aroiu paul samson - lucrare de disertatie - prototip gis - utcb

Ing. Paul – Samson AROIU

Masterat: Sisteme Informationale in Cadastru si Publicitate Imobiliara

Lucrare de disertație

Facultatea de Geodezie - UTCB

MINISTERUL EDUCAŢIEI, CERCETĂRII, TINERETULUI ŞI SPORTULUI UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE CONSTRUCŢII BUCUREŞTI

FACULTATEA DE GEODEZIE

Masterat: Sisteme Informa ționale în Cadastru și Publicitate Imobiliar ă

BAZE DE DATE SPAȚIALE ANALIZA, PROIECTAREA ȘI

DEZVOLTAREA UNUI GIS

Coordonator ştiin ţific: Conf.Univ. Dr. Ing. Didulescu Caius Absolvent: Ing. Paul -Samson Aroiu

Bucure şti

2014





Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti Şef departament, Prof. Univ. Dr. Ing. Petre Iuliu Dragomir

Facultatea de Geodezie

Departamentul de Topografie și cadastru Data ________

LUCRARE DE DISERTAŢIE

Tema lucrării: BAZE DE DATE SPAȚIALE ANALIZA, PROIECTAREA ȘI DEZVOLTAREA UNUI GIS

Termen de predare: 10.09.2014

Elemente iniţiale pentru lucrare:

� Analiza unui GIS; � Proiectarea unui GIS; � Dezvoltarea unui prototip GIS.

Conţinutul lucrării cu sub-temele care vor fi tratate: � Capitolul 1. - SISTEME INFORMATICE GEOGRAFICE � Capitolul 2. - TEHNOLOGII ȘI INSTRUMENTE GEOSPAȚIALE CE POT FI UTILIZATE � ·Capitolul 3. - ANALIZA ȘI PROIECTAREA UNUI GIS � Capitolul 4. - DEZVOLTAREA PROTOTIPULUI PolGIS � Capitolul 5. – CALCULATOARE DE IMPOZIt ȘI VIZUALIZAREA HĂRȚILOR TEMATICE

Denumirea materialului grafic conţinut în proiect:

· Vizualizarea clădirilor după numărul de familii

· Vizualizarea clădirilor după anul construcției

· Vizualizare clădirilor după suprafață

Data eliberării temei: ______________

Coordonator ştiin ţific: Conf.Univ. Dr. Ing. Didulescu Caius Absolvent: Ing. Paul -Samson Aroiu





Declaraţie de onestitate

Prin prezenta declar că Lucrarea de disertaţie cu titlul “BAZE DE DATE SPAȚIALE

ANALIZA, PROIECTAREA ȘI DEZVOLTAREA UNUI GIS” este scrisă de mine şi nu a mai

fost prezentată niciodată la o altă facultate sau instituţie de învăţământ superior din ţară

sau străinătate.

Bucureşti, 10.09.2014

Absolvent, ing. Paul – Samson Aroiu

_________________________

(semnătura în original)





Cuprins

Lista figurilor ...................................................................................................................................... 6

Lista tabelelor .................................................................................................................................... 7

Lista abrevierilor ................................................................................................................................ 8

Prefață....................................................................................................................................................9

Capitolul 1. - SISTEME INFORMATICE GEOGRAFICE ................................................................. 11

1.1. Ce este GIS? ................................................................................................................. 11

1.2. Domenii de aplicare ....................................................................................................... 11

1.3. Componentele GIS......................................................................................................... 12

1.4. Arhitectura unui sistem GIS ............................................................................................ 14

1.4.1. Arhitectura 2-tier ................................................................................................. 15

1.4.2. Arhitectura 3-tier ................................................................................................. 16

1.5. Avantaje şi riscuri ........................................................................................................... 17

Capitolul 2. - TEHNOLOGII ȘI INSTRUMENTE GEOSPAȚIALE CE POT FI UTILIZATE ............... 18

2.1. Baze de date spațiale. .................................................................................................... 18

2.1.1. Analiza comparativă între Oracle Spațial și PostgreSQL/PostGIS ...................... 18

2.1.2. Stocarea datelor geospațiale .............................................................................. 18

2.1.3. Inserarea datelor geospațiale ............................................................................. 20

2.1.4. Interogarea datelor spațiale ................................................................................ 21

2.1.5. Oracle Spațial și PostGIS – tabel comparativ ...................................................... 22

2.2. Utilizare PostGIS ............................................................................................................ 23

2.3. Utilizare PHP ................................................................................................................. 23

2.4. Utilizare Geoserver - Servicii web geospațiale: WMS ...................................................... 24

2.4.1. Implementare și exploatarea unui serviciu WMS ................................................. 25

2.4.2. Despre Geoserver .............................................................................................. 25

APLICAȚIE PRACTICĂ .................................................................................................................. 28

CREAREA UNUI PROTOTIP GIS PENTRU ORAȘUL FĂUREI, JUD. BRĂILA .............................. 28

Capitolul 3. - ANALIZA ȘI PROIECTAREA UNUI GIS ................................................................... 28

3.1. Alegere sector cadastral – Făurei, Jud. Brăila ................................................................. 28

3.2. GIS și dezvoltarea regională .......................................................................................... 29

3.3. Analiza unui prototip de GIS ........................................................................................... 31

3.3.1. Identificarea cerințelor cu ajutorul cazurilor de utilizare ....................................... 31

3.3.2. Modelarea dinamicii sistemului ........................................................................... 32

3.4. Proiectarea unui prototip GIS numit “PolGIS” .................................................................. 33





3.4.1. Proiectare funcționalitate PolGIS ........................................................................ 33

3.4.2. Proiectarea bazei de date PosgresSQL/PostGIS ................................................ 34

3.4.3. Proiectare interfață PolGIS ................................................................................. 36

3.5. Comunicare PolGIS – Geoserver – PosgreSQL/PostGIS ................................................ 37

Capitolul 4. - DEZVOLTAREA PROTOTIPULUI PolGIS ................................................................ 39

4.1. Configurarea bazei de date spațială ............................................................................... 39

4.1.1. Crearea bazei de date spațiale ........................................................................... 40

4.1.2. Încărcarea datelor geospațiale cu PostGIS shapefile Import/Export Manager ...... 41

4.1.3. Relaționare tabele PosgreSQL ........................................................................... 43

4.2. Configurarea serverului “Geoserver” .............................................................................. 44

4.2.1. Setarea spațiului de lucru și a conexiunii către PostGIS ...................................... 44

4.2.2. Publicarea unui strat în Geoserver ...................................................................... 45

4.2.3. Publicarea unui grup de straturi în Geoserver ..................................................... 48

4.2.4. Publicarea unui stil de vizualizare în Geoserver .................................................. 49

4.3. Realizarea interfeței PolGIS ........................................................................................... 51

4.3.1. Configurare IIS versiunea 7 și instalarea interpretorului PHP .............................. 51

4.3.2. Conectare PHP la baza de date PostgreSQL si accesul utilizatorilor la interfața grafică PolGIS ....................................................................................................................................52

4.3.3. Configurarea cadrelor și structura interfeței grafice PolGIS ................................. 53

Capitolul 5. – CALCULATOARE DE IMPOZIt ȘI VIZUALIZAREA H ĂRȚILOR TEMATICE ............ 56

5.1. Calculatoare de estimare al impozitului anual pe clădiri .................................................. 56

5.1.1. Calculator în funcție de suprafața utilă a clădirii .................................................. 57

5.1.2. Calculator în funcție de proprietar pentru sectorul cadastral vizat ........................ 58

5.1.3. Calculator impozit pe clădiri – sector cadastral .................................................... 59

5.2. Hărți simbologice generate cu PolGIS ............................................................................ 60

5.2.1. Vizualizarea clădirilor după numărul de familii ..................................................... 61

5.2.2. Vizualizarea clădirilor după anul construcției ....................................................... 62

5.2.3. Vizualizare clădirilor după suprafață ................................................................... 63

Concluzii...............................................................................................................................................64

Anexa 1................................................................................................................................................65

Bibliografie............................................................................................................................................66





Lista figurilor

Figura 1.1 - Componentele GIS_______________________________________________________ 9 Figura 1.2 - Ierarhia componentelor GIS________________________________________________ 9 Figura 1.3 - Arhitectura 2-tier________________________________________________________ 12 Figura 1.4 - Arhitectura 3-tier________________________________________________________ 13 Figura 2.1 - Interogare date spațiale in Oracle Spațial_____________________________________ 18 Figura 2.2 - Dreptunghi încadrator minim a MBR (Minimum Bounding Rectangle)_______________ 19 Figura 2.3 - Capabilitate Geoserver___________________________________________________ 23 Figura 2.4 - Harta returnată în urma cererii către GeoServer________________________________ 24 Figura 3.1 - Sector cadastral urmărit / vedere din satelit – 54 de locuințe______________________ 25 Figura 3.2 - Sector cadastral urmărit / încadrarea zonală___________________________________ 26 Figura 3.3 - Diagrama cazurilor de utilizare_____________________________________________ 29 Figura 3.4 - Diagrama dinamicii sistemului______________________________________________ 30 Figura 3.5 - Arhitectură PolGIS_______________________________________________________ 31 Figura 3.6 - Diagrama de proiectare a bazei de date spațială_______________________________ 32 Figura 3.7 - Diagrama de proiectare a interfeței PolGIS____________________________________ 33 Figura 3.8 - Schema logică de comunicare PolGIS – Geoserver – PosgreSQL__________________ 34 Figura 4.1 - Interfața grafică a programului PosgreSQL____________________________________ 35 Figura 4.2 - Crearea bazei de date Master2014_POSTGIS_________________________________ 36 Figura 4.3 - Încărcarea datelor geospațiale cu PostGIS shapefile Import/Export Manager_________ 37 Figura 4.4 - Importarea unui shapefile cu PostGIS shapefile Import/Export Manager_____________ 38 Figura 4.5 - Tabela PostgreSQL_____________________________________________________ 39 Figura 4.6 - Diagrama de relaționare a tabelelor_________________________________________ 39 Figura 4.7 - Crearea spațiului de lucru_________________________________________________ 40 Figura 4.8 - Realizare conexiune cu baza de date spațială_________________________________ 40 Figura 4.9 - Publicarea unui nou strat din baza de date Master2014_POSTGIS_________________ 41 Figura 4.10 - Publicarea strat sc_constructii_ poligon din baza de date Master2014_POSTGIS_____ 42 Figura 4.11 - Vizualizare strat sc_constructii_ poligon din baza de date Master2014_POSTGIS____ 43 Figura 4.12 - Lista straturilor publicate din baza de date Master2014_POSTGIS________________ 43 Figura 4.13 - Creare grup de straturi Faurei_sc din baza de date Master2014_POSTGIS_________ 44 Figura 4.14 - Vizualizare grup de straturi Faurei_sc din baza de date Master2014_POSTGIS______ 45 Figura 4.15 - Definirea unui nou stil de vizualizare a unei harti PolGIS________________________ 46 Figura 4.16 - Configurarea Server-ului IIS7_____________________________________________ 47 Figura 4.17 - Instalarea modulului PHP________________________________________________ 48 Figura 4.18 - Formularul de conectare la interfața aplicației PolGIS__________________________ 49 Figura 4.19 - Interfață grafică PolGIS – împărțirea cadrelor________________________________ 50 Figura 5.1 - Calculator impozit pe cladire_______________________________________________ 53 Figura 5.2 - Calculator impozit pe cladire persoană fizică__________________________________ 54 Figura 5.3 - Vizualizare cladire subiect_________________________________________________ 55 Figura 5.4 - Total impozit datorat – sector cadastral_______________________________________ 56 Figura 5.5 - Vizualizarea clădirilor după numarul de familii_________________________________ 57 Figura 5.6 - Vizualizarea clădirilor după anul construcției__________________________________ 58 Figura 5.6 - Vizualizarea clădirilor după suprafață________________________________________ 59





Lista tabelelor

Tabelul 2.1 – SDO_GTYPE Oracle spațial_______________________________________ 16 Tabel 2.2 - Analiza comparativă a bazelor de date spațiale Oracle Spațial și PostGIS_____ 19 Tabelul 4.1 – Reguli de vizualizare a unei hărți aferent anului de construcție al clădirilor___ 46





Lista abrevierilor

GIS Acronimul în limba engleză pentru Sisteme Informationale Geografice

OGC Open Geospatial Consortium

SQL Structured Query Language - Limbaj Structurat de Interogare

EPSG European Petrolium Survey Group

MBR Minimum Bounding Rectangle

PHP Hypertext Preprocessor

HTML Hyper Text Markup Language

WMS Web Map Service

PNG Portable Network Graphic

GIF Graphics Interchange Format

TIFF Tagged Image File Format

JPEG Joint Photographic Experts Group

SVG Scalable Vector Graphics

KML Keyhole Markup Language

xml Extensible Markup Language

HTTP Hypertext Transfer Protocol

SLD Styled Layer Descriptor

BD Bază de date

SC Sector Cadastral

IIS Internet Information Services





Prefa ță

În nouă economie bazată pe cunoștințe ce se impun în societățile competitive, sistemele informatice pentru organizarea datelor, informațiilor și extragerea de noi cunoștințe devin esențiale în procesele de luare a deciziilor și de elaborare a strategiilor de dezvoltare.

