Опыт использования возможностей современных реляционных СУБД для создания единого хранилища атрибутивной и пространственной информации результатов агрохимического обследования

В.И. Корчагин,  В.К. Зэфирис, Ю.В. Симашков

Центр агрохимической службы «Воронежский», e-mail: agrohim_36_1@mail.ru

Интернет-ресурс “Лаборатория АгроГИС-технологий”, e-mail: simashkov@yandex.ru

Использование современных реляционных СУБД позволяет организовать единое хранилище пространственной и атрибутивной информации результатов агрохимического обследования. Такой подход существенно снижает издержки и трудоемкость при серийном изготовлении агрохимпаспортов сельхозугодий и тематических картограмм. Описаны некоторые технические детали по загрузке пространственных данных в формат реляционных СУБД и организации интерфейса пользователя.

Ключевые слова: программное обеспечение, база данных, пространственные данные, единое хранилище, агрохимическое обследование

Experience in the use of modern relational DBMS to create a single repository of attribute and spatial information results agrochemical survey

V.I. Korchagin, V.K. Zephyris, Yu.V. Simashkov

The use of modern relational DBMS allows you to organize a unified store spatial and attribute information of the results of agrochemical examination. This approach significantly reduces the cost and complexity when mass production of agrochimexport farmland and thematic maps. Describes some technical details on loading spatial data in a relational DBMS and organization of the user interface.

Keywords: software, database, spatial data, a single repository, agrochemical survey

 

Существенной специфической особенностью информации, получаемой и обрабатываемой в центрах/станциях агрохимической службы является, как известно, её ярко выраженный пространственный характер.  В тоже время, семантическая (табличная) составляющая данных также представляет собой непременный атрибут  результатов агрохимического обследования.  До последнего времени такая дифференциация данных предполагала использование  для обработки табличных и пространственных данных двух типичных разновидностей современного программного обеспечения - СУБД и ГИС соответственно.  По понятным причинам,  СУБД лучше  оптимизированы под обработку табличных данных сложной логики ,  представленных,  как правило,  в виде реляционных отношений между таблицами, являющимися отображением неких прикладных логических сущностей.  А геоинформационные системы  (ГИС)  отвечают за обработку географической/пространственной (англ. spatial) информационной компоненты  результатов агрохимического обследования. Очевидно, что  значительным недостатком такого подхода, вытекающего из характера агрохимических данных стала  необходимость их   хранения(англ. storage)   и обработки  в принципиально существенно- разнородных   источниках информации – реляционных таблицах баз данных и векторных форматах современных ГИС (ArcGIS, MapInfo, Quantum GIS и т.д.). Обозначенная гетерогенность  данных приводит  к известным информационно-технологическим издержкам, поскольку основным  вопросом использования такой разнородной информации  становиться проблема  синхронизации хранения и связывания(англ. binding)  атрибутивных и географических данных при изготовлении тематических картограмм и агрохимических паспортов по результатам соответствующего обследования (если говорить  о совсем конкретной  прикладной задаче в контексте специфики деятельности организаций агрохимического обслуживания). 

Наиболее естественным и логичным  решением обозначенной проблемы создания единого “гомогенного” хранилища информации вне зависимости от характера данных (табличные или пространственные),  могло бы стать  расширение объектов  данных реляционных СУБД  пространственными типами.  Именно по такому пути конвергенции форматов, и пошли разработчики современных баз данных , в частности MS SQL Server и PostgreSQL/PostGIS.  Несмотря на одно очевидное преимущество последней – бесплатность, использование MS SQL Server  располагает  немаловажным преимуществом – отличной интеграцией со средством разработки , в частности Visual Studio 20xx. Кроме того, даже облегченный бесплатный вариант версии MS SQL – MS SQL Server  Express Edition располагает  поддержкой  пространственных форматов.  Программно-технологическая  возможность работы  с пространственными данными при  использовании MS SQL Server реализована на основе двух новых ( в смысле нетрадиционных для классических реляционных  СУБД) типов пространственных данных – geometry (в планово-прямоугольной проекции, метры) и geography (географическая система координат, долгота/широта в градусах).

Другим важным фактором, стимулирующим переход к единому локальному источнику информации в центрах/станциях агрохимслужбы является необходимость поточного -серийного изготовления , как уже было сказано выше, агрохимических паспортов и обязательного приложения к ним – тематическим картограммам. Цена вопроса ещё больше возрастает, если речь идёт о широкомасштабных, ресурсоёмких во всех отношениях (временных, материальных, кадровых и т.д.) агрохимических обследованиях в наиболее важных и развитых  в аграрном отношении провинциях Российской Федерации - Нижнее Поволжье, Северный Кавказ, Центрально-Чернозёмный район.

