Consumo y publicación de Geoservicios

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1 Consumo y publicación de Geoservicios Ing. Jofre Manchola Subgerencia de Operaciones Infraestructura de Datos Espaciales para el Distrito Capital - IDECA

2 OBJETIVOS Ofrecer una introducción a la orientación por servicios para la disposición, acceso y uso de la información geográfica Identificar los elementos que la orientación por servicios ofrece para la interoperabilidad entre sistemas de información Conocer el rol de la OGC y sus especificaciones en el ámbito de los servicios geográficos Identificar las soluciones propietarias y de código abierto más empleadas en la publicación y consumo de servicios geográficos Diseñar, publicar y consumir servicios geográficos WMS y WFS usando herramientas gratuitas

3 AGENDA 1. Introducción a los geoservicios 2. Estándares y herramientas 3. Conceptos de servicios WMS y WFS 4. Consumo de servicios OGC con ArcGIS for desktop 5. Publicación y consumo de servicios OGC con Geoserver 6. Consumo de servicios OGC con udig

4 Introducción a los geoservicios

5 Qué son servicios web? Componentes de software a través de los cuales se "publica" una funcionalidad o se puede "comunicar" información al resto del mundo Normalmente usados por aplicaciones o inclusive por otros servicios, pero no por personas directamente

6 Escenarios de uso de servicios Reutilización de lógica de negocio Conectar software existente Efecto: interoperabilidad

7 Conceptos inmersos en la filosofía de servicios Proveedor (servidor) Consumo Cliente fuente: measuresoft.com

8 Del procedimiento IPE "Formalizar autorización de publicación [...] el profesional prepara la base de datos y el archivo de mapa MXD, necesarios para la generación del servicio de visualización WMS que será dispuesto en el Portal de Mapas de Bogotá..."

9 Del procedimiento IPE Cada tema queda "expuesto" en Internet "a través" de una URL Múltiples "clientes" pueden usar la información Ejemplos de clientes de escritorio: ArcMap, QGIS, gvsig Caso: Infraestructura educativa icas/infraestructura_educativa/mapserver/wmsserver

10 Múltiples clientes

11 Múltiples clientes

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14 Aclaraciones importantes Una aplicación no es un servicio Un servicio no es la interfaz gráfica que observa el usuario (p.e. una página web) Los servicios intercomunican sistemas o sirven como insumo para el funcionamiento de estos Los servicios geográficos tienen formas de uso en que el XML no está presente

15 Especificación de un servicio Cada servicio se rige por un "contrato" que describe las funcionalidades que éste presta (especificación) Los servicios exitosos tienen especificaciones basadas en estándares En los servicios web (alfanuméricos), la especificación y la comunicación está supeditada a XML fuente: w3c.es

16 La estandarización es clave Sirve como lenguaje común: tanto el proveedor como el cliente saben de forma no ambigua de lo que están "hablando" El respaldo de una entidad de normalización (p.e. ISO) brinda confianza para implementar soluciones basadas en servicios Los estándares abiertos y no propietarios masifican la utilización de servicios estandarizados La interoperabilidad emerge como resultado

17 Consecuencias del ejercicio "bien hecho" El dueño de la información ejerce los controles sobre el dato: - Qué información se expone - A quién se le da acceso - Cuánto cobrar por accederla* - Quién puede agregar, modificar y borrar información Las transacciones de información se automatizan Emergen arquitecturas en las organizaciones que flexibilizan y apalancan el negocio

18 Consecuencias del ejercicio "bien hecho" Mejora la disponibilidad y la seguridad Evita redundancias y pérdidas de datos Incrementa la visibilidad del proveedor, mejora su imagen Bajan los costos de consumo (clientes livianos)

19 Implicaciones del esquema por servicios De lado de TI fuente: computerweekly.com Inversión en infraestructura (hardware y software) acorde a las necesidades Costos de mantenimiento Conocimientos especializados: instalación, configuración, administración, monitoreo, etc.

