Propuesta sigma iee_nahum

309 views
194 views

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
309
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
42
Actions
Shares
0
Downloads
2
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Propuesta sigma iee_nahum

  1. 1. León Linux | Empresa de Soluciones Libres Implementación del Subsistema de Información Geográfica y Medio Ambiente del Estado de Guanajuato (SIGMA) Presenta: Ing. Nahum Pedro Benoni Castro González 24 de junio del 2013 1 © 2013 Nahum Pedro Benoni Castro González
  2. 2. León Linux | Empresa de Soluciones Libres Índice Objetivos. ................................................................................................................. 4   Marco teórico............................................................................................................ 5   La Definición de Software Libre ............................................................................ 5   Evolución de los Sistemas de información Geográfica (SIG). .............................. 6   PostGIS ................................................................................................................ 8   PostgreSQL .......................................................................................................... 8   Conceptos básicos del servidor HTTP ..................................................................... 9   Servidores Web .................................................................................................... 9   Servicios de mapeo Web. ..................................................................................... 9   Las fuentes de datos. ......................................................................................... 10   Protocolos OGC.................................................................................................. 11   Web Map Server (WMS)..................................................................................... 11   Web Coverage Service ....................................................................................... 12   Web Processing Service..................................................................................... 13   Definición del modelo de datos relacional-espacial. .............................................. 14   Productos a desarrollarse (ENTREGABLES). ....................................................... 20   Costos del proyecto:................................................. ¡Error! Marcador no definido.   Calendario de actividades ........................................ ¡Error! Marcador no definido.   Confidencialidad ....................................................... ¡Error! Marcador no definido.   Duración ................................................................... ¡Error! Marcador no definido.   Condiciones de pago................................................ ¡Error! Marcador no definido.   Modificaciones.......................................................... ¡Error! Marcador no definido.   Introducción. 2 © 2013 Nahum Pedro Benoni Castro González
  3. 3. León Linux | Empresa de Soluciones Libres Un Sistema de Información Geográfica (SIG o GIS, en su acrónimo inglés) es una integración organizada de hardware, software, datos geográficos y personas, diseñada para capturar, almacenar, manejar, analizar, modelar y representar en todas sus formas la información geográficamente referenciada con el fin de resolver problemas complejos de planificación y administración del territorio. El SIG a implementar partirá de una base de datos con información geográfica que se encuentra asociada a los objetos espaciales de un mapa digital. La razón fundamental para utilizar un SIG es la gestión información espacial. El sistema permite separar la información en diferentes capas temáticas y las almacena independientemente, permitiendo trabajar con ellas de manera rápida y sencilla, y facilitando al analista la posibilidad de relacionar la información existente a través de la topología de los objetos, con el fin de generar otra nueva que no podríamos obtener de otra forma. Lo que más distingue un SIG de otros sistemas para dibujo, tratamiento de imágenes, diseño cartográfico, atlas digitales, etc., son las operaciones de análisis de datos. A lo largo de este proyecto se planea definir el Sistema de Información Geográfica usando software libre y estándares abiertos. El uso del software libre o abierto permite a las instituciones del Estado hacerse de tecnología especializada que tiene costos muy altos de implementación. Permite también reutilizar los productos SIG de primera y segunda generación que se han adquirido con anterioridad, incorporando la información de estos productos a un SIG de tercera generación. Los estándares abiertos una vez implementados permiten que las diferentes plataformas con las que cuenta el Estado de Guanajuato en Materia de SIG sean interoperables, es decir, que puedan compartir información de manera transparente. 3 © 2013 Nahum Pedro Benoni Castro González
