INFORMACIÓN GEOGRÁFICA Y NUEVAS TECNOLOGÍAS.

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1 Territorial INFORMACIÓN GEOGRÁFICA Y NUEVAS TECNOLOGÍAS. César Arriaga Egüés Trabajos Catastrales, S.A. carriaga@tracasa.es RESUMEN El cambio tecnológico que en la última década se ha producido en materia de arquitecturas de despliegue y técnicas de desarrollo de software nos sitúan en un punto en el que se nos abren grandes posibilidades para la integración y la interoperabilidad entre sistemas heterogéneos, la reutilización de esfuerzos de desarrollo y la racionalización de los mismos. Todo ello nos conduce a una mayor accesibilidad y difusión universal de la información. INTRODUCCIÓN A lo largo de la reciente historia de las tecnologías de la información, las capacidades de los sistemas hardware, así como las técnicas y lenguajes de desarrollo y arquitecturas de despliegue de software, han determinado el alcance de los sistemas de información que soportaban. Si esta idea es aplicable a cualquier sistema de información, cobra más fuerza cuando se trata de un SIG (sistemas de información geográfica) debido a la naturaleza de los requerimientos que presentan: representación gráfica, acceso universal a grandes volúmenes de datos, capacidad de análisis espacial y topológico, publicación en Internet, etc. Las capacidades gráficas de los nuevos entornos de usuario, así como el abaratamiento de los sistemas permitirá que se den los primeros pasos en la popularización de los sistemas de información geográfica. A día de hoy, existen en el mercado una amplia gama de productos comerciales que en mayor o menor medida satisfacen los requerimientos exigibles a estos sistemas. No obstante, queda mucho camino por avanzar en áreas como la integración de sistemas heterogéneos, la asimilación de sistemas heredados y el acceso universal de altas prestaciones (Internet). Es aquí donde entran en juego las técnicas de producción y las arquitecturas de despliegue de software de última generación. En el presente trabajo, se describen aquellas con las que Trabajos Catastrales, S.A. ha contado en sus desarrollos, así como algunos ejemplos concretos de los mismos. NUEVAS TECNOLOGÍAS A pesar de que los orígenes de las tecnologías que se describen a continuación se sitúan en algunos casos hace más de dos décadas (el Dr. Charles F. Goldfarb inventó el lenguaje SGML, predecesor de HTML y XML en 1974 ), ha sido en los últimos años cuando han alcanzado su madurez o simplemente han resurgido con fuerzas renovadas (debido en muchos casos al éxito de Internet).

2 Territorial Técnicas de desarrollo y arquitecturas de despliegue de software Técnicas de análisis, diseño y programación orientadas a objeto A pesar de la extensa literatura existente sobre este tema, nunca está de más hacer una mención al mismo en cualquier trabajo relacionado con las técnicas de producción de software actuales. Las capacidades de abstracción, encapsulamiento, modularidad y de representación de jerarquías de este paradigma, se muestran especialmente útiles a la hora de modelar e implementar sistemas de información geográfica, de modo que, las entidades del mundo real encuentran con absoluta naturalidad su equivalente en el modelo de objetos (pe: los edificios del mundo real se podrían representar mediante objetos de la clase Edificio, encargados de almacenar su estado (datos) y de implementar su comportamiento dentro del sistema de información). La llegada de UML (Unified Modeling Language), notación para el análisis y diseño orientado a objetos, junto a un sin fin de herramientas CASE que lo soportan, ha sentado las bases de un lenguaje de entendimiento común entre los profesionales de las tecnologías de la información, así como entre los propios sistemas de información. En el ámbito de los sistemas de información geográfica, existen productos comerciales que basan sus herramientas de modelado de datos (CASE) en la notación UML, siendo esta una tendencia que va a verse cada vez más en el futuro. Trabajos Catastrales, S.A., ha adoptado el lenguaje UML (apoyado en un CASE comercial) como herramienta de análisis unificada para todos sus desarrollos software. CORBA CORBA (Common Object Request Broker Architecture), es la respuesta del OMG a la necesidad de interoperabilidad entre los distintos sistemas hardware y software que hoy en día proliferan a gran velocidad. CORBA es un estándar abierto que permite la comunicación entre aplicaciones independientemente de donde se encuentren y quien las haya diseñado. Para ello define una arquitectura de objetos distribuidos que colaboran entre sí abstrayéndose de los problemas de comunicación entre procesos en entornos distribuidos. CORBA es multilenguaje y multiplataforma. Existen implementaciones de CORBA para C++, Java (forma parte del lenguaje desde Java 1.2), C, COBOL, Smalltalk, Delphi, etc. De la misma manera los sistemas operativos más significativos también están cubiertos: Windows, distintos Unix, Linux, OpenVMS, etc. CORBA está respaldado por la mayoría de los fabricantes de software que cuentan con implementaciones del estándar entre sus productos: Sun, IBM, HP, Visigenic, Compaq, etc. Trabajos Catastrales, S.A. viene empleando CORBA para resolver el problema de la distribución de procesos en escenarios que requieren un alto grado de rendimiento y calidad de servicio. Arquitectura multicapa y componentes Actualmente, a la hora de plantear el desarrollo de un sistema de información, se tiende cada vez más a los sistemas basados en componentes; piezas de software que encapsulan una funcionalidad concreta y que pueden integrarse mediante herramientas de desarrollo para producir aplicaciones. Dichos componentes ofrecen sus servicios a través de un interfaz de programación empleado por el integrador, quien no precisa conocer el funcionamiento interno de los mismos.

