Основы информационных технологий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В конце двадцатого века компьютерная революция вступила в новую фазу, что привело к значительным изменениям жизни людей. Компьютеры остаются одним из важнейших инструментов технического прогресса, широко используемым в научной работе и для автоматизации производственных процессов. Однако в последнее время еще большее распространение персональные компьютеры находят в повседневной жизни. Компьютерные игры, электронная почта, всемирная сеть Internet и многие другие новые реалии вошли в жизнь людей так же, как телефон, радио и телевидение. Эти изменения во многом обусловлены успехами двух новых информационных технологий, которые быстро развиваются с начала 90-х годов - технологий мультимедиа и телекоммуникаций. Термином «мультимедиа» (multimedia) обозначаются интерактивные компьютерные системы, обеспечивающие работу с разнообразными типами данных - неподвижными и движущими изображениями (включая видео), а также с текстом, речью и высококачественным звуком. В соответствующих базах данных хранится не только текстовая информация, но и оцифрованные видеоклипы, звуки и музыка, факсимильные изображения и многое другое. Современные системы управления мультимедийными базами данных поддерживают технологию 'клиент /сервер', а сами базы данных оказываются, распределенными по узлам всемирной компьютерной сети. При этом возникает новая ситуация, которая в ближайшие годы будут определять развитие цивилизации - большинство знаний, накопленных человечеством, оказывается интегрированным в глобальную информационную систему, а доступ к этим знаниям открыт для каждого члена общества. С развитием технологий мультимедиа появились также системы, обеспечивающие возможность установления гиперсвязей для изображений. Они позволяют рассматривать фрагменты изображений, хранящиеся как отдельные изображения, полученные с большей детализацией, а также устанавливать связи фрагментов изображений с другими изображениями, поясняющим текстом, звуком и т.п. Такие системы иногда называют «гипермедиа», но чаще используют прежний термин - «гипертекст».

Основные компоненты технологии World Wide Web

К 1989 году гипертекст представлял новую, многообещающую технологию, которая имела относительно большое число реализаций с одной стороны, а с другой стороны делались попытки построить формальные модели гипертекстовых систем, которые носили скорее описательный характер и были навеяны успехом реляционного подхода описания данных. Идея Т. Бернерс-Ли заключалась в том, чтобы применить гипертекстовую модель к информационным ресурсам, распределенным в сети, и сделать это максимально простым способом. Он заложил три краеугольных камня системы из четырех существующих ныне, разработав:

Ш язык гипертекстовой разметки документов HTML (HyperText Markup Lan-guage);

Ш универсальный способ адресации ресурсов в сети URL (Universal Resource Locator);

Ш протокол обмена гипертекстовой информацией HTTP (HyperText Transfer Protocol).

Позже команда NCSA добавила к этим трем компонентам четвертый: универсальный интерфейс шлюзов CGI (Common Gateway Interface).

Идея HTML - пример чрезвычайно удачного решения проблемы построения гипертекстовой системы при помощи специального средства управления отображением. На разработку языка гипертекстовой разметки существенное влияние оказали два фактора: исследования в области интерфейсов гипертекстовых систем и желание обеспечить простой и быстрый способ создания гипертекстовой базы данных, распределенной на сети.

В 1989 году активно обсуждалась проблема интерфейса гипертекстовых систем, т.е. способов отображения гипертекстовой информации и навигации в гипертекстовой сети. Значение гипертекстовой технологии сравнивали со значением книгопечатания. Утверждалось, что лист бумаги и компьютерные средства отображения / воспроизведения серьезно отличаются друг от друга, и поэтому форма представления информации тоже должна отличаться. Наиболее эффективной формой организации гипертекста были признаны контекстные гипертекстовые ссылки, а кроме того было признано деление на ссылки, ассоциированные со всем документом в целом и отдельными его частями.

Самым простым способом создания любого документа является его набивка в текстовом редакторе. Опыт создания хорошо размеченных для последующего отображения документов в CERNTе был - трудно найти физика, который не пользовался бы системой TeX или LaTeX. Кроме того к тому времени существовал стандарт языка разметки - Standard Generalised Markup Language (SGML).