Pe lângă tipurile de date clasice utilizate în sistemele informatice, în ultimii ani au luat amploare datele geospațiale. Aceste date se referă la localizarea geografică a anumitor obiecte pe glob, la formă și dimensiunile acestora.

Sistemele informatice care stochează, prelucrează, vizualizează datele economice clasice împreună cu datele geospațiale se numesc sisteme informatice geografice, GIS. Datorită complexității sistemelor informatice geografice și a interdisciplinarității acestora, specialiștii GIS sunt reduși numeric.

Aceste sisteme informatice devin o necesitate pentru o serie de companii sau instituții care lucrează cu date geografice. De exemplu, companiile de utilități pot monitoriza mult mai eficient rețelele locale de apă, gaz sau electricitate având la dispoziție un GIS. Agențiile pentru dezvoltare regională pot folosi analizele spațiale pe care le pun la dispoziție sistemele informatice geografice pentru elaborarea unor strategii de dezvoltare documentate, consistente, pe baza datelor economico - geografice ale regiunii respective.

În lucrarea de față mi-am propus să dezvolt un prototip GIS (PolGIS) de calculare a impozitului anual pe cladiri, datorat de catre persoanele fizice ce au în proprietate o clădire situată în orașul Făurei, Jud. Brăila. Importanța acestui prototip GIS este de a permite nu numai calcularea impozitului pe clădiri ci și vizualizarea acestora din punct de vedere al formei, al așezării geografice și al variației unor indicatori macro-economici prin generarea unor hărți tematice.

Lucrarea de față constituie un punct de plecare pentru dezvoltarea unui sistem geografic complex, capabil de analize spațiale cu posibilitatea vizualizării unor hărți tematice pentru toți indicatorii macro-economici de interes pentru un sector cadastral vizat .

Această lucrare este structurată în 5 capitole astfel:

În primul capitol “Sisteme informatice geografice” sunt prezentate aspecte generale referitoare la terminologia GIS, domeniile de aplicare a acestor sisteme informatice, arhitectură unui GIS, tipuri de date geospațiale.

În cel de-al doilea capitol, “Tehnologii și instrumente geospațiale ce pot fi utilizate în realizarea unui GIS” sunt menționate limbajele de programare și server-ele de care avem nevoie pentru a configura sistemul.

În cel de-al treilea capitol, “Analiza și proiectarea unui GIS” este prezentată schema logică de funcționare a sistemului și proiectarea componentelor ce alcătuiesc sistemul GIS.





În cel de-al patrulea capitol, “Dezvoltarea prototipului PolGIS” sunt prezentate două dintre cele mai importante componente din arhitectura unui sistem informatic geografic: inima GIS-ului, așa cum este supranumită în unele lucrări, baza de date spațială în care sunt stocate datele geospațiale și serviciile web pentru generare de hărți online.

În capitolul 5, “Calculatoare de impozite și vizualizarea hărților tematice” sunt prezentate calculatoarele de impozite ce estimează impozitul anual datorat de către un proprietar al unei clădiri situate in orașul Făurei, Jud. Brăila și vizualizarea harților tematice cu privire la anumiți indicatori macro-economici.





Capitolul 1. - SISTEME INFORMATICE GEOGRAFICE

1.1. Ce este GIS?

GIS este acronimul în limba engleză pentru Sisteme Informationale Geografice.

GIS este definit de OGC (Open Geospatial Consortium) că fiind un sistem informatic utilizat pentru capturarea, stocarea, verificarea, integrarea, manipularea, analiza şi vizualizarea datelor referențiate geografic sau geospaţiale.

Datele geospaţiale sunt date legate de localizarea geografică, caracteristicile unor obiecte naturale sau construite, limitele acestora pe suprafaţa Pământului.

OGC este un consorţiu de 369 companii, agenţii guvernamentale şi universităţi care colaborează în realizarea unor standarde, specificaţii, cunoscute sub numele de OpenGIS® Standards and Specifications. Respectate de producătorii de sisteme informatice geografice, aceste standarde asigură interoperabilitatea (prin această înţelegând abilitatea de a folosi sau de a integra componente software dezvoltate de producători diferiţi), cu alte cuvinte, asigură bună funcţionare a conceptul de "plug-and-play" şi la nivel software.

Mai pe larg, un sistem GIS este un sistem folosit pentu modelarea informaţiei, proceselor şi structurilor, care reflectă lumea reală, inclusiv evenimentele trecute, pentru a putea inţelege, analiza şi gestiona resurse şi facilităţi. Un sistem GIS poate fi descris ca un sistem de gestiune a unei baze de date, care de regulă prezintă utilizatorului datele într-un mod interactiv grafic, care poate fi interogată şi analizată.

1.2. Domenii de aplicare

GIS este aplicabil în multe alte domenii, ca de exemplu: dezvoltare regională, turism, financiar-bancar, sănătate, militar, criminalistică, ştiinţe sociale, geologie, mediu etc.

Un astfel de sistem este utilizat în dezvoltarea urbană şi regională prin crearea de hărţi de urbanism, în managementul reţelelor de utilităţi (energie electrică, gaze, apă), în alegerea celor mai bune locaţii pentru amplasarea de noi afaceri, studiul impactului asupra mediului a diverşi factori, în sănătate (gestionarea stării de sănătate a populaţiei pe regiuni), în comerţ (segmentarea pieţelor).

Rolul esenţial pe care îl au informaţiile geospaţiale, sistemele informatice geografice în vederea atingerii obiectivelor de dezvoltare în economia cunoaşterii a fost subiectul simpozionului anual AGIT (http://www.agit.at) organizat în Salzburg, Austria, în 7 iulie 2006 al cărui tematică a fost geoinformația pentru dezvoltare, „Geoinformation for Development (gi4dev)”. În cadrul acestui simpozion specialiştii au dovedit cum GIS-





urile pot fi folosite pentru dezvoltarea durabilă regională, reducerea sărăciei, monitorizarea crizei apei şi a alimentelor în regiunile de criză.

1.3. Componentele GIS 1

GIS nu trebuie privit ca un sistem pur hardware, el este un ansamblu constituit din:

� Persoane - utilizatorii ai sistemului; � Aplicații – procesele şi programele utilizate

pentru atingerea scopurilor dorite; � Date – informațiile necesare care stau la baza aplicației; � Software – nucleul sistemului GIS; � Hardware - componentele fizice pe care va rula sistemul.

Figura următoare trebuie interpretată ca o propoziție, şi porneşte de la cele mai importante elemente care alcătuiesc un sistem GIS, până la cele mai puțin importante.

Figura 1.2 - Ierarhia componentelor GIS

1 Fifura 1.1 – Componentele GIS / surs ă : http://www.enggpedia.com/civil-engineering-encyclop edia/79-geographic-information-system-gis/1581-what -is-gis

Figura 1.1 - Componentele GIS

PERSOANE

APLICATII

DATE

HARDWARE

SOFTWARE

Trebuie sa utilizeze

Care necesita

Ce pot fi accesate si manipulate prin





Există o dispută în legătură cu cel mai important element, anumite lucrări susținând că principalul rol este deținut de persoane, în timp ce alte studii pun pe primul loc datele.

Utilizatorii

Sistemele informaționale geografice provin din necesitatea oamenilor aparținând unor organizații diverse de a răspunde la întrebări, de a-şi realiza sarcinile într-un mod cât mai simplu şi în general de a interacționa cu lumea şi oamenii care o alcătuiesc.

Un sistem informațional precum GIS vine în sprijinul realizării activităților într-un timp mult mai scurt şi cu rezultate mult mai consistente, cu un nivel ridicat de încredere.

Designul şi implementarea unui sistem GIS începe cu oamenii şi necesitățile lor, şi se termină cu aplicații reale de care aceştia se folosesc în vederea atingerii scopurilor propuse.

Aplica țiile

Aplicațiile reprezintă următoarea treaptă în ierarhia menționată mai sus, deoarece acestea definesc funcționalitățile pe care trebuie să le aibă sistemul informațional.

În diferite organizații oamenii au nevoie să întocmească diverse tipuri de rapoarte, să ia anumite decizii şi, în general, să aplice propriile abilități pentru a rezolva tot felul de probleme. Activitățile, procesele desfăşurate în vederea realizării acestora lucruri poartă denumirea de aplicații. Aplicațiile iau naştere din misiunea şi obiectivele organizației. În proiectarea oricărui sistem de informații trebuie ținut cont de tipul de aplicații ce vor fi suportate de acesta.

Mai exact, aplicațiile reprezinta modul în care sunt obținute datele, cum sunt stocate, transformate şi analizate pentru a fi prezentate într-o formă finală la ieșire. Un exemplu simplu de aplicație îl constituie densitatea populației la nivel național sau monitorizarea calității apei.

Datele

Pentru ca aplicațiile să funcționeze în mod corespunzător, acestea au nevoie de date. Nu se poate construi o hartă cu potențialul vânzarilor sau cu amplasarea geografică a clienților fără a deține anumite tabele ci informațiile necesare realizării unui astfel de rezultat. Aceste tabele se vor afla într-o bază de date (eventual mai multe), sistemul necesitând existența unor intrumente specializate pentru accesul, administrarea şi manipularea datelor.

Tipurile de date posibile, modul de capturare, stocare şi interogare a acestora vor fi prezentate în subcapitolul următor.

Software

Când vorbim de software-ul GIS, ne referim la instrumentele utilizate pentru a stoca, analiza, şi afişa informațiile geografice. În orice sistem GIS, datele, pe lângă reprezentarea spațială, posedă legături către diferite atribute ce sunt stocate într-o bază





de date. Majoriatatea aplicațiilor oferă o interfață uşor de utilizat pentru interogarea datelor şi manipularea spațială prin utilizarea unor instrumente precum zoom sau pan.

Pe scurt, componentele software principale ce alcătuiesc un sistem informațional GIS sunt: un sistem de gestiune a bazelor de date, o interfață grafică care să permită manipularea instrumentelor şi bineînțeles instrumentele.

Nivelul coborât pe care se află software-ul în ierarhie se datoreză faptului că aplicațiile pot exista chiar dacă se renunță la software, atâta timp cât datele există şi sunt aranjate într-o manieră utilă.

Hardware

GIS hardware nu este nimic altceva decât un sistem, un computer pe care să ruleze aplicația GIS. Pe lângă sistemul propriu-zis cu tastatură, monitor, cabluri, conexiune internet, mai pot exista componente precum: imprimante profesionale, scanere, echipamente speciale care să scaneze hărți şi să introducă datele din hărți în baza de date GIS.

Trio-ul din centrul Figurii 1.1: aplicații-software-date, reprezintă nucleul sistemului de informații.

În mod ideal, acesta ar trebui să funcționeze indiferent de oamenii care intervin in sistem (în cazul în care design-ul aplicației este bine realizat ) şi trebuie să fie îndeajuns de flexibil pentru a funcționa indiferent de inovațiile care apar la nivel hardware, chiar şi în absența totală a hardware-ului.

