosno Geography Markup , na sloju podataka,

GML-a. Mogue je da baze podataka. Nakon

ovog sistema je da koje koriste u svakodnevnom

da se poveu sa serverom preko Na taj nain korisnici mogu

14

1.2.3 Standardi Standardizacija je kljuan aspekt za funkcionisanje infrastrukture porsotrnih podataka. Ona je ukljuena u svaku aktivnost vezanu za SDI. Standardi ukljuuju specifikacije, formalne standarde i dokumentovane prakse. Za oblast GIS-a zaduena su sledea standardizaciona tela:

ISO TC 211 (Technical Committee ISO/TC 211, Geographic informafion/Geomatics, tehniki komitet ISO/TC 211 zaduen za standarde iz oblasti geografskih informacija) Temelj za implementaciju Apstraktni standardi [4],

OpenGIS konzorcijum (OGC) softverski interfejsi (implementacione specifikacije) [3],

Nacionalni standardi sadraji standarda, autoritet za podatke.

1.2.3.1 Serija standarda ISO 19100 ISO/TC 211 definie strukturu geoprostornih informacija odnosno njihov domen (objekti, apstraktni modeli, sadraj, renik). Relevantni standardi za ovu disertaciju su:

ISO 19101: Referentni model geografskih informacija (ISO 19101 Geographic information Reference model) daje referentan model koji opisuje okruenje unutar kog se odigrava standardizacija geografskih informacija, fundamentalne principe koji e se primeniti, i okvirnu arhitekturu za standardizaciju [5].

ISO 19103: Jezik konceptualne eme (ISO 19103 Geographic information Conceptual schema language) obezbeuje pravila i uputstva za koritenje jezika za definisanje konceptualne eme, unutar serije standarda ISO 19100. Izabrani jezik za definisanje konceptualne eme je UML [6].

ISO 19107: Prostorna ema (ISO 19107 Geographic information Spatial schema) definie prostornu emu geografskih podataka. Objekat (feature) je apstrakcija fenomena u stvarnom svetu. On je geografski objekat ako je povezan sa lokacijom relativnom u odnosu na Zemlju. Vektorski podaci se sastoje od geometrijskih i topolokih primitiva koje se koriste, odvojeno ili u kombinaciji, da grade objekte koji izraavaju prostorne karakterstike geografskih objekata. Rasterski podaci se baziraju na deljenju prostora u male jedinice prema teselaciji prostora i dodeli vrednosti atributa svakoj od tih jedinica. ISO 19107 se bavi samo vektorskim podacima [7].

ISO 19108: Vremenska ema (ISO 19108 Geographic information Temporal schema) [8] definie koncepte za opis vremenskih karakteristika geografskih informacija.

ISO 19109: Pravila za definisanje aplikativne eme (ISO 19109 Geographic information Rules for application schema) [9] daje osnov da podatke razumeju i raunarski sistemi i korisnici, i da strukture podataka za pristup i razmenu podataka budu potpuno dokumentovane. Aplikativna ema obezbeuje formalan opis strukture podataka i njihovog sadraja koji zahteva jedna ili vie aplikacija. Takoe specificira operacije za manipulisanje i obradu tih podataka. Fundamentalni koncept geografskih podataka je geografski objekat (feature). Svrha aplikativne eme je da obezbedi raunarski itljiv opis podataka kroz definisanje strukture podataka, koji omoguava da se primene automatizovani mehanizmi za upravljanje podacima. Takoe svrha joj je i da postigne zajedniko i korektno razumevanje podataka, kroz dokumentovanje sadraja podataka odreenog polja primene, i na taj nain uini moguim da se nedvosmisleno dobiju informacije iz podataka. Ovaj standard ne definie aplikativne eme, ve samo definie pravila za njihovo kreiranje na konzistentan nain (ukljuujui konzistentne definicije geografskih objekata) kako bi omoguio pribavljanje, obradu, analiziranje, pristup, prezentovanje i transfer geografskih podataka izmeu razliitih korisnika, sistema i lokacija.

ISO 19110: Metodologija za formiranje kataloga geografskih objekata (ISO 19110 Geographic information Feature cataloguing methodology) specificira obrazac za zapis i predstavljanje

15

klasifikacije informacija o geografskim objektima. Katalog geografskih objekata pripremljen prema ovom obrascu treba da dokumentuje sve tipove geografskih objekata naenih u datom skupu geografskih podataka. Katalog geografskih objekata treba da ukljui identifikacione informacije, definicije i opise svih tipova geografskih objekata sadranih u podacima, kao i njihove atribute, asocijacije i operacije. Da bi se obezbedila predvidljivost i uporedivost sadraja kataloga geografskih objekata u razliitim aplikacijama, preporuuje se da katalog geografskih objekata ukljui samo one elemente specificirane u ovom standardu [10].

ISO 19115: Metapodaci (ISO 19115 Geographic information Metadata) [11] definie metapodatke ija je svrha da opiu skupove geografskih podataka u cilju odravanja inventara geografskih podataka, njihovog objavljivanja, omoguavanja pretraivanja i lake distribucije zainteresovanim korisnicima. U okviru ovog standarda metapodaci se klasifikuju u jedanaest kategorija, a svi oni spadaju u skup informacija o metapodacima (Metadata entity set information). Skup informacija o metapodacima sadri informacije o fajlovima u kojima se uvaju metapodaci, jeziku metapodataka, datumu kreiranja metapodataka i osobi ili organizaciji koja ih je kreirala i odgovorna je za njihovo auriranje, kao i ostali relevantni podaci vezani za same metapodatke. Takoe ovaj skup agregira skupove informacija koji definiu druge aspekte podataka koji se opisuju.

ISO 19119: Servisi (ISO 19115 Geographic information Services) [12] daje okvir za kriranje servisa koji omoguava korisnicima da pristupe i obrade geopodatke iz razliitih izvora preko generikih interfejsa u okviru otvorenog okruenja informacionih tehnologija. Ovaj standard takoe definie metapodatke za servise i metode za komponziciju (ulananje) servisa, odnosno povezivanje servisa u tzv. lanac servisa kojim se postie da se povezivanjem vie servisa jednostavnije funkcionalnosti izvri jedan sloeniji zadatak. U zavisnosti na koji nain se ovo postie, razlikuju se tri obrasca dizajna za alokaciju kontrolne funkcije:

Korisniki definisano (transparentno) ulananje: korisnik upravlja tokom aktivnosti.

Ulananje upravljano tokom aktivnosti (delimino transparentno ulananje): u kojoj korisnik poziva servis za upravljanje tokom aktivnosti koji kontrolie lanac i korisnik je svestan pojedinanih servisa.