20 Implicaciones del esquema por servicios Del lado de los usuarios Adopción de estándares (capacitación a desarrolladores) Software (clientes) según la necesidad para usuarios finales

21 Preguntas

22 Estándares y herramientas para geoservicios

23 Open Geospatial Consortium Consorcio internacional (universidades, agencias gubernamentales, empresas) que diseña y publica estándares relacionados con el ámbito geográfico. Busca la "geo-habilitación" interoperable de la web

24 Estándares OGC Catalogue Service Un servicio de catalogación permite publicar y buscar sobre colecciones de información descriptiva de datos y servicios Permite el descubrimiento de recursos de manera automatizada Presenta diversos modelos abstractos, entre ellos el CSW (Catalog service for the web) para catálogos basados en web Ejemplo: Sistema de metadatos geográficos metadatos.ideca.gov.co/geoportal/csw/service-wsdl.jsp

25 Web Map Service (WMS) Estándares OGC Un servicio geográfico tipo WMS permite solicitar imágenes georreferenciadas de mapas por demanda Específicamente, posibilita que a través de peticiones web a un servidor, éste retorne un "mapa estático" correspondiente a un área de interés sobre una o varias capas geográficas. WMS 1.3 = ISO Ejemplo: WMS de parques

26 Estándares OGC Web Feature Service (WFS), WFS-T (versión transaccional) Permite crear, modificar y consultar información de objetos de carácter vectorial. La información geográfica empleada por servicios WFS es codificada en formato GML Permite que el cliente recupere o modifique solo la porción de los datos que le interesa WFS 2.0 = ISO Ejemplo: Mapa de referencia

27 Estándares OGC Otros WMTS: Web Map Tile Service WCS: Web Coverage Service

28 Productos (servidores geográficos) Productos Soporte de implementaciones ArcGIS Server 10 WMS 1.3, WFS 1.1, WFS-T 1.1 Erdas Apollo 2013 WMS 1.3. WFS 1.1, WFS-T 1.1, CSW GeoMedia WebMap 2014 WMS 1.3. WFS 1.1, WFS-T 1.1 MapServer 6.4 WMS 1.3, WFS 1.1 GeoServer 2.4 WMS 1.3, WFS 2.0, WFS-T 2.0 Deegree 3.3 WMS 1.3, WFS 2.0, WFS-T 2.0, CSW 2.0.2

29 Productos Clientes de escritorio Productos ArcGIS Desktop Deegree Desktop QuantumGIS udig gvsig Desktop Soporte WMS, WFS WMS, WFS, WFS-T, CSW WMS, WFS, WFS-T WMS, WFS, WFS-T WMS, WFS, WFS-T APIs, librerías, componentes OpenLayers, GeoExt, ArcGIS API Directorio de software libre geoespacial

30 Como está la comunidad IDECA? Situación ideal

31 Como está la comunidad IDECA? Situación actual de aplicaciones (a Abril de 2014) ArcGIS Services + ArcGIS APIs Catalogue Service WMS Services

32 Conceptos de servicios WMS y WFS

33 Conceptos Un servicio "reside" en un servidor y está disponible en una URL ("servidor" se entiende como una pieza de software) Un cliente consume el servicio haciendo "peticiones" a esta URL ("cliente" también es software) Un servicio se compone de operaciones (también llamadas "métodos") Cada operación hace algo en particular (encapsula una funcionalidad específica) cuando es invocado y arroja una respuesta Cada operación recibe parámetros que determinan el comportamiento del método y por tanto su respuesta

34 Operaciones más comunes WMS GetMap: Retorna el "mapa" de una región que se quiere consultar (en una o varias capa específicas) en formato de imagen, p.e. JPG, PNG, TIFF, SVG WFS DescribeFeatureType: Retorna la "estructura" que posee uno (o varios) de los objetos expuestos a través del servicio (campos y tipos de dato) GetFeature: Selecciona un conjunto de instancias de objeto (del mismo tipo) que satisfacen una expresión de búsqueda incluyendo sus geometrías