1.4. Arhitectura unui sistem GIS

Aplicațiile de tip GIS se împart în trei mari categorii:

� aplicații GIS de sine stătătoare (open-source sau nu); � aplicații GIS dezvoltate pentru dispozitivele mobile; � aplicații GIS Web (fiind cele mai raspândite).

Datorită evoluției exponențiale a internetului și a modului simplu și util în care utilizatorii pot vizualiza anumite date spațiale, pot crea hărți tematice, pot face interogări și analize spațiale, indiferent de locul unde s-ar afla, Web GIS a devenit un instrument foarte răspândit care ne ajută în viața de zi cu zi.

În general, un sistem web are o arhitectură client/server organizată pe mai multe nivele. Web GIS, la rândul său, urmează această structură, și poate fi proiectat ca o aplicație client/server 2 tier sau ca o aplicație 3-tier, în funcție de cerințele și funcționalitățile pe care trebuie să le îndeplinească sistemul.

Un sistem GIS are în general trei componente principale:

� Aplicaţia client – interfaţa utilizator ce conţine tehnologii pentru afişarea şi manipularea hărţilor ;




� Logică de bussiness servicii web, modelul de date care urmeazvederea accesă

� Sursă de date date spaţiale, versionare, indexare

1.4.1. Arhitectura 2- tier

Arhitectura 2-tier este o arhitecturserverul sunt două componente diferite care comuniccare le interconectează. Clientul este cel care inicare aşteaptă cereri din partea clientului.

În cazul sistemului GIS, primele doubussiness), fac parte din client, iar baza de date se va afla separat, pe server. Principalul dezavantaj al acestei arhitecturi este faptul cloc la nivelul aplicaţiei client. Prin urmare utilizatorul va avea nevoie de resurse puternice de procesor şi memorie. O alte problemarhitectură este securitatea, deoarece comunicarea dintre serverul web baze de date este realizatăclient şi server.

Pe de altă parte, arhitectura 2performanţei (performanţă mai bunîntre ele şi nu 3), din punct de vedere al umentenanţă.

2 Figura 1.3 – Arhitectura 2- tier / surs Ticău Bogdan - http://profs.info.uaic.ro/~alaiba/mw/index.php



ă de bussiness – se referă la securitate, managementul utilizatorilor, servicii web, modelul de date care urmează a fi furnizat aplica

accesării de funcţii la bază de date. ă de date – în general o bază de date relaţională

ţiale, versionare, indexare şi extensibilitate.

tier 2

tier este o arhitectură client-server în care clă componente diferite care comunică între ele prin intermediul re

ă. Clientul este cel care iniţiază conexiunea, iar serverul este cel cereri din partea clientului.

mului GIS, primele două componete (aplicaţia client bussiness), fac parte din client, iar baza de date se va afla separat, pe server. Principalul dezavantaj al acestei arhitecturi este faptul că întreaga prelucrare va avea

ţiei client. Prin urmare utilizatorul va avea nevoie de resurse şi memorie. O alte problemă cu care se confrunt

este securitatea, deoarece comunicarea dintre serverul web lizată direct prin intermediul reţelei care asigură

parte, arhitectura 2-tier oferă avantaje din punct de vedere al ţă mai bună deoarece prezintă 2 componente strâns legate

u 3), din punct de vedere al uşurinţei de instalare, configurare

Figura 1.3 - Arhitectura 2-tier

tier / surs ă:

http://profs.info.uaic.ro/~alaiba/mw/index.php ?title= Arhitectura_Three


la securitate, managementul utilizatorilor, a fi furnizat aplicaţiei client în

ţională cu suport pentru

server în care clientul, respectiv între ele prin intermediul reţelei

conexiunea, iar serverul este cel

ţia client şi logica de bussiness), fac parte din client, iar baza de date se va afla separat, pe server.

întreaga prelucrare va avea iei client. Prin urmare utilizatorul va avea nevoie de resurse

cu care se confruntă acest tip de este securitatea, deoarece comunicarea dintre serverul web şi serverul de

elei care asigură comunicare între

avantaje din punct de vedere al 2 componente strâns legate

ei de instalare, configurare şi de ce nu şi

?title= Arhitectura_Three -tier




1.4.2. Arhitectura 3- tier

Modelul 3-tier este tot o arhitecturde bussiness (logica funcţionalmodule independente. Termenul 3obicei un server) între client ş

Acest tip de arhitecturăpartea de date, prin urmare este redusvedere al accesului la datede date.

Într-un sistem Web GIS, interfahărţilor în browser: animation, zoom in, zoom out

Nivelul de mijloc este cel care controleazrealizarea de procesări detaliate. Acesta trebuie proiectat în anumăr mare de autentificări la intrarea în sistem. O altreal la cerinţele utilizatorului. Aceaeficient de încărcare și desc

3 Figura 1.4 – Arhitectura 3- tier / sursTicău Bogdan - http://profs.info.uaic.ro/~alaiba/mw/index.php?titl e= Arhitectura_Three



tier 3

tier este tot o arhitectură client-server în care interfaţfuncţională) şi sursa de date sunt dezvoltate ş

module independente. Termenul 3-tier se referă la introducerea unei componente (de obicei un server) între client şi server al cărei rol diferă în funcţie de scopul aplica

arhitectură, prin componentă de mijloc, izoleazăpartea de date, prin urmare este redusă complexitatea la nivelul clientului din punctvedere al accesului la date şi este consolidată securitatea la nivelului accesului la baza

Figura 1.4 - Arhitectura 3-tier

un sistem Web GIS, interfața grafică conţine tehnologii ce permit afir în browser: animation, zoom in, zoom out, pan etc.

Nivelul de mijloc este cel care controlează funcţionalitatea aplicaări detaliate. Acesta trebuie proiectat în aşa fel încât s

ări la intrarea în sistem. O altă cerinţă este rele utilizatorului. Această cerință necesită implementare

și descărcare a datelor care să îmbunătăţ

tier / surs ă:

http://profs.info.uaic.ro/~alaiba/mw/index.php?titl e= Arhitectura_Three


server în care interfaţa utilizator, logica i sursa de date sunt dezvoltate şi administrate ca

la introducerea unei componente (de ţie de scopul aplicaţiei.

de mijloc, izolează partea de client, de complexitatea la nivelul clientului din punct de

securitatea la nivelului accesului la baza

ine tehnologii ce permit afişarea

ţionalitatea aplicaţiei prin şa fel încât să suporte un ţă este răspunsul în timp

implementarea unui mecanism ătăţească performanţa

http://profs.info.uaic.ro/~alaiba/mw/index.php?titl e= Arhitectura_Three -tier





locală. Un alt element important este motorul de procesare, care primeşte date (cum ar fi de exemplu numele hărţii, locaţia dorită, sursa de date, dimensiunea hărţii) şi pe baza acestora întoarce o imagine a hărtii sau un alt model de date stabilit în prealabil. Rezultatul este furnizat mai departe aplicaţiei client care va genera harta pentru vizualizare.

Baza de date va trebui să ofere suport pentru tipuri de date complexe, cum ar fi puncte, linii, poligoane, pentru operaţii asupra acestor tipuri de date, precum intersecţie, diferenţă, reuniune. Deasemenea, limbajul de interogare trebuie să permită cereri atât pentru date spaţiale, cât şi pentru date non-spatiale. Deoarece numărul înregistrărilor într-un sistem GIS este foarte mare, baza de date trebuie să ofere suport pentru indexare, pentru acces paralel, în vederea obţinerii unei performanţe mai bune.

Avantajele acestui tip de arhitectură sunt evidente:

� uşurinţa cu care se poate modifica, respectiv înlocuirea oricărui modul, fără a afecta funcţionalitatea celorlalte;

� reguli de securitate ce pot fi aplicate la nivel de server fără a se interveni în vreun fel la nivelul client;

� interfațare de lucru client - server simplificată etc.

Prin urmare, în zilele de azi, orice sistem GIS matur adoptă ca şi arhitectură de bază modelulu 3-tier.

1.5. Avantaje şi riscuri

Avantajele utiliz ării unui GIS:

� Datele sunt mai bine organizate; � Elimină redundanța în stocarea datelor; � Facilitatea actualizărilor; � Analize, statistici şi noi căutari mult mai uşoare; � Utilizatorii sunt mai productivi.

Principalele riscuri pe care orice sistem GIS şi le asum ă :

� Complexitate; � Costuri ridicate; � Modificările din teren; � Dificultăți în formarea de personal.





Capitolul 2. - TEHNOLOGII ȘI INSTRUMENTE GEOSPAȚIALE CE POT FI UTILIZATE

ÎN REALIZAREA UNUI GIS

2.1. Baze de date spa țiale.

2.1.1. Analiza comparativ ă între Oracle Spa țial și PostgreSQL/PostGIS

O bază de date spațială este o bază de date optimizată pentru a stoca și interoga date geospațiale.

Oracle Spațial este o componentă a Oracle Enterprise Edition; oferă o schemă SQL și funcții predefinite care facilitează stocarea, interogarea, actualizarea, analiza datelor geospațiale (obiectelor geografice) din baza de date.

Componentele Oracle Spațial sunt:

• schema (MDSYS) care definește modalitatea de stocare, sintaxa și semantica tipurilor de date geometrice recunoscute;

• un mecanism de indexare spațială; • un set de operatori și funcții pentru a efectua interogări, joncțiuni pe date

spațiale, și alte operații de analiză spațială;

Modelul de date folosit pentru lucrul cu date spațiale este relațional.

PostGIS adaugă suport pentru datele geospațiale la baza de date obiectual-relațională open source PostgreSQL.

Când vorbim de stocarea datelor geospațiale în bazele de date, ne referim îndeosebi la datele vectoriale. PostGIS nu oferă suport pentru datele de tip raster, în timp ce Oracle Spațial poate stoca aceste date, alegând ca tip pentru coloana respectivă, tipul de data BLOB.

2.1.2. Stocarea datelor geospa țiale

În Oracle Spa țial , o dată de tip geospațial este stocată într-o coloană de tip

SDO_GEOMETRY.

Pentru crearea unei tabele în care să stocăm informații despre drumurile din România definim coloanele „tip” și „nume” de tip VARCHAR2, care vor stoca tipul și denumirea drumului și coloana „geom” de tip SDO_GEOMETRY, această stocând informația geospațială referitoare la formă și localizarea drumului respectiv.





CREATE

tip

nume

geom

TABLE DRUMURI_RO (

VARCHAR2(21),

VARCHAR2(91),

MDSYS.SDO_GEOMETRY);

TABLE DRUMURI_RO (

VARCHAR2(21),

VARCHAR2(91),

MDSYS.SDO_GEOMETRY);

Oracle Spațial definește tipul sau obiectul SDO_GEOMETRY astfel: CREATE TYPE sdo_geometry AS OBJECT (

SDO_GTYPE NUMBER,

SDO_SRID NUMBER,

SDO_POINT SDO_POINT_TYPE,

SDO_ELEM_INFO SDO_ELEM_INFO_ARRAY,

SDO_ORDINATES SDO_ORDINATE_ARRAY);

Atributul SDO_GTYPE indică tipul datei geospațiale. Valorile posibile ale acestui atribut sunt prezentate în tabelul 2.1:

Tabelul 2.1 – SDO_GTYPE Oracle spa țial

Valoare Tip data

dl01 PUNCT

dl02 LINIE sau CURBA

dl03 POLIGON

dl04 COLECTIE

dl05 MULTIPUNCT

dl06 MULTILINIE

dl07 MULTIPOLIGON

d din coloană “Valoare” semnifică numărul dimensiunilor: 2, 3 sau 4. De exemplu, valoarea 2003 pentru GTYPE semnifică un poligon bi-dimensional.

Atributul SDO_SRID este folosit pentru a asocia datelor un sistem de coordonate (sistem de referință spațial). Această valoare trebuie să se regăsească în coloană SRID a tabelei MDSYS.CS_SRS.

Atributul SDO_POINT este folosit în stocarea datelor de tip punct, prin inserarea valorilor pentru coordonatele X și Y.