3 Territorial En el área de acceso a datos, cobra cada vez más importancia la arquitectura basada en tres capas (o más) frente a la tradicional cliente/servidor. La arquitectura en tres capas permite dividir por un lado los servidores o proveedores de datos (SIGs, SGBDR, sistemas de mensajería), por otro la lógica de negocio, encargada de manipular y elaborar la información obtenida de los proveedores de datos, y finalmente los servicios de presentación (interfaz de usuario) situados en clientes ligeros. Si además entre el cliente y la lógica de negocio existe un servidor WEB se podría hablar de una capa más. Con la llegada de los servidores de aplicaciones (pe: Microsoft Transaction Server/COM+, Oracle Application Server, BEA WebLogic, etc) los dos conceptos anteriores (aplicaciones basadas en componentes y arquitectura de acceso a datos multicapa) se funden dando lugar a sistemas de alta escalabilidad, gran rendimiento, mayor economía (tanto software como hardware) y de alto grado de reutilización. Los servidores de aplicaciones tienen entre sus funciones principales la de alojar los componentes que implementan la lógica de negocio, proporcionarles los recursos para su ejecución, gestionar las conexiones a los proveedores de datos para optimizar el acceso, así como soportar comportamientos transaccionales automáticos. De esta manera, concentran las labores de cálculo del sistema permitiendo la utilización de clientes ligeros (interfaz de usuario). En el panorama actual existen dos estrategias predominantes a la hora de implementar arquitecturas de despliegue a tres capas: La primera es la representada por el modelo de componentes COM/DCOM (Component Object Model/Distributed COM) de Microsoft y su servidor de aplicaciones Microsoft Transaction Server/COM+. Tanto los componentes, como las aplicaciones de usuario que los utilizan, pueden ser desarrollados con cualquier herramienta capaz de producir e integrar componentes COM (Visual Basic, Delphi, VC++, etc). Esta solución tiene el inconveniente de circunscribirse únicamente a sistemas basados en Microsoft Windows. La segunda se corresponde al modelo de componentes EJB (Enterprise Java Beans), junto a un servidor de aplicaciones que los soporte (OAS, WebLogic, etc). Utiliza Java como lenguaje principal para el desarrollo de componentes y CORBA como infraestructura principal para la comunicación entre los componentes en el servidor de aplicaciones y los clientes finales. Esta solución es más versátil que la anterior ya que la tecnología subyacente es multiplataforma (Java y CORBA) y puede dar lugar a escenarios de uso más amplios (los clientes podrían desarrollarse en cualquier lenguaje y sobre cualquier sistema operativo que soporte CORBA, hoy en día la mayoría de los sistemas lo hacen). Estándares para la interoperabilidad OpenGIS Consortium (OGC) El OGC, es una organización sin ánimo de lucro con miembros de diferentes instituciones, fundada en 1994 para enfrentar la falta de interoperabilidad de los sistemas que procesan datos georreferenciados (espaciales), y entre estos sistemas y los sistemas de computadoras mas comunes. La misión del OGC es dar a los sistemas mundiales de información una nueva conexión real haciendo que la información georreferenciada se maneje como cualquier otro tipo de datos estándar en cualquier sistema. Actualmente el OGC ofrece especificaciones formales de interoperabilidad de datos espaciales para diferentes ámbitos de implementación (CORBA, COM, SQL, WEB). Trabajos Catastrales, S.A. tiene como referencia las especificaciones de esta organización, aplicándolas en diferentes problemas de carácter geoespacial (servidores de mapas, servidores de imágenes, servicios de geocatálogo, etc).

