Цифровая география: эволюция метода и ренессанс технологий

Стремительное изменение принципов работы с геопространственной информацией и всё более широкое использование при решении прикладных задач не опосредованных картографическими условностями данных дистанционного зондирования находит, естественно, своё отражение и в идеологии ПО.

Средства обработки, агрегации и представления и картографических данных, и данных дистанционного зондирования как неотъемлемого, а зачастую - и важнейшего источника информации об общегеографическом и ситуационном контекстах местности быстро эволюционируют, приобретая новые функциональные возможности и предоставляя пользователям новое качество работы с геоданными.

На семинаре, состоявшемся в Москве 2 декабря 2009 года, компания ERDAS представила новую версию комплекса программных продуктов ERDAS2010. Небезынтересна философия, воплощённая в них – и её отличия от подходов, традиционно тиражируемых в России.

ERDAS 2010: первый взгляд

Новый комплекс программных продуктов ERDAS2010 анонсирован как "ренессанс" научно-производственной деятельности компании, образовавшейся уже более 30 лет назад. Такой анонс предполагает, что, по мысли разработчиков, идеология подхода к работе с геоданными достигла завершённости, вернувшись к фундаментальным основам на качественно новом уровне.

ERDAS 2010 включает в себя новые версии уже известных пользователям программных продуктов или модулей - таких, как Imagine, Apollo, Titan, и других. Они подверглись глубокой переработке – в частности, реализован принципиально новый для данного класса ПО «ленточный» интерфейс.

По мнению разработчиков, он значительно упрощает ориентацию пользователя в пространстве функциональных возможностей и избавляет их от зачастую возникающего тягостного ощущения безвыходного тупика.

Помимо этого, в пакет продуктов включены новые модули – в частности, революционный по заявляемым возможностям модуль eATE. По заверениям разработчиков, модуль позволит осуществлять автоматическое и высокоточное извлечение цифровых моделей рельефа (ЦМР) высокой плотности для выбранных регионов проекта, охватывающих значительные площади.

Аналогичная функциональность заявлялась и ранее, однако на этот раз она имеет шанс воплотиться, наконец, в удобный и многофункциональный продукт, пригодный при решении самых разнообразных – и в первую очередь, оперативных задач.

Существенно трансформированы использованные в продуктах технологии. Реализована поддержка технологий компрессии растровых изображений JPEG2000 и ECW, позволяющих уменьшать объём файлов до 5-10% от исходного без какой бы то ни было визуально различимой деградации их качества.

Резко повышена одна из важнейших для пользователей характеристик – скорость загрузки растров и векторов. Для растровых данных скорость возросла практически на порядок (до 8 раз) по сравнению с предыдущей версией (индекс 9.6.2). Поддерживается многопотоковость, повышена отказоустойчивость системы.

Глубокой идеологической переработке подверглись пакеты APOLLO и TITAN, в которых реализована новая парадигма работы с географической информацией вообще.

Во-первых, существовавшие ранее как независимые приложения APOLLO и TITAN вошли в состав нового интегрального пакета APOLLO, в котором TITAN стал единым унифицированным средством просмотра служб и локальных данных. Пространственная инфраструктура данных SDI – настраиваемая, масштабируемая, позволяет формализовать и каталагозировать разнородные (и растровые, и векторные) данные в соответствии с международными стандартами OGS, и обеспечить доступ к ним с использованием стандартных сетевых протоколов.

Важнейшей для пользователей, уже знакомых с реализованными в парадигме неогеографии продуктами стало обеспечение в ERDAS APOLLO тайлингового доступа не только к растровым, но и к векторным данным.

Это позволит обрабатывать на клиентской машине векторные данные с удалённых серверов со скоростью, сопоставимой со скоростью обработки растра. В три раза возросла за счёт использования программной архитектуры нового поколения скорость обработки ECW-файлов, решен ряд выявленных ранее проблем при их визуализации.

Масштабирование APOLLO на три уровня (Essential, Advantage, Professional) позволяет создавать сетевые геоинтерфейсы любого уровня сложности и с любыми произвольными загрузочными характеристиками.

Что более важно, появляется возможность эффективной миграции на более высокий уровень. Фактически, это означает новый шаг в реализации популярного геоинтерфейса "класса Google Earth", который может быть реализован не обязательно во всемирной Сети Веб – но при этом с полной и безусловной совместимостью как с Google Earth, так и с любыми иными геоинтерфейсами, поддерживающими открытые стандарты.

Новая философия: некоторые выводы

В чём особенность видения ведущим мировым разработчиком очевидных и неоспоримых изменений в методах географии? В чём их отличие от представлений, всё ещё бытующих в России?

Воплощённая в ERDAS2010 идеология предполагает безусловный приоритет стандартизации форматов и протоколов. Такая идеология принципиально и глубоко расходится с бытующей по-прежнему в России практикой стандартизации не по типу форматов и протоколов, но по единожды выбранному брэнду – производителю ПО того или иного назначения.