Atributele SDO_ELEM_INFO și SDO_ORDINATES descriu tipul datei geospațiale și perechile de puncte care definesc data respectivă.





În PostGIS , pentru adăugarea unei coloane de tip spațial se folosește sintaxa:

AddGeometryColumn(<nume undefined>, <nume undefined>, <srid>, <tip data>, <număr dimensiuni>)

De exemplu,

AddGeometryColumn(DRUMURI_RO, GEOM, 4326, LINESTRING, 2);

Tipurile de date definite de PostGIS sunt: POINT, LINESTRING, POLYGON,

MULTIPOINT, MULTILINESTRING, MULTIPOLYGON.

2.1.3. Inserarea datelor geospa țiale

Inserarea unei linii în tabela DRUMURI_RO, folosing Oracle:

Pentru a insera informații despre un drum în tabela creată anterior se folosește următoarea sintaxă în Oracle Spațial:

INSERT INTO DRUMURI_RO values

( ‘drum judetean’,

‘DJ595A’,

SDO_GEOMETRY(

2002, -- linii bi-d imensionale

4326, -- sistemul d e referinta spatial

NULL, -- nu este pu nct

SDO_ELEM_INFO_ARRAY (1,2,1), -- linii frante

SDO_ORDINATE_ARRAY( 21.127653,45.502351,21.1252

89,45.506727,21.12 2928,45.510877,21.122027,45.5122 00,21.121598,45.513283)

– puncte folosite p entru definirea segmentelor

)

);

Selectând informațiile despre sistemul de referință spațial folosit (select * from mdsys.cs_srs where srid = 4326;) aflăm următoarele informații:

CS_NAME SRID AUTH_SRID AUTH_NAME WKTEXT

WGS 84 4326 4326 EPSG GEOGCS [ "WGS 84", DATUM ["World Geodetic System 1984 (EPSG ID 6326)", SPHEROID ["WGS 84 (EPSG ID 7030)", 6378137, 298.257223563]], PRIMEM [ "Greenwich", 0.000000 ], UNIT ["Decimal Degree", 0.01745329251994328]]

Codul 4326 EPSG (European Petrolium Survey Group) reprezintă sistemul de coordonate latitudine/longitudine sau sistemul de coordonate geografice în care se regăsesc majoritatea datelor geospațiale. Totuși există și fișiere cu date geospațiale proiectate în alte





sisteme de coordonate, de aceea, înainte de a folosi împreună date din surse diferite, trebuie asigurat faptul că ele au asociat același sistem de referință spațial.

Inserarea unei linii în tabela DRUMURI_RO, folosing PostGIS: INSERT INTO DRUMURI_RO values

( ‘drum judetean’,

‘DJ595A’,

GeomFromText(

‘LINESTRING(21.127653 45.502351, 21.125289 45.50672 7, 21.122928 45.510877,

21.122027 45.512200, 21.121598 45.513283)’, -- lini i bi-dimensionale

4326, -- sistemul d e referinta spatial

)

);

În reprezentarea datelor geospațiale, PostGIS respectă standardul OGC: OpenGIS Simple Features Implementation Specification for SQL, reprezentare numită WKT (Well Known Text).

Observăm că specific al reprezentării WKT existența perechilor de valori pentru latitudine / longitudine. Între coordonate nu există virgulă, ea delimitează doar punctele.

2.1.4. Interogarea datelor spa țiale

Oracle Spațial folosește un model de interogare în 2 păși pentru a rezolvă interogări sau joncțiuni spațiale. Sunt efectuate două operații cunoscute sub numele de filtrarea primară și secundară.

Filtrarea primară permite selectarea rapidă a înregistrărilor candidate ce vor intra în cel de-al doilea filtru în urma căruia rezultatul exact va fi returnat.

Figura 2.1 - Interogare date spa țiale in Oracle Spa țial

Un index R-Tree aproximează fiecare geometrie (reprezentare a datelor geospațiale) printr-un dreptunghi de arie minimă care încadrează geometria respectivă,

DATE

SPAȚIALE

FILTRU PRIMAR

REZULTAT PRIMAR

FILTRU SECUNDAR

RETURNARE REZULTAT

FINAL





numit dreptunghi încadrator minim a MBR (Minimum Bounding Rectangle), așa cum este arătat în figură:

Figura 2.2 - Dreptunghi încadrator minim a MBR (Minimum Bounding Rectangle)

Crearea unui index în Oracle: CREATE INDEX drumuri_ro_idx ON drumuri_ro(geom)

INDEXTYPE IS MDSYS.SPATIAL_INDEX;

PostGIS are definit același tip de index, instrucțiunea de mai sus devenind: CREATE UNIQUE INDEX drumuri_ro_idx

ON drumuri_ro(geom) using gist (geom) ;

2.1.5. Oracle Spa țial și PostGIS – tabel comparativ

O analiză comparativă a celor două baze de date spațiale este prezentată în următorul tabel 2.2:

Tabel 2.2 - Analiza comparativ ă a bazelor de date spa țiale Oracle Spa țial și PostGIS

Baza de date

Formatul

de stocare

Format

conform cu

Sistem de

referinta

spatial

Standard Indexare Tip de date

geospatiale

Oracle

Spatial

Obiect

Oracle

SQL/MM EPSG SQL/MM QuadTree

RTree

vectoriale

raster

PostGIS WKB OGC EPSG OGC

SQL/MM

partial

RTree vectoriale





2.2. Utilizare PostGIS

PostGIS este o extensie spațială a PostgreSQL, serverul de baze de date relaționale, care asigură toată funcționalitatea descrisă în specificațiile OpenGIS a “Simple feature for SQL”, funcționalitate ce permite efectuarea unor interogări și analize spațiale complexe folosind exclusiv comenzi SQL.

Ca și Oracle Spațial, DB2 Spațial și SQL Server Spațial, PostGIS poate fi numit PostgreSQL Spațial, prin aceasta înțelegându-se că adaugă funcții specifice manipulării datelor spațiale serverului de baze de date relaționale PostgreSQL, și anume:

• adaugă tipul de date a „geometry” la cele existente (integer, date, varchar etc);

• oferă funcții care operează asupra datelor de tip a „geometry” și pot furniza diverse informații spațiale: ST_Distance (geometry, geometry), ST_Area(geometry), ST_Length(geometry), ST_intersects(geometry, geometry) etc;

• pune la dispoziție un mecanism de indexare care permite interogări pe criterii spațiale (de exemplu obiectele aflate într-o zonă de froma dreptunghiulară) efectuate într-un interval de timp foarte scurt.

2.3. Utilizare PHP

PHP, ce înseamnă "PHP: Hypertext Preprocessor" este un limbaj de programare de uz general, cu cod-sursă deschis (Open Source), utilizat pe scară largă și care este potrivit în special pentru dezvoltarea aplicațiilor Web și poate fi integrat în HTML. Sintaxa sa provine din C, Java și Perl și este ușor de învățat. Scopul principal al limbajului este acela de a permite programatorilor web să creeze rapid pagini web generate dinamic, însă cu PHP puteți realiza mult mai multe.

PHP este limbajul ideal pentru construirea de pagini web dinamice. Este ușor de învățat, open-source, poate fi rulat pe mai multe platforme și se poate conecta la mai multe tipuri de baze de date. Cel mai important aspect al limbajului este însă posibilitatea de a fi imbricat cu cod HTML. Putem astfel crea pagini HTML statice și din loc în loc, acolo unde este nevoie, să introducem dinamism cu ajutorul PHP.

Interpretorul PHP este cel mai cunoscut limbaj de scripting folosit în acest moment pentru crearea site-urilor Web interactive. Denumirea este un "acronim recursiv" pentru Hypertext PreProcessor. Diferența esențială față de alte limbaje de scripting (gen JavaScript) este faptul că PHP este un interpretor server-side (operațiile sunt executate de către server și nu pe calculatorul utilizatorului). Pentru a putea testa pagini PHP aveți nevoie de un server de web (Apache) și de pachetul PHP instalat.

PHP permite folosirea unor elemente specifice limbajelor de programare. Ieșirea standard a script-ului PHP devine intrarea standard pentru programul de navigare care vizualizează pagina. Așadar, la ieșirea standard poate fi scris (de exemplu, prin





intermediul comenzii echo) orice tip de cod HTML, acesta fiind interpretat de către borwser.

Pe lângă manipularea conținutului paginilor de web, PHP poate trimite headere HTTP pentru autentificare, seta cookie-uri sau redirecționa utilizatorii. Mai mult, cu ajutorul bibliotecilor externe de funcții poate folosi fișiere XML, crea și manipula imagini, animații Shokwave Flash, PDF-uri sau se poate conecta la un server de mail, iar acestea sunt doar câteva din funcțiile pe care le poate îndeplini.

Interpretorul PHP parcurge documentul accesat până în momentul în care întâlnește un marcaj de deschidere care indică faptul că textul care urmează trebuie interpretat că fiind cod PHP. În continuare, textul este interpretat că fiind cod PHP până în momentul în care este întâlnit marcajul de închidere. Întreg textul care nu este interpretat că fiind cod PHP este furnizat la ieșire în formă în care a fost primit ca intrare de către interpretor. Există mai multe marcaje care indică începerea unei secvențe de cod PHP, dar doar două dintre ele sunt folosite de obicei. Dacă dorim că documentul să respecte specificațiile XML, atunci singură posibilitate de inserare a codului PHP este folosirea unei secvențe de tipul:

<?php

//cod PHP

?>

2.4. Utilizare Geoserver - Servicii web geospa țiale: WMS

Serviciile de webmapping funcționează după principii și protocoale de comunicaţie similare serviciilor web clasice. Rolul acestora este deosebit de important în contextul actual, cînd asistăm, pe de o parte, la o expansiune continuă a surselor și canității de date geospațiale stocate, iar pe de altă parte, la o creștere a nevoii de a accesa aceste date.

Privit sub acest aspect, WMS joacă un rol dublu:

• facilitează accesul consumatorilor la surse de date aflate la distanță; • asigură furnizorilor o metodă standardizată de partajare a datelor;

Definirea unui standard pentru serviciile de webmapping cade în sarcina Open Geospatial Consortium (OGC). Ultima versiune a specificației de implementarea a unui serviciu WMS poate fi descărcată gratuit de pe site-ul OGC (http://www.opengeospatial.org/standards/wms).

În principiu, standardul WMS este adresat programatorilor care dezvoltă aplicații client sau server, cu suport pentru WMS. În acest sens oferă descrieri tehnice a modului în care trebuiesc implementate metode pentru:

• interogarea serverului pentru a obține o listă a tipului de informații pe care îl poate livra (GetCapabilities);





• solicitarea și transferarea unei hărți/set de date (GetMap); • obținerea de informații asociate unei hărți/entități (GetFeatureInfo).

Avantajele majore ale utilizării unei metode standardizate de partajare/accesare a datelor geospațiale constau în sporirea productivității (eliminarea timpilor necesari dezvoltării unei metode proprii) și asigurarea interoperabilității cu restul aplicațiilor compatibile WMS. Utilizatorii finali sînt cei mai câștigați, putînd să suprapună și să interogheze, într-o manieră transparentă, hărți aflate pe mai multe servere. În momentul de față există o multitudine de soluții, comerciale (Ex: Ionic, ESRI) și open-source (Ex: Mapserver, Geoserver, uDig, gvSIG, JUMP, QuantumGIS, GRASS, degree), atît pentru partea de client cît și pentru cea de server.

WMS produce hărți georeferențiate, în format digital (raster: PNG, GIF, JPEG sau vector: SVG, WebCGM). Acestea pot fi vizualizate sau interogate în diferite contexte. Prin utilizarea formatelor vectoriale sau a celor raster ce suportă transparență (GIF, PNG) este posibilă combinarea mai multor seturi de date pentru a forma o singură hartă. Principala carență a WMS este dată de imposibilitatea editării datelor. Pentru a suplini acest minus, OGC a dezvoltat standardul complementar Web Feature Service (WFS).

Conform standardului OGC [OGC01], un WMS trebuie să aibă support pentru metodă HTTP GET și, opțional, pentru metodă http POST.