  4. 4. León Linux | Empresa de Soluciones Libres Objetivos. General Implementar el Subsistema de Información Geográfica y Medio Ambiente del Estado de Guanajuato (SIGMA) como un sistema de información independiente y que sea capaz de compartir información con otros sistemas dentro de la administración pública estatal, que estén embebidos dentro de las comunidades que ya existen a nivel internacional. Particulares ! Implementar el servicio WPS (Servicio de Procesamiento WEB) que permite realizar operaciones espaciales directamente sobre el servidor WEB, tales como superposición de poligonos, reproyección, conversión de formato raster a vector, intersección, entre otros. Estos son parte fundamental para la implementación de un SIG en línea, no solo como visualizador. ! Implementar el servicio de WCS (Servicio de Cobertura WEB), este proporciona una interfaz que permite realizar peticiones de cobertura geográfica a través de la web utilizando llamadas independientes de la plataforma. Las coberturas son objetos (o imágenes) en un área geográfica mientras que la interfaz WMS o portales de mapas online como Google Maps devuelven sólo una imagen, que los usuarios no pueden editar o analizar espacialmente. ! Implementar mejoras en la seguridad y administración de los servicios WEB del Instituto de Ecología, añadiendo grupos de usuarios y mejorando la seguridad de los servicios. ! Actualizar la versión del servidor de base de datos con la finalidad de poder realizar análisis raster y vectorial dentro de la base de datos. ! Contar con un catalogo de información geográfica desde el cual se pueda consultar y acceder a la información. Este catálogo contiene a su vez los 4 © 2013 Nahum Pedro Benoni Castro González
  5. 5. León Linux | Empresa de Soluciones Libres metadatos de la información, donde se describe la información, su fecha de creación, el responsable de su administración, un diccionario de datos, su temporalidad, entre otros. Marco teórico En este apartado se describirá qué es el software libre, y se describirá brevemente las dos tecnologías que se usan para administrar los datos de la base de datos geoespacial, así como la diseminación a través de servicios web geográficos y de mapas usando estándares abiertos. La Definición de Software Libre1 Mantenemos esta definición de software libre para mostrar claramente qué debe cumplir un programa de software en concreto para que se le considere software libre. De vez en cuando modificamos esta definición para clarificarla. Si quisiera revisar los cambios que hemos hecho, por favor vea la sección historial más abajo para más información. El «software libre» es una cuestión de libertad, no de precio. Para entender el concepto, debería pensar en «libre» como en «libre expresión», no como en «barra libre». El software libre es una cuestión de la libertad de los usuarios de ejecutar, copiar, distribuir, estudiar, cambiar y mejorar el software. Más precisamente, significa que los usuarios de programas tienen las cuatro libertades esenciales. • La libertad de ejecutar el programa, para cualquier propósito (libertad 0). • La libertad de estudiar cómo trabaja el programa, y cambiarlo para que haga lo que usted quiera (libertad 1). El acceso al código fuente es una condición necesaria para ello. 1 Free Software Fundation, La definición del software libre < http://www.gnu.org/philosophy/freesw.es.html>, [Consulta: 12 de octubre de 2010] 5 © 2013 Nahum Pedro Benoni Castro González
