Programy w tonacji GIS

Oprogramowanie typu GIS (Geographical Information System), przetłumaczone na polski jako SIT - System Informacji o Terenie, bardzo dynamicznie wkracza na światowe rynki. Nic w tym dziwnego, zważywszy jego użyteczność. Może być ono stosowane zarówno do tworzenia map struktury własności, jak i instalacji występujących w terenie (katastrów), a także przy symulacji wędrówek chmur radioaktywnych po awarii w elektrowni jądrowej, przy projektowaniu ofensywy militarnej, i analizie migracji ludności.

Oprogramowanie typu GIS (Geographical Information System), przetłumaczone na polski jako SIT - System Informacji o Terenie, bardzo dynamicznie wkracza na światowe rynki. Nic w tym dziwnego, zważywszy jego użyteczność. Może być ono stosowane zarówno do tworzenia map struktury własności, jak i instalacji występujących w terenie (katastrów), a także przy symulacji wędrówek chmur radioaktywnych po awarii w elektrowni jądrowej, przy projektowaniu ofensywy militarnej, i analizie migracji ludności.

Na dobrą sprawę pełny wachlarz propozycji GIS rozwinął się dopiero pod koniec ub. dekady. Nic w tym zaskakującego. Program tego typu, aby móc spełniać swoją rolę musi korzystać z bardzo złożonych baz danych. Integruje on informację graficzną ze stowarzyszonymi z nią rekordami danych o terenie, które do tej pory tkwiły w opasłych księgach biur notarialnych, magistratów i na mapach geodetów. Środowisko oprogramowania GIS wymagało do tej pory zbyt wielkich pamięci (ok. 1 GB dysku) i zbyt szybkich maszyn (co najmniej graficznej stacji roboczej), aby mogło być stosowane na skalę masową. W połowie lat 70., kiedy pojawiły się pierwsze pionierskie realizacje GIS, na koszty związane z ich eksploatacją mógł sobie pozwolić co najwyżej klient z Pentagonu. I długo jeszcze, nikt poza nim. Na szczęście to się powoli zmienia.

W miarę pełny GIS w administracji państwowej wprowadziła na całym obszarze kraju Holandia, niewiele jej w tym ustępuje Dania, a więc państwa, które akurat nie wyróżniają się ogromnymi powierzchniami. Natomiast niemal wszyscy wróżą GIS-om wielką przyszłość. Niektóre prognozy oceniają nawet, iż do końca wieku GIS będzie stanowił 50% wszelkich zastosowań informatyki. Dojdzie do tego zapewne dzięki przełamaniu kilku kolejnych barier cenowych i technologicznych sprzętu komputerowego. Wkraczające do Polski od 1990 r. systemy są niewiele spóźnione w stosunku do instalacji używanych w magistratach na Zachodzie.

Redakcja CW-PL dotarła do wszystkich firm, które w br. na najważniejszych imprezach wystawienniczych w kraju proponowały systemy GIS z przeznaczeniem dla stacji roboczych. Są to: Computervision oddział w Polsce (dawniej Prime), Intergraph Polska, Neokart, Siemens Nixdorf Osteuropa GmbH, Unilot i ZETO-RODAN.

Pominęliśmy natomiast w tym artykule pojawiające się tu i ówdzie wersje prostych geograficznych baz danych przeznaczonych dla PC, bez możliwości skalowania w górę (upsizing).

Koszty

Minimalna konfiguracja graficznej stacji roboczej (workstation), uzupełniona o ploter, digitizer i drukarkę, w połączeniu z oprogramowaniem GIS, prawie niezależnie od ich producenta wymaga na wstępie wyasygnowania od 700 mln do 1 mld zł. Jest to dopiero początek wydatków. Sprzęt i najbardziej nawet kompletne oprogramowanie stanowi w systemach GIS 10-20% kosztów. Pozostałe należy ponieść przy wprowadzeniu do komputera danych zawartych w dokumentach. Osobna sprawa to utrzymanie założonej bazy danych. Zanim jednak w ogóle będziemy mogli o niej pomyśleć, ogromna praca czeka geodetów naszego kraju. Dane o terenie zapisane na mapach gminnych, najczęściej zaledwie w kilkunastu procentach pokrywają się z rzeczywistością. Nawet stolica kraju nie jest tu wyjątkiem.

W tej chwili natomiast, powinniśmy określić, (najlepiej przy pomocy godnego zaufania konsultanta), czy rzeczywiście GIS jest nam potrzebny i który? Wydatek to bowiem zbyt wielki, abyśmy mogli pozwolić sobie na chybiony zakup. Natomiast dokonany trafnie, może niezwykle szybko przynieść profity. Wystarczy często niewielkie usprawnienie w zbieraniu podatku gruntowego, czy podatków od nieruchomości, aby cała inwestycja zwróciła się nadspodziewanie szybko.