Agregirani servis (netransparentno): u kome korisnik poziva servis koji izvrava lanac, bez korisnikovog znanja pojedinanih servisa.

Pored razlika u vidljivosti servisa od strane korisnika, kljuna razlika izmeu ovih obrazaca je razlika u kontroli. Kod transparentnog ulananja kontrola je iskljuivo na strani korisnika. Kod delimino transparentnog ulananja, prisutan je servis toka aktivnosti koji kontrolie izvrenje lanca, uz mogu nadzor korisnika (oveka). Kod netransparentnog obrasca, agregirani servis ekskluzivno izvrava kontrolnu funkciju tako da korisnik nema znanja o pojedinanim servisima koji su ukljueni u proces.

ISO FDIS (Final Draft International Standard) 19152: Model domena administracije zemljita (Geographic information Land Administration Domain Model LADM) [13] definie model domena administracije zemljita (Land Administration Domain Model - (LADM)). Administracija zemljita je velika oblast, a fokus ovog standarda je na delu administracije zemljita koji se odnosi na prava, obaveze i ogranienja koji utiu na zemljite i njegove geometrijske (prostorne) komponente. LADM sadri referentni model koji ima dva cilja. Prvi cilj je da se izbegne ponovno implementiranje istih funkcionalnosti vie puta. Zbog toga, ovaj standard nudi osnovu za model podataka koji se moe proiriti i prilagoditi u cilju razvijanja precizog modela podataka. Drugi cilj je da se omogui ukljuenim stranama, kako u okviru jedne zemlje, tako i izmeu razliitih zemalja, da komuniciraju, na osnovu zajednikog renika (t.j. ontologije) koji je impliciran modelom. Iako je ovo model domena administracije zemljita, on nije namenjen da bude

16

kompletan za bilo koju odreenu zemlju. Vrlo je verovatno da e dodatni atributi, operacije, relacije i potpuno nove klase, biti potrebni za odreeni region ili zemlju. Model koji ISO 19152 standard nudi treba da poslui kao osnova za izgradnju GIS modela katastra nepokretnosti na regionalnom i nacionalnom nivou. Shodno tome, neophodno je da se analizira sistem katastra, uporedit slinosti i uoe razlike u odnosu na LADM.

1.2.3.2 OGC standardi OpenGIS konzorcijum (OGC) definie implementacione specifikacije softverskih interfejsa koje se naslanjaju na postojeu IT infrastrukturu koja ukljuuje WSDL, UDDI, SOAP, XML i druge tehnologije. OGC specifikacije podravaju interoperabilna reenja koja daju geoprostorne mogunosti web, beinim i lokacijsko-baziranim servisima, kao i celokupnom IT sektoru. OGC definie dve vrste specifikacija: apstraktne i implementacione. Apstraktne specifikacije obezbeuju konceptualni temelj na kom se zasniva veina OGC aktivnsti razvoja implementacionih specifikacija. Veina apstraktnih OGC specifikacija su u stvari preuzeti ISO standardi. Najvaniji rezultat rada ovog konzorcijuma su implementacione specifikacije [3].

Web Services Common Standard (OWS) (Whiteside and Greenwood, 2010) definie zajedniki deo svih OGC servisa. Tu spada Capabilities dokument koji prua metapodatke o servisu na getCapabilities zahtev. Svi OGC servisi imaju Capabilities dokument iji jedan deo je isti za sve OGC servise, a drugi deo je specifian za dati servis.

OGC Web Map Service specifikacija (WMS) (de la Beaujardiere, 2006) je skup specifikacija interfejsa koje daju web klijent aplikacijama uniforman pristup (kroz http zahtev) mapama renderovanim pomou map servera na Internetu. Dakle, WMS je specifikacija interfejsa servisa koja omoguava dinamiku konstrukciju mapa kao slike, serije grafikih elemenata ili kao paket geografskih objekata; odgovara na osnovne upite o sadraju mapa; informie druge programe o mapama koje moe da proizvede i nad kojima od njih se mogu vriti dalji upiti.

OGC Web Feature Service (WFS) (Vretanos, 2005), za razliku od WMS koji dostavlja sliku, podrava direktnu eksploataciju i pristup geografskim objektima i njihovim atrbutima na webu. WFS je specifikacija interfejsa koja opisuje manipulaciju geografskim objekatima. Manipulacija podacima ukljuuje mogunost dodavanja, brisanja, auriranja i dobavljanja geografskih objekata, kao i vrenja upita nad njima.

Web Coverage Service (WCS) (Baumann, 2010), definie standardni interfejs i operacije koje omoguavaju interoperabilni pristup rasterskim podacima, kao to su satelitski snimci, digitalne fotografije iz vazduha, visinska predstava terena, i druge pojave koje se predstavljaju pomou vrednosti u svakoj merenoj taki.

Catalogue Service (CAT) (Nebert, 2007) podrava pronalaenje geoprostornih resursa kroz registre opisa geoprostornih resursa koji omoguavaju korisnicima da saznaju o postojanju drugih geoprostornih podataka i servisa koji mogu da koriste u svojim aplikacijama.

Geographic Markup Language (GML) (Portele, 2007) je XML enkoding za transport i skladitenje geografskih informacija, ukljuujui i prostorne i ne-prostorne osobine geografskih objekata. GML je produenje XML-a da bi se definisali geografski objekti. Kao i XML, GML definie sadraj, odnosno nema meajna izmeu sadraja i njegove prezentacije.

OGC Sensor Web Enablement (SWE) okvir definie skup interfejsa web servisa i komunikacionih protokola koji apstrahuju heterogenost senzorskih mrenih komunikacija. OGC SWE inicijativa ima za cilj

17

da standardizuje ceo proces senzorskog weba: opis senzora i postavljanje registara senzora i merenja, pronalaenje i korienje senzora, kao i pristup podacima dobijenih pomou senzora. OGC SWE inicijativa definie nekoliko standarda na kojima se bazira senzorski veb. Sensor Observation Service (SOS) (Na and Priest, 2007) omoguava pristup informacijama (SensorML) i izmerenim senzorskim posmatranjima (O&M). SensorML specificira modele i XML kodiranje koji obezbeuju okvir u kome mogu biti definisane geometrijske, dinamike i opservacione karaktersitike senzora i senzorskih sistema. Sensor Alert Service (SAS) omoguava upozoravanje u realnom vremenu. Sensor Planning Service (SPS) slui za planiranje zadataka senzora ili senzorskih sistema. Web Notification Service (WNS) podrava asinhrona obavetenja o dogaajima senzora (zadaci, posmatranje fenomena).