  6. 6. León Linux | Empresa de Soluciones Libres • La libertad de redistribuir copias para que pueda ayudar al prójimo (libertad 2). • La libertad de distribuir copias de sus versiones modificadas a terceros (la 3ª libertad). Si lo hace, puede dar a toda la comunidad una oportunidad de beneficiarse de sus cambios. El acceso al código fuente es una condición necesaria para ello. Evolución de los Sistemas de información Geográfica (SIG). En la primera generación de los SIG puestos en práctica, todos los datos espaciales se almacenan en archivos planos y es necesario software especial SIG para interpretar y manipular los datos. Esta generación de sistemas de gestión de información está diseñada para satisfacer las necesidades de los usuarios en donde todos los datos requeridos se encuentran dentro de la organización de dominio del usuario. Estos sistemas son propietarios, autocontenidos y fueron construidos específicamente para el manejo de datos espaciales. La segunda generación de sistemas espaciales almacenan algunos datos en bases de datos relacionales (normalmente el "atributo" o las partes no espaciales), pero aún carecen de la flexibilidad que ofrece la integración directa. Las verdaderas bases de datos espaciales nacieron cuando se comenzó a tratar las características espaciales como objetos de la base de datos. Las bases de datos espaciales integran totalmente datos espaciales con una base de datos objeto relacional. 6 © 2013 Nahum Pedro Benoni Castro González
  7. 7. León Linux | Empresa de Soluciones Libres Sistemas de información geográfica de primera generación Herramientas SIG API Propietaria Núcleo del SIG API Propietaria Los atributos, las geometrías y los Índices se almacenan en archivos. Sistemas de información geográfica de segunda generación Herramientas SIG API Propietaria Núcleo del SIG API Propietaria Las geometrías y los Índices se almacenan en archivos. SQL Base de datos relacional Los atributos se almacenan en la base de datos Sistemas de información geográfica de tercera generación Herramientas SIG SQL Base de datos relacional Las geometrías y los Índices se almacenan la base de datos Generaciones de Sistemas de Información Geográfica Un sistema de bases de datos espaciales se puede utilizar en otras aplicaciones además del mundo geográfico. Las bases de datos espaciales se utilizan para gestionar los datos relacionados con la anatomía del cuerpo humano, circuitos integrados de gran tamaño, estructuras moleculares, campos magnéticos y eléctricos, entre otros. El modelo a implementar será de tercera generación. 7 © 2013 Nahum Pedro Benoni Castro González
  8. 8. León Linux | Empresa de Soluciones Libres PostGIS PostGIS convierte al sistema de administración de bases de datos PostgreSQL en una base de datos espaciales mediante la adición de tres características comentadas anteriormente: tipos espacial, índices y funciones. Debido a que está construido sobre PostgreSQL, PostGIS hereda automáticamente importante características de las bases de datos empresariales, así como los estándares abiertos para la aplicación. Implementa también la capacidad de análisis raster y vectorial. PostgreSQL PostgreSQL es un sistema de gestión de bases de datos objeto relacionales de gran alcance (ORDBMS). Es liberado bajo una licencia de tipo BSD y por lo tanto es software de código abierto y libre. Como ocurre con muchos otros programas de código abierto, PostgreSQL no es controlado por una sola compañía, pero tiene una comunidad global de desarrolladores y empresas para su desarrollo. PostgreSQL fue diseñado desde el principio con la extensión en mente; la posibilidad de añadir nuevos tipos de datos, funciones y métodos de acceso en tiempo de ejecución. Debido a esto, las extensiones como PostGIS pueden ser desarrolladas por un equipo de desarrollo independiente, y aún así se integran muy bien en el núcleo de base de datos PostgreSQL. 8 © 2013 Nahum Pedro Benoni Castro González
  9. 9. León Linux | Empresa de Soluciones Libres Conceptos básicos del servidor HTTP Servidores Web Un servidor Web es un programa que sirve contenido (páginas web, imágenes, archivos, datos, etc.) utilizando HTTP (Hypertext Transfer Protocol). Cuando se utiliza el navegador para conectarse a un sitio web, se contacta con un servidor web. Al servidor web llega la solicitud, la interpreta y devuelve una respuesta, lo que el navegador muestra en la pantalla. Por ejemplo, cuando usted solicita una página web, su petición adopta la forma de una dirección URL: http://ejemplo.com/ruta/a/pagina.html El servidor web se ve en su sistema de archivos, y si los objetivos de la solicitud a un archivo son válidos, el contenido de ese archivo será devuelto a través de HTTP. Por lo general, estas llamadas vienen de un navegador, en cuyo caso se presenta el resultado en el navegador. Es posible solicitar cualquier tipo de archivos a través de HTTP, no sólo las páginas HTML: http://ejemplo.com/alguna/ruta/imagen.jpg http://ejemplo.com/alguna/ruta/archivo.zip http://ejemplo.com/alguna/ruta/datos.xml Si su navegador está configurado para mostrar el tipo de archivo, se mostrará, de lo contrario, se le pedirá que descargue el archivo en su sistema. Los servidores web más populares utilizados hoy en día son de Apache HTTP Server e Internet Information Services (IIS). Servicios de mapeo Web. 9 © 2013 Nahum Pedro Benoni Castro González