Dowodzi tego przykład Barcelony. W drugiej połowie lat 80. rada miejska postanowiła skomputeryzować kataster gruntów i budynków tego miasta. Wydano na ten cel 20 mln USD. W pierwszych czterech latach eksploatacji wpływy osiągnęły czterokrotnie wartość większą niż poniesione wydatki.

Producenci dla GIS

Sprzęt dla GIS mają dotychczas odwagę oferować jedynie ci, którzy liczą się wśrod dostawców najlepszych stacji roboczych i minikomputerów, a więc w kolejności alfabetycznej: Bull, DEC, Hewlett-Packard, IBM, Intergraph, Siemens Nixdorf, Silicon Graphics i Sun Microsystems. Toczą oni zacięte boje o ten rynek. Jednak nawet tak renomowane firmy konsultingowe jak Dataquest i Frost & Sullivan mają trudności z ustaleniem, kto na nim przoduje. O pierwszeństwo w produkcji sprzętu dla GIS należy podejrzewać Intergraph, który sam produkuje dość powszechnie stosowane oprogramowanie GIS (MGE - Modular GIS Environment), mocno związane z jego sprzętem. Warto natomiast wiedzieć, że droga do pełnej otwartości sprzętowej MGE, jest jeszcze ciągle przed tą firmą.

W kategorii samego oprogramowania GIS, rywalizacja o rynek komplikuje się jeszcze bardziej. Dataquest szacuje, że w 1992 r. wielkość tego rynku na świecie osiągnie ok. 2.5 mld USD (2 mld USD w ub.r.). Frost & Sullivan dodaje natomiast, że w tym roku w Europie obroty na rynku GIS wyniosą prawie 700 mln USD. Dla nikogo nie ulega wątpliwości, że lwia część (ok. 33%) tego rynku to użytkownik niemiecki. Niewielu jednak z ok. 100 producentów GIS "wyżywi się" z kontraktów z RFN, gdzie dużą szansę na umocnienie pozycji ma Siemens Nixdorf ze swoim systemem SICAD (Siemens CAD). Według danych Datarech (Cambridge, Massachusetts) i Dataquest, dotyczących sprzedaży w 1991 r., udział oprogramowania w całkowitej wartości sprzedaży GIS, wyniósł jak dotąd ok. 25%. (W roku bieżącym proporcja ta zapewne się zmieni, ponieważ stacje robocze zdecydowanie staniały w pierwszym półroczu).

Wyjątkowe rozdrobnienie na rynku aplikacji GIS wynika z zapotrzebowania na produkty specjalnie, przystosowywane dla niewielkich grup użytkowników. Mimo to wyraźną przewagę ma ok. 10 producentów, wśród których (wg danych Datarech z 1991 r.) mamy dwóch potentatów: ESRI (producent Arc/Info) oraz Intergraph (MGE). Obsługują oni w sumie ok. 33% rynku. Trzecia w tym rankingu firma skupia niewiele ponad 3% światowej sprzedaży GIS.

Modularność i indywidualizacja

Programy GIS pełnią rolę aplikacji wyposażonej w grafikę prezentacyjną, stowarzyszonej z relacyjną (tekstową, alfanumeryczną) bazą danych (RDBMS). Baza ta jest na ogół osobnym zewnętrznym produktem, używanym do wielu innych celów.

GIS-y pozwalają nie tylko na przechowywanie cyfrowych reprezentacji map terenu, ale także na ich edycję i to w zasadzie w dowolnej skali. Dzięki temu większość ważniejszych systemów GIS dopuszcza projektowanie architektonicznej zabudowy przestrzeni, a nawet szczegółowe wykreślanie projektów instalacji przemysłowych. Można je również wykonywać na zewnątrz GIS-u, w różnorodnych edytorach graficznych i wprowadzać następnie do systemu. (Wystarcza np. znany produkt Autodesku AutoCAD, do niedawna objęty embargiem COCOM edytor Microstation firmy Intergraph, czy Computervision DesignView).

Ponieważ większość klientów GIS poszukuje oprogramowania przystosowanego do własnych indywidualnych potrzeb, cechy podstawowej konfiguracji produktu rzadko komu wystarczają. Normy geodezyjne, jeśli nawet w danym kraju zostały określone i obowiązują, z reguły są odmienne od norm geodezyjnych w kraju sąsiednim. Na bazę tych norm nakładają się dodatkowe wymogi techniczne poszczególnych branż: telekomunikacji, ciepłownictwa, budownictwa. Nawet w tym samym kraju często uwzględniają one lokalne przyzwyczajenia. Do tego dochodzą bardzo zindywidualizowane wymogi użytkownika, pracującego w niektórych tylko warstwach tematycznych, czy wreszcie analityka, optymalizującego pewne rozwiązania w ustalonej przez decydenta skali wartości.