Следует также принять во внимание, что согласно своим предложениям Т. Бернерс-Ли предполагал объединить в единую систему имеющиеся информационные ресурсы CERN, и первыми демонстрационными системами должны были стать системы для NeXT и VAX/VMS.

Обычно гипертекстовые системы имеют специальные программные средства построения гипертекстовых связей. Сами гипертекстовые ссылки хранятся в специальных форматах или даже составляют специальные файлы. Такой подход хорош для локальной системы, но не для распределенной на множестве различных компьютерных платформ. В HTML гипертекстовые ссылки встроены в тело документа и хранятся как его часть. Часто в системах применяют специальные форматы хранения данных для повышения эффективности доступа. В WWW документы - это обычные ASCII - файлы, которые можно подготовить в любом текстовом редакторе. Таким образом, проблема создания гипертекстовой базы данных была решена чрезвычайно просто.

В качестве базы для разработки языка гипертекстовой разметки был выбран SGML (Standard Generalised Markup Language). Следуя академическим традициям, Бернерс-Ли описал HTML в терминах SGML (как описывают язык программирования в терминах формы Бекуса-Наура). Естественно, что в HTML были реализованы все разметки, связанные с выделением параграфов, шрифтов, стилей и т.п., т. к. реализация для NeXT подразумевала графический интерфейс. Важным компонентом языка стало описание встроенных и ассоциированных гипертекстовых ссылок, встроенной графики и обеспечение возможности поиска по ключевым словам.

С момента разработки первой версии языка (HTML 1.0) прошло уже пять лет. За это время произошло довольно серьезное развитие языка. Почти вдвое увеличилось число элементов разметки, оформление документов все больше приближается к оформлению качественных печатных изданий, развиваются средства описания не текстовых информационных ресурсов и способы взаимодействия с прикладным программным обеспечением. Совершенствуется механизм разработки типовых стилей. Фактически, в настоящее время HTML развивается в сторону создания стандартного языка разработки интерфейсов как локальных, так и распределенных систем.

Вторым краеугольным камнем WWW стала универсальная форма адресации информационных ресурсов. Universal Resource Identification (URI) представляет собой довольно стройную систему, учитывающую опыт адресации и идентификации e-mail, Gopher, WAIS, telnet, ftp и т.п. Но реально из всего, что описано в URI, для организации баз данных в WWW требуется только Universal Resource Locator (URL). Без наличия этой спецификации вся мощь HTML оказалась бы бесполезной. URL используется в гипертекстовых ссылках и обеспечивает доступ к распределенным ресурсам сети. В URL можно адресовать как другие гипертекстовые документы формата HTML, так и ресурсы e-mail, telnet, ftp, Gopher, WAIS, например. Различные интерфейсные программы по разному осуществляют доступ к этим ресурсам. Одни, как например Netscape, сами способны поддерживать взаимодействие по протоколам, отличным от протокола HTTP, базового для WWW, другие, как например Chimera, вызывают для этой цели внешние программы. Однако, даже в первом случае, базовой формой представления отображаемой информации является HTML, а ссылки на другие ресурсы имеют форму URL. Следует отметить, что программы обработки электронной почты в формате MIME также имеют возможность отображать документы, представленные в формате HTML. Для этой цели в MIME зарезервирован тип «text/html».

Третьим в нашем списке стоит протокол обмена данными в World Wide Web - HyperText Transfer Protocol. Данный протокол предназначен для обмена гипертекстовыми документами и учитывает специфику такого обмена. Так в процессе взаимодействия, клиент может получить новый адрес ресурса на сети (relocation), запросить встроенную графику, принять и передать параметры и т.п. Управление в HTTP реализовано в виде ASCII-команд. Реально разработчик гипертекстовой базы данных сталкивается с элементами протокола только при использовании внешних расчетных программ или при доступе к внешним относительно WWW информационным ресурсам, например базам данных.