Переход к открытой по форматам и протоколам архитектуре особенно важен в географическом ПО в связи со стремительными и глубокими изменениями фундаментальных принципов работы с информацией и с появлением открытых и бесплатных геоинтерфейсов, становящихся основой для практически беспредельного масштабирования решений – а вместе с этим и решения ключевых и неразрешимых проблем.

Одной, хотя и не единственной из таких проблем стала проблема невозможности поддержания высокоточных и информационно полных наборов данных в актуальном состоянии в картографической парадигме. Решение её, становится возможным только с кардинальным изменением характера циркуляции информации среди их создателей и потребителей.

В отечественной практике проблема появления нового географического метода – неогеографии – зачастую подменяется её суррогатом. При этом проблема метода замещается проблемой типа среды, используемой для циркуляции геопространственной информации. В результате возникло специфическое российское представление о "веб-картографии", сводящееся к идее распределённого создания геоданных посредством "плоских" сетевых приложений, открываемых в обычных браузерах.

Выраженный в такой форме подход к обеспечению массовости создания геоданных глубоко отличен от выраженной в ERDAS2010 и в других аналогичных продуктах идеологии и способен значительно затормозить развитие новых геотехнологий в России.

Массовое распределённое создание геоданных пользователями требует предоставления им высококачественного и информационно полного трёхмерного контекста местности на основе не опосредованных картографическими условностями изображений (ДДЗ), моделей рельефа и сооружений. Это, соответственно, предполагает возможность произвольного выбора ракурса просмотра и расстояния до модели – всего того, что в картографической парадигме обозначалось условным термином "масштаб".

Фактически, происходит размывание фундаментального принципа картографии – принципа проецирования информации на какую-либо поверхность (карты, глобуса и т.д.). Появляется возможность оказаться "внутри данных", вместо того чтобы изучать их по необходимости только лишь "снаружи".

Последствия такого перехода велики и многогранны. Но его реализация совершенно не нуждается в наличии доступа к Сети интернет как какого-либо обязательного условия работы в новой парадигме. Наоборот, такое требование лишь жёстко ограничивает функциональность систем, особенно при решении оперативных государственных, военных, специальных и иных задач.

Возможность локализации пользователями в реальном пространстве-времени любой произвольной информации помогает понять ещё одну особенность нового этапа. Системы для создания специфического типа данных – так называемых "геоданных" – начинают использоваться для локализации в пространстве-времени данных любой природы, иной раз несводимых к предметной области географии в принципе. Это, в свою очередь, означает, что попытка формализации типов географических данных, воплощённая в идее создания так называемой "инфраструктуры пространственных данных", вообще говоря, уже устарела и становится анахронизмом.

На повестке дня стоит задача прямо противоположная по смыслу - задача выработки открытых форматов, протоколов и интерфейсов, дающих пользователям возможность моделировать в реальном географическом пространстве-времени, используя трёхмерные и четырёхмерные интерфейсы в качестве источников контекстной информации, свою собственную информацию какой угодно природы, относящейся к какой угодно предметной области.

Новый подход, реализованный в комплексе продуктов ERDAS2010, позволяет комплексно подойти к проблеме оперативного создания современных геоданных, использованию их для продуцирования, агрегации, анализа и визуализации данных любой природы. Воплощённая в нём идеология обладает рядом важных особенностей: недостижимой иными средствами масштабируемостью, возможностью снижения до теоретического предела стоимости владения системой за счёт использования бесплатных программ-клиентов; защищённостью и возможностью полноценной реализации без доступа в интернет вообще.

Новый подход позволяет отказаться от порочной в своей основе ориентации при развитии информационных систем на брэнды, а не на открытые стандарты и протоколы – а тем самым обеспечить не только технологическую безопасность, но и максимальную гибкость эволюции.

Использование открытых и стандартных протоколов и единого представления географического и ситуационного контекстов позволяет решить фундаментальную проблему геоинформатики – несводимость воедино геоинформационных комплексов, реализованных в едином пространственно-временном объёме разными пользователями и ведомствами.

Возможность широкого использования данных дистанционного зондирования позволяет обеспечить свободную циркуляцию создаваемых данных по иерархии управления (от одного "масштаба" к другому) без утраты детальности и без отрыва от общегеографического контекста – качество, недостижимое иными методами и жизненно важное для организации сколь-нибудь эффективного оперативного управления на обширных территориях.

Сбалансированность и законченность представленного комплекса явилась следствием глубокого осознания его создателями потребностей современного этапа развития географических методов. Осознание этих потребностей – фундаментальное условие успешного, лишённого имитационности освоения возможностей нового метода в интересах России в целом.

Экспертная группа / R&D.CNews