  10. 10. León Linux | Empresa de Soluciones Libres Un servidor de mapas Web es un subconjunto especializado del modelo de servidor Web. Al igual que un servidor Web, las solicitudes se envían al servidor que se interpretan y responde en consecuencia. Sin embargo, un servidor de mapas Web utiliza protocolos distintos de HTTP. Los protocolos que se pueden emplear son Web Map Service (WMS), Web Feature Service (WFS), además de muchos otros protocolos abiertos y propietarios. Los protocolos WMS y WFS están diseñados específicamente para la transferencia de información geográfica, ya sea en función de los datos en bruto, los atributos geográficos, o imágenes de mapas. Algunos servidores populares de mapas web son: • Mapserver • GeoServer • Mapnik • ArcGIS Server Otros servidores de mapas basados en Web, como Google Maps tienen su propia tecnología de servidor, pero está limitado sólo a las conexiones a sus servicios y no son interoperables. Las fuentes de datos. Mapserver/Geoserver puede leer de muchas fuentes de datos diferentes, a partir de archivos en el disco local de bases de datos externas. Por medio de protocolos de red, Mapserver/Geoserver actúa como una capa de abstracción, lo que permite un método estándar de servicio de datos geoespaciales, independientemente del tipo de datos de origen. La siguiente es una lista de los formatos de datos más comunes que pueden distribuirse con el apoyo de Mapserver/Geoserver. Esta lista no es exhaustiva. Archivos: 10 © 2013 Nahum Pedro Benoni Castro González
  11. 11. León Linux | Empresa de Soluciones Libres • Shapefile • GeoTIFF • ArcGRID • JPEG2000 • formatos GDAL Bases de datos: • PostGIS • ArcSDE • DB2 • SQL Server • Oracle Spatial Protocolos OGC. Geoserver implementa los protocolos estándar de red abierta establecidos por el Open Geoespatial Group (OGC) (http://www.opengeospatial.org/), una organización de estándares. Es a través de estos protocolos que se puede servir de datos y mapas de manera eficiente. Web Map Server (WMS). Un componente fundamental del mapeo web (y el más simple de entender) es la imagen de un mapa. El servicio Web Map Service (WMS) es un protocolo estándar para servir imágenes georreferenciadas generados por un servidor de mapas. En resumen, WMS es un camino para que un cliente solicite baldosas de mapas de un servidor. El cliente envía una petición a un servidor de mapas. El servidor de mapas genera una imagen basada en parámetros que se pasan al servidor en la solicitud y devuelve una imagen. Es importante tener en cuenta que el material fuente de la cual se genera la imagen no tiene que ser una imagen. El WMS genera la imagen desde cualquier fuente, sean vectores o imágenes raster. 11 © 2013 Nahum Pedro Benoni Castro González
  12. 12. León Linux | Empresa de Soluciones Libres Diagrama que muestra cómo un WMS convierte los datos en una imagen Ejemplo de una petición WMS Web Coverage Service La interfaz estándar Web Coverage Service (WCS) o Servicio de Cobertura Web de Open Geospatial Consortium proporciona una interfaz que permite realizar peticiones de cobertura geográfica a través de la web utilizando llamadas independientes de la plataforma. Las coberturas son objetos (o imágenes) en un área geográfica mientras que la interfaz WMS o portales de mapas online como Google Maps devuelven sólo una imagen, que los usuarios no pueden editar o analizar espacialmente. El grupo OGC define y mantiene la especificación WCS. GeoServer sirve como implementación de referencia del estándar. El servicio de cobertura web básico permite realizar consultas y obtener coberturas. 12 © 2013 Nahum Pedro Benoni Castro González