Na szczęście, do wymienionych celów służyć mogą pojedyńcze moduły oprogramowania, dokupowane w miarę zmieniających się potrzeb użytkownika, które uzupełnią konfigurację podstawową. Producenci w swoich ofertach reprezentują dwie pozornie konkurencyjne tendencje. Jedni sprzedają oprogramowanie tylko w kilku modułach, oferując dalsze adaptowanie produktu jako usługę. Inni znowu dzielą funkcje pomiędzy bardzo drobne moduły-cegiełki, często wykonane przez firmy trzecie. Pierwsze podejście realizuje ESRI, a drugie Intergraph. Sądząc po wynikach sprzedaży, oba są atrakcyjne dla użytkownika końcowego.

System operacyjny

GIS przeznaczony dla stacji roboczych pracuje zasadniczo pod Unixem. Oczywiście jest to Unix stosowany przez różne firmy. Mamy więc do wyboru np. HP-UX, SunOS, Unix z USL czy wreszcie Clix (Intergraph). Ponad Unixem musi być dodatkowo zainstalowana odpowiednia graficzna nakładka okienkowa: najczęściej X Window System lub też inne (por. tabela).

Wersje dla PC

Istnieje grupa zagorzałych przeciwników stosowania PC do programów GIS. Twierdzą oni, że jest to instalacja zbyt poważna dla tego typu sprzętu. Tym niemniej, dwie znane firmy od trzech lat zajmują się takim downsizingiem, który, co by nie mówić, jest ogólnym trendem na niemal wszystkich rynkach informatycznych świata. Przykładem produktu GIS-u dla PC jest PC Arc/Info 3.4D+ (ESRI) oraz microGDS (EDS). Oba programy wymagają jednak bogato skonfigurowanych PC. W przypadku EDS poza DOS-em, chodzi o nakładkę graficzną MS Windows. Wiele funkcji, a nawet całych modułów GIS, nie jest dostępnych dla komputerów osobistych. Jednakże, jeśli uwzględnić całą rzeszę użytkowników edytorów graficznych współpracujących GIS-ami (w wersji workstation), to okaże się, że zastosowanie PC w GIS jest wcale niemałe. Ponadto PC są bardzo często używane jako emulatory graficzne terminali X Windows. W roli terminali graficznych używa się też czasami komputerów Macintosh (Intergraph).

Zewnętrzne bazy danych

Systemy GIS mogą w naturalny sposób łączyć się z wieloma typami baz danych zainstalowanymi w dużych komputerach lub minikomputerach. Sprzęt ów stanowi najczęściej jądro stosowanych już od wielu lat systemów informacji administracyjnej. Wśród najczęściej dostępnych w ten sposób baz wymienia się: IBM DB2, Informix, Ingres, Oracle, i Sybase. Na ogół łączność z bazami danych hostów jest realizowana przez szybkie sieci Unixowe, używające protokółu TCP/IP na łączach Ethernet.

Inne interfejsy

Jeśli chodzi o interfejsy grafiki, wszystkie GIS-y przyjmują podstawowe formaty danych popularnych edytorów graficznych (IGES - Initial Graphics Exchange Specification, DXF - Drawing eXchange File). Natomiast część systemów zawiera dodatkowo własne uniwersalne przetworniki (konwertery) formatów do i od uznanych standardów GIS. Owe standardy, używane przez liczne krajowe biura geodezyjne to m.in.: TIGER - Topologically Integrated Geographic Encoding and Referencing (US Census, 1990); DLG - Digital Line Graphs (US. Geo Survey), R.O.S (W. Brytania); GDS (Francja). Wszystkich nie sposób wymienić. W razie wątpliwości można o nie spytać dealera.

O ile podejście wszystkich producentów do interfejsów grafiki jest bardzo zbliżone, o tyle rozwiązania, dotyczące łączy z geodezyjną aparaturą pomiarową i fotogrametryczną, potraktowane zostały w sposób zróżnicowany. Jedni producenci traktują te interfejsy jako bogaty osobny moduł, drudzy dostarczają je tylko fragmentarycznie. Inni wreszcie twierdzą, iż dostarczenie sterownika interfejsu jest sprawą producenta aparatury, a nie wytwórcy systemu komputerowego.

SQL

W każdym z wymienionych w tabeli systemów zewnętrznych baz danych stosowany jest Strukturalny Język Zapytań (SQL). (Wyjątek jak dotąd stanowi Siemens Nixdorf, który na razie nie dysponuje łączami z bazami danych Informix i Oracle). Tym niemniej, producenci uzupełniają dostęp do zewnętrznych SQL, które mają ułatwić zadawanie pytań osobom nie znającym się na programowaniu w niemal naturalnym języku.