4 Territorial Cabe destacar que la mayoría de las empresas líderes del sector SIG forman parte activa de esta organización contribuyendo a la producción de especificaciones, así como aplicándolas en sus productos comerciales: ESRI, Intergraph, MapInfo, SmallworldWide, Bentley, Sun, Oracle. XML Al igual que otros sistemas, los sistemas de información geográfica se van a beneficiar ampliamente de las características de este lenguaje de marcado. Su formato legible (texto plano) y estructura autodescriptiva, lo hacen especialmente apto para el intercambio de información. Sus variantes para la representación de información vectorial (VML, SVG) lo hacen muy interesante en los sistemas de información geográfica, más aún cuando ya existen navegadores WEB que incorporan características de representación gráfica de dicha información vectorial. La tecnología XML está presente en los desarrollos de Trabajos Catastrales, S.A., y sus principales áreas de aplicación son las siguientes: Configuración de servicios. Intercambio de datos con proveedores de información alfanumérica, para la generación de documentos con componente alfanumérica y gráfica. Intercambio de información vectorial. APLICACIÓN Escenarios principales Integración de sistemas y reutilización El empleo de las tecnologías descritas, facilita la integración de los distintos sistemas, presentes y futuros, que pueden estar presentes en una organización. Además, tanto desde el punto de vista de las técnicas de desarrollo y arquitecturas de despliegue, como desde el de respeto a los estándares de interoperabilidad, los principales actores del mundo SIG, comienzan a basar sus productos comerciales sobre las tecnologías descritas en el apartado anterior. De ahí, que los esfuerzos de cualquier organización de basar sus desarrollos en dichos estándares, sean una garantía de continuidad e integración con sistemas futuros. Por otro lado la componentización de servicios en un sistema permitirá la reutilización de los mismos, a lo largo de diferentes aplicaciones de usuario, que se irán enriqueciendo a medida que nuevos servicios se hagan disponibles en el sistema. Éstos podrán ser incorporados a las aplicaciones de usuario, siguiendo el patrón de integración habitual. El respeto a los estándares, supone otra manera de reutilización de esfuerzos en el desarrollo de cualquier sistema. En el caso de los sistemas de información geográfica, las especificaciones del OpenGIS Consortium, además de definir soluciones completas, son una fuente de recursos de gran utilidad en materia de estructuras de datos, lenguajes de consulta y arquitecturas de despliegue.

5 Territorial Asimilación de sistemas heredados Las prestaciones de los sistemas de información geográfica de un pasado muy reciente, distan mucho de las capacidades de los sistemas actuales. Aún así, muchas organizaciones se ven obligados a mantenerlos total o parcialmente, por diversas razones como el coste de la inversión en formación y herramientas desarrolladas, periodos largos de migración a una tecnología novedosa, etc. Las tecnologías descritas anteriormente, permiten dotar a dichos sistemas heredados, de un envoltorio que los haga aparecer al exterior como servicios avanzados de red, accesibles mediante un interfaz común. Así, por ejemplo, una colección de información geográfica almacenada en ficheros CAD, puede ser ofrecida como un territorio continuo, accesible mediante lenguajes de consulta espacial estándares desde cualquier punto de la red. Distribución de software El problema de la distribución de software ha sido una constante en cualquier sistema que deba ser accesible por un conjunto abierto de usuarios. Hoy en día, en cualquier organización, el número de usuarios para los que la información debe estar disponible, es cada vez mayor. Esto se hace más patente cuando el «campo de juego» se extiende a Internet. En estas condiciones, se hace necesario basar las aplicaciones de usuario en clientes ligeros cuya función se reduzca a soportar el interfaz de usuario (representación y validación de la entrada de datos). En este escenario el binomio HTTP/Navegador WEB, constituyen el máximo exponente de la idea anterior. Dependiendo de las capacidades implementadas en el navegador (pe: visualización de gráficos vectoriales, programabilidad), el interfaz de usuario será más potente y permitirá en mayor o menor medida desarrollar aplicaciones que se asemejen a un SIG de sobremesa. Es aquí donde el lenguaje Java, puede suponer una mejora sustancial a la hora de crear interfaces de usuario más complejos, pero a costa de otro inconvenientes: mayores tiempos de descarga, diferentes versiones de máquina virtual, limitación al uso de protocolos de comunicación a prueba de cortafuegos y proxies. Las tecnologías descritas en el apartado anterior, permiten establecer la infraestructura de servidor que proveerá la información a estos clientes ligeros de manera eficaz, con comunicaciones basadas en transacciones cortas y con una escalabilidad que no conoce límites sujetos a la propia arquitectura. Extensión de sistemas A pesar de las altas prestaciones de los sistemas de información geográfica actuales, todavía existen lagunas por cubrir sobre todo en el área del acceso universal de alta funcionalidad expuesto en el punto anterior. En ocasiones las carencias presentadas por los productos comerciales, se deben más a razones de mercado (buscar la cautividad del cliente, alargar la vida del producto, en definitiva alcanzar un mayor beneficio), que a razones puramente técnicas. En estas situaciones, puede ser necesario extender los sistemas para cubrir las carencias que presentan. Es aquí, donde las tecnologías descritas pueden ser de gran utilidad por sus características ya expresadas de interoperabilidad y compatibilidad con los sistemas presentes en una organización (comerciales o no).