Последняя составляющая технологии WWW - это уже плод работы группы NCSA - спецификация Common Gateway Interface. CGI была специально разработана для расширения возможностей WWW за счет подключения всевозможного внешнего программного обеспечения. Такой подход логично продолжал принцип публичности и простоты разработки и наращивания возможностей WWW. Если команда CERN предложила простой и быстрый способ разработки баз данных, то NCSA развила этот принцип на разработку программных средств. Надо заметить, что в общедоступной библиотеке CERN были модули, позволяющие программистам подключать свои программы к серверу HTTP, но это требовало использования этой библиотеки. Предложенный и описанный в CGI способ подключения не требовал дополнительных библиотек и буквально ошеломлял своей простотой. Сервер взаимодействовал с программами через стандартные потоки ввода / вывода, что упрощает программирование до предела. При реализации CGI чрезвычайно важное место заняли методы доступа, описанные в HTTP. И хотя реально используются только два из них (GET и POST), опыт развития HTML показывает, что сообщество WWW ждет развития и CGI по мере усложнения задач, в которых будет использоваться WWW-технология.

Архитектура WWW-технологии

От описания основных компонентов перейдем к архитектуре взаимодействия программного обеспечения в системе World Wide Web. WWW построена по хорошо известной схеме «клиент-сервер». Программа-клиент выполняет функции интерфейса пользователя и обеспечивает доступ практически ко всем информационным ресурсам Internet. В этом смысле она выходит за обычные рамки работы клиента только с сервером определенного протокола, как это происходит в telnet, например. Отчасти, довольно широко распространенное мнение, что Mosaic или Netscape, которые безусловно являются WWW-клиентами, это просто графический интерфейс в Internet, является отчасти верным. Однако, как уже было отмечено, базовые компоненты WWW-технологии (HTML и URL) играют при доступе к другим ресурсам Mosaic не последнюю роль, и поэтому мультипротокольные клиенты должны быть отнесены именно к World Wide Web, а не к другим информационным технологиям Internet. Фактически, клиент - это интерпретатор HTML. И как типичный интерпретатор, клиент в зависимости от команд (разметки) выполняет различные функции. В круг этих функций входит не только размещение текста на экране, но обмен информацией с сервером по мере анализа полученного HTML-текста, что наиболее наглядно происходит при отображении встроенных в текст графических образов. При анализе URL-спецификации или по командам сервера клиент запускает дополнительные внешние программы для работы с документами в форматах, отличных от HTML, например GIF, JPEG, MPEG, Postscript и т.п. Вообще говоря для запуска клиентом программ независимо от типа документа была разработана программа Luncher, но в последнее время гораздо большее распространение получил механизм согласования запускаемых программ через MIME-типы. Другую часть программного комплекса WWW составляет сервер протокола HTTP, базы данных документов в формате HTML, управляемые сервером, и программное обеспечение, разработанное в стандарте спецификации CGI. До самого последнего времени (до образования Netscape) реально использовалось два HTTP-сервера: сервер CERN и сервер NCSA. Но в настоящее время число базовых серверов расширилось. Появился очень неплохой сервер для MS-Windows и Apachie-сервер для Unix-платформ. Существуют и другие, но два последних можно выделить из соображений доступности использования. Сервер для Windows - это shareware, но без встроенного самоликвидатора, как в Netscape. Учитывая распространенность персоналок в нашей стране, такое программное обеспечение дает возможность попробовать, что такое WWW. Второй сервер - это ответ на угрозу коммерциализации. Netscape уже не распространяет свой сервер Netsite свободно и прошел слух, что NCSA-сервер также будет распространяться на коммерческой основе. В результате был разработан Apachie, который по словам его авторов будет freeware, и реализует новые дополнения к протоколу HTTP, связанные с защитой от несанкционированного доступа, которые предложены группой по разработке этого протокола и реализуются практически во всех коммерческих серверах.

База данных HTML-документов - это часть файловой системы, которая содержит текстовые файлы в формате HTML и связанные с ними графику и другие ресурсы. Особое внимание хотелось бы обратить на документы, содержащие элементы экранных форм. Эти документы реально обеспечивают доступ к внешнему программному обеспечению.

Прикладное программное обеспечение, работающее с сервером, можно разделить на программы-шлюзы и прочие. Шлюзы - это программы, обеспечивающие взаимодействие сервера с серверами других протоколов, например ftp, или с распределенными на сети серверами Oracle. Прочие программы - это программы, принимающие данные от сервера и выполняющие какие-либо действия: получение текущей даты, реализацию графических ссылок, доступ к локальным базам данных или просто расчеты.