Structură unei cereri WMS folosind HTTP GET este :

http://host[:port]/path[?{name[=value]&}]

2.4.1. Implementare și exploatarea unui serviciu WMS

Implementarea unui serviciu operativ de webmapping, bazat pe WMS, necesită mai întâi prezența infrastructurii și aplicațiilor ce asigură funcționalitatea web: conexiune internet (securizată), server web (Ex: Apache, IIS), limbaje de programare server-side (opțional, pentru crearea unor aplicații interactive. Ex: PHP, ASP), sisteme de gestiune a bazelor de date (opțional, Ex: PostgreSQL, MySQL,Oracle).

Aplicațiile GIS open source au cunoscut în ultimii ani o dezvoltare și o diversificare puternică, iar astăzi se poate afirma cu certitudine că acoperă fiecare nivel din ciclul de utilizare a datelor geospațiale. În cazul Sistemelor Informaționale Geografice, avantajelor clasice ale utilizării aplicațiilor open-source: reducerea costurilor, control asupra tehnologiei utilizate etc.; li se adaugă o componentă extrem de importantă: compatibilitatea cu standardele existente în acest domeniu.

2.4.2. Despre Geoserver

Geoserver - un server open-source dezvoltat în limbajul de programare Java ce permite utilizatorilor să partajeze, să prelucreze și să edireze date geospațiale . Este proiectat pentru interoperabilitate, să publice date de la orice sursă de date





spațiale majore folosind standarde OGC (Open Geospatial Consortium). Geoserver a evoluat pentru a deveni o metodă ușoară de a conecta informații existențe la Globurile virtuale, cum ar fi Google Earth și NASA World Wind, precum și hărți web, cum ar fi OpenLayers , Google Maps și Bing Maps .

Geoserver oferă suport pentru metodele HTTP GET și POST.

Standardul de referință definește trei operații obligatorii pentru un WMS: GetCapabilities, GetMap și GetFeatureInfo. Rezultatul operației GetCapabilities este un document XML care arată ce poate să facă serverul web

Legătura către documentul de capabilitate a serverului GeoServer l-am obținut astfel:

http://localhost:8080/geoserver/wms?service=WMS&ve rsion=1.1.1& request=GetCapabilities

Din acest document de capabilitate observăm că GeoServer definește cele trei operații obligatorii, plus <DescribeLayer> și <GetLegendGraphic>.

Figura 2.3 - Capabilitate Geoserver

Când primește o cerere GetMap, WMS va satisface cererea, returnând o hartă sau va declanșa o eroare.

Tot în documentul de capabilitate vedem care sunt formatele în care hărțile pot fi generate, ce sisteme de referință spațiale suportă.

Formatele în care GeoServer poate genera hărțile sunt: Graphics Interchange Format (GIF), Portable Network Graphics (PNG), Joint Photographics Expert Group (JPEG), Tagged Image File Format (TIFF), Scalable Vector Graphics (SVG), Keyhole Markup Language (KML), OpenLayers.





De exemplu cererea către GeoServer:

http://localhost:8080/geoserver/Master_2014_SICPI/w ms?service=WMS&version=1.1.0&request=GetMap&layers=Master_2014_SICPI :Populatie_ro&styles=&bbox=134140.319146605,235566.983621641,871025.46748 0882,753166.439335693&width=800&height=450&srs=EPSG:2653&format=applicat ion/openlayers&format_options=layout:legend

are ca rezultat:

Figura 2.4 - Harta returnat ă în urma cererii c ătre GeoServer

GeoServer oferă suport pentru toate sistemele de coordonate EPSG.

Există două posibilități pentru vizualizarea datelor geospațiale: folosind stilurile predefinite puse la dispoziție de WMS sau simbolizarea și colorarea definită de utilizator pentru datele geospațiale, în cazul serverelor pentru generare hărți care oferă această posibilitate (se spune despre acestea că oferă suport SLD - Styled Layer Descriptor). Stilurile create sunt vizibile în documentul de capabilitate în elementele <Style>. Numele stilului va fi dat ca parametru in cererea GetMap.





APLICAȚIE PRACTICĂ

CREAREA UNUI PROTOTIP GIS PENTRU ORAȘUL FĂUREI, JUD. BRĂILA

3.

Capitolul 3. - ANALIZA ȘI PROIECTAREA UNUI GIS

3.1. Alegere sector cadastral – F ăurei, Jud. Br ăila

Întrucât, în nouă economie bazată pe cunoștințe ce se impune în societățile competitive, sistemele informatice pentru organizarea datelor, informațiilor și extragerea de noi cunoștințe devin esențiale în procesele de luare a deciziilor și de elaborare a strategiilor de dezvoltare, mi-am propus să realizez un prototip GIS pentru o agenție de dezvoltare regională axat pe sistemul de impozitare al clădirilor.

Zona cadastrala aleasă aparține județului Brăila, oraș Făurei și are în componeța sa un număr de 54 de locuințe, având regimul de inalțime parter (P).

Figura 3.1 - Sector cadastral urm ărit / vedere din satelit – 54 de locuin țe





Pentru acest sector cadastral am crea o aplicație web capabilă să calculeze impozitul anual ce trebuie plătit de fiecare proprietar în funcție de datele stocate în baza de date spațială (PosgresSQL) și totodată să permită localizarea clădirii subiect.

După implementarea acestui sistem de calcul o să creez un formular care îmi permite analiza globală a taxelor încasate pentru întreg sectorul și se va putea deduce ce sumă de bani intră anual la bugetul de stat pentru cele 54 de clădiri vizate.

Conform informațiilor obtinute de la primăria orașului Făurei, rangul zonal al localității este de ordinul III, zona locală este de tip C, iar clădirile amplasate pe acest sector cadastral sunt de tip B conform figurii 3.2.

Figura 3.2 - Sector cadastral urm ărit / încadrarea zonal ă

3.2. GIS și dezvoltarea regional ă

Sistemul informatic geografic (GIS) este un instrument de lucru modern folositor și în curând necesar următoarelor tipuri de instituții publice: agenții pentru dezvoltare regională, institutul național de statistică, agenția pentru investiții străine, agenția națională pentru protecția mediului, muzee, spitale și lista poate continua.

O strategie regională de dezvoltare este realizată după investigarea situației existențe în regiunea respectivă, iar această acțiune necesită utilizarea unui set larg și complex de date legate de cadrul natural, resursele naturale, resursele subsolului, infrastructură, capitalul fizic, capitalul uman, capitalul de cunoștințe, capitalul productiv al regiunii respective, date ce pot fi integrate cu succes într-un sistem informatic





geografic (GIS) datorită caracterului lor spațial. Un GIS asociază informația statistică, numerică cu informația geografică referitoare la poziția, așezarea pe glob a regiunii / punctului de interes respectiv.

Avantajele și dezavantajele utilizării tehnologiei GIS în dezvoltarea regională sunt:

Avantajele utiliz ării tehnologiei GIS:

o prin intermediul GIS, se face legătură între un element regional și localizarea acestuia;

o hărțile oferă obiectivitate în prezentarea informațiilor geografice; o hărțile GIS pot fi create pentru orice problemă geografică, acolo unde

dispunem de date; o vizualizarea datelor în context geografic; o crearea datelor spațiale și includerea informațiilor non-spațiale în GIS; o facilitează o analiză geostatistica a informației; o găsirea unor soluții simple la probleme complicate, astfel proiectele

putând fi dezvoltate; o poate construi prognoze, predicții, trenduri ale unui fenomen în timp și

spațiu; o crește gradul de detaliere a datelor; o procesul de luare a deciziilor este îmbunătățit; o duce la câștigarea unui timp datorită evidențierii clare a unor problematici

și/sau soluții pentru acele elemente regionale transpuse pe hărți, cu ajutorul tehnologiei GIS;

o facilitează comunicarea și colaborarea între actorii implicați în problemele de dezvoltare regională;

o automatizează munca.

Dezavantajele utiliz ării tehnologiei GIS:

o licența software-urilor este foarte scumpă; o cursurile care pregătesc persoane ce doresc o îmbunătățire a

cunoștiințelor GIS sunt foarte scumpe; o lipsa unui personal calificat în acest domeniu; o lipsa unor dotări tehnice (echipamente hardware corespunzătoare) în

cadrul unor instituții.





3.3. Analiza unui prototip de GIS

Se dorește dezvoltarea unui prototip GIS pentru optimizarea unei statistici privind impozitarea locală a clădirilor aferent sectorului cadastral ales.

Principalele cerințe ale utilizatorilor aplicației GIS sunt:

- să aibă implementat un simulator de calcul al impozitului anual pentru clădirile situate pe sectorul cadastral ales aparținând orașului Făurei, jud. Brăila, conform tabloului de taxe și impozite, optinut de la primăria orașului Făurei ( ANEXA 1);

- să aibă implementat un sistem de calcul privind impozitul anual a fiecărei construcții în funcție de proprietar, amplasament, tipul clădirii și suprafața acesteia;

- să aibă implementat un sistem de calcul privind impozitul anual ce trebuie achitat pentru întreg sectorul cadastral în funcție de amplasament, tipul clădirilor și suprafața acestuia;

- să genereze hărți aferent sectorului cadastral urmărit în funcție de anumiți indicatori macroeconomici cu referire la populație, anul de construcție al clădirilor, proprietari, etc.;

- să aibă stocate informații geospațiale referitoare la parcele, străzi, construcții vizând sectorul cadastral urmărit, cât și informații geospațiale referitor la județele României;

- să ofere vizualizări ale unor hărți statistice tematice după anumite criterii privind construcțiile sectorului cadastral urmărit;

- să permită salvarea unor imagini generate care să contină informații economice dar și geospațiale necesare luării unor decizii.

3.3.1. Identificarea cerin țelor cu ajutorul cazurilor de utilizare

Diagrama cazurilor de utilizare constă din actori și cazuri de utilizare. Actorii reprezintă utilizatorii și administratorii ce interacționează cu sistemul analizat. Cazurile de utilizare reprezintă comportamentul sistemului, scenariile pe care acesta le execută ca răspuns la stimulii din partea actorilor.

Diagrama principală a cazurilor de utilizare, în care sunt evidențiate și interacțiunile dintre module este prezentată în figura 3.3.





Figura 3.3 - Diagrama cazurilor de utilizare

Utilizatorul cu rolul de administrator crează utilizatorii ce vor avea permisiunea de a folosi sistemul. Aceștia au acces la interfața aplicației GIS ce permite interpretarea datelor geospațiale stocate în baza de date spațială a aplicației.

Cazul de utilizare “vizualizare hărți” se referă la posibilitatea utilizatorului de a alege una din hărțile statistice tematice oferite de sistem și de a o vizualiza într-o fereastră a aplicației, de asemenea, ea putând fi salvată în format PNG sau JPEG.

3.3.2. Modelarea dinamicii sistemului

Diagrama de secvență este considerată cea mai potrivită diagramă pentru modelarea interactiunilor între obiectele sistemului. Pentru cazul de utilizare “vizualizare hartă” descris mai sus, este prezentata diagrama de secventă din figura 3.4.

Aplicatie GIS

Atribuire roluri

Administrator

Utilizatori

Inregistrează utilizatorii

Oferă mentenanță GIS

Oferă mentenanță date geospațiale BD

Simulare calcul impozit anual pe clădiri

Vizualizare impozite anuale ale clădirilor

Vizualizare hărți

Salvare hărți





Figura 3.4 - Diagrama dinamicii sistemului

3.4. Proiectarea unui prototip GIS numit “ PolGIS”

În cele ce urmează voi proiecta prototipul GIS atribuindu-i numele PolGIS . Am ales acest nume, deoarece datele geospațiale cu care o să lucrez în continuare sunt de tip poligon. Așadar, prefixul “pol” provine din prescurtarea cuvântului poligon, iar terminația „GIS” fiind acronimul în limbă engleză pentru Sisteme Informaționale Geografice.

3.4.1. Proiectare func ționalitate PolGIS

PolGIS-ul are la bază o arhitectură client-server (a se vedea capitolul 1.4.1.), în care clientul, respectiv serverul sunt două componente diferite care comunică între ele prin intermediul reţelei care le interconectează. Clientul este cel care iniţiază conexiunea, iar serverul este cel care aşteaptă cereri din partea clientului.