6 Territorial Ejemplos de desarrollos (Trabajos Catastrales, S.A.) Servidor de imágenes Se trata de un servicio de red (Intranet) que da acceso a diferentes capas de información georeferenciada de tipo imagen (cartografía rasterizada, imágenes de satélite, ortofoto, etc), y en diferentes formatos de salida (JPG, PNG, etc). La información se almacena de manera estructurada, para que el acceso a los datos por parte del servidor sea siempre mínimo. Dicha estructura se basa en la generalización de la información a lo largo de diferentes rangos de escalas y su división a lo largo de una retícula uniforme. Los clientes solicitan la imagen correspondiente a un determinado tema o capa de información, para una ventana geográfica rectangular y una escala dada. Se ha utilizado CORBA/C++ como infraestructura de despliegue de este servicio, por su alto nivel robustez, rendimiento y facilidad para el desarrollo (abstracción de los problemas de comunicaciones, arquitectura multi-hilo implícita, gestión de errores distribuida, etc). Como complemento al servicio, se ha desarrollado un componente COM (puente COM/CORBA) para el lado cliente, que puede ser utilizado en cualquier lenguaje de desarrollo visual para la familia de sistemas operativos Windows. Además dispone de capacidades de visualización de las imágenes obtenidas en cualquier ventana de la aplicación cliente (imagen de fondo). Servidor de mapas Servicio de red que da acceso a diferentes capas de información georeferenciada de tipo vectorial. La versión actual es capaz de acceder a la información almacenada en ficheros en formato DGN (Microstation). El servicio utiliza CORBA/C++ como infraestructura para las comunicaciones. Las estructuras de información vectorial que se intercambian son en su mayoría las definidas en OpenGIS Simple Features Specification for CORBA. El lenguaje de consulta es un subconjunto de la especificación OpenGIS Simple Features Specification for SQL. Este permite realizar consultas basadas en operadores SQL estándar, así como en operadores espaciales. Además el servicio es capaz de informar a los clientes de sus capacidades (capas de información, modelo de datos de cada una de ellas, etc). Los modelos de datos soportados actualmente están sujetos a las restricciones del formato de la información de partida, que es de tipo CAD. Ejemplo: En un cualquier SIG del mercado sería posible modelar una clase Municipio, con un atributo alfanumérico NombreMunicipio y dos atributos geométricos Contorno y Texto de rotulación. En la versión actual del servidor es necesario definir dos clases independientes Municipio (para el contorno) y Rótulo de municipio (para el texto), ambas cuentan además con el atributo alfanumérico NombreMunicipio. Este desarrollo es un claro ejemplo de asimilación de sistemas heredados, que se aprovecha de tecnologías base como CORBA y tiene en cuenta especificaciones de diferentes estándares (OpenGIS), para facilitar el acceso a una información que en principio quedaría relegada a herramientas de tipo CAD. La definición de un interfaz de acceso, independiza a los clientes del formato de almacenamiento. Esto permite la extensión del servicio a nuevos formatos de partida (más fáciles de implementar cuanto más cerca estén de un producto SIG), sin que los clientes del servicio se vean alterados en la forma de interactuar con él (en todo caso se verán