Web Processing Service (WPS) (Schut, 2007) prua pravila za standardizaciju kako se predstavljaju ulazi i izlazi (zahtevi i odgovori) servisa za geoprostornu obradu, a takoe specificira kako se postavlja zahtev za izvravanjem procesa.

1.2.4 INSPIRE Da bi se obezbedila interoperabilnost podataka, postoji potreba za stvaranjem specifikacije u skladu sa zahtevima definisanim od strane Infrastrukture za prostorne informacije u Evropi (Infrastructure for Spatial Information in Europe INSPIRE) [14]. Cilj INSPIRE direktive je da se stvori SDI u Evropskoj uniji kako bi se omoguilo deljenje prostornih informacija o ivotnoj sredini izmeu organizacija javnog sektora i da se bolje omogui javni pristup prostornim informacijama i pomogne u kreiranju zakona i polisa irom Evrope. Ovi zahtevi moraju biti ispunjeni od strane svih zemalja koje treba da postanu lanice Evropske unije i INSPIRE sistema. INSPIRE direktivu je predloila Evropska komisija u julu 2004 u cilju uspostavljanja pravnog okvira za osnivanje i rad infrastrukture za prostorne informacije u Evropskoj Uniji. Direktiva je stupila na snagu 15. maja 2007 i njena implementacija e se odvijati u nekoliko faza, a puna implementacija oekuje se da bude zavrena do 2019.

INSPIRE treba da se zasniva na infrastrukturi prostornih informacija kreiranih i odravanih od strane zemalja lanica. Komponente infrastrukture obuhvataju: metapodatake, teme prostornih podataka (kao to je opisano u Aneksima I, II i III Direktive), servise prostornih podataka, mrene servise i tehnoloke sporazume o razmeni informacija i servisa, pristup i korienje, koordinaciju i praenje mehanizama, procesa i procedura. Direktiva se bavi sa 34 teme prostornih podataka potrebne u aplikacijama vezanim za zatitu ivotne sredine koje su podeljeni u tri aneksa. Aneks I sadri osnovne teme podataka na osnovu kojih se kreiraju druge teme. On obuhvata sledee teme podataka: koordinatne referentne sisteme, geografske sisteme mrea, geografske nazive, administrativne jedinice, adrese, katastarske parcele, saobraajne mree, hidrografiju i zatiene lokacije. Za svaku od tema podataka postoji specifikacija podataka koja ukljuuje UML model date teme. Nacionalni profili bi trebalo da bude u skladu sa ovim specifikacijama da bi se moglo tvrditi da su u skladu sa INSPIRE direktivom.

1.2.5 Nacionalna infrastruktura geoprostornih podataka Nacionalna infrastruktura prostornih podataka (NIGP) [15] predstavlja integralni sistem geoprostornih resursa na nacionalnom nivou, omoguavajui korisnicima da identifikuju i pristupe prostornim informacijama dobijenim iz razliitih izvora, od lokalnog, preko nacionalnog do globalnog nivoa, na sveobuhvatan nain. U cilju stvaranja NIGP neophodno je definisati nacionalnu ulogu sa domaim i meunarodnim partnerima, identifikovati vodee nacionalne agencije i njihove dunosti, i vezu sa meunarodnim partnerima koji pruaju sadraj iz izvora van zemlje, u vezi tehnologije i ekspertize. Domai partneri su oni koji nude geoprostorne podatake i servise i oni koji ih zahtevaju. U cilju razvijanja NIGP neophodno je stvoriti profile meunarodnih standarda na kojima se NIGP zasniva, ukljuujui modele podataka i profile metapodataka.

18

1.2.5.1 Nacionalna infrastruktura geoprostornih podataka Republike Srbije Nacionalna infrastruktura geoprostornih podataka (NIGP) predstavlja strategiju, tehnologiju, pravila, standarde i ljudske resurse koji su potrebni za prikupljanje, obradu, uvanje, pristup, razmenu i optimalno korienje geoprostornih podataka Republike Srbije. NIGP se odnosi na digitalne geopodatke i odgovarajue servise geopodataka za teritoriju Republike Srbije koji su u nadlenosti: organa dravne uprave, organa lokalne samouprave, javnih preduzea i pravnih lica kojima je povereno upravljanje geopodacima, korienje podataka i servisa i pruanje usluge javnih servisa na osnovu tih geopodataka. Osnivanje NIGP-a obuhvata: formiranje metapodataka za skupove i servise geopodataka, formiranje skupova geopodataka i baze geopodataka, formiranje servisa geopodataka, tehnologiju umreavanja. Odravanje NIGP-a podrazumeva auriranje podataka i obezbeivanje funkcionisanja servisa i tehnologija. NIGP sadri metapodatke, servise i skupove geopodataka: geodetsko-katastarskog informacionog sistema, o zatiti ivotne sredine, o prostorno-planskim dokumentima, o saobraajnim i telekomunikacionim mreama, o mineralnim sirovinama i energetskim izvorima, o reimu voda, o zatienim nepokretnim kulturnim dobrima, o prostorima od znaaja za razvoj turizma i turistikim mestima, o geologiji, geofizici, meteorologiji, poljoprivredi i pedologiji, o demografiji i zdravlju, o industrijskim i proizvodnim kapacitetima. Unutar NIGP se osniva, odrava i upravlja nacionalnim geoportalom NIGP-a. Preko ovog geoportala se odrava javni servis metapodataka i obezbeuje subjektima i korisnicima povezivanje sa drugim servisima ukljuenim u NIGP, kao i pronalaenje, pristup i korienje geopodataka NIGP-a [16].

1.2.6 Geoportali Geoportli predstavljaju polaznu taku do geogrfskih sdrj i predstavlja kljuni element SDI-a. Tehnik definicij rei portl je web sjt za koji se smtr d je ulzn tk n druge web lokcije. Ako se doda termin geo rezultt je - geoportl: web sjt koji predstvlj polznu tku z geogrfski sdrj n webu ili, jednostvnije, web sjt gde se geogrfski sdrj moe pronai (Tait, 2005). Na geoportlu su orgnizovani sdrji i servisi, ko to su direktorijumi, ltke z pretrivnje, podci i plikcije. Oni pruju mogunost vrenja upita nad metpodcima u cilju pronalaenja relevntnih podtk i servisa, ztim direktnog povezivanja sa on-line sdrjem smog servisa. Oni tkoe mogu d kontroliu komercijlnu upotrebu servisa tko to omoguavaju prodju / kupovinu podtk i servisa.