Integracja raster/wektor

Zagadnienia budowy mapy od strony binarnej reprezentacji stwarzają wiele problemów. Temu zagadnieniu poświęcane są ogromne fachowe opracowania. Obrazów przechowywanych w trybie rastrowym nie daje się dowolnie powiększać. Z kolei grafiki wektorowej, która jest znacznie kosztowniejsza, nie każdy obiekt potrzebuje. W katastrze nieruchomości można z powodzeniem przechowywać fotografie np. domków dwupiętrowych - w trybie rastrowym. Jeszcze do niedawna nie wszystkie produkty GIS zawierały narzędzia do integracji rastrowo-wektorowej obróbki danych. Wyścig jednak trwa, i niemal wszyscy dobiegli już do mety (a nawet dalej). Wersje dla PC są tu na razie poszkodowane - np. PC Arc/Info nie posiada jeszcze takiej integracji. Najdalej natomiast poszedł Intergraph, który dopuszcza tzw. hybrydową reprezentację rastrowo-wektorową.

Indywidualizacja i jej narzędzia

Zabiegi indywidualizacyjne (customization) dla potrzeb pojedyńczego klienta mogą być przeprowadzone na różnych szczeblach wtajemniczenia. Najprostszym jest programowanie makrokomend. Drugi szczebel uprzyjaźniania to zmiana komunikatów menu, pomocy i sygnalizacji błędów. Następna możliwość to przystosowanie całego układu menu dla potrzeb użytkownika. Do tego służą różnorakie wewnętrzne języki programowania poszczególnych systemów GIS, wyposażone czasami w elementy programowania czwartej generacji (4GL). Dla tych, którym i to nie wystarcza, większość GIS-ów udostępnia możliwość korzystania z zewnętrznych kompilatorów takich języków jak C, Fortran czy Pascal.

Zabezpieczenia

Wydawałoby się, iż GIS jest tak duży, że bardzo trudno go rozsądnie ukraść, w związku z czym broni się sam. Mimo to, część firm stosuje zabezpieczenia w postaci klucza sprzętowego, zakładanego na określony port komputera.

Innego podejścia wymagają natomiast zabezpieczenia dostępu do treści przechowywanych informacji. W stacjach roboczych, w większości przypadków można oddzielić użytkowników na zasadach hierarchicznego przydziału haseł i powiązanych z nimi uprawnień dostępu do poszczególnych warstw tematycznych systemu.

W Polsce

Jeśli chodzi o problemy polonizacji oferowanego oprogramowania, to sprzedający mają raczej dobre samopoczucie. Są albo w trakcie przetwarzania komunikatów menu, albo z rozmysłem nie zabierają się za to, twierdząc, że dopiero większe zamówienia indywidualizacji produktu mogą uzasadnić przedsięwzięcia "zamiany GIS na SIT".

Polonizacja dotyczyłaby przeróbek komunikatów ekranowych i tolerowania polskich znaków diakrytycznych w tekstowych bazach danych. Dochodzi tu odwieczny problem standardu polskich liter, który w Unixie traktowany jest jeszcze bardziej po macoszemu niż w DOS-ie. Według informacji zaczerpniętych u specjalistów, jedynym standardem uznawanym w systemach Unixowych jest Latin 2, a zauważa go tylko SunOS. Osobnym problemem są oczywiście:

Zmartwienia polskich geodetów.

O zmartwieniach polskich geodetów informatycy od SIT z radością mówią, że to nie ich problem. Tymczasem schody zaczynają się właśnie w geodezji. Okazuje się bowiem, że zalecenia Głównego Geodety Kraju co do sposobu prowadzenia katastrów i standardów map wprawdzie istnieją, ale są przestarzałe. W związku z tym niechętnie się je udostępnia, uzasadniając, iż niedługo powstanie nowe zalecenie. I tym sposobem trwamy już od pewnego czasu w okresie katastralnego bezkrólewia de facto.

Inna sprawa, że nasze mapy terenu nie są przystosowane do komputeryzacji. Aby je adaptować trzeba zrezygnować z części zawartych w nich informacji. Zachowanie tak dużej liczby danych (mówimy o mapach profesjonalnych), jak to się dotąd praktykowało, byłyby zbyt kosztowne. A podział kosztów tworzenia map pomiędzy władze municypalne i zainteresowane jednostki gospodarcze na razie nie wchodzi w grę.

Jest więc możliwe, że już wkrótce z rozrzewnieniem będziemy oglądać stare pożółkłe komunistyczne mapy wojskowe, (albo starsze) zaopatrzone we wzruszającą adnotację "ściśle tajne", na których zaznaczono każdy kamień i każde większe drzewo.

W celu komercyjnej reprodukcji treści Computerworld należy zakupić licencję. Skontaktuj się z naszym partnerem, YGS Group, pod adresem [email protected]

TOP 200