سیستم اطلاعات حوضه رودخانه: مدیریت داده های محیطی باز برای تحقیق و تصمیم گیری

خلاصه

مدیریت باز و استاندارد داده‌ها و زیرساخت‌های خدمات مرتبط، یک نیاز حیاتی برای ذخیره‌سازی و تبادل یکپارچه داده‌ها و اطلاعات در پروژه‌های تحقیقاتی، برای انتشار نتایج پروژه و برای کاربرد آنها در فرآیندهای تصمیم‌گیری است. با این حال، پایگاه‌های اطلاعاتی پروژه‌های معمولی اغلب تنها به یک پروژه تحقیقاتی اشاره می‌کنند و به اهداف خاصی محدود می‌شوند. پس از پیاده سازی، آن سیستم ها اغلب بیشتر نگهداری و به روز نمی شوند، و اطلاعات ذخیره شده را پس از توقف عملکرد سیستم، بی فایده می کند. سیستم اطلاعات حوضه رودخانه (RBIS) ارائه شده در اینجا طراحی شده است تا نه تنها با الزامات یک پروژه تحقیقاتی مطابقت داشته باشد، بلکه بر عملکردهای عمومی، توسعه پذیری و انطباق با استانداردهایی که معمولاً در تحقیقات محیطی بین رشته ای یافت می شود، تمرکز دارد. RBIS که در طول بیش از 10 سال همکاری تحقیقاتی در سراسر جهان توسعه یافته است، برای مدیریت انواع مختلف داده های محیطی با و بدون زمینه فضایی همراه با مجموعه ای غنی از ابرداده طراحی شده است. علاوه بر مدیریت و ذخیره سازی داده ها، RBIS عملکردهایی را برای تجسم، پیوند، تجزیه و تحلیل و پردازش انواع مختلف داده ها برای پشتیبانی از تحقیق، تصمیم گیری، انتشار نتایج و کشف اطلاعات برای انواع کاربران فراهم می کند. تمرکز این مقاله بر شرح پیاده سازی فنی و ارائه توابع است. این با مروری بر کاربردهای نمونه و تجربیات در طول توسعه و عملیات RBIS تکمیل خواهد شد. RBIS برای مدیریت انواع مختلف داده های محیطی با و بدون زمینه فضایی همراه با مجموعه ای غنی از ابرداده طراحی شده است. علاوه بر مدیریت و ذخیره سازی داده ها، RBIS عملکردهایی را برای تجسم، پیوند، تجزیه و تحلیل و پردازش انواع مختلف داده ها برای پشتیبانی از تحقیق، تصمیم گیری، انتشار نتایج و کشف اطلاعات برای انواع کاربران فراهم می کند. تمرکز این مقاله بر شرح پیاده سازی فنی و ارائه توابع است. این با مروری بر کاربردهای نمونه و تجربیات در طول توسعه و عملیات RBIS تکمیل خواهد شد. RBIS برای مدیریت انواع مختلف داده های محیطی با و بدون زمینه فضایی همراه با مجموعه ای غنی از ابرداده طراحی شده است. علاوه بر مدیریت و ذخیره سازی داده ها، RBIS عملکردهایی را برای تجسم، پیوند، تجزیه و تحلیل و پردازش انواع مختلف داده ها برای پشتیبانی از تحقیق، تصمیم گیری، انتشار نتایج و کشف اطلاعات برای انواع کاربران فراهم می کند. تمرکز این مقاله بر شرح پیاده سازی فنی و ارائه توابع است. این با مروری بر کاربردهای نمونه و تجربیات در طول توسعه و عملیات RBIS تکمیل خواهد شد. انتشار نتایج و کشف اطلاعات برای انواع کاربران. تمرکز این مقاله بر شرح پیاده سازی فنی و ارائه توابع است. این با مروری بر کاربردهای نمونه و تجربیات در طول توسعه و عملیات RBIS تکمیل خواهد شد. انتشار نتایج و کشف اطلاعات برای انواع کاربران. تمرکز این مقاله بر شرح پیاده سازی فنی و ارائه توابع است. این با مروری بر کاربردهای نمونه و تجربیات در طول توسعه و عملیات RBIS تکمیل خواهد شد.