35 Operaciones más comunes GetGMLObject: Retorna una instancia de objeto particular a partir de su identificador LockFeature : Previene que un "feature" sea editado estableciendo un "bloqueo" Terminología FeatureType: Corresponde a "objeto" Feature: Corresponde a una instancia de un objeto, p.e. "Colegio Distrital Primero mi primaria" - Todo Feature pertenece a un único FeatureType - Todos los Features de un mismo FeatureType tienen la misma geometría

36 GML Lenguaje basado en XML definido por la OGC para representar features (atributos y geometría) Estándar desde 2007 con la ISO No está limitado a objetos vectoriales, también se puede utilizar para coberturas y datos obtenidos por sensores Pretende ser el estándar para almacenamiento e intercambio de información geográfica La versión más reciente es GML3.0, aún GML2.0 es el más comúnmente empleado

37 XML Lenguaje utilizado para representar información en un formato apto para ser interpretado por máquinas (e incluso personas) Ejemplo: Está compuesto por tags o marcas (similar al HTML) en una estructura jerárquica Uno inventa qué tags que quiere usar para representar XML está por todas partes

38 Ejemplos GetMap (WMS de Infraestructura de seguridad) URL uctura_de_seguridad/mapserver/wmsserver?request=getmap... Parámetros request=getmap service=wms version=1.3.0 layers=0 bbox= , , , crs=epsg:4170 format=image/png transparent=true height=432 width=740

39 Resultado Ejemplo: GetMap WMS

40 Ejemplos getfeature (Unidades de planeamiento del WFS de mapa de referencia) URL a_referencia/mapserver/wfsserver?request=getfeature... Parámetros request=getfeature version=1.1.0 typename=mapa_referencia:unidad_de_planeamiento propertyname=nombre_de_la_unidad_de_planeamiento Resultado GML!

41

42 Dónde hallar las especificaciones? Ejemplo WMS

43 Conclusiones Con los servicios se busca proveer un ambiente de intercambio de información independiente de la tecnología usada en los extremos de la comunicación La filosofía de servicios habilita la interoperabilidad entre sistemas Un cliente puede ser una aplicación o un servicio también Las personas no interactúan directamente con servicios, lo hacen generalmente a través de aplicaciones Los servicios web y los geoservicios aportan al desarrollo de las IDEs porque permiten materializar la interoperabilidad: concepto fundamental en el componente tecnológico

44 Preguntas

45 Consumo de servicios OGC con ArcGIS for desktop Seguir el documento «Guía de consumo de servicios OGC con ArcGIS Desktop de ESRI»

46 Publicación y consumo de servicios OGC con Geoserver Para esta sección, siga las instrucciones en la máquina asignada

47 Permite compartir, editar y procesar datos geoespaciales Interoperabilidad en mente: reconoce las fuentes de datos espaciales más comunes y publica utilizando estándares abiertos Implementa WMS, WFS, WFS-T, WCS, WPS, WMTS Gratuito y de código abierto Administrable a través de una consola web

48 Fuentes de datos PostGIS, Oracle Spatial, ArcSDE, DB2, MySQL GeoTIFF, JPEG2000 Shapefiles Producción de datos KML, GML Shapefile GeoRSS, GeoJSON PDF JPEG, GIF, PNG SVG

49 Conceptos generales Workspace (espacio de trabajo) "Contenedor" para agrupar datos y servicios. Es un mecanismo para mantener el orden SLD (Styled layer descriptor) Lenguaje basado en XML definido por la OGC Describe la forma en que se visualizan los datos vector o raster Se usa típicamente en servicios WMS para determinar como se "pintan" los features que componen una capa

50 Instalación de GeoServer Requerimientos - Java Runtime Environment 6 o superior - Sistema operativo Windows, Mac OS o Linux Bajar la (última) versión estable y binaria (independiente de sistema operativo) de Esta versión no requiere permisos de administrador para instalarse Descomprimir el archivo a una ubicación local (p.e. D:/) En el material, se incluye la versión (geoserver exe)

51 Arrancar GeoServer Copiar el archivo geoserver.bat (provisto con el material) en la carpeta donde descomprimió GeoServer Editar las rutas en el archivo (bloc de notas), ejemplo: SET JAVA_HOME="C:\Archivos de programa\java\jre6" <-- Ruta al Java Runtime de su máquina SET GEOSERVER_HOME="C:\geoserver-2.3.2" <-- Ruta donde descomprimió GeoServer SET GEOSERVER_DATA_DIR="%GEOSERVER_HOME%\data_dir <-- Ruta al directorio de datos Salvar y ejecutar el archivo (abrirá una consola de comandos) El servidor habrá terminado de subir cuando se visualiza en la consola algo como INFO org.mortbay.log - Started

52 Otras tareas Usar Ctrl+C en la consola para "matar" (parar). Cuando aparezca la confirmación para terminar el trabajo, presionar "S" + ENTER Para desinstalar, borrar el directorio donde se descomprimió el archivo.zip

53 Pasos para la publicación de un servicio Crear un espacio de trabajo si aún no existe Crear un almacén de datos dentro del espacio de trabajo Documentar las capas que componen el almacén de datos [opcional] Crear los estilos (SLDs) para las capas que lo requieran Publicar las capas Las actividades descritas en las diapositivas que siguen permitirán publicar un servicio WMS y un WFS con GeoServer

54 Ingresar a la interfaz de administración Arrancar GeoServer Abrir un navegador e ingresar a Usar admin como usuario y geoserver como contraseña

55 Crear espacio de trabajo Agregar un espacio de trabajo con nombre ideca y namespace URI

56 Crear un almacén de datos (vectorial)

57 Crear un almacén de datos (II) Descomprimir en el directorio de datos de GeoServer el archivo datos.zip (p.e. en C:\geoserver-2.3.2\data_dir) Agregar un almacén vectorial tipo ShapeFile Usar como nombre (data source name): colegios

58 Crear un almacén de datos (III) Seleccionar el.shp al interior del folder ColegiosOficiales y salvar

59 Crear una capa Use la combinación espacio de trabajo / almacén de datos, según lo realizado, es decir, ideca:colegios Haga clic en publicar

60 Crear una capa (II) Diligenciar los siguientes campos Name: ColOfic Title: Colegios Oficiales Abstract: Capa asociada a establecimientos educativos que prestan un servicio público en el Distrito Capital Keywords: Educación, Bogotá (remueva los otros keywords) Declared SRS: EPSG:4686 Bounding Boxes Native: Clic en compute from data Lat/Long: Clic en compute from native Salvar. La capa que está en el ShapeFile queda creada y publicada (como WMS y WFS)

61 Crear una capa (III) Notas Native SRS refiere a la proyección en la que la capa está almacenada Declared SRS refiere al sistema que será usado por GeoServer para "salida de datos"

62 Acceder a los documentos autodescriptivos Analizar la estructura de la capa publicada a través del WFS en uretype (este documento está en lenguaje XSD ) Operación "getcapabilities" o Esta operación hace parte de cualquier servicio OGC o Describe las operaciones que el servicio soporta o Describe el tipo de contenido que se puede obtener al invocar las operaciones o Contiene documentación del servicio (metadato básico) Observar los capabilities de los servicios:

63 Documento capabilities (WMS)

64 Documento capabilities (WFS)

65 Buena práctica: documentar el servicio Como se aprecia, el documento capabilities es primordial en el descubrimiento, acceso y uso del servicio mismo GeoServer por defecto "rellena" esta información con datos inventados que deben reescribirse Para empezar a documentar, haga clic en "workspaces" y luego en el espacio de trabajo llamado ideca

66 Documentar el espacio de trabajo Marcar la casilla de verificación bajo la sección "Settings" y diligenciar los campos (hasta correo electrónico) Salvar (esto actualizará la información descriptiva común para los servicios que pertenecen a este espacio de trabajo) Observe de nuevo los capabilities del WMS y WFS. Note que la información de contacto se actualizó

67 Documentar el WFS En la sección "Services" (junto a "Settings"), marcar la casilla de verificación "WFS" e ingresar Diligenciar los campos de la sección "Service Metadata": - "Maintainer" indica el nombre del responsable del servicio - "OnlineResource" indica la dirección de la página web del responsable

68 - "Title" es usado para una fácil identificación del servicio - "Abstract" describe el servicio - "Fees" indica el precio que se impone por usarlo - "Access Constraints" describe las restricciones de acceso impuestas - Remueva una por una las palabras claves que aparecen en "Current Keywords" - Agregue nuevas palabras clave para idioma español con "New Keyword" / "Add Keyword" Enviar el formulario y luego salvar Observar de nuevo el capabilities

69 Documentar el WMS Ingresar de nuevo al espacio de trabajo ideca En la sección "Services" marcar la casilla de verificación "WMS" e ingresar Diligenciar los campos de la sección "Service Metadata" como se realizó con el WFS Enviar el formulario y salvar Observar de nuevo el capabilities

70 Incluir los siguientes sistemas de referencia para que sean soportados por el servicio ("Limited SRS list"): (WGS 84) (MAGNA-SIRGAS) (SIRGAS 1995) (WGS 84 Web Mercator) Marcar la casilla "Output bounding box for every supported CRS" Enviar el formulario y salvar Observar de nuevo el capabilities

71 Estilos y visualización para WMS Ingresar a la capa ColOfic para editarla Ingresar a la pestaña "Publishing", ubicarse bajo "WMS Settings" Cambiar el símbolo por defecto para observar los diversos estilos de puntos que trae GeoServer Dejar seleccionado "point" y luego salvar

72 Vista previa del servicio En la parte izquierda de la interfaz de administración, bajo la sección "Data", ingresar a "Layer Preview" En la fila correspondiente a la capa de Colegios Oficiales, haga clic sobre "OpenLayers" Se observa un visor básico que consume el servicio WMS y utiliza la simbología asociada

73 Vista previa del servicio (II) OpenLayers o OpenLayers es una librería de código abierto en Javascript o Permite visualizar mapas en un navegador de internet o Soporta el consumo de servicios OGC En la figura siguiente, se muestra un ejemplo de petición al servicio (observe los parámetros) y el resultado gráfico desplegado por el visor a dicha petición Note parámetros como nombre de la operación (request), cubrimiento geográfico (bbox), formato y tamaño de imagen, etc.

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75 Vista previa del servicio (III) Al hacer clic sobre un feature (colegio), el visor de OpenLayers invoca el método getfeatureinfo Este método permite obtener información alfanumérica de un feature en diversos formatos En este caso, se visualiza la respuesta como una pequeña tabla en HTML en la parte inferior del visor. La imagen a la derecha muestra la composición de una petición a un getfeatureinfo

76 Vista previa del servicio (IV) El ejemplo de la siguiente figura muestra la respuesta del servicio a una invocación de getfeatureinfo con formato de salida "texto plano" para un feature específico Respuesta Parámetros de invocación

77 En la parte izquierda de la interfaz de administración, bajo la sección "Data", haga clic en "Styles" e ingrese al estilo "point" Analice el XML usado para definir el "punto rojo" usado como símbolo del WMS En amarillo: código XML comentado Cambiar de estilo

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79 Cambiar de estilo (II) Ejercicio Intente crear un nuevo estilo reutilizando el código XML del estilo point usando la funcionalidad "copy from existing style" Utilice un nombre diciente y documente propiedades como título y abstract del estilo Asigne el estilo creado a la capa de colegios oficiales Visualice el servicio con OpenLayers para ver los cambios

80 Crear un almacén de datos (raster) En la interfaz de administración (parte izquierda, sección "Data"), ingresar a "Stores" y escoger "GeoTIFF" Usar como nombre (data source name): bogota_gris Explorar hacia el folder BogotaGris y seleccionar ndvi_bogota.tif

