Валерий Гохман, DATA+
В 46-м выпуске ArcReview мы начали разговор об использовании технологии Географических информационных систем (ГИС) органами территориального управления и муниципальными образованиями. Основной целью этой публикации является обобщение передового опыта создания и развития корпоративных, в первую очередь муниципальных, ГИС, хотя приводимые в ней соображения практически полностью справедливы и для любых крупных организаций и компаний с развитой инфраструктурой. В первой части статьи мы рассказали об основных подходах к созданию таких ГИС и важных моментах, которые необходимо учитывать в ходе их планирования и внедрения, о корпоративных приложениях на основе общих сервисов и о концептуальной структуре такой системы. Теперь мы кратко рассмотрим ряд дополнительных аспектов, способствующих построению успешно функционирующей системы, повышению эффективности работы и получению отдачи, в том числе экономической, от произведенных вложений.
База геоданных на основе моделей геоданных
Развитые корпоративные геоинформационные системы, разрабатываемые и функционирующие в течение нескольких лет и поддерживающие многие департаменты, характеризуются большим объемом и разнообразием ГИС- и связанных с ГИС ресурсов (пространственных данных). Пространственные данные в комбинации с пространственными приложениями и основанными на сервисах инструментами позволяют в полной мере использовать мощные средства пространственного анализа, обработки и представления данных (создания отчетных материалов) для поддержки бизнес функций разных подразделений и всей организации. Это справедливо для всех бизнес функций, в которых необходим и полезен учет местоположения, представляемого как в виде результирующего картографического продукта, такого как наборы карт для публичных слушаний, так и в виде отчета, такого как табличная сводка капиталовложений по районам и муниципальным образованиям, проиллюстрированная соответствующей картой или серией карт. Вложения в создание ресурсов ГИС-данных обычно составляют более половины начальных и текущих затрат на поддержку и развитие ГИС. Поэтому критически важным моментом для успешности корпоративных ГИС (КГИС) является необходимость оптимизации и унификации структуры хранения пространственных данных и управления накапливаемыми информационными ресурсами для обеспечения эффективного многопользовательского доступа к ним и работы с ними в пределах всей организации.
Как и другие типы данных, географические данные обычно хранятся в стандартной РСУБД, например, с использованием передовой технологии географической базы данных (базы геоданных). Модель базы геоданных является новым шагов в эволюции структуры хранения разнородных данных. Программное обеспечение ArcGIS предоставляет широкие возможности управления базами геоданных, поддерживает разнообразные типы пространственных данных, обычно используемых в современных ГИС-приложениях. Важно отметить, что база геоданных также содержит правила поведения для этих типов данных, такие, например, как отношения между земельным участком и микрорайоном, к которому он относится.
Для более быстрого и удобного внедрения баз геоданных поставщиками программного обеспечения, такими как компания ESRI, разработаны шаблоны моделей пространственных данных для разных прикладных сфер, их более 30 (см. http://support.esri.com/datamodels). Эти модели постоянно совершенствуются в результате тесного взаимодействия групп специалистов-разработчиков со всем ГИС-сообществом, в них концентрируется наиболее прогрессивный опыт структурирования, управления и поддержки пространственных данных в базе геоданных. По мере эволюции технологии хранения геоданных от покрытий/файловых систем к формату базы геоданных эти модели предоставляют базис для постепенного преобразования существующих в организациях ресурсов пространственных данных и автоматизации формирования дополнительных тематических слоев.
База данных КГИС представляет собой многопользовательское хранилище геоданных, предназначенное для поддержки всех бизнес функций организации, в которых необходим учет пространственного аспекта. На концептуальном уровне дизайн корпоративной базы геоданных представляет собой единую базу данных. Реальное физическое внедрение корпоративной базы геоданных обычно реализуется через несколько подходов к ее развертыванию. Например, она может управляться как единая централизованная база данных, либо это может быть база данных, распределенная по нескольким физическим местоположениям, но оперируемая «виртуально» как единый ресурс данных. Важные преимущества корпоративной базы геоданных заключаются в следующем:
- поддержка и маленьких, и очень больших непрерывных слоев пространственных данных и тем, которые не нужно дробить на фрагменты для целей управления данными
- поддержка практически любого числа пользователей одновременно
- поддержка длинных транзакций и версионных рабочих процессов, таких как деятельность подразделений и проекты улучшения капиталовложений, которые характерны для бизнес функций местных правительств и других организаций
- высокая масштабируемость (можно управлять многими терабайтами данных)
- встраивание развитых моделей пространственных данных и правил поведения, как части свойств данных, что исключает необходимость дополнительного программирования для определения поведения данных
- предоставление развитых возможностей для поддержания пространственной целостности данных
- возможность работы с данными в разнообразной (гетерогенной) программной среде
- работа с растровыми данными и средства преобразования растров.
