Во многих развитых странах мира уделяется значительное внимание проблеме создания безбарьерной среды. Существуют две основные проблемы в перемещении маломобильных граждан: первая связана с физической недоступностью объектов социальной инфраструктуры (далее ОСИ), а вторая заключается в недоступности информации о каждом объекте ОСИ. Первая проблема решается с помощью установки новых конструкций на существующие объекты застройки и проектирования новых зданий с учетом интересов маломобильных граждан.
Одним из возможных решений задачи информационной доступности являются разработки в области геоинформационных технологий. Обеспечение людей с ограниченными возможностями сведениями о доступности ОСИ удобно реализовать через информационный ресурс, размещенный в глобальной сети Интернет. Магазины, поликлиники, театры и другие социальные объекты, которые оборудованы с учетом интересов и возможностей маломобильных граждан, предлагается отметить на карте и для каждого объекта дать подробное описание с фотографиями, а также классифицировать доступность локаций и социальных объектов. Ресурс должен иметь возможность добавления данных пользователями данной системы [3], а также иметь инструмент информационного обмена между пользователями. Помимо этого сведения из системы должны удовлетворять потребностям, например, муниципалитета в принятии решений о формировании безбарьерной среды.
В работе представлена одна из возможных методик проектирования и реализации информационного ресурса на базе ГИС-технологий с отражающим комплексную оценку современным фондом городской застройки с точки зрения доступности маломобильными гражданами. В качестве итога работы представлен действующий проект, опубликованный в сети Интернет.
Карты доступности созданы во многих регионах России, в Европе, Америке и Азии. При анализе аналогов системы было выявлено более 20 геоинформационных систем, предназначенных для использования людьми с ограниченными возможностями. Подобные ГИС-системы, которые как в России, так и за рубежом создаются различными организациями, реализующими функционал, устройство и интерфейс каждой системы для решения индивидуальных задач. Требования к подобным ресурсам плохо формализованы, в частности региональные российские проекты изолированы и несвязны, функционируют в отдельности друг от друга. Отсутствует единая база данных, интерфейсы системы не стандартизированы, используются различные картографические основы [1]. Все это доставляет неудобства как маломобильным гражданам, так и разработчикам картографических систем.
Обобщая опыт в разработке подобных ГИС-систем, можно произвести классификацию ОСИ по степени их доступности. Основополагающим «критерием» доступности является наличие специально оборудованных конструкций (пандусов, поручней, дверей и др.) на входе в здания. Как правило, именно вход является одним из основных барьеров для человека с ограниченными возможностями, так как зачастую имеет лестницу или иные конструкции. Существуют федеральные и региональные регламенты, ГОСТы, отвечающие за требования к оформлению подобных картографических проектов, которые также должны быть приняты во внимание. В приложении к приказу Минтруда России № 627 от 25 декабря 2012 г. [4], а также в методическом пособии Министерства труда и социальной защиты РФ [2] подробно описана методика классификации ОСИ по степени их доступности, руководствуясь которой все ОСИ предлагается разделить на три категории доступности:
1) свободный доступ – доступ к ОСИ возможен без дополнительных усилий;
2) затрудненный доступ — Включает в себя частично адаптированные ОСИ;
3) доступ невозможен – локация не адаптирована для людей с ограниченными возможностями.
Как правило, для идентификации категории доступности ОСИ используются цвета: зеленый – свободный доступ, синий –затрудненный доступ, красный – доступ невозможен.
Первым шагом при проектировании любой ГИС является выбор системы координат масштаба и проекции. Часто для публикации ГИС-систем в интернете используются готовые решения, обладающие наполнением и представляющие собой готовые геопространственные поля (картографические основы). На рынке присутствуют следующие картографические основы: GoogleMaps, OpenStreetMap, Яндекс-карты, kosmosnimki.ru, Карты@mail.ru, Рамблер-карты. Выбор геопространственного поля предлагается осуществлять по следующим параметрам:
- актуальность карт. Должны использоваться только актуальные карты. Дороги, реки, здания, пешеходные дорожки и другие объекты, отображаемые на карте, должны соответствовать действительному представлению этих объектов;
- информационная наполненность. Помимо графического отображения, картографическая основа должна позволить получить краткую семантическую справку по каждому из объектов;
- отсутствие «избыточности» наполнения. Визуально картографическая основа должна иметь такую топографическую точность, которая бы удобно воспринималась как схематическое изображение объекта и имела минимум погрешностей. Не должна использоваться карта, наполненная избыточной информацией, то есть на карте должны присутствовать только те объекты, которые имеют значение при перемещении;
- наличие возможностей API (application programming interface). Геопространственное поле должно обладать возможностями API (интерфейс прикладного программирования) для использования во внешних программных продуктах.
Из перечисленных картографических основ функциональной возможностью API обладают следующие: GoogleMaps – maps.google.ru, OpenStreetMap – openstreetmap.org, Яндекс-карты – maps.yandex.ru. Наиболее подходящим полем по предъявляемым критериям явился проект Yandex.