کلید واژه ها:

سیستم اطلاعات محیطی ; مدیریت داده ها ؛ علم باز ; زیرساخت داده های مکانی ; تحقیقات محیطی ؛ تصمیم گیری

1. معرفی

تحقیقات یکپارچه منابع زیست محیطی در پروژه های بین رشته ای نیازمند درک جامع و جامعی از سیستم است که به نوبه خود بر مدیریت قدرتمند و مؤثر داده ها و استراتژی های به اشتراک گذاری اطلاعات متکی است. در عین حال، اهداکنندگان تحقیقات اروپایی و آلمانی به طور فزاینده‌ای سیاست‌های علم باز و دسترسی آزاد را از طریق ابزارها، شبکه‌ها و رسانه‌های ICT (فناوری اطلاعات و ارتباطات) اجرا می‌کنند تا دانش علمی را آسان‌تر در دسترس قرار دهند و تحقیقات را باز، جهانی و مشارکتی‌تر کنند. خلاق و نزدیکتر به جامعه [ 1]. این امر به نوبه خود مستلزم مدیریت اطلاعات و روش های به اشتراک گذاری مبتنی بر بهترین دانش و تکنیک های موجود برای حمایت از انواع مختلف کاربران، به عنوان مثال، محققان، تصمیم گیرندگان و سهامداران است. برای پرداختن به تقاضا برای به اشتراک گذاری اطلاعات مکانی، تعدادی از قالب های داده و استانداردهای رابط در دهه گذشته توسعه یافته اند که عمدتاً توسط کنسرسیوم فضایی باز (OGC) و سایر سازمان های استاندارد هدایت می شوند. به عنوان مثال استاندارد ISO19115 برای فراداده اطلاعات جغرافیایی [ 2 ] یا مشخصات خدمات کاتالوگ [ 3 ] است که هر دو به طور گسترده در زیرساخت های داده های جغرافیایی در سطوح ملی و بین المللی استفاده می شوند [ 4 ]]. با این حال، به اشتراک گذاری اطلاعات در علوم محیطی همچنین مستلزم ادغام داده های مکانی با سایر داده های غیر مکانی است.

با توجه به این نیازها در سطح رشته های علمی خاص، مخازن داده های مختلفی مانند شبکه مشاهده داده ها برای زمین [ 5 ]، سیستم اطلاعات هیدرولوژیکی CUAHSI [ 6 ] یا سیستم اطلاعات PANGEA [ 7] توسعه یافته است.]. بسیاری از این سیستم‌ها به گروه‌های کاربری خاص (مثلاً متخصصان) محدود می‌شوند و به جای اینکه واقعاً رابط‌های کاربر و سرویس را ارائه دهند، یک زیرساخت چارچوب تعریف می‌کنند یا اصلاً از خدمات مکانی پشتیبانی نمی‌کنند. مشکل دیگر پشتیبانی از دست رفته برای آپلود و به اشتراک گذاری مجموعه داده های متعلق به کاربر است. این مشکل از دست دادن ویژگی‌ها در استانداردهای موجود نیست، بلکه فقط عدم پشتیبانی از این عملکردها در سمت مشتری است. با توجه به طراحی مدیریت داده، بسیاری از سیستم‌های موجود نیز فاقد یک مدیریت دقیق مجوز کاربر هستند (به عنوان مثال، فقط اجازه نوشتن برای داده‌های متعلق به خود). با جمع بندی وضعیت موجود می توان بیان کرد که با وجود اینکه استانداردها و نرم افزارها به راحتی در دسترس هستند،

برای مقابله با این چالش ها، توسعه سیستم اطلاعات حوضه رودخانه مبتنی بر وب (RBIS) بیش از 10 سال پیش آغاز شد و تاکنون، این سیستم در بیش از 35 پروژه تحقیقاتی با اندازه های مختلف در آمریکای جنوبی، آفریقا به کار گرفته شده است. ، اروپا، استرالیا و آسیا (به مثال ها در بخش 7 مراجعه کنید ). از آنجایی که بیشتر مناطق مورد مطالعه در کشورهای در حال توسعه قرار داشتند، چالش های مرتبط با آن همواره در طول طراحی و اجرا در نظر گرفته می شد. یکی از این موارد هنوز دسترسی به اینترنت است (آمار وضعیت فعلی را می توان در زیر [ 8]). با این حال، همچنین زیرساخت‌های محلی برای مدیریت داده‌ها (مثلاً برای داده‌های سری زمانی یا داده‌های جغرافیایی) از طرف مرجع به اندازه‌ای توسعه نیافته است، مانند اروپا، جایی که، به عنوان مثال، ابتکار INSPIRE (زیرساخت اطلاعات مکانی در جامعه اروپایی) [ 4] برای انتشار داده‌های جغرافیایی به شیوه‌ای رایج پیش می‌رود. داده‌های موجود اغلب به پیش‌پردازش داده‌های زمان‌بر نیاز دارند، به عنوان مثال، اگر فقط به صورت تصویر، رکوردهای دست‌نویس، فلاپی دیسک‌ها، متن و فایل‌های اکسل با ساختاری در حال تغییر هر سال در دسترس باشند و غیره. همچنین یافتن اینکه کدام داده وجود دارد و چگونه می توان به آنها دسترسی پیدا کرد، همیشه آسان نیست. به خصوص در آغاز یک فعالیت پژوهشی، جمع آوری داده ها می تواند بسیار چالش برانگیز و زمان بر باشد. بنابراین، داشتن یک پایگاه داده مشترک با سهولت دسترسی نیز مهم است تا هر محقق یا عضو پروژه مجبور نباشد دوباره کار مشابهی را انجام دهد، که نه تنها شامل جمع‌آوری داده‌ها، بلکه پیش پردازش از قالب‌های مختلف به یک قالب نیز می‌شود. هنگامی که داده ها آماده شدند، می توان از آنها در مراحل بعدی گردش کار علمی (مثلاً مدل سازی هیدرولوژیکی) استفاده کرد. که همچنین یکی از اهدافی است که RBIS از آن حمایت می کند و همچنین انتشار و به اشتراک گذاری داده های تحقیقاتی بین محققان و تصمیم گیرندگان به روشی استاندارد و خدمات محور است. در دسترس بودن و باز بودن داده های تحقیقاتی نیز به طور فزاینده ای توسط سازمان های تأمین مالی درخواست می شود.9 ].