  13. 13. León Linux | Empresa de Soluciones Libres WCS describe las operaciones de descubrimiento, petición o transformación de datos. El cliente genera una petición y la envía a l servidor web utilizando el protocolo HTTP. El servidor web ejecuta la petición. La especificación WCS utiliza HTTP como plataforma de computación distribuida, aunque no es un requisito obligatorio. Hay dos tipos de codificación definidas para las operaciones de WCS: • XML (apto para HTTP POST/SOAP) • Pares Clave-Valor (apto para HTTP GET/Remote procedure call) En la clasificación de servicios web, WCS está categorizada como un servicio de tipo RPC no-tranquilo. Web Processing Service El estándar OGC Web Processing Service (WPS) establece normas para estandarizar la forma en las entradas y salidas (solicitudes y respuestas) para invocar los servicios de procesamiento geoespacial, como superposición de polígonos, como un servicio Web. El estándar WPS define cómo un cliente puede solicitar la ejecución de un proceso, y la forma en la salida del proceso se maneja. 13 © 2013 Nahum Pedro Benoni Castro González
  14. 14. León Linux | Empresa de Soluciones Libres Definición del modelo de datos relacional-espacial. Diagrama del modelo de datos ejemplo En este modelo todos los datos son almacenados en relaciones, y como cada relación es un conjunto de datos, el orden en el que estos se almacenen no tiene relevancia. Esto tiene la considerable ventaja de que es más fácil de entender y de utilizar por un usuario no experto. La información puede ser recuperada o almacenada por medio de consultas que ofrecen una amplia flexibilidad y poder para administrar la información. Este modelo considera la base de datos como una colección de relaciones. De manera simple, una relación representa una tabla que no es más que un conjunto de filas, cada fila es un conjunto de campos y cada campo representa un valor que interpretado describe el mundo real. Cada fila también se puede denominar tupla o registro y a cada columna también se le puede llamar campo o atributo. Para manipular la información utilizamos un lenguaje relacional. El lenguaje más común para construir las consultas a bases de datos relacionales es SQL, Structured Query Language o Lenguaje Estructurado de Consultas, un estándar implementado por los principales motores o sistemas de gestión de bases de datos relacionales. 14 © 2013 Nahum Pedro Benoni Castro González
  15. 15. León Linux | Empresa de Soluciones Libres El modelo de datos también incluye un catálogo de información que incluye los metadatos. Cabe notar que el proceso más costoso de este sistema es la adquisición y actualización de la información, el uso de esta tecnología permite que los ahorros en licencias se vayan al levantamiento y actualización de información geográfica, vía 15 contratos o con personal de las propias © 2013 Nahum Pedro Benoni Castro González dependencias.
  16. 16. León Linux | Empresa de Soluciones Libres Infraestructura tecnológica propuesta. Se modificará el arreglo de los equipos para eficientizar la comunicación entre los servidores del Instituto de Ecología del Estado (IEE) según el siguiente diseño de firewall. El diseño del firewall (Cortafuegos) se llevará a cabo con pfSense que se define como: Un software libre y de código abierto, cuya distribución personalizada se basa en FreeBSD (Sistema Operativo BSD Unix), adaptado para ser utilizado como firewall o ruteador. pfSense maneja la mayor parte de las características de los firewalls comerciales, tales como: 1. Filtrado del tráfico de entrada y salida de las redes (WAN, LAN, DMZ, etc.) 2. Monitorea en tiempo real, el estado de las interfaces 3. Permite crea NAT de salida, NAT 1:1 (Estática), Dinámica 4. Maneja redundancia de firewall con CARP (Common Address Redundancy Protocol) 5. Balanceo de Carga de Entrada (Distribuye el ancho de banda entre los servidores o equipos de la red) y de Salida (Utilizado con múltiples WAN) 6. Conectividad con VPN (Ipsec, OpenVPN, PPTP) 7. Portal Cautivo, DNS dinámicos, Servidor DHCP, etc. 8. Reportes y monitoreo en tiempo real a través de gráficos o tablas del estado de los servicios Diagrama de red propuesta para el firewall del Instituto de Ecología 16 © 2013 Nahum Pedro Benoni Castro González