7 Territorial beneficiados al poder acceder a modelos de datos más completos y análisis más complejos: espaciales, jerárquicos, relacionales, etc). Como complemento a este servicio, se ha desarrollado un componente COM que es utilizado principalmente por servidores WEB para servir información vectorial en Internet. Generador de informes/cédula parcelaria Se trata de un servicio de red que permite la generación de informes que comprendan información alfanumérica e información gráfica. El servicio utiliza las capacidades de visualización e impresión del sistema operativo WindowsNT, por lo que permite generar salidas a cualquier cola de impresión (se utiliza Adobe PDF Writer para generar documentos PDF). Se ha empleado CORBA/C++ como base para la implementación de este servicio. A su vez el servicio actúa como cliente del servidor de mapas, descrito en el apartado anterior, para la obtención de la parte gráfica del documento. El acceso a la información alfanumérica se realiza mediante componentes COM ubicados en servidores MTS (Microsoft Transaction Server). Dichos componentes devuelven la información en formato XML y son accedidos desde el servicio mediante el protocolo DCOM implementado en los sistemas operativos de Microsoft. La definición del formato de los documento se hace mediante scripts (VBScript o JScript), debido a que la complejidad de este tipo de documentos, hace imposible la utilización de plantillas (XSL o similar). Para ello se ha implementado un motor de proceso de scripts en el servicio, basado en Windows Scripting Host, con capacidades extendidas para dar formato al documento de salida y acceder a los datos proporcionados por los componentes de acceso a datos. Navegador HTML HTTP Servidor WEB (puente COM/CORBA) Cliente ligero (red local) Doc. Scripts DCOM/XML CORBA Generador de informes (cédula parcelaria) Config. XML CORBA/OpenGIS Componentes de acceso a datos (MTS) Servidor de mapas SGBDR DGN Diagrama de despliegue del servicio de generación de informes.

8 Territorial El primer producto basado en este servicio ha sido la Cédula Parcelaria Catastral, documento ligado a la gestión catastral en Navarra (Gobierno de Navarra, Departamento de Economía y Hacienda, Servicio de la Riqueza Territorial). Este documento consta de una parte alfanumérica y otra parte gráfica, que describen los bienes registrados en el catastro; referencia catastral, dirección postal, usos y destinos, titularidad, así como su representación gráfica en el territorio. Como complemento al servicio se ha desarrollado un componente COM para acceder al servicio desde aplicaciones del entorno Windows (visualizadores, aplicaciones de gestión catastral, servidor WEB, etc). El servicio ha sido concebido de manera genérica para poder crear cualquier tipo de informe. Para ello el desarrollador tendrá que proveer al servicio de las siguientes piezas de software: Un script que defina la carátula y la representación de la información en el documento. Componentes de acceso a datos preparados para ser ubicados en un servidor MTS. Estos componentes deben cumplir un mismo interfaz preestablecido. Se utiliza XML para el intercambio de información. El servicio almacena sus parámetros de configuración en ficheros con formato XML. Servidor WEB del SITNA La función principal de este servicio es la de poner al alcance de Internet la información territorial que le Gobierno de Navarra dispone de la comunidad foral. Es un claro ejemplo de accesibilidad sin costes asociados al problema de la distribución del software. Para ello se utilizan tecnologías soportadas en los navegadores WEB: HTML para el formato de documentos y representación de información alfanumérica, VML para la representación de información vectorial y visualización de imágenes JPG, PNG (ortofotos, imágenes de satélite, etc). El servicio tiene como fuente de información el servidor de mapas, el servidor de imágenes y los componentes de acceso a datos, anteriormente descritos. CONCLUSIONES Las técnicas de desarrollo de software, las arquitecturas de despliegue, así como los estándares disponibles en la actualidad, garantizan un marco de interoperabilidad del que los sistemas de información geográfica pueden beneficiarse en gran medida, para conseguir sistemas integrados de alta funcionalidad y de acceso universal a la información. REFERENCIAS 1. OMG: Object Management Group, autoridad estandarizadora en el campo de la orientación a objetos, 2. OpenGIS Consortium: Consorcio que busca la estandarización y el consenso para la interoperabilidad de sistemas de proceso de información espacial, 3. XML (Extended Markup Language), VML (Vector Markup Language) y SVG (Scalable Vector Graphics) están sometidos para su estandarización al World Wide Web Consortium,

9 Territorial UML: Unified Modeling Language. En origen estándar de facto propuesto por Ivar Jacobson, Grady Booch y James Rumbaugh, y actualmente sometido al OMG. 5. CORBA: Common Object Request Broker Architecture. Soportado por las principales firmas del sector del software. Sometido al OMG. 6. Oracle: 7. BEA: 8. Adobe: