Εξυπηρετητές μεγάλου όγκου χωρικών δεδομένων. Μελέτη περίπτωσης του ανοικτού λογισμικού PostGIS

Abstract

Τα Γεωγραφικά Πληροφοριακά Συστήματα γνωρίζουν μεγάλη άνθιση τα τελευταία χρόνια. Παραδοσιακά, η αποθήκευση των χωρικών δεδομένων, στα συστήματα αυτά, γίνεται σε ένα διαλειτουργικό format, όπως είναι το ESRI shapefile. Σύμφωνα με αυτή την λογική, τα χωρικά αντικείμενα και οι ιδιότητες τους αποθηκεύονται σε ξεχωριστά αρχεία, ένα για την γεωμετρία(.shp), ένα για τις ιδιότητες(.dbf), και ένα για την προβολή(.prj). Αυτή η οργάνωση που βασίζεται σε αρχεία καθιστά την ενημέρωση της χωρικής πληροφορίας πολύ δύσκολη, και μειώνει σημαντικά την δυνατότητα διαλειτουργικότητας. Για την αποδοτική αποθήκευση και επεξεργασία χωρικών δεδομένων, όπως το σχήμα και η τοποθεσία, χρειάζεται μια χωρική βάση δεδομένων. Μια πολύ συνηθισμένη αρχιτεκτονική στα συστήματα υπολογιστών είναι η αρχιτεκτονική πελάτη/εξυπηρετητή. Αυτή η αρχιτεκτονική πελάτη/εξυπηρετητή (client/server), ανάλογα με την στρατηγική που επιλέγεται, καθορίζει την κατανομή του φόρτου εργασίας μεταξύ του πελάτη και του εξυπηρετητή. Με βάση το μερίδιο που του αναλογεί σε κάθε περίπτωση, οι πελάτες χωρίζονται σε δυο κατηγορίες: τους «χοντρούς» πελάτες(thick clients) και τους «λεπτούς» πελάτες(thin clients). Ένας χοντρός πελάτης, τυπικά, παρέχει πλούσια λειτουργικότητα ανεξαρτήτως του εξυπηρετητή. Αντιθέτως, ένας λεπτός πελάτης επιδιώκει να κάνει όσο το δυνατόν λιγότερη επεξεργασία, γι’ αυτό και εξαρτάται πολύ από τις δυνατότητες(τις εφαρμογές) του εξυπηρετητή. Συνήθως, πελάτης είναι ο υπολογιστής του χρήστη, ενώ εξυπηρετητής είναι ένας πολύ ισχυρός απομακρυσμένος υπολογιστής. Άρα, μια καλή λύση για τους πολλούς χρήστες είναι η λογική του λεπτού πελάτη. Έτσι, οι υπολογιστικές απαιτήσεις για τα δικά τους συστήματα θα ήταν μικρές και όλο το βάρος της υπολογιστικής ισχύος θα έπεφτε στους λίγους και ισχυρούς εξυπηρετητές. Ακριβώς, αυτή την λογική εξυπηρετεί και ένα χωρικά ικανό σύστημα διαχείρισης βάσης δεδομένων(DBMS). Αφαιρεί τον υπολογιστικό φόρτο της επεξεργασίας χωρικών δεδομένων από τον πελάτη και την μεταφέρει στην πλευρά του εξυπηρετητή. Αυτή η διπλωματική εργασία πραγματεύεται την ιδέα των εξυπηρετητών μεγάλου όγκου χωρικών δεδομένων, και πιο συγκεκριμένα την περίπτωση του PostGIS, που είναι η χωρική επέκταση του εξυπηρετητή PostgreSQL. Σκοπός της είναι να αναδείξει τα προτερήματα χρήσης μιας χωρικής βάσης σε εφαρμογές GIS, που ούτως ή άλλως μια τέτοια λύση εισάγει και όλα τα πλεονεκτήματα των βάσεων δεδομένων, όπως ακεραιότητα συναλλαγών (transactional integrity), υποστήριξη πολλαπλών χρηστών, ενοποιημένη αποθήκευση, διαχείριση και πρόσβαση. Με τα παραδείγματα χωρικής ανάλυσης και επεξεργασίας που παρατίθενται, δίνεται μια εικόνα των δυνατοτήτων της βάσης δεδομένων PostGIS να διαχειριστεί GIS δεδομένα με αποδοτικό τρόπο. Σε συνέχεια των παραδειγμάτων ανάλυσης και επεξεργασίας χωρικών δεδομένων, παρατίθενται και παραδείγματα απεικόνισης χωρικών δεδομένων με χρήση του MapServer. Ουσιαστικό ρόλο στην περίπτωση του PostGIS, αλλά και του MapServer, παίζει και η έννοια του ανοικτού κώδικα, που χαρακτηρίζεται από χαμηλό κόστος, ανεξαρτησία στην πλατφόρμα υλοποίησης, εξατομικεύσιμη λειτουργικότητα και μεγάλο εύρος χρηστών.