Разработка концепции базы геоданных подразумевает рассмотрение ресурсов данных, ответственность подразделений (департаментов) за обновление данных, учет требований конкретных моделей данных. Эти модели могут быть достаточно легко адаптированы под любую системную архитектуру, имеющуюся в организации. Хотя модели геоданных предоставляют надежную отправную точку для создания базы геоданных организации, в работе каждого подразделения есть своя специфика, которая должна быть учтена в структуре базы геоданных. В ходе создания дизайна базы геоданных необходимо соблюсти баланс между комплексностью и надежностью (логичностью) модели данных. Это даст уверенность в том, что база геоданных КГИС будет обеспечивать потребности пользователей и сохранит свою устойчивость при поддержке бизнес процессов организации. При формировании базы геоданных организация должна рассмотреть такие вопросы, как рабочие процессы, сопровождение системы, формирование обслуживающего ее штата и обучение.
Роль системной инфраструктуры
Аппаратное и программное обеспечение, а также сетевые коммуникации, в совокупности составляющие системную архитектуру КГИС, предоставляют каждому конечному пользователю специфические пространственные возможности и ресурсы, необходимые для поддержки его бизнес функций. Концептуальная конфигурация КГИС может быть определена по характеристикам существующей системной инфраструктуры организации, востребованным информационным продуктам, ресурсам пространственных и непространственных данных, инструментам развитого пространственного анализа, функциям отображения данных и создания отчетов на их основе, возможностям управления ресурсами данных в соответствии с потенциальным числом конечных пользователей в разных департаментах. Эта концептуальная конфигурация системы должна описывать перспективную инфраструктуру системных ресурсов, необходимых для поддержки полноценной работы КГИС. Тщательно разработанная концепция послужит основой для детального планирования инфраструктуры системы и составления бюджета на ИТ в департаментах, которые ее будут использовать.
Внедрение системных ресурсов инфраструктуры КГИС происходит в соответствии с выработанными рекомендациями по развитию информационной среды организации. Они могут предусматривать использование существующих аппаратных и сетевых ресурсов для продолжения поддержки стандартов, принятых в организации. Важным компонентом перехода к КГИС является внедрение корректно сконфигурированных серверов для распространения общекорпоративных приложений, данных и сервисов.
Как уже упоминалось, приложения в КГИС разрабатываются на основе модельных сервисов. Эти основанные на Web сервисы устанавливаются на одном или нескольких выделенных серверах и предоставляются через сеть, беспроводные коммуникации, или по Интернет конечным пользователям и публике. Преимущество подхода, основанного на выделенных серверах, заключается в том, что он обеспечивает централизованную поддержку программных ресурсов и не требует установки базового программного обеспечения и настроенных приложений на всех рабочих местах. А это значительно облегчает и удешевляет предоставление возможностей ГИС пользователям.
В концепции обобщенной инфраструктуры КГИС для поддержки выполнения большинства операций используются централизованные среды пространственных и непространственных данных и приложений. Также для поддержки конечных пользователей ГИС предоставляется распределенное серверное окружение со специальными требованиями, в том числе к обеспечению безопасности. Конкретная комбинация из настольных, мобильных и основанных на сервисах платформ для предоставления ресурсов КГИС определяется требованиями к системной инфраструктуре для поддержки предоставляемых бизнес функций. Компонентами системной архитектуры КГИС являются серверы данных, приложений и коммуникационного взаимодействия. Среди других характеристик системной инфраструктуры КГИС одними из наиболее важных являются следующие:
- отдельная производственная база данных для поддержки доступа к пространственным данным в режиме чтения
- одна или несколько баз данных, используемых для создания и ведения базы геоданных и отслеживания вносимых в нее изменений
- процедуры реплицирования базы геоданных для сохранения логической связности между производственной и содержательно поддерживаемой базами геоданных
- возможность адаптации Web-сервисов при переходе к новым, более продвинутым программным ГИС-продуктам и аппаратным средствам
- соответствие существующим стандартам обеспечения информационной безопасности организации за счет применения подходящих брандмауэров, демилитаризованных зон и других мероприятий
- использование настольных ГИС-продуктов для выполнения определенных операций, таких как редактирование данных и другие, требующие интенсивных компьютерных расчетов, аналитические функции, для которых необходимы большие вычислительные ресурсы при минимальной загрузке сетевого трафика
- беспроводной доступ к Web-приложениям и сервисам
- основанный на сервис-ориентированной архитектуре (SOA) подход для обеспечения доступа через Web к ГИС-сервисам и данным для их использования в информационных системах других организаций и департаментов
- внешние и дополнительные системы обеспечения функциональности при возникновении сбоев для критически важных системных компонентов, которые должны действовать постоянно.