Завершая обсуждение архитектуры World Wide Web хотелось бы еще раз подчеркнуть, что ее компоненты существуют практически для всех типов компьютерных платформ и свободно доступны в сети. Любой, кто имеет доступ в Internet, может создать свой WWW-сервер, или, по крайней мере, посмотреть информацию с других серверов.

Геоинформационные системы

технология архитектура электронный информационный

Геоинформационные системы (ГИС) - это интегрированные в единой информационной среде электронные пространственно-ориентированные изображения (карты, схемы, планы и т.п.) и базы данных (БД). В качестве БД могут использоваться таблицы, паспорта, иллюстрации, расписания и т.п. Такая интеграция значительно расширяет возможности системы и позволяет упростить аналитические работы с координатно-привязанной информацией.

ГИС характеризуются следующими положительными моментами:

· наглядность представления семантической информации из БД за счет отображения взаимного пространственного расположения данных

· увеличение информационной емкости продукта за счет связи пространственно-ориентированных изображений с семантической информацией из БД

· улучшение структурированности информации и, как следствие, повышение эффективности ее анализа и обработки

Традиционный набор функций ГИС при работе с картой включает:

· показ карты в различных масштабах

· выбор набора слоев информации для показа

· зависимость внешнего вида объектов от их семантических характеристик

· оперативное получение информации об объекте при выборе его курсором мыши

· возможность распечатки любых фрагментов карты

Перечислить все области возможного применения ГИС затруднительно. Наибольшее распространение они получили в следующих отраслях:

· землеустройство (земельные кадастры)

· муниципальное хозяйство

· энергетика

· транспорт и связь

На отечественном рынке создание ГИС сдерживается дороговизной специализированных программных средств, длительными сроками разработки и высокими требованиями к «компьютерной» квалификации персонала.

Технология создания ГИС на базе графической среды СУБГРАФ

Разработки в области ГИС базируются на гибридной растрово-векторной технологии, совмещающей растровую топооснову и векторные слои, что позволяет в каждом конкретном случае найти оптимальное соотношение между стоимостью и сроками создания ГИС с одной стороны, и объемом решаемых задач с другой. Окончательная сборка растрово-векторных составляющих производится в графической среде СУБГРАФ.

СУБГРАФ является графической средой, объединяющей в себе:

· оригинальный растровый графический редактор, работающий с изображениями (объектами СУБГРАФа), имеющими линейные размеры до десятков тысяч пикселей - без снижения скорости загрузки и перемещения; редактор имеет ряд уникальных функций, облегчающих рисование схем и карт и поддерживает обмен информацией с другими графическими форматами (PCX, DXF);

· редактор библиотек графических символов, использование которых существенно повышает скорость и качество формирования чертежей и карт, содержащих множество типовых элементов;

· механизм приложений, связывающий объект или его произвольный фрагмент с какой-либо встроенной функцией СУБГРАФа или любой внешней задачей (типичные примеры - переход на другой объект и вывод на экран информации из внешних источников данных); приложения активизируются пользователем или запускаются автоматически с заданной периодичностью;

· интерфейс прикладного программирования (API), позволяющий разрабатывать программы с использованием функций СУБГРАФа, таких как показ объекта, отображение на фоне объекта результата работы программы и т.д.;

· настраиваемые пользователем меню.

Программа отлично зарекомендовала себя как:

· верхний уровень автоматизированных диспетчерских систем управления любой степени сложности в промышленности, энергетике, на транспорте и в коммунальном хозяйстве;

· средство создания, хранения и обработки больших объемов карт, схем и т.п., в том числе разномасштабных с координатной привязкой;

· инструмент создания информационно-справочных систем с контекстными перекрестными ссылками со страницы на страницу;

· генератор демонстрационных и обучающих программ с графической и текстовой информацией;

· основа для разработки традиционных АРМов с унифицированным пользовательским интерфейсом.

Удачное воплощение удачной идеи: область применения СУБГРАФа оказалась гораздо шире, чем планировалось первоначально. На базе СУБГРАФа разработана система векторного моделирования, дополняющая скорость растровой графики гибкостью векторной.