Implementcija geoportl zsniv se n distribuirnim GIS tehnologijma baziranim na servisno orijentisnoj rhitekturi. SOA obezbeuju veom fleksibiln okvir z podrku irokom spektru plikcij ukljuujui distribuirane GIS tehnologije. Uspen implementcij distribuiranog GIS- oslnj se n implementaciju geoportl. Geoportal predstavlja polazni web sajt, povezan sa web serverom, koji sadri bazu podataka sa metapodacima o geografskim podacima i servisima. Osnovna prednost distribuiranog GIS-a je da se razliiti GIS sistemi mogu povezati i pristupiti kao jedan virtualni sistem.

Geoportali se dele u dve grupe (slika 1.6): kataloge i aplikativne geoportale (Maguire, 2005). Geoportali katalozi se primarno bave organizacijom i upravljanjem pristupom geografskim informacijama. Aplikativni geoportali obezbeuju on-line, dinamike geografske web servise. Osnovna krkteristik svih SDI geoportla je ktlog servis z objvljivnje i pristup metpodcima. Npredniji SDI geoportali tkoe poinju d sadre i druge servise i plikcije, kao to su web mapiranje, geokodiranje, itd.

Slika 1.7 prikazuje ulogu geoportala unutar SDI(operacija 1). Korisnici mogu da postave upite nad ovim metapodacima kroz web brauzer iGIS alate (operacija 2). Ovo omoguava korisnicima da pronau koji servisi su dostupni na odgovarajuu temu, za odreeno podruje ili vremenski period (operacija 3). Servisi se tada mogu direktno koristiti u klijentskim aplikacijama (operacija 4). Korisnik vidi sadraj geoportala kroz korisniki interfejs koji ukljuuje skup web stranica koje opisuju sadraj, obezbeuju pretragu i navigaciju i pruaju informacije od interesa za korisnike. Aplikacija koja prua korisniki interfejs se povezujskup servisa za upravljanje metapodacima, mapiranje, geokodiranje, preuzimanje podataka, itd. Ovaj server preuzima podatke sa servera koji sadri sistem za upravljanje bazama podataka.

Geoportali pruaju distribuiranim GIS aplikacijama mogunosti pretrage, mapiranja, publikovanja i administracije geografskih informacija. Pretraga se vri upotrebom prostornih i atributskih kriterijuma i podrazumeva unoenje kljunih rei ili navigaciju. Mapiranje predstavlja vizualizaciju pronaenog sadraja. Ako sadraj potie sa razliitih servisa, tada se kreira jedinstvena fuzionisana mapa. Publikovanje podrazumeva dodavanje, brisanje i modifikaciju metapodataka koPublikovanje moe biti manuelno, kroz interfejs web stranice, ili automatsko kroz interfejs web servisa to se naziva metadata harvestingmogunou pregleda i odobrenja metaAdministrativne privilegije treba da se odobre administratorima za auriranje i validaciju publikovanog sadraja.

Primer geoportala je Evropski INSPIRE geoportald koe bolju povezanost nacionalnih GIS sistema uukljuujui podatke koji nedostaju ili su nepotpuni

Slika 1.6 Klasifikacija geoportala

geoportala unutar SDI-a. Geoportal sadri metapodatke publikovanih GI servisa (operacija 1). Korisnici mogu da postave upite nad ovim metapodacima kroz web brauzer iGIS alate (operacija 2). Ovo omoguava korisnicima da pronau koji servisi su dostupni na odgovarajuu temu, za odreeno podruje ili vremenski period (operacija 3). Servisi se tada mogu direktno koristiti u

ija 4). Korisnik vidi sadraj geoportala kroz korisniki interfejs koji ukljuuje skup web stranica koje opisuju sadraj, obezbeuju pretragu i navigaciju i pruaju informacije od interesa za korisnike. Aplikacija koja prua korisniki interfejs se povezuje sa serverom koji sadri skup servisa za upravljanje metapodacima, mapiranje, geokodiranje, preuzimanje podataka, itd. Ovaj server preuzima podatke sa servera koji sadri sistem za upravljanje bazama podataka.

Slika 1.7 Uloga geoportala u SDI

Geoportali pruaju distribuiranim GIS aplikacijama mogunosti pretrage, mapiranja, publikovanja i administracije geografskih informacija. Pretraga se vri upotrebom prostornih i atributskih kriterijuma i

oenje kljunih rei ili navigaciju. Mapiranje predstavlja vizualizaciju pronaenog sadraja. Ako sadraj potie sa razliitih servisa, tada se kreira jedinstvena fuzionisana mapa. Publikovanje podrazumeva dodavanje, brisanje i modifikaciju metapodataka koje sadri geoportal. Publikovanje moe biti manuelno, kroz interfejs web stranice, ili automatsko kroz interfejs web servisa

metadata harvesting. Administracija podrazumeva proirenje funkcije publikovanja mogunou pregleda i odobrenja metapodataka koji su poslati za publikovanje na geoportal. Administrativne privilegije treba da se odobre administratorima za auriranje i validaciju publikovanog

Evropski INSPIRE geoportal [17]. On im z cilj d ukloni prepreke bolju povezanost nacionalnih GIS sistema u EU, a to su: prznine u prostornim podcima

podatke koji nedostaju ili su nepotpuni; nedosttk dokumentacije, ukljuujui met

19

a. Geoportal sadri metapodatke publikovanih GI servisa (operacija 1). Korisnici mogu da postave upite nad ovim metapodacima kroz web brauzer ili kroz desktop GIS alate (operacija 2). Ovo omoguava korisnicima da pronau koji servisi su dostupni na odgovarajuu temu, za odreeno podruje ili vremenski period (operacija 3). Servisi se tada mogu direktno koristiti u

ija 4). Korisnik vidi sadraj geoportala kroz korisniki interfejs koji ukljuuje skup web stranica koje opisuju sadraj, obezbeuju pretragu i navigaciju i pruaju informacije

e sa serverom koji sadri skup servisa za upravljanje metapodacima, mapiranje, geokodiranje, preuzimanje podataka, itd. Ovaj server preuzima podatke sa servera koji sadri sistem za upravljanje bazama podataka.

Geoportali pruaju distribuiranim GIS aplikacijama mogunosti pretrage, mapiranja, publikovanja i administracije geografskih informacija. Pretraga se vri upotrebom prostornih i atributskih kriterijuma i

oenje kljunih rei ili navigaciju. Mapiranje predstavlja vizualizaciju pronaenog sadraja. Ako sadraj potie sa razliitih servisa, tada se kreira jedinstvena fuzionisana mapa.

je sadri geoportal. Publikovanje moe biti manuelno, kroz interfejs web stranice, ili automatsko kroz interfejs web servisa

. Administracija podrazumeva proirenje funkcije publikovanja podataka koji su poslati za publikovanje na geoportal.