81 Crear una capa Realice el procedimiento de forma similar a como se realizó para colegios, usando: Espacio de trabajo / almacén de datos ideca:bogota_gris Nombre (layer name): ndvi_bogota Documentar abstract, title y keywords SRS: EPSG:4686 Finalmente, previsualice con OpenLayers

82 Visualización de features En el previsualizador de capas, hacer clic en GML para Colegios Oficiales Se obtiene un documento en formato GML como respuesta a la petición En la barra de navegador se observa algo como: st=getfeature&typename=ideca:colofic&maxfeatures=50 Observe que se está invocando la operación "GetFeature" y el parámetro "maxfeatures" está filtrando el resultado a 50 features Ver archivo urls.txt

83

84 Visualización de features (II) Para recuperar solo las propiedades (atributos) nombre de la sede, dirección y zona, agregue (al final de la URL) en el navegador: &propertyname=cofnombsed,cofdirecc,cofzo_desc Observe el GML resultado Para ordenar por nombre los resultados agregue &sortby=cofnombsed+a (+A indica orden ascendente) Observe el GML de resultado nuevamente

85 Visualización de features (III) Para obtener sólo los colegios al interior o traslapados con una región rectangular agregar: &srsname=epsg:4686 &bbox= , , ,4.4 Nota: escríbalo en una sola línea (remueva saltos de línea y tabulaciones) Comparar las coordenadas del parámetro bbox que se agregó con las coordenadas de encuadre de la capa El valor Máximo de Y ha sido disminuido... se obtendrán colegios predominantemente del sur Observar el atributo COfZo_DESC para la respuesta obtenida!

86 Descarga de la capa GeoServer puede descargar todos los datos de una capa a través del uso del servicio WFS mismo Varios formatos: JSON, GML, ShapeFile, CSV...

87 Consumo de servicios OGC con udig

88 El producto Aplicación de escritorio de código abierto Tiene su origen en la empresa Refractions (creadores de PostGIS) Permite consumir servicios WMS, WMTS, WFS Permite realizar análisis espaciales Más información:

89 Instalación Requerimientos - Java Runtime Environment 6 o superior - Sistema operativo Windows, Mac OS o Linux Descargar de la versión ZIP (no requiere permisos de administrador para instalarse) Puede usar el archivo que se provee con el material si su sistema es Windows de 32bits (udig win32.win32.x86) Descomprimir el archivo a una ubicación (p.e. D:/)

90 Agregar la capa de Colegios Ejecutar el archivo.exe que se encuentra en el directorio donde descomprimió udig Vaya al menú "capa" y seleccione "agregar" En la lista escoger Web Feature Service Especificar como URL del servicio /geoserver/ideca/wfs? request=getcapabiliti es

91 Verificar que la capa de Colegios Oficiales esté seleccionada y haga clic en "finalizar"

92 Agregar la capa de Colegios (II) Utilice los íconos de acercamiento y desplazamiento para visualizar los puntos más cómodamente (recuadro rojo)

93 Agregar un mapa de base Nuevamente agregue una capa (esta vez Web Map Service) Especificar como URL la del WMS de BogotaGris: er/ideca/wms?request=getca pabilities Seleccionar únicamente la capa ndvi_bogota. La capa de Colegios no aporta valor en su versión WMS

94 Agregar un mapa de base (II) Realizados los pasos anteriores se visualizará algo similar a la imagen que se muestra a la derecha A continuación, haga un acercamiento (aproximadamente a una escala 1: )

95 Aplicando identificación Seleccione la herramienta "Info" (panel herramientas de información) Haga clic en un punto cualquiera, y verifique que en la pestaña de "Información" no aparezca ndvi_bogota seleccionada

96 En la parte de la derecha se visualiza la información atributiva del colegio que ha sido seleccionado (se ha invocado getfeature) Realizar la misma operación con varios puntos (colegios)

97 Preguntas

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