Utilizator Bază de date spa țială + GEOSERVER

Aplica ție GIS

1 Interogare BD

2 Extragere date din BD

3 Alegere stil de afi șare a datelor de ie șire

4 Trimitere cerere de vizualizare hart ă - Geoserver

5 VIZUALIZARE HAR ȚII





Figura 3.5 - Arhitectur ă PolGIS

După cum se poate observa în figura 3.5, la baza aplicației se află trei componente de o importanță deosebită care asigură funcționalitatea sistemului creat.

Cele trei componente sunt:

• Interfața web PolGIS; • Componenta GeoServer; • Bază de date spațială.

3.4.2. Proiectarea bazei de date PosgresSQL/PostGIS

Sistemul de gestiune a bazei de date ales pentru dezvoltarea aplicației este PostgresSQL având configurată extensia PostGIS ce permite lucrul cu date geospațiale.

PostgreSQL este un sistem de baze de date relaționale. Este disponibil gratuit sub o licență open source nefiind controlat de nicio companie și își bazează dezvoltarea pe o comunitate răspândită la nivel global, precum și câteva companii dezvoltatoare.

Arhitectur ă PolGIS

CLIENT

Interfa ță PolGIS

+ Browser WEB

SERVER

Geoserver

BD spa țiană





Pentru a realiza o baza de date spațială care să asigure buna funcționare a aplicației PolGIS, ea va trebui să conțină un număr de șapte tabele relaționare conform diagramei de proiectare prezentată în figură 3.6.

Figura 3.6 - Diagrama de proiectare a bazei de date spa țială

Tabelul Județe ROMÂNIA va conține:

- date geospațiale care descriu geometria fiecărui județ;

- date textuale care descriu denumirea fiecărui județ;

- date numerice ce fac referire la anumiți indicatori macro-economici.

Tabelul Suprafață JUDEȚE ROMÂNIA va conține:

- date geospațiale care descriu geometria fiecărui județ;

- date numerice care descriu suprafața fiecărui județ și densitatea populației.

Tabelul Drumuri ROMÂNIA va conține:

- date geospațiale care descriu geometria fiecărui drum;

- date textuale care descriu denumirea fiecărui drum;

Tabelul Parcele FĂUREI va conține:

- date geospațiale care descriu geometria fiecărei parcele a sectorului cadastral;

- date textuale care descriu numerotarea parcelelor si destinația acestora;

Tabele - Bază de date spa țială

Suprafață JUDEȚE

ROMÂNIA

Județe ROMÂNIA

Geometrie +

Indicatori economici

Drumuri

ROMÂNIA

Parcele

FĂUREI Construcții

FĂUREI

Utilizatori

PolGIS

Versiune

Bază de Date





- date numerice care descriu suprafața fiecărei parcele.

Tabelul Utilizatori PolGIS va conține:

- date textuale care descriu înregistrarea utilizatorilor;

Tabelul Versiune Bază de Date va conține:

- date textuale care descriu actualizarea bazei de date spațială;

3.4.3. Proiectare interfa ță PolGIS

Interfața aplicației va fi de tip fereastră web și se va lucra la nivel de cadru. Cadrele web permit utilizatorului să-și seteze afișarea mai multor pagini web în corpul unei singure pagini.

Așadar, interfața web va fi alcatuită din patru cadre conform figurii 3.7.

Figura 3.7 - Diagrama de proiectare a interfe ței PolGIS

Proiectare cadre web:

- În cadru 1 se vor afișa submeniurile aplicației web;

1 AFIȘARE

SUBMENIU

3 BARA DE MENIU

2

AFIȘARE

MENIU

4

AFIȘARE

DATE PENTRU

VIZUALIZARE




- În cadrul 2 se va afi

- În cadrul 3 se va afi

- În cadrul 4 se vor afi

3.5. Comunicare PolGIS

Schema logică de comeste de o importanță deosebitaceasta se realizează conform sch

Figura 3.8 - Schema logic

După cum se poate observa îaplicației PolGIS se va acționa butonul va lansa cererea GetMap căgeospațiale PostgreSQL, extrde către Geoserver, generând harta solicitat

PolGIS

CLICK

http://localhost:8080/geoserver/Master_2014_SICPI/wms?service=WMS&version=1.1.0&request=GetMp&layers=Master_2014_SICPI:sc_constructii_poligon&styles=&bbox=678397.625,400593.6875,678648.1875,400926.5625&width=800&height=450&srs=EPSG:3844&format=application/openlayers&format_options=layout:legend /// CERERE SERVER

Vizualizare

hart ă

JPEG



drul 2 se va afișa meniul aplicației web;

În cadrul 3 se va afișa bară de meniu a aplicației;

În cadrul 4 se vor afișa datele de ieșire a aplicației.

Comunicare PolGIS – Geoserver – PosgreS

ă de comunicare între aplicația PolGIS – Geoserverdeosebită pentru aplicația PolGIS ce urmeazăă conform schemei logice prezentate în figura 18.

Schema logic ă de comunicare PolGIS – Geoserver

cum se poate observa în figura 3.8, pentru a vizualiza o hartiona butonul Vizualizare cl ădire . La acțcătere Geoserver, iar Geoserver-ul va accesa tabela de date

, extrăgând datele solicitate. Datele extrase vor fi interpretate tre Geoserver, generând harta solicitată, atribuindu-i un stil de vizualizare.

Geoserver PostgreSQL

http://localhost:8080/geoserver/Master_2014_SICPI/wms?service=WMS&version=1.1.0&request=GetMap&layers=Master_2014_SICPI:sc_constructii_poligon&styles=&bbox=678397.625,400593.6875,678648.1875,400926.5625&width=800&height=450&srs=EPSG:3844&format=application/openlayers&format_op

CERERE SERVER

Accesare

date

geospa țiale

Hartă generat ă

+

Stiluri de vizualizare

Date geospa țiale extrase


PosgreS QL/PostGIS

Geoserver - PostgreSQL ia PolGIS ce urmează a fi dezvoltată, iar

18.

Geoserver – PosgreSQL

8, pentru a vizualiza o hartă în cadrul ționarea butonului se

va accesa tabela de date xtrase vor fi interpretate

i un stil de vizualizare.

PostgreSQL

Tabelă

de

date

geospa țiale

PostgreSQL





Capitolul 4. - DEZVOLTAREA PROTOTIPULUI PolGIS

4.

În cuprinsul acestui capitol vă voi prezenta detaliat modul de configurare al celor trei componente (PostgreSQL, Geoserver, Interfață web), componente ce asigură funcționarea aplicației dezvoltate.

4.1. Configurarea bazei de date spa țială

Instalarea și interfața programului PostgreSQL

Am ales instalarea programului PostgreSQL versiunea 9.0, deoarece este distribuit cu liceență gratuită și acceptă lucrul cu date geospațiale de tip vectorial. Interfața grafică pentru PostgreSQL se poate vedea în figură 4.1 și este extrem de ușor de folosit, oferind utilizatorului un mod de lucru cât mai simplu.

Figura 4.1 - Interfa ța grafic ă a programului PosgreSQL





4.1.1. Crearea bazei de date spa țiale

După cum se poate observa în figură 4.2 am creat baza de date spațială cu numele de Master2014_POSTGIS unde voi încărca datele geospațiale necesare localizării și interpretării acestora aferent sectorului cadastral ales (Oraș Făurei, Jud. Brăila).

Figura 4.2 - Crearea bazei de date Master2014_POSTGIS

Codul sursă SQL pentru crearea acestei baze de date este:

CREATE DATABASE "Master2014_POSTGIS"

WITH OWNER = Paul Aroiu

ENCODING = 'UTF8'

TABLESPACE = pg_default

LC_COLLATE = 'English_United States.1252'

LC_CTYPE = 'English_United States.1252'

CONNECTION LIMIT = -1;





4.1.2. Încărcarea datelor geospa țiale cu PostGIS shapefile Import/Export Manager

“Intrările” sistemului informatic reprezintă datele primare necesare obținerii informațiilor de ieșire ale sistemului.

Având în vedere că principală situație de ieșire a unui GIS este harta, cele mai importante intrări sunt datele geospațiale. Acestea vor fi încărcate în baza de date din fișiere de tip shapefile.

Instrumentul software utilizat pentru încărcarea datelor în PostgreSQL se numește PostGIS shapefile Import/Export Manager .

Înainte de a importa sau exporta fișiere de tip shapefile în baza de date spațială creată, administratorul bazei de date va trebui mai întâi să realizeze conexiunea conform imaginii din figura 4.3.

Figura 4.3 - Încărcarea datelor geospa țiale cu PostGIS shapefile Import/Export Manager

Conform capitolului 3.4.2. aplicația creată va conține baza de date spațială Master2014_POSTGIS cu cele șapte tabele: două vor avea rol de administrare a aplicației, iar celelalte cinci se vor crea în urma importării fiecărui fișier de tip shapefile ce compun sectorul cadastral al orașului Făurei, Jud. Brăila plus județele României .

Mai jos vă voi prezenta pașii ce trebuiesc urmați pentru importarea fișierului de tip shapefile „sc_construcții_poligon.shp” în bază de date spațială Master2014_POLGIS cu ajutorul extensiei instalate PostGIS shapefile Import/Export Manager:

� Se deschide PostGIS shapefile Import/Export Manager; � Se realizează conexiunea către baza de date Master2014_POSTGIS; � Se alege opțiunea import;





� Se alege opțiunea add file; � Se selectează fișierul „sc_construcții_poligon” din folderul sursă; � Se apăsa butonul „Import”.

Figura 4.4 - Importarea unui shapefile cu PostGIS shapefile Impo rt/Export Manager

După ce am importat cele cinci fișiere de tip shapefile în tabela PostgreSQL am creat cele două tabele independente ce mă vor ajută în administrarea aplicației PolGIS.

Codul sursă SQL pentru crearea acestora este:

CREATE TABLE autentificare

(

id serial NOT NULL,

ut character varying(20),

pas character varying(20),

CONSTRAINT autentificare_pkey PRIMARY KEY (id)

);

CREATE TABLE versiune

(

versiune character varying(3)

);

Tabelul autentificare este creat pentru înregistrarea noilor utilizatori și permite accesul acestora la interfață PolGIS în cazul în care datele de autentificare coincid cu cele pe care le conține acest tabel stocate în baza de date spațială.

Tabelul versiune contorizează actualizarea bazei de date spațială prin intermediul unei funcții SQL de tip select ce afișează versiunea acesteia în interfață grafică a aplicației PolGIS.




Figura 4.5 -

Tabela PostgreSQL

4.1.3. Relaționare tabele PosgreSQL

Schema conceptualăsoftware PostgreSQL Maestro si

Figura



Cele șapte tabele con țin: - suprafața -> suprafața județelor și geometria acestora; - autentificare -> date de autentificare utilizatori; - drumuri_ro_stereo70 -> geometria rețelei na- județe_ro -> geometria județelor + indicatori macro- sc_construcții_poligon -> construcții sector cadastral F- sc_parcele -> parcele sector cadastral Fă- versiune -> versiune bază de date spațială

ionare tabele PosgreSQL

Schema conceptuală a bazei de date spatiale a fost realizaPostgreSQL Maestro si este este prezentata in figura 4.6.

Figura 4.6 - Diagrama de rela ționare a tabelelor


și geometria acestora; > date de autentificare utilizatori;

țelei naționale de drumuri; elor + indicatori macro-economici;

ții sector cadastral Făurei; > parcele sector cadastral Făurei;

țială.

a bazei de date spatiale a fost realizata in produsul





4.2. Configurarea serverului “Geoserver”

Configurarea serverului pentru generare a hărților presupune crearea unei conexiuni către o sursă de date geospațiale (data store, conform terminologiei GeoServer), stabilirea proprietăților unei hărți noi (feature type, conform terminologiei GeoServer) precum: sursa de date a hărții, stilul de vizualizare a datelor geospațiale, dreptunghiul de încadrare a hărții în termeni de latitudine/longitudine, sistemul de referință spațial în care să fie vizualizate datele, crearea unor stiluri pentru a vizualiza hărțile.