Windows-версия

В 1996 году появилась версия СУБГРАФ для Windows, полностью сохранившая функциональность прежних версий и расширенная добавлением следующих особенностей:

· стандартный Windows-интерфейс;

· экспорт / импорт изображений через Буфер Обмена;

· распечатка объекта с произвольным масштабом на любом из принтеров, поддерживаемых операционной системой;

· расширенный набор инструментов создания изображения;

· масштабирование изображения;

· использование произвольной системы координат объекта;

· расширенный интерфейс прикладных программ, в том числе - возможность подключения 32-битных программ.

Таким образом, СУБГРАФ является удобным инструментом для создания современных высокопроизводительных информационно-диспетчерских систем.

СУБГРАФ работает под управлением операционных систем DOS и Windows 3.1x/95/98/Me/NT/2000.

Эта технология, обладающая высокой степенью открытости, позволяет применять для ввода графической информации различные внешние графические редакторы (FreeHand, CorelDraw, AutoCAD и др.) и предоставляет на любом этапе возможность расширения набора аналитических функций ГИС за счет усиления ее векторной составляющей.

Начав с векторизации ограниченного числа первоочередных слоев, заказчик в кратчайшие сроки и с минимальными затратами получает работающую ГИС. Далее, по мере появления новых задач, можно переводить в векторное представление дополнительные слои из растровой топоосновы или наносить новые слои, отсутствующие в ней, а также подключать к формируемой информационной системе новые задачи и базы данных.

Основные этапы создания ГИС

Подготовка топоосновы

Подготовка топоосновы обычно включает следующие этапы:

· сканирование бумажных карт (оригинала топоосновы) или импорт картографических материалов, уже существующих в электронном виде.

· «склеивание» фрагментов в единую карту.

· оцифровка карты и экспорт ее в СУБГРАФ.

· корректировка карты - ручная или по цифровым данным топосъемки, с зачисткой погрешностей сканирования.

· создание навигаторов - уменьшенных копий карты, решающих проблему масштабирования.

Подготовка растровой топоосновы может производиться любым графическим редактором, но сами мы обычно используем графический редактор СУБГРАФ, позволяющим работать с изображениями практически неограниченного размера на компьютерах стандартной конфигурации.

Особенностью векторного графического редактора является хранение сетевой топологии, что позволяет решать такие задачи, как поиск оптимального пути проезда по городу или теплогидравлический расчет сети.

Векторный редактор позволяет создавать схемы самых различных сетей: водопровод, тепловые сети, газоснабжение, электрические сети и др.

Процесс векторизации включает следующие этапы:

· формирование библиотек примитивов и условных знаков для создания узлов и сложных линий.

· формирование описаний типов узлов и линий для векторных слоев. Описание типа узла или линии включает в себя такие атрибуты, как пользовательское название, атрибуты визуализации, список внешних задач.

· собственно формирование векторных слоев путем оцифровки растровой топоосновы или импорта информации из других редакторов.

Каждому объекту векторного слоя может соответствовать своя семантическая информация (набор паспортов, схем и т.п.). Ввод семантики может производиться как при создании векторного слоя, так и в автономном режиме. Кроме того, могут быть использованы существующие у заказчика базы данных.

Конечной задачей разработанной технологии является формирование доброжелательной информационной среды для пользователя.

Пилотная информационно-картографическая среда формируется уже на первых этапах работы (параллельно с подготовкой карты) и модифицируется в процессе опытной эксплуатации в соответствии с уточняющимися требованиями. Таким образом, к моменту окончания подготовки карты заказчик имеет не «мертвую» картографию, малопригодную для конечного пользователя, а относительно обкатанную информационную систему, обладающую к тому же свойством интегрировать в себя любую другую информацию, даже не связанную напрямую с картографией.

Заключение

Глобальная информатизация общества приводит к тому, что потребность в информации, растет с каждым новым пользователем сети. При этом задачей специалистов в области информационных технологий обеспечить пользователей полной и достоверной информацией путем простого и удобного для пользователей доступа к накопленным массивам данных.

Таким образом, можно положить, что будущее развитие Интернета во многом определяется консолидацией усилий и слаженностью действий специалистов и разработчиков, задействованных в данной отрасли.

Список литературы

1. http://www.comprog.ru/NetWorks/article_2802.htm

Размещено на Allbest.ru