  17. 17. León Linux | Empresa de Soluciones Libres Explicación del diagrama de red anterior: 1. Conectar al pfSense los proveedores de Internet con los que cuente el IEE para crear Balance de Carga o Failover 2. Crear una red LAN a la que se pueden conectar usuarios alámbrica o inalámbricamente, en esta red también se instala el Servidor de Postgresql para que desde la WAN no se pueda tener acceso al mismo. 3. Crear una red DMZ (Zona Desmilitarizada) para instalar el Servidor WEB (GIS) y abrir los puertos necesarios para conectarse desde la WAN 4. Conectar a través del NAT necesario el Servidor Postgresql con el Servidor WEB 5. Bloquear o filtrar el tráfico que salga de la LAN hacía la WAN 6. Aplicar las políticas de seguridad necesarias para los usuarios de la red LAN 17 © 2013 Nahum Pedro Benoni Castro González
  18. 18. León Linux | Empresa de Soluciones Libres Servidor Web Navegador Web gvSIG QGIS Navegador Web Visor de mapa Visor o editor GeoWeb/RSS Visor KML Visor SIG Servicios de catálogo Geoserver Búsqueda Z39.50 (catalogo) WMS WFS Dibujo de Mapas Datos Espaciales Fuentes de datos Shapefiles Bases de datos Imágenes Raster Diagrama del modelo de Clases La infraestructura tecnológica propuesta funciona como un modelo distribuido de información en el que cada nodo administra y mantiene la información que le sea de su competencia, así se distribuye la responsabilidad y el trabajo de su administración. La parte importante de una plataforma distribuida es que cada quien decide que información compartir con los demás, esta información se comparte a través de 18 © 2013 Nahum Pedro Benoni Castro González
  19. 19. León Linux | Empresa de Soluciones Libres servicios web WMS y/o WFS que son consumidos por aplicaciones web o por aplicaciones de escritorio en estaciones de trabajo. Así también se evita la duplicidad de la información. Esta infraestructura solo necesita un ancho de banda suficiente en cada uno de sus nodos para compartir y consumir la información de los otros. Consta de las siguientes partes: Prerrequisitos de Hardware: 1. Estación de trabajo. 2. Servidor(es). a. Base de datos. b. Ortofotos. c. Aplicaciones web en máquinas virtuales 3. Conectividad de red. Software: 1. Sistema operativo Linux. 2. Base de datos relacional habilitada espacialmente PostgreSQL+PostGIS 3. Servidor de mapas Mapserver/Geoserver. 4. Bibliotecas auxiliares. a. GDAL/OGR: Biblioteca de administración de datos vectoriales y raster. b. PROJ: Biblioteca de proyección de datos espaciales. c. GEOS: Biblioteca de funciones sobre objetos espaciales. d. ECW: Biblioteca de compresión de archivos raster. 5. Servidor WEB HTTP Apache. 6. Servidor WEB HTTP servlets/jsp Tomcat 7. Lenguaje de programación PHP/JAVA Personas: 19 © 2013 Nahum Pedro Benoni Castro González
  20. 20. León Linux | Empresa de Soluciones Libres 1. Administrador de bases de datos. 2. Administrador de servicios web. 3. Administración de información geográfica y catálogo de Metadatos. Productos a desarrollarse (ENTREGABLES). Los entregables que comprende el proyecto propuesto son: I. Actualización del Servidor de mapas de información ambiental • Actualización de un Servidor con Sistema Operativo Linux CentOS 6.4 y programas asociados para crear un Sistema de Información Geográfica. a. Gdal b. Geos c. Proj 4 d. Postgresql 9.2 e. Postgis 2 f. Biblioteca ECW para manejo de ortofotos g. PHP/Java h. Tomcat i. Mapserver j. Geoserver k. OpenLayers l. GeoExt • Aplicación web interactiva de mapas para crear aplicaciones de mapeo dinámico en línea para su inclusión en el portal del instituto • Sistema de consulta interactiva de cada uno de los objetos de la base de datos para empotrarse dentro del portal web del Instituto. • Los resultados de las consulta podrán ser exportados a Excel, CSV, xml y shapefile, KMZ. • Catálogo de información geográfica con metadatos y diccionario de datos y servicio Web de metadatos geográficos 20 © 2013 Nahum Pedro Benoni Castro González
  21. 21. León Linux | Empresa de Soluciones Libres II. Base de Datos Relacional • Diseño de una base de datos relacional habilitada espacialmente • Modelo de Indicadores de seguimiento. • Diseño de una Aplicación Web en PHP/JAVA para diseminar la información del punto anterior, con la administración de usuarios, grupos y roles de acuerdo a las necesidades del Instituto. • Podrá accesar Web Services (WMS, WFS, WCS y WPS) para acceder a fuentes de datos externas • Creación de índices para agilizar las búsquedas III. Fortalecimiento de Infraestructura • Servidor configurado con esquemas de seguridad para evitar alteraciones en el servicio y modelo de administración de usuarios • 21 Equipo activo de red configurado © 2013 Nahum Pedro Benoni Castro González

×