Administrativne privilegije treba da se odobre administratorima za auriranje i validaciju publikovanog

im z cilj d ukloni prepreke za koje se smtr : prznine u prostornim podcima,

ujui metpodtke

20

to ogrniv ponovnu upotrebu podtk; nekompatibilnost prostornih skupova podtk to ogrniv mogunost d se kombinuje vie skupov podtk; nekompatibilnost geogrfskih informcionih sistem to oteava pronlaenje, pristupanje i ponovnu upotrebu prostornih podtk; prepreke z deljenje i ponovno korienje prostornih podtk, ko to su kulturne, institucionlne, finnsijske i prvne prepreke koje spreavaju ili odlau korienje postojeih prostornih podtk.

1.3 Katalozi metapodataka Geoprostorna zajednica obuhvata kako vrsto spregnute sisteme koji implementiraju funkcionalnosti u strogo kontrolisanom okruenjom, tako i razliite web bazirane servise koji su nezavisni od klijenta. Iz tog razloga OGC je razvio apstraktni model kataloga metapodataka koji se naziva Opti model kataloga koji se moe primeniti u razliitim operativnim okruenjima. Opti model kataloga se sastoji od Apstraktnog informacionog modela kataloga i Opteg modela interfejsa kataloga.

1.3.1 Apstraktni informacioni model kataloga OGC specifikacija servisa kataloga (Nebert, 2007) definie Apstraktni informacioni model kataloga ija svrha je da poslui kao osnova za razvoj drugih informacionih modela, tj. ema metapodataka koje se kreiraju da bi zadovoljile razliite kriterijume kao to su jednostavnost, ekspresivnost ili fleksibilnost modela. Apstraktni informacioni model kataloga specificira minimalni upitni jezik, skup osnovnih upitnih atributa (core queryable attributes) (nazivi, definicije, tipovi podataka) i zajedniki format slogova koji definie minimalni skup elemenata koji treba da budu vraeni a koji se nazivaju osnovni povratni atributi (core returnable properties).

Pojam bazine eme kataloga (core catalogue schema) je vezan za Apstraktni informacioni model kataloga. U cilju razmene informacija unutar informacione zajednice, neophodno je da se definie ema metapodataka koja obezbeuje zajedniki renik da podri pretragu, preuzimanje i vezu izmeu opisa i resursa. Njena svrha je da podri interoperabilnost izmeu razliitih implementacija kataloga koje se mogu razlikovati po emama metapodataka i protokolima koje koriste, pri emu se isti upiti mogu izvravati nad bilo kojim servisom kataloga bez modifikacija i bez detaljnog poznavanja informacionog modela kataloga. Na taj nain, metapodaci koje vraaju razliiti sistemi mogu biti korieni od strane istog klijenta. Ovo zahteva skup optih metapodataka koji se mogu koristiti da okarakteriu bilo koji resurs. Bazini metapodaci se izraavaju upotrebom Dublin Core standarda [18].

U zavisnosti od potreba, kreatori kataloga metapodataka mogu da implementiraju razliite modele metapodataka da bi proirili Apstraktni informacioni model kataloga. Najei informacioni modeli su ISO 19115 i OASIS ebXML Registry Information Model [19]. U nastavku teksta e biti opisana etiri informaciona modela koja mogu biti implementirana u OGC katalozima.

1.3.1.1 Dublin Core Dublin Core je skup metapodataka ija je svrha da omogui pretragu elektronskih resursa. Primarno se koristi da autori web resursa opiu svoje resurse, ali se takoe koristi i u zajednicama kao to su muzeji, biblioteke, vladine agencije, i komercijalne organizacije. Cilj Dublin Core metapodataka je da podri pronalaenje elektronskih resursa opte namene. Elementi predstavljaju koncepte bazinih elemenata za koje je verovatno da e biti korisni prilikom pretrage resursa. On koristi samo petnaest osnovnih tekstualnih polja, koji su esto neadekvatni ak i za bazinu pretragu geoprostornih resursa, jer ne postoji nain da se deklarie koji tip sadraja je prisutan u tekstualnom element (koordinate, datum ili vreme, naziv mesta, itd). Stoga je potreban detaljniji model metapodataka da bi se podrala pretraga geoprostornih resursa.

21

1.3.1.2 ISO 19115 Geographic Information Metadata Serija standarda ISO 19100 definie standard za geoprostorne metapodatke: ISO 19115, tako da korisnici koji trae odgovarajue geoprostorne podatke mogu da ih pronau, procene da li odgovaraju datoj nameni, i da im pristupe, prenesu i koriste. Pridrueni standard ISO 19139 - Metadata - Implementation specification [20], definie XML emu za prenos metapodataka. ISO 19115 klasifikuje standarde metapodataka u jedanaest kategorija koje pripadaju skupu informacija o metapodacima, a to su:

Informacije za identifikaciju (Identification information) ovaj skup daje osnovne informacije o geografskom skupu podataka i na taj nain ga identifikuje;

Informacije o ogranienjima (Constraint information) ovaj skup opisuje kako su regulisana prava pristupa i korienja metapodataka i geografskih podataka ;

Informacije o kvalitetu podataka (Data quality information) ovaj skup definie metapodatke o kvalitetu geografskih podataka i mogunostima njihove primene s obzirom na kvalitet;

Informacije o odravanju (Maintenance information) opisuju odravanje i auriranje metapodataka i geografskih podataka;

Informacije o prostornoj reprezentaciji (Spatial representation information) opisuju mehanizam koji se koristi za predstavljanje prostornih informacija;

Informacije o referentnim sistemima (Reference system information) daju opis korienih prostornih i vremenskih referentnih sistema;

Informacije o sadraju (Content information) opisuju sadraj i katalog geografskih pojava (feature catalogue);

Informacije o katalogu prikaza (Portrayal catalogue information) daju referencu na katalog koji sadri naine za prikaz geografskih podataka;

Informacije o distribuciji (Distribution information) obavetavaju o pristupu geografskim podacima, nainima distribucije i licima odgovornim za distribuciju;

Informacije o proirenjima metapodataka (Metadata extension information) opisuju korisnika proirenja strukture metapodataka;

Informacije o aplikativnoj emi (Application schema information) opisuje korienu aplikativnu emu (konceptualni model podataka);

1.3.1.3 OASIS ebXML Registry Information Model (ebRIM) Elektronsko poslovanje upotrebom XML-a (Electronic Business using eXtensible Markup Language), poznato i kao ebXML je familija XML baziranih standarda iji cilj je da se obezbedi otvorena, XML bazirana infrastruktura koja omoguava globalno korienje informacija elektronskog poslovanja na interoperabilan, siguran, i konzistentan nain od strane svih partnera. ebXML registar omoguava poslovanjima da pronau jedno drugo, da se definie sporazum partnera za trgovanje, i da se razmene XML poruke za podrku operacijama poslovanja. Cilj je da se omogui automatsko izvravanje ovih aktivnosti preko Interneta, bez intervencije oveka.

Ovaj informacioni model kataloga je baziran na verziji 3.0 OASIS ebXML Registry Information Model (ebRIM 3.0). Ovaj model specificira kako je sadraj kataloga strukturiran i meusobno povezan; on konstituie javnu emu za pretragu i publikaciju. ebXML registar moe da uva bilo koju vrstu elektronskog sadraja kao to su XML dokumenti, tekstualni dokumenti, slike, zvukovi i video. ebRIM koristi nekoliko standardnih klasifikacionih ema za sadraj kataloga.

ebRIM informacioni model je opti i fleksibilan sa nekoliko mogunosti proirenja. Skup proirenja potrebnih za odreeni aplikativni domen ili zajednicu se moe definisati. ebRIM je optiji i fleksibilniji

22

nego ISO 19115 (generiki model), i moe da sadri razliite sadraje koji nisu iskljuivo namenjeni za geoprostorne podatke. Na taj nain obezbeena je relacija izmeu GIS i ne-GIS sistema.

1.3.1.4 Web Ontology Language Ontologija se definie kao formalna reprezentacija zanja upotrebom koncepata unutar domena i relacija izmeu tih koncepata (Staab and Studer 2009). Koristi se za zakljuivanje u vezi svojstava domena, i moe se koristiti da opie domen. Ontologije su su jedna od kljunih tehnologija Semantikog weba weba u kom su maine u mogunosti da razumeju znaenje podataka kako bi automatski izvrile zadatke koje inae rade ljudi, kao na primer poreenje dva web sajta. Ontologije Semantikog weba se opisuju upotrebom jezika za web ontologije (Web Ontology Language - OWL) W3C konzorcijuma (Antoniou and van Harmelen, 2009). OWL je baziran na RDF-u (Resource Description Frame) i RDF emi (RDF Schema), familiji specifikacija za opis web resursa (Pan, 2009). OWL ontologije se dele na tri podjezika u zavisnosti od ekspresivnosti: OWL-Lite, OWL-DL i OWL-Full. OWL-Lite je najmanje ekspresivan, dok je OWL-Full najekspresivniji, ali ne garantuje programsku kompletnost i odluivost. Ekspresivnost OWL-DL je izmeu prethodna dva podjezika. Baziran je na deskriptivnoj logici (Baader et al., 2002) i omoguava ekspresivnost bez gubitka kompletnosti i odluivosti prilikom rezonovanja.

Ovaj informacioni model kataloga ima dve komponente: jedna komponenta modeluje RDF i RDF-emu, dok druga modeluje OWL-DL (Stock, 2009). OWL-DL se koristi da omogui programsku razreivost. Glavna prednost ovog informacionog modela je da su znaenja koncepata eksplicitno definisana, tako da se semantika interoperabilnost moe takoe postii pored sintaksne interoperabilnost koju omoguavaju OGC standardi. Ontologija se moe koristiti da se automatski rezonuje o svojstvima domena i moe se koristi za opis tog domena. Njena uloga je da obezbedi zajedniki renik unutar domena i na taj nain obezbedi semantiku nedvosmislenost.

1.3.2 Opti model interfejsa kataloga OGC specifikacija servisa kataloga takoe definie Opti model interfejsa kataloga ija je svrha da obezbedi apstraktne interfejse servisa koji podravaju dobavljanje, pristup, odravanje i organizaciju kataloga geoprostornih informacija i pridruenih resursa. Specificirani interfejsi omoguavaju korisnicima ili aplikacijama da pronau informacije koje postoje u razliitim distribuiranim raunarskim okruenjima, ukljuujui World Wide Web (WWW). Ovi apstraktni interfejsi servisa se dalje razrauju u konkretnim implementacijama kataloga.

Referentna arhitektura za razvoj OGC interfejsa kataloga je prikazana na slici 1.8. U pitanju je vieslojna arhitektura koja se sastoji od klijenta i servera. Klijentske aplikacije komuniciraju preko interfejsa sa servisom kataloga koji koristi OGC interfejs kataloga. Servisi kataloga mogu da komuniciraju sa jednim od tri izvora da bi odgovorili na zahtev primljen od klijenta: repozitorijumom metapodataka koji je lokalan u odnosu na servis kataloga, servisom resursa, ili drugim servisom kataloga. Interfejs ka lokalnom repozitorijumu metapodataka je interni za dati servis kataloga. Interfejs ka servisu resursa moe biti privatan ili neki OGC interfejs, npr. WMS ili WFS. Interfejs izmeu dva servisa kataloga je OGC interfejs kataloga. U ovom sluaju, servis kataloga se ponaa i kao klijent i kao server. Podaci koji su vraeni sa OGC servisa kataloga obrauje servis kataloga koji je poslao zahtev i on ih vraa originalnom zahtevu. Na ovaj nain se postie distribuirana pretraga.

23

Slika 1.8 Referentni model arhitekture kataloga

Opti interfejs se moe povezati sa nekoliko aplikativnih protokola. OGC specifikacija servisa kataloga daje mogunost implementacije servisa kataloga upotrebom jednog od sledeih aplikativnih protokola:

povezivanje sa HTTP protokolom [21] ukljuuje mapiranje operacija Opteg modela na poruke zahteva i odgovora koje su zajednike za sve web bazirane servise kataloga. Kada servis kataloga implementira HTTP protokol naziva se Servis kataloga za Web (Catalogue Services for the Web CSW).

povezivanje sa Z39.50 protokolom koristi klijent-server arhitekturu baziranu na porukama implementiranim upotrebom ANSI / NISO Z39.50 Application Service Definition and Protocol Specification [22] standard za pretragu i dobavljanje informacija sa udaljenih baza podataka.

povezivanje sa CORBA/ IIOP protokolom - CORBA (Common Object Request Broker Architecture) [23] je standard definisan od strane OMG (Object Management Group) grupe koja omoguava saradnju softeverskih komponenti napisanih u razliitim programskim jezicima i koje se izvravaju na razliitim raunarima.

1.3.2.1 Povezivanje sa HTTP protokolom (Servis kataloga za Web, CSW) Prilikom povezivanja sa HTTP protokolom, interakcija izmeu klijenta i servera se postie upotrebom standardnog modela zahteva i odgovora koji implementira HTTP protokol. Ovo znai da klijent, kao to je web brauzer, alje HTTP poruku zahteva serveru koji koristi HTTP protokol, i oekuje da dobije poruku odgovora sa tog server. Osnovni obrazac razmene poruka je ilustrovan na slici 1.9. Server skladiti sadraj ili prua resurse, koje dostavlja klijentu.

Slika 1.9 Razmena poruka

Postoje dva naina za kodiranje poruka zahteva i odgovora kod CSW. Prvi nain je kodiranje u vidu parova kljunih rei (parametara zahteva) i vrednosti u okviru URL adrese server. Ovaj metod se zove Keyword-Value Pairs (KVP). Drugi nain je kodiranje upotrebom XML-a. Zahtevi klijenta takoe mogu biti ukljueni u okruenje bazirano na porukama kao to je Simple Object Access Protocol (SOAP), koji predstavlja specifikaciju protokola za razmenu strukturiranih informacija u implementaciji web servisa u raunarskim mreama i bazira se na XML-u kao formatu za poruke, i drugim aplikativnim protokolima, kao to je HTTP, za dogovaranje i prenos poruka.

HTTP protokol podrava nekoliko metoda za slanje zahteva serveru pri emu se za HTTP protokol za CSW koriste samo GET i POST metode. GET metoda ukljuuje parametre i podatke koji se alju kodirani u URL,

24

i uglavnom slui samo za preuziamanje podataka. POST metoda ukljuuje parametre i podatke unutar tela poruke i moe da ukljui bilo ta, kao to je skladitenje i auraranje podataka. Tabela 1.1 navodi CSW zahteve i njihove dozvoljene metode u HTTP protokolu (GET i POST), kao i metod za kodiranje podataka (KVP ili XML).

Tabela 1.1 CSW zahtevi i HTTP metode

Zahtev HTTP metoda Kodiranje

GetCapabilities GET (POST) KVP (XML)

DescribeRecord POST (GET) XML (KVP)

GetDomain POST (GET) XML (KVP)

GetRecords POST (GET) XML (KVP)

GetRecordById GET (POST) KVP (XML)

Harvest POST (GET) XML (KVP)

Transaction POST XML

GetCapabilities je obavezna operacija koja omoguava CSW klijentima da dobiju metapodatke servisa sa servera. Odgovor na ovaj zahtev je XML dokument koji sadri metapodatke koji opisuju CSW servis.

DescribeRecord je obavezna operacija koja omoguava CSW klijentima da pronau elemente informacionog modela (eme metapodataka) kojeg podrava ciljni servis kataloga. Ova operacija omoguava da se opie deo informacionog modela ili celokupan model. Odgovor na ovaj zahtev je XML ema metapodataka koja opisuje odgovarajui zapis koji se zahteva.

Opciona operacija GetDomain se koristi da se prilikom izvravanja dobiju informacije o opsezima vrednosti elementa zapisa metapodataka ili zahtevanog parametra. Opseg vrednosti za atribute ili parametre zahteva prilikom izvravanja je obino mnogo manji nego to je opseg zadat definicijom tipa tog parametra (npr. celobrojni tip). Ova vrsta informacije o opsegu vrednosti za parametre moe biti korisna za generisanje korisnikog interfejsa sa listama iz kojih se moe birati vrednost.

Obavezna GetRecords operacija se koristi za pretragu i prezentovanje informacija iz kataloga. Deo za pretragu ove operacije se kodira upotrebom Query elementa. Query element ukljuuje parametre koji specificiraju nad kojim entitetima iz informacionog modela kataloga se mogu vriti upiti, i mogu takoe spcificirati koja ogranienja e biti primenjena da se identifikuje zahtevani skup. Ogranienja se specificiraju upotrebom OGC Filter specifikacije. Deo za prezentaciju indicira koja ema, odnosno informacioni model (ISO 19115, ebRIM) se koristi da se generie odgovor na GetRecords operaciju i koji atributi te eme treba da se ukljue u svaki zapis odgovora na GetRecords.

Obavezna GetRecordById operacija dobavlja zapise iz kataloga upotrebom njihovog identifikatora. Da bi se ova operacija izvrila, prethodni upit se mora izvriti kako bi se dobio identifikator koji se moe koristiti za ovu operaciju. Na primer, slogovi koje vraa operacija GetRecords mogu sadrati reference na druge slogove (njihove identifikatore) u katalogu koji se mogu preuzeti upotrebom operacije GetRecordById. Ova operacija je podskup GetRecords operacije i pogodna je za preuzimanje i povezivanje slogova u katalogu.

25

Postoje dve opcione operacije koje se mogu koristiti za unos, brisanje ili auriranje u katalogu: Transaction i Harvest. Transaction operacija se koristi da ugura (push) podatke u katalog dok se operacija Harvest koristi da izvue (pull) podatke iz kataloga. To znai da ova operacija samo referencira podatke koji treba da budu uneeni ili aurirani u katalogu, a servis kataloga treba da razrei reference, preuzme podatke, i obradi ih. Ovo moe da se uradi odmah ili kasnije u zavisnosti od reima rada (sinhroni ili asinhroni).

Slika 1.10 prikazuje konceptualnu arhitekturu koja ilustruje vezu izmeu CSW interfejsa prema korisnicima i proizvoaima metapodataka. Na primer, da bi se kreirali metapodaci, proizvoai metapodataka mogu da pozovu Transaction ili Harvest zahtev. Slino, korisnik metapodataka moe da pozove GetRecords zahtev da izvri upit nad katalogom.

Slika 1.10 Konceptualna arhitektura kataloga

Sledei primeri ilustruju GetCapabilities, DescribeRecord i GetRecords zahteve. Redosled parametara je proizvoljan.

Primer GetCapabilities zahteva je sledei:

Listing 1.1 GetCapabilities zahtev

Parametri ovog zahteva su:

REQUEST tip CSW zahteva, u ovom sluaju GetCapabilities, ovo je obavezan parametar;

service tip servisa, u ovom sluaju CSW, ovo je obavezan parametar;

version verzija servisa, u ovom sluaju verzija CSW servisa 2.0.2, ovo je obavezan parametar.

Primer DescribeRecord zahteva je sledei:

Listing 1.2 DescribeRecord zahtev

Parametri ovog zahteva su isti kao i parametri prethodnog zahteva sa dodatkom parametra:

TypeName lista naziva tipova koje catalog treba da opie. To je obavezni parameter. U ovom primeru, zahtev zahteva celu emu metapodataka prema standardu ISO 19115 / ISO 19139.

Primer KVP GetRecords zahteva je sledei:

http://localhost:8080/deegree-csw/services?REQUEST=DescribeRecord&version=2.0.2& service=CSW&TypeName=gmd:MD_Metadata

http://localhost:8080/deegree-csw/services?REQUEST=GetCapabilities&version=2.0.2& service=CSW

26

Listing 1.3 KVP GetRecords zahtev

Parametri ovog zahteva su isti kao i parametri GetCapabilities zahteva sa dodatkom prametra:

typeNames lista jednog ili vie naziva entiteta iz informacionog modela kataloga, nad kojima e se vriti upiti. Ovo je obavezni parameter. U ovom primeru, zahtev trai sve metapodatke iz kataloga.