Важным этапом разработки ГИС является обоснование выбора моделей данных и ее представления, что определяет требования к СУБД в создаваемой системе. Поскольку система предполагает работу с большими объемами записей, то СУБД должна обеспечивать быстродействие и удобство работы, а также должна удовлетворять не только текущим, но и будущим потребностям. Приведем критерии [6], предъявляемые реализуемой системе. В созданной системе должна использоваться реляционная структура базы данных, построенная на взаимоотношении совокупности взаимосвязанных таблиц. Каждая из групп должна хранить информацию о конкретном картографическом слое и об объектах данного слоя, включая геоданные и атрибуты. СУБД должна обладать мобильностью, масштабируемостью, распределенностью, а также обеспечивать поддержку широкого круга сетевых протоколов для работы многопользовательском режиме. СУБД должна иметь средства разработки WEB-приложений и поддержку большого набора языков программирования, включая PHP; должна поддерживать различные аппаратные и программные платформы и оптимизировать ресурсы для максимальной производительности. Помимо технических критериев СУБД должна быть хорошо документирована и иметь стабильную поддержку производителем. В процессе выбора СУБД были рассмотрены следующие продукты: MySQL, PostgreeSQL, CA Ingres, Firebird. Наиболее подходящей СУБД явилась MySQL. Таблицы проектируемой БД было принято семантически разделить на три типа:
- таблицы с данными. Содержат геоданные с их атрибутивной частью;
- таблицы со словарями. Содержат различные словари, которые предназначены для приведения исходных разнородных данных к единому виду, применяются для фильтрации и классификации данных;
- служебные таблицы. Используются для исключения отношений многие-ко-многим в БД с целью формализации отношений между объектами системы.
Проектируемая система имеет клиент-серверную архитектуру, в которой в роли сервера выступает сервер базы данных MySQL. Тип операционной системы для использования сервера может быть любым совместимым с MySQL. Для корректной работы клиентской многопользовательской части приложения необходимы интернет-браузер и доступ в интернет. Модульность программной реализации обеспечивается системными средствами PHP, клиентское приложение является объектной оболочкой над реляционной базой данных [5]. Архитектура системы представлена на рис. 1.
Рис. 1. Архитектура системы
В разрабатываемой системе можно выделить пять основных компонентов.
- СУБД. Структурированные архивы пространственно-привязанных картографических и семантических данных, снабженные соответствующими метаданными, хранящиеся в БД.
- Картографическая основа. Геопространственное поле, отвечающее за интерактивное представление картографических данных, используя сервисы API.
- CMS. Система управления контентом, реализующая логику приложения, связь с картографическими сервисами API и обеспечивающая работу с хранилищем данных.
- Приложения. Набор программных модулей, реализованных на языке PHP.
- Web-Клиент. Графический интерфейс пользователя, реализованный в виде Web-приложения.
Для взаимодействия с системой на клиентском уровне пользователь оперирует web-браузером, который является «тонким» клиентом, установленным на рабочей станции. Средство отображения данных и инструмент управления ГИС представляют собой интерфейс эксплуатации и администрирования системы, предоставляющий пользователю возможность в интуитивно понятной форме сформировать задание на обработку пространственно-распределенных данных. Интерфейс разработан с помощью языков DHTML, PHP и JavaScript, проектирование элементов которого произведено с помощью возможностей InstantCMS. Модуль графического представления, расположенный на сервере приложений (уровень бизнес логики), позволяет объединить располагающиеся на различных серверах картографические материалы и картографическую основу «Яндекс-карты» в единое геопростанственное поле. Для реализации функциональности использован инструментарий среды «Яндекс-карты», позволяющий объединить картографические данные, расположенные на различных серверах в различных форматах посредством инструментария API и языка JavaScript. Данные, передаваемые от CMS (системы управления контентом) на рабочую станцию, конечному пользователю обрабатываются web-браузером и визуализируются в виде интерактивного онлайн-приложения.
Задача, сформированная пользователем системы, а также параметры визуализации результатов передаются на сервер приложений в виде запроса к CMS, принимающему и возвращающему sql-запросы. Запрос содержит указания на обрабатываемые характеристики, пространственные и временные границы интересующей области (широта, долгота), тип выбранной карты и выбранную территорию. На сервере приложений CMS передает данные в блок приложений, где модули вычислений обрабатывают запрос пользователя, взаимодействуя с модулем доступа к данным. Каждый модуль имеет доступ к архивам данных СУБД через специальную библиотеку функций. Модуль доступа к данным обеспечивает поиск, чтение и выборку данных из архивов. В процессе вычислений используется накопленная в базе данных информация, после чего передается в модуль графического представления. Модуль графического представления использует полученную информацию и, объединив картографические материалы, из базы данных и из среды «Яндекс.Карты», визуализирует данные, запрошенные пользователем. Далее при поддержке InstantCMS (платформа публикации интернет-сайтов) результат отправляется пользователю системы (рис. 2).
Рис. 2. Внешний вид системы
Таким образом, в работе представлена методика создания информационного ресурса на основе ГИС-технологий, отражающего степень доступности ОСИ маломобильными гражданами. Кроме того, произведен анализ опыта российских и зарубежных организаций в области разработок аналогичных систем, разработана архитектура системы, определены наиболее подходящие средства разработки, разработаны удобный интерфейс взаимодействия с пользователем и интеллектуальная связь между интерфейсом системы и социальными сетями. Предложенная методика реализована в виде интернет-ресурса и апробирована на примере территории г. Ханты-Мансийска.
Представленная разработка решает задачу удовлетворения потребностей людей с ограниченными возможностями в получении информации, а также может быть полезна для использования органами управления при разработке различных программ помощи инвалидам, принятия решений о развитии необходимых объектов социальной инфраструктуры, их реконструкции.
Рецензент:
Оскорбин Н.М., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой теоретической кибернетики и прикладной математики, ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный университет», г. Барнаул;
Кутышкин А.В., д.т.н., профессор, кафедра «Компьютерное моделирование и информационные технологии», ГБОУ ВПО «Югорский государственный университет», г. Ханты-Мансийск.