4.2.1. Setarea spa țiului de lucru și a conexiunii c ătre PostGIS

Pentru dezvoltarea aplicației PolGIS a fost creat spațiul de lucru pe server și o conexiune cu baza de date Master2014_POSTGIS în care am încărcat datele geospațiale conform capitolului 3.5. În figura 4.7 este prezentat modul de creare al spațiului de lucru iar in figura 4.8 modalitatea de realizare a acestei conexiuni cu baza de date Master2014_POSTGIS .

Figura 4.7 - Crearea spa țiului de lucru

Figura 4.8 - Realizare conexiune cu baza de date spa țială





4.2.2. Publicarea unui strat în Geoserver

Figura 4.9 - Publicarea unui nou strat din baza de date Master20 14_POSTGIS

După cum se poate observa în figura 4.9, pentru a publica un nou strat din baza de date trebuie să parcurgem următorii pași:

� Din secțiunea Date a interfeței Geoserver selectăm opțiunea Straturi ; � Selectăm opțiunea Adaug ă o nou ă resurs ă; � Selectăm baza de date configurată Master2014_POSTGIS ; � Executăm opțiunea Public ă; � Se alege numele stratului ; � Se alege sistemul de coordonate de referin ță; � Se alege stilul de vizualizare al stratului; � Se trimit datele către Geoserver cu ajutorul butonului Salvează.





Exemplu: Publicarea stratului “sc_constructii_poligon”

Figura 4.10 - Publicarea strat sc_constructii_ poligon din baza de date Master2014_POSTGIS





După cum se poate opserva în figura 4.10, pentru publicarea stratului sc_construc ții_poligon efectuăm următorii pași:

� Din secțiunea Date a interfeței Geoserver selectăm opțiunea Straturi ; � Selectăm opțiunea Alege o nou ă resurs ă; � Selectăm baza de date configurată Master2014_POSTGIS ; � Executăm opțiunea Public ă din dereptul tabelului sc_construc ții_poligon ; � Atribuim numele stratului sc_construc ții_poligon ; � Alegem sistemul de coordonate de referintă, în cazul de față 3844 Pulkovo

1942(58) / Stereo70 ; � Alegem stilul de vizualizare al stratului, în cazul de față polygon ; � Se trimit datele către Geoserver cu ajutorul butonului Salvează.

Rezultatul opținut:

Figura 4.11 - Vizualizare strat sc_constructii_ poligon din baza de date Master2014_POSTGIS

Lista straturilor publicate:

Figura 4.12 - Lista straturilor publicate din baza de date Master 2014_POSTGIS





4.2.3. Publicarea unui grup de straturi în Geoserve r

Pentru a publica un nou grup de straturi vom parcurge următorii pași:

� Din secțiunea Date a interfeței Geoserver selectăm opțiunea Grupuri de straturi ;

� Selectăm opțiunea Adaug ă un nou grup de straturi ; � Atribuim numele grupului creat; � Alegem spa țiul de lucru dorit; � Alegem sistemul de coordonate de referint ă; � Adaugăm straturile dorite și setăm stilurile de vizualizare; � Se trimit datele către Geoserver cu ajutorul butonului Salvează.

Exemplu: Crearea grupului de straturi Făurei_sc :

Figura 4.13 - Creare grup de straturi Faurei_sc din baza de date Master2014_POSTGIS

După cum se poate opserva în figura 4.13, pentru publicarea grupului de straturi Faurei_sc efectuăm următorii pași:

� Din secțiunea Date a interfeței Geoserver selectăm opțiunea Grupuri de straturi ;





� Selectăm opțiunea Adaug ă un nou grup de straturi ; � Atribuim numele grupului creat – Făurei_sc ; � Alegem spațiul de lucru – Master_2014_SICPI ; � Alegem sistemul de coordonate de referintă ; � Adaugăm straturile (Populatie_ro , sc_locuinta ) și setăm stilurile de

vizualizare; � Se trimit datele către Geoserver cu ajutorul butonului Salvează.

Rezultatul opținut:

Figura 4.14 - Vizualizare grup de straturi Faurei_sc din baza de date Master2014_POSTGIS

4.2.4. Publicarea unui stil de vizualizare în Geose rver

Stilurile în care vor fi vizualizate hărțile, adică modalitatea de colorare a diverselor locuințe conform valorilor unor indicatori statistici au fost dezvoltate prin fișiere de tip XML, numite SLD (Style Layer Descriptor).

Pentru fiecare hartă pe care o va oferi prototipul PolGIS a fost creat câte un stil de vizualizare. În figura 4.15 este prezentat modul de realizare a unui nou stil de vizualizare, definit de utilizator.





Figura 4.15 - Definirea unui nou stil de vizualizare a unei h ărți PolGIS

De exemplu, pentru vizualizarea unei hărți statistice pentru Orașul Făurei, Jud. Brăila, privind anul de construcție al clădirilor din sectorul cadastral urmărit a fost creat un nou stil, bazat pe un fișier SLD în care au fost dezvoltate reguli precum următoarea:

Tabelul 4.1 – Reguli de vizualizare a unei h ărți aferent anului de construc ție al cl ădirilor

Tabel BD / proprietate Valoare Colorarea poligonulu i Text LEGENDA

sc_constructii_poligon / an < 1990 #FF0000 (ROSU) Inainte de 1990 sc_constructii_poligon / an 1990 < 2000 #DC143C (MARO) Intre 1990 si 2000 sc_constructii_poligon / an < 2000 #FFA07A (PORTOCALIU) Dupa anul 2000

Codul sursă ce definește a doua regulă din tabelul 4.1 este: <Rule> <Name>Dupa anul constructiei</Name> <Title>Intre 1990 si 2000</Title> <ogc:Filter> <ogc:And> <ogc:PropertyIsGreaterThanOrEqualTo> <ogc:PropertyName>an</ogc:PropertyName> <ogc:Literal>1990</ogc:Literal> </ogc:PropertyIsGreaterThanOrEqualTo> <ogc:PropertyIsLessThan> <ogc:PropertyName>an</ogc:PropertyName> <ogc:Literal>2000</ogc:Literal> </ogc:PropertyIsLessThan> </ogc:And> </ogc:Filter> <PolygonSymbolizer> <Fill> <CssParameter name="fill">#DC143C</CssParameter> </Fill> <Stroke> <CssParameter name="stroke">#000000</CssParameter> <CssParameter name="stroke-width">2</CssParameter> </Stroke> </PolygonSymbolizer> </Rule>





4.3. Realizarea interfe ței PolGIS

Înainte de a realiza paginile web ce compun interfațarea bazei de date spațială și a serviciilor WMS oferite de server-ul Geoserver, trebuie să avem instalat în computerul sursă limbajul de programare PHP cât și configurat un serviciu de tip Internet Information Services (IIS).

Ce este IIS?

Internet Information Services (IIS) - denumit anterior Internet Information Server - reprezintă un set de servicii de Internet destinate serverelor care folosesc sistemul de operare Microsoft Windows. Acesta este al doilea server web ca popularitate, fiind devansat doar de liderul acestei ramuri industriale, Apache HTTP Server permițând rularea paginilor PHP ce vor asigura dinamismul aplicației de tip GIS.

4.3.1. Configurare IIS versiunea 7 și instalarea interpretorului PHP

Configurare IIS7

Componenta IIS este oferită de către Microsoft și vine la pachet odată cu sistemul de operare Windows. Pentru configurarea componenței IIS în sistemul de operare Windows 7 din butonul Start -> Control Pannel -> Programs -> Turn Windows features on or off -> se bifează optiuneea IIS și se apasă butonul OK.

După procesarea acestei comenzi se va deschide următoarea fereastră unde mi-am configurat directorul server-ului atribuindu-i numele WWW.

Figura 4.16 - Configurarea Server-ului IIS7





Instalare PHP

Având un server web pregătit (IIS7), mai trebuie doar instalat modulul PHP. PHP acționează ca o componentă adițională a serverului web care este invocată ori de câte ori o pagină PHP este întâlnită. Această componentă procesează pagina și apoi o transmite înapoi la web-server, ajungând în final în browserele utilizatorilor.

Figura 4.17 - Instalarea modulului PHP

4.3.2. Conectare PHP la baza de date PostgreSQL si accesul utilizatorilor la interfa ța grafic ă PolGIS

Conexiunea PHP c ătre baz ă de date spa țială este asigurată de următoarea funcție PHP :

<?php

$host = "host=localhost";

$port = "port=5432";

$dbname = "dbname=Master2014_POSTGIS";

$credentials = "user=Paul Aroiu password=Samson89";

$db = pg_connect( "$host $port $dbname $credentials" );

?>





În momentul în care interpretorul PHP parcurge această instrucțiune se va deschide o conexiune către bază de date spațială „Master2014_POSTGIS” și odată parcursă, interfață grafică PolGIS poate efectuă interogări asupra acesteia.

Conectarea utilizatorilor la interfa ță grafic ă PolGIS se realizează prin intermediul unui formular web care verifică dacă datele introduse de utilizator coincid cu cele care se regăsesc în tabelul numit autentificare situat în baza de date.

Formularul care realizează această verificare arată conform figurii 4.18.

Figura 4.18 - Formularul de conectare la interfa ța aplica ției PolGIS

4.3.3. Configurarea cadrelor și structura interfe ței grafice PolGIS

Structura arhitecturală a aplicaţiei dezvoltate este concepută la nivel de cadru sau frame. Cadrele sau frame-urile sunt folosite pentru împărţirea ferestrei browser-ului astfel încât să fie afişate mai multe pagini în aceeaşi fereastră de browser. Un frame (cadru) este o parte din suprafaţa ferestrei browserului ce prezintă în interior un document propriu (în general un document HTML).

În cazul aplicaţiei dezvoltate, interfaţa grafică este împărţită în patru cadre conform figurii 4.19, după cum urmeaza:

1. afişare_date.php;

2. meniu.php;

3. submeniu.php;

4. bara_meniu.php.




Figura 4.19

Împărțirea cadrelor (descrierea codului):

<FRAMESET COLS="15%,*" border="2" bordercolor="#333333">

<FRAMESET rows="359, 400" border="0" bordercolor="#0000FF">

<frame src="/submeniu.php" name="submeniu" frameborder="1"

bordercolor="#000000" scrolling

<FRAME SRC="/meniu.php" name="meniu" scrolling="yes"

noresize="noresize">

</frameset>

<FRAMESET ROWS="8%, 92%" border="1" bordercolor="#6633CC">

<FRAME src="/bara_meniu.php" scrolling="no" noresize="noresize"/>

<FRAME id="frame" SRC="/afisare_date.php" name="afisare_date"

scrolling="auto" noresize="noresize" ></FRAMESET>

</FRAMESET><noframes></noframes>

Afişarea datelor (Cadrul 1)

Acest cadru joacă rolul unui spagenerate în urma cererilor trimise c



4.19 - Interfa ță grafic ă PolGIS – împ ărțirea ca drelor

cadrelor (descrierea codului):




bordercolor="#000000" scrolling="yes" noresize="noresize" />

<FRAME SRC="/meniu.php" name="meniu" scrolling="yes"



e" SRC="/afisare_date.php" name="afisare_date"

scrolling="auto" noresize="noresize" ></FRAMESET>

</FRAMESET><noframes></noframes>

area datelor (Cadrul 1)

ă rolul unui spaţiu de lucru, deoarece aici sunt afia cererilor trimise către server-ul Geoserver.


drelor




="yes" noresize="noresize" />



e" SRC="/afisare_date.php" name="afisare_date"

iu de lucru, deoarece aici sunt afişate hărțile





După cum se poate vedea în figura 4.19, în partea superioară stângă a cadrului 1 am implementat afişarea unui tabel de stare a aplicaţiei ce afişază numele de utilizator, id-ul şi versiunea bazei de date curente.