Организационная структура для поддержки успешной КГИС
Для успешной организации и управления корпоративной ГИС необходимы взаимодействие и координация между всеми заинтересованными в ее работе подразделениями. Чтобы все это реализовать, необходимы дополнительные организационные структуры. К ним относятся комитет выработки общей стратегии, технический комитет, а также подкомитеты, создаваемые по мере необходимости. Комитет выработки стратегии, состоящий из представителей всех департаментов, которые уже используют или являются потенциальными потребителями ГИС, играет важную роль в одобрении проектов и выборе приоритетов при формировании ежегодного бюджета. Технический комитет помогает детализировать ежегодный рабочий план и внести в него коррективы для одобрения совместно с комитетом по выработке стратегии. Подкомитеты необходимы для выделения приоритетов при определении и внедрении приложений, данных, метаданных и других стандартов, важных для достижения успеха корпоративной ГИС. В процессе взаимодействия этих комитетов выявляются и озвучиваются первоочередные потребности в ГИС-функциональности и оптимальные пути достижения конечного успеха. Также становятся более очевидными потребности в интеграции КГИС с другими информационными системами организации.
Основные соображения относительно организационных перспектив определяют наиболее подходящий вариант мер по адекватному внедрению и сопровождению ГИС. В первую очередь необходимо предусмотреть и выделить персонал для поддержания системы и операций, как общекорпоративный ресурс. Кроме того, подразделения, играющие ведущую роль в сборе новых пространственных данных, должны иметь штат сотрудников с навыками использования специализированных ГИС-приложений. А план этих сотрудников необходимо скоординировать с деятельностью других общих информационных сервисов, тогда квалифицированные людские ресурсы будут использоваться наиболее эффективным образом.
Критически важным компонентом программы внедрения КГИС является обучение, необходимое для повышения квалификации сотрудников с целью поддержания и развития инфраструктуры решений, реализуемых на основе КГИС. Для осуществления этой задачи необходимо разработать программу обучения сотрудников на всех уровнях управления системой и работы с ней. Эта программа включает как набор стандартных учебных курсов по работе с ГИС-продуктами, так и специализированное обучение использованию разработанных общекорпоративных приложений.
Пошаговый рабочий план
Процесс разработки и внедрения КГИС может занять несколько лет. Рабочий план, основанный на постепенном переходе от существующих разрозненных ГИС к единой корпоративной, является важным средством достижения конечного успеха. Такой подход позволяет учесть немалые вложения, уже затраченные на ГИС, и предусматривает дальнейший устойчивый прогресс с учетом этих инвестиций. В частности, рабочий план определяет, как ГИС-данные, системные ресурсы и, в меньшей степени, инвестиции в ГИС-приложения помогут постепенному созданию полномасштабной КГИС. По мере освоения этих инвестиций и подключения дополнительных ГИС-возможностей подразделения организации (департаменты) и публика получают все новые и новые преимущества от ее использования.
Таким образом, возможны разные варианты и подходы к процессу внедрения ГИС, и в них, несомненно, необходимо учитывать условия и приоритеты конкретной организации. Основная цель выбранного подхода заключается в создании базовых возможностей КГИС для их предоставления всем департаментам. В первую очередь, к ним можно отнести основанные на сервисах инструменты, которые после начального ввода в строй могут быть объединены в различные web-приложения, поддерживающие многие бизнес функции всей организации. Дополнительные приложения для отдельного департамента или для нескольких департаментов могут добавляться к базовой функциональности для получения новых преимуществ в рамках общей стратегии и в соответствии с бюджетными ассигнованиями. Цель рабочего плана заключается в создании фундамента для широкомасштабного использования КГИС, гарантированного получения преимуществ на каждом этапе процесса ее внедрения. В рабочем плане важно задать обоснованные цели для каждого шага и описать реальные, осязаемые результаты, которые будут получены. Преимущества поэтапного подхода включают невысокую начальную стоимость внедрения, минимальные риски, более четкое понимание требований по мере накопления опыта работы с системой, возможность двигаться в ногу с появлением новых технологий. Сравнительно небольшие начальные инвестиции легче принимаются всей организацией, сотрудники лучше и с большим пониманием воспринимают нововведения, поскольку внедрение КГИС происходит постепенно и последовательно, принося очевидную пользу для работающих с ней сотрудников и для всей организации.
Литература по данной тематике
Роджер Томлинсон. Думая о ГИС. Планирование географических информационных систем: руководство для менеджеров. Изд-во компании DATA+, 2004.
Tomlinson R. Thinking about GIS. Geographical Information System Planning for Managers. Third Edition. ESRI Press.2007.
Enterprise GIS for Local Government. An ESRI White Paper. December 2007
Maguire D., Kouyoumjian V., Smith R. The Business Benefits of GIS: An ROI Approach. ESRI Press. 2008
О разработке плана успешной ГИС. ArcReview № 1 (40) 2007, см. http://www.dataplus.ru/Arcrev/Number_40/8_Plan.html
ArcReview № 3 (46) 2008, тема: Муниципальные ГИС.
Гохман В.В. Общегородские ГИС: часть 1. ArcReview № 3 (46) 2008
ArcReview № 3 (38) 2006, тема: ГИС для управления городами и территориями.
Радионов Г.П., Рудов А.И., Купецкая Т.А., Мозжухин Д.А. Использование ГИС для автоматизации деятельности предприятий и организаций. ArcReview № 1 (40) 2007.
Скатерщиков С.В. Пространственное планирование, как основа устойчивого развития. ArcReview № 2 (33) 2005