Primer XML GetRecords zahteva je sledei:

Listing 1.4 XML GetRecords zahtev

Ovaj zahtev je slian prethodnom osim to sadri ogranienje () definisano upotrebom OGC filtera () koje specificira da naziv skupa podataka mora biti jednak stringu Cadastral municipalities (). Stoga, ovaj zahtev ne vraa sve metapodatke kao prethodni, ve samo one koji sadre naslov Cadastral municipalities.

1.3.3 Aplikativni profili i implementacije kataloga Pojam aplikativnog profila je definisan standardom ISO TR 10000-1:1998 [24] koji specificira opti okvir za funkcionalne standarde. Aplikativni profil se moe razviti iz jedne ili vie osnovnih specifikacija kako bi se zadovoljile odreene potrebe ili zahtevi. Potrebno je takoe specificirati testove za proveru usklaenosti sa osnovnim specifikacijama, jer aplikativni profil ne sme biti u kontradikciji sa osnovnim specifikacijama. Aplikativni profil takoe specificira upotrebu protokola na aplikativnom nivou, kao to je HTTP kako bi se obezbedio prenos informacija izmeu sistema.

Opti model OGC kataloga definie zajedniko ponaanje i interfejse koji imaju optu primenu, ali u praksi ne postoji jedinstveno reenje koje bi zadovoljilo sve potrebe. Stoga je OGC razvio nekoliko aplikativnih profila opteg modela OGC kataloga da bi zadovoljio odreene implementacione zajednice. Ove zajednice koriste aplikativne profile kao da su u pitanju standardi i proveravaju usklaenost u odnosu na njih. Opti model kataloga je platformski neutralna specifikacija, dok su aplikativni profili zavisni od platforme. Oni se vezuju za odreeni distribuirani protokol, a u ovom sluaju oni koriste jedan od navedenih povezivanja sa protokolom u OGC specifikaciji. Veza izmeu specifikacija, aplikativnih profila i implementacija servisa kataloga je prikazana na slici 1.11. Platformski neutralna specifikacija je jedna od osnovnih specifikacija sa kojom je aplikativni profil usklaen, a data implementacija kataloga je u skladu sa jednim ili vie aplikativnih profila.

full apiso:title Cadastral municipalities

http://localhost:8080/deegree-csw/services?REQUEST=GetRecords&version=2.0.2& service=CSW&TypeNames=gmd:MD_Metadata

27

Slika 1.11 Veza izmeu osnovnih specifikacija, profila i implementacija

Implementacije kataloga vre specijalizaciju opteg OGC modela kataloga kroz vezivanje za protokol i aplikativne profile. Ove implementacije su ograniene izabranim protokolom za koji se vezuju, to ukljuuje mapiranje optih interfejsa, operacija i parametara specificiranih u optem modelu kataloga na konstrukte izabranog protokola. Aplikativni profili dalje specijalizuju implementacije ovih interfejsa i njihovih operacija, ukljuujui dodavanje klasa i parametara. Meutim, oni predstavljaju specijalizacije roditeljskih protokola tako da se nazivi operacija i parametara ne smeju menjati. Aplikativni profil je baziran na jednom protokolu u osnovnoj specifikaciji, a u sluaju specifikacije servisa kataloga, to moe biti CORBA/IIOP, Z39.50, ili HTTP. Veza izmeu opteg modela, povezivanja sa protokolom, i aplikativnog profila je prikazana na slici 1.12.

Slika 1.12 Veza opteg modela, povezivanja sa protokolom i aplikativnog profila

OGC je razvio nekoliko aplikativnih profila ukljuujui:

OpenGIS Catalogue Services Specification 2.0.2 - ISO Metadata Application Profile (1.0.0) (Voges and Senkler, 2007) ovaj aplikativni profil implementira ISO 19115/ISO 19139 informacioni model

CSW-ebRIM Registry Service - Part 1: ebRIM profile of CSW (1.0.1) (Martell, 2009) ovaj aplikativni profil implementira ebXML Registry Information Model

Catalogue Services Standard 2.0 Extension Package for ebRIM Application Profile: Earth Observation Products (Houbie and Bigagli, 2010) opisuje mapiranje proizvoda posmatranja Zemlje, definisanih u OGC GML 3.1.1 aplikativnoj emi za posmatranje Zemlje (OGC GML 3.1.1 Application schema for Earth Observation products), na ebRIM strukturu unutar OGC kataloga koji implementira CSW-ebRIM Registry Service part 1: ebRIM profile of CSW. Ovaj standard definie nain na koji se metapodaci o resursima vezanim za posmatranja Zemlje organizuju i implementiraju u katalogu za pretragu, preuzimanje i upravljanje.

OGC Catalogue Services OWL Application Profile of CSW (0.3.0) (Stock, 2009) ovaj aplikativni profil je predloen za diskusiju i jo uvek nije postao implementacioni standard. On koristi OWL kao informacioni model.

Bai i Wei (2009) predlau taksonomiju geoprostornih serivsa za predstavljanje znanja o karaktersitikama geoprostornih servisa sa ciljem promovisanja globalne razmene i interoperabilnosti izmeu instanci geoprostornih servisa. U pitanju je hijerarhijska taksnomija koja se sastoji od est slojeva: kategorije servisa, tipova servisa, verzije, profila, povezivanja sa protokolom i URN. Na ovaj nain problem razliitih aplikativnih profila se moe reiti i poveati interoperabilnost.

Postoji nekoliko komercijalnih i open source reenja koja implementiraju neki od OGC aplikativnih profila kataloga. Oni takoe obezbeuju mogunost kreiranja metapodataka za geoprostorne resurse u skladu sa razliitim informacionim modelima:

GeoNetwork opensource [25] je web bazirani katalog metapodataka. On implementira ISO19115/19139, Z39.50, CSW 2.0.2 i OGC WMS standarde.

28

Deegree Web Catalogue Service (CSW) [26] je softverski paket koji implementira OGC Catalogue Service Implementation Specification 2.0.2 i ISO 19115/19119 Application Profile 1.0.0.

ESRI ArcCatalog [27] je deo ArcGIS razvojnog okruenja za GIS sisteme. ArcCatalog se koristi za katalogiziranje GIS resursa unutar organizacije i daje osnovne informacije o svakom od ovih resursa. Takoe omoguava kreiranje i aur