Meniu (Cadrul 2)

După cum se poate observa în figura 4.19, meniul acestei aplicaţii este alcătuit din 6 module. Acestea sunt:

1. Sector_CAD F ăurei – modul ce permite localizarea sectorului cadastral; 2. Calculator IMP_CL – modul ce permite calcularea impozitului anual pentru

clădiri, pentru o anumită suprafață situată în incinta orașului Făurei, Jud. Brăila; 3. Impozit Cladire_PF – modul ce permite calcularea impozitului anual pentru o

clădire aflată în incinta sectorului cadastral, în funcție de proprietar; 4. Impozit Sector_CAD – modul ce permite calcularea impozitului anual pentru

clădiri, pentru întreg sectorul cadastral vizat; 5. Simbologie Sector_CAD – modul ce permite vizualizarea unor hărți tematice

cu privire la anumiți indicatori macro-economici ce aparțin sectorului cadastral vizat;

6. Popula ția României – este un modul opțional ce permite vizualizarea unor hărți tematice cu privire la evoluția populației in ultimii ani.

Submeniul (Cadrul 3)

Principalul avantaj al acestui submeniu este de a simplifica, ordona şi sorta opțiunile meniului pentru un aspect modern si o accesare simplificată. În momentul în care ne autentificăm sau este inaccesat, submeniul are o valoare prestabilită.

Bara de meniu (Cadrul 4)

Bara de meniu a aplicaţiei dezvoltate este extrem de simplă alcătuită din:

� O funcţie de afişare a orei si datei locale; � Butonul “Tablou impozite” – conţine tabloul impozabil obținut de la

Primăria orașului Făurei, Jud. Brăila; � Butonul “Hărți Geoserver” – fiind butonul ce permite publicarea noilor hărți

și configurarea stilurilor de vizualizare; � Butonul “Geoserver” – permite vizualizarea unui fișier de capabilitate a

Geoserver-ului. � Butonul “Deconectare” – permite deconectarea utilizatorului.





Capitolul 5. – CALCULATOARE DE IMPOZIt ȘI VIZUALIZAREA H ĂRȚILOR TEMATICE

5.

5.1. Calculatoare de estimare al impozitului anual pe cl ădiri

Impozitul pe cl ădiri este reglementat prin Legea nr. 571/2003 privind Codul fiscal cu modificările ulterioare.

Orice persoană care are în proprietate o clădire situată în România datorează un impozit anual pentru acea clădire.

Impozitul pe clădiri se datorează către bugetul local al unității administrativ-teritoriale în care este amplasată clădirea.

În cazul persoanelor fizice, impozitul pe clădiri se calculează prin aplicarea cotei de impozitare de 0,1% la valoarea impozabilă a clădirii.

Criterii luate în calcul la stabilirea impozitului pe clădiri:

• Natură materialului din care sunt construiți pereții exteriori; • Existența utilităților; • Anul construcției; • Suprafața clădirii ; • Rangul localității și zonă de amplasare a imobilului;

Exemplu de calcul pentru o suprafa ță util ă de 100mp :

Su x K = Scd

Scd x Vimp = Vi

Vi x Cc x Cr x 0.1 % = Impozit clădire / an

Legendă

Su = suprafața utilă

K = coeficient de transformare = 1,20

Scd = suprafața construită desfășurată

Vimp = valoare impozabilă / metru pătrat

Vi = valoare de impunere

Cc = coeficient de corecție rang-zonă

Cr = coeficient reducere an construcție

100 x K = 120 [mp]

120 x 254 = 30480

30480 x 2.10 x 1 x 0.001 = 64.01 lei/an

Legenda de calcul:

100 mp= suprafata utila

1,20 = coeficient de transformare

120 mp = suprafata construita desfasurata

254 = valoare impozabila / metru patrat

30480 = valoare de impunere

2.10 = coeficient de corectie rang-zona

1 = coeficient reducere an constructie





Valoarea impozabilă a clădirii, exprimată în lei, se determină prin înmulțirea suprafeței construite desfășurate a acesteia, exprimată în metri pătrați, cu valoarea impozabilă corespunzătoare, exprimată în lei/mp, stabilită anual.

Pentru determinarea suprafeței construite desfășurate, în cazul clădirilor care nu pot fi efectiv măsurate pe conturul exterior, asupra suprafeței utile se aplică coeficientul de transformare de 1,20.

5.1.1. Calculator în func ție de suprafa ța util ă a clădirii

Implementarea acestui calculator permite estimarea impozitului datorat ce trebuie plătit anual de orice persoană care are în proprietate o clădire situată în orașul Făurei, Jud. Brăila.

Figura 5.1 - Calculator impozit pe cladire

Pentru a efectua un calcul privind impozitul pe clădiri va trebui introdusă suprafața utilă a clădirii, se selectează județul, orașul, zona, tipul clădirii și opțiunea de reducere sau majorare, după care se acționează butonul “Calculează impozit”.

Sub valoarea totală afișată ce definește impozitul datorat pentru suprafața utilă introdusă va apărea formula de calcul detaliată cât și legenda de calcul. Pentru mai multe detalii privind calculul impozitului datorat pe clădiri se poate studia Anexa 1.





5.1.2. Calculator în func ție de proprietar pentru sectorul cadastral vizat

Implementarea acestui calculator permite estimarea impozitului datorat ce trebuie plătit anual de proprietarul unei clădiri situată în orașul Făurei, Jud. Brăila. Acest calculator preia datele existente în baza de date spațială, le interpretează conform formulei de calcul și afișează impozitul anual datorat.

Figura 5.2 - Calculator impozit pe cladire persoan ă fizic ă

Acest calculator, pe lângă estimarea impozitului anual datorat permite vizualizarea clădirii subiect ce aparține sectorului cadastral vizat. Pentru a interpreta datele geospațiale ce vor afișa clădirea subiect se apasă butonul vizualizare cl ădire , se selectează filtrul de căutare Feature ID , se introduce spre exemplu ID-ul 47 și se acționează butonul căutare .

După ce se efectuează această comandă în interfața PolGIS se va afișa clădirea subiect conform figurii 5.3.





Figura 5.3 - Vizualizare cl ădire subiect

5.1.3. Calculator impozit pe cl ădiri – sector cadastral

Implementarea acestui calculator permite estimarea totală a impozitului anual pe clădiri datorat de către proprietarii clădirilor aflate în incinta sectorului cadastral vizat (oraș Făurei, Jud. Brăila). Efectuarea acestui calcul se realizează prin însumarea tuturor suprafețelor utile ale clădirilor și aplicarea formulei de calcul pentru impozitul anual datorat de către o persoană fizică către unitatea administrativ-teritorială.

Însumarea suprafeței utile se realizează parcurgând următoarea instrucțiune PHP de către interpretorul PHP.

$interogare= "SELECT sum(suprafata) as suprafata from sc_constructii_poligon ";





Figura 5.4 - Total impozit datorat de c ătre proprietarii sectorului cadastral

5.2. Hărți simbologice generate cu PolGIS

Pentru vizualizarea unor hărți statistice tematice este folosit butonul Simbologie Sector_CAD care va deschide o nouă formă ce oferă utilizatorului posibilitatea de a alege vizualizarea clădirilor alegînd unul din urmatoarele criterii:





5.2.1. Vizualizarea cl ădirilor dup ă numărul de familii

Figura 5.5 - Vizualizarea cl ădirilor dup ă num ărul de familii

URL-ul, cererea GetMap pentru Geoserver are următorii parametri:

http://localhost:8080/geoserver/Master_2014_SICPI/wms?service=WMS&version=1.1.0&request=GetMap&layers=Master_2014_SICPI:sc_constructii_poligon&styles=&bbox=678397.625,400593.6875,678648.1875,400926.5625&width=385&height=512&srs=EPSG:3844&format=application/openlayers

� stilul folosit pentru vizualizarea datelor geospațiale: după numărul de persoane � formatul în care hartă este generată: JPEG � dimensiunile hărtii generate: 385/512 � sistemul de referință spațial asociat datelor geospațiale: 3844.





5.2.2. Vizualizarea cl ădirilor dup ă anul construc ției

Figura 5.6 - Vizualizarea cl ădirilor dup ă anul construc ției



� stilul folosit pentru vizualizarea datelor geospațiale: după anul construcției � formatul în care hartă este generata: JPEG � dimensiunile hărtii generate: 385/512 � sistemul de referință spațial asociat datelor geospațiale: 3844.





5.2.3. Vizualizare cl ădirilor dup ă suprafa ță

Figura 5.6 - Vizualizarea cl ădirilor dup ă suprafa ță



� stilul folosit pentru vizualizarea datelor geospațiale: după suprafață � formatul în care harta este generată: JPEG � dimensiunile hărtii generate: 385/512 � sistemul de referință spațial asociat datelor geospațiale: 3844.





Concluzii

Prin intermediul acestui GIS realizat putem efectua analize financiare aferent sectorului cadastral vizat cât și interpretarea datelor geospațiale prin oferirea de hărți tematice interogabile ce vin în întâmpinarea agențiilor de dezvoltare regională, primării, autorități locale sau a unor companii ce operează cu date geospațiale.

Lucrarea de față constituie un punct de plecare pentru dezvoltarea unui sistem geografic complex, capabil de analize spațiale cu posibilitatea vizualizării unor hărți tematice pentru toți indicatorii macro-economici de interes pentru un sector cadastral vizat.

GeoServer este soluția software cheie care a făcut posibilă vizualizarea hărților tematice în cadrul interfeței PolGIS, corelată bazei de date spațială configurată cu ajutorul soluției software PostgreSQL/PostGIS.

Acestui sistem i se pot aduce o gamă largă de îmbunătățiri, făcându-l mai accesibil, putând fi folosit cu usurință de către agenții de dezvoltare regională, companii de furnizare a apei, gazului, curentului electric, etc., cât si de către primăriile locale în procesul de analiză și luare a unei decizii asupra unui sector cadastral regional.

Posibile îmbunătățiri ce i se pot aduce prezentului sistem pentru a putea fi folosit in cadrul unei primării în vederea vizualizării unor analize financiare privind taxele și impozitele locale :

1. Implementarea unei interfețe de mentenanță pentru utilizator; 2. Implementarea unui calculator de estimare al impozitului pe terenuri; 3. Implementarea unui modul ce permite gestionarea modului de exploatare

al terenurilor aflate în proprietatea localiății; 4. Implementarea unui calculator ce estimează taxele și impozitele privind

alimentarea cu apă a unui sector cadastral regional: 5. Implementarea unui calculator ce estimează taxele și impozitele privind

colectarea deșeurilor menajere a unui sector cadastral regional; 6. Implementarea unui modul de gestionare a lucrărilor de reabilitare a

localității; 7. Implementarea unui modul ce oferă date cu privire la populația locală; 8. Generarea de hărți tematice interogabile care vor gestiona cele prezentate

la punctele anterioare; 9. Oricare alt punct de interes.





Anexa 1

Tabloul de impozitare al cladirilor - oraș Făurei, Jud. Brăila.





Bibliografie

• Scott DAVIS, GIS for Web Developers, The Pragmatic Programmers, Texas, 2007;

• geo-spatial.org Homepage, http://earth.unibuc.ro/info, accesat în iunie

2014;

• Ion Lungu, Gheorghe Sabau, Manole Velicanu, Mihaela Muntean, Simona Ionescu, Elena Posdarie, Daniela Sandu, Sisteme Informatice, Ed. Economica, Bucuresti, 2003;

• C. M. Mitran,V. Nicoara, Eficienta utilizării tehnologiei GIS în elaborarea

strategiilor de dezvoltare regională. Studiu de caz: Regiunea de dezvoltare Centru, Geographia technica, nr . 1 , 2006;

• Open GIS Consortium Inc., OGC Web Map Service Interface, Editor: Jeff de la Beaujardiere, 2004;

• OpenGIS Consortium Homepage, http://www.opengis.org, accesat în iulie

2014;

• Oracle Corporation, Oracle Spatial User’s Guide and Reference, 2003;

• GIS, Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Geographic_information_system, accesat în mai 2014;

• Soluții oferite de ESRI, http://www.esri.com/, accesat în mai 2014

aroiu paul samson - lucrare de disertatie - prototip gis - utcb

Documents