Как пример, специалисты ФГБУ ЦАС «Воронежский» (Центрально-Чернозёмный район) столкнулись с подобной проблемной при годовом объеме обследования порядка  500 тыс. га ,  необходимости изготовления около 200 агрохимических паспортов (за 2013 г.) сельхозугодий и соответствующего к ним  количества комплектов тематических картограмм по основным агрохимическим показателям. Качество,  оперативность и производительность выпуска картоприложений зачастую существенно зависело от того, как быстро удавалось найти в локальной вычислительной сети организации необходимые  shape-файлы контуров сельхозугодий, актуализировать их и осуществить   привязку семантической информации. И это даже при  наличии  эксплуатируемой в ГЦАС «Воронежский” программы “Банк агрохимических данных” версии v5.9 SQL функционала для выгрузки (подготовки) атрибутивной информации для ГИС[1]. Кроме того, ещё одной проблемой при 'стыковке’ данных из разных источников стало отсутствие идентичных ключевых полей. Как оказалось, этот момент стал немаловажным обстоятельством в информационно-технологическом плане. Иногда уходило слишком много времени, чтобы выставить одинаковые значения ключевых столбцов и синхронизировать их.

Перед разработчиками программы “Банк агрохимических данных (БАД)” была поставлена задача перехода к единому (в смысле форматов данных) локальному хранилищу информации на основе использования MS SQL Server Express Edition. Положение c изготовлением картограмм существенно изменилось, после того как в ГЦАС «Воронежский» перешли на новую версию программы БАД v6.1 SQL Spatial, реализующую указанную парадигму хранения данных.

С программной точки зрения, работа с пространственной информацией происходит следующим образом. Первоначально, на основе всего имеющегося в агрохимической организации объема пространственных данных формируются две 'базовые’ таблицы – по контурам и/или элементарным участкам (образцам) соответственно. Загрузка векторных слоёв  в формат пространственных данных MS SQL Server может быть произведена одной из существующих известных утилит, типа Shp2Sql или EasyLoader из комплекта поставки стандартных программ к ГИС MapInfo. Ещё одним способом переноса данных является использование FME-транcлятора компании Safe Software.

Затем, после ввода атрибутивной информации, происходит привязка (выборка) географических данных по конкретному контуру/образцу из соответствующей базовой таблицы. На уровне интерфейса пользователя эта манипуляция сводиться к указанию контура или элементарного участка  в сетке данных на главной форме программы БАД и выборка (установка) нужного объекта из базовой таблицы с географическими данными.  Далее, программа скопирует пространственные данные из базовой таблицы в оперативную по текущему году (туру) обследования.

После проведения такой технологической процедуры, для изготовления тематической картограммы по хозяйству, остаётся только с помощью соответствующей сервисной функции программы БАД v6.1 SQL Spatial выгрузить данные (включая и пространственные)  по хозяйству (в разрезе контуров и/или элементарных участков) в отдельную таблицу.  Затем, можно воспользоваться абсолютно любой ГИС (ArcGIS[2], MapInfo[3], QGIS), поддерживающей подключение к базе данных по программному интерфейсу ODBC  и загрузить подготовленные данные на наиболее подходящую для таких случаев растровую подложку – как правило, в виде геопривязанного плана внутрихозяйственного устройства.

 Перспективным в этом смысле,  по мнению разработчиков программы БАД и специалистов ГЦАС «Воронежский»  является использование  крупномасштабных ресурсов с одного из популярных картографических онлайновых сервисов – отечественных Росреестра, Яндекс.Карты, Маршруты.ру и зарубежных ArcGIS Online, Google Maps, Bing Maps и прочих[4]. Однако, в силу своей известной универсальности, геоданные с перечисленных  web-ресурсов не всегда оптимальным образом подходят для создания качественных и выразительных  агрохимических картограмм. Создание аналогичного специального картографического сервиса, с которого агрохимстанциям предоставлялась бы возможность загружать актуальные планы внутрихозяйственного устройства масштабов 1 : 10 000 и 1 : 25 000 на нужный фрагмент территории соответствующего субъекта РФ для производства тематических картограмм,  могло бы стать значительным  информационно-технологическим прорывом  в этом плане.

В заключении необходимо отметить, что следующим важным функционалом, который предстоит реализовать разработчикам  должна быть, по-видимому, возможность визуализации пространственных данных MS SQL непосредственно из программы управления базой данных результатов агрохимического обследования.

Предложен подход к созданию единого локального хранилища атрибутивной и пространственной информации результатов агрохимического обследования с использованием современных реляционных СУБД. Такой способ хранения данных существенно снижает технологические издержки при подготовке к изданию тематических картограмм и агрохимических паспортов сельхозугодий. Высказано предложение о создании специализированного онлайнового ведомственного картографического ресурса для  доступа организаций агрохимического облуживания к актуальным крупномасштабным планам внутрихозяйственного устройства.

Литература

1.      А.Н. Володченков, Ю.В. Симашков. Некоторые принципы создания современной программы управления базой данных результатов агрохимического обследования// Агрохимический вестник, 2013 , №2. С. 9-10.

2.      Ю.В. Симашков. Использование программы БАД СРФ v6.0 SQL Spatial и ArcGIS, 2014//Интернет- ресурс , http://npk-kaluga.ru/BAD60SQL_Spatial.htm

3.      Ю.В. Симашков. Работаем с пространственными данными в формате MS SQL Server, 2012// Интернет- ресурс,  http://npk-kaluga.ru/WorksSpatialDataMSSQL_MI.htm

4.      Ю.В. Симашков. Подключаемся к серверам геоданных Google, Яндекс и прочих сервисов, 2014// Интернет- ресурс, http://npk-kaluga.ru/ConnectToWMS_MI.htm

 

Написано: 07.09.2014