RBIS چیست؟ RBIS یک سیستم اطلاعاتی مبتنی بر وب است که در گروه جغرافیا، علوم اطلاعات جغرافیایی در دانشگاه فردریش شیلر ینا در آلمان توسعه یافته است و هدف آن محققان و تصمیم گیرندگان است. اهداف اصلی آن مدیریت داده های محیطی از رشته های مختلف با تمرکز بر مدیریت فراداده و چندین قالب داده (به عنوان مثال، مکانی، سری زمانی و پردازش داده ها) است ( بخش 2 ). برای یافتن و دسترسی به داده های مدیریت شده، توابع جستجو و فیلتر ( بخش 3 )، و همچنین رابط ها و خدمات ارائه شده ( بخش 4 ) وجود دارد . مدیریت، به ویژه مربوط به کاربر و مدیریت مجوز، در بخش 5 توضیح داده شده است. معماری فعلی و اجزای نرم افزار مورد استفاده آن در بخش 6 توضیح داده شده است . نمونه هایی برای کاربرد و انواع استفاده از RBIS بخشی از بخش 7 است . در نهایت، یک بحث کوتاه و چشم انداز برای پیشرفت های برنامه ریزی شده بعدی وجود دارد.

2. RBIS: مدیریت داده ها، تجزیه و تحلیل و تجسم

RBIS برای مدیریت انواع مختلف داده های محیطی با و بدون زمینه فضایی همراه با ابرداده های آن طراحی شده است. داده ها محدود به محتوا، موقعیت مکانی یا زمینه خاص تحقیق نیستند و عمدتاً بر اساس نوع (به عنوان مثال، داده های سری زمانی، داده های جغرافیایی (قالب های برداری و شطرنجی)، داده های فضا-زمان، نقشه ها، اسناد، مدل های شبیه سازی و غیره گروه بندی می شوند. .). استفاده کنونی عمدتاً مربوط به داده‌های مورد نیاز یا تولید شده برای ارزیابی تأثیر آب و هوا از حوزه‌های علوم طبیعی است (به عنوان مثال، داده‌های سری زمانی آبی- هواشناسی، کاربری زمین، آتش‌سوزی، اجتماعی-اقتصادی، خاک، زمین‌شناسی، ارتفاع، پوشش گیاهی، شاخص‌ها و غیره). ، با تمرکز ویژه بر مدیریت داده های سری زمانی آبی-هوایی، به عنوان مثال، همانطور که برای مدل سازی هیدرولوژیکی مورد نیاز است. در کنار مدیریت و ذخیره سازی داده ها،

مدیریت فراداده به طور کلی در بخش 2.1 توضیح داده خواهد شد . مدیریت و عملکردهای مربوط به داده های مکانی، داده های سری زمانی، داده های شبیه سازی و سایر انواع داده ها در بخش 2.2 ، بخش 2.3 ، بخش 2.4 و بخش 2.5 توضیح داده خواهد شد .

2.1. فراداده

تمرکز اصلی سیستم بر روی ابرداده ها (“داده های مربوط به داده ها” [ 10 ]) است تا داده های موجود را قابل یافتن کند و در مورد وجود آنها اطلاع رسانی کند. در این مورد، نیازی نیست که مجموعه داده به خودی خود آپلود شود، بلکه باید تا حد امکان توضیح داده شود. ابرداده‌ها در RBIS بر اساس اجرای کامل استاندارد ISO 19115 برای داده‌های جغرافیایی ذخیره می‌شوند که با توجه به الزامات خاص انواع داده‌های پشتیبانی شده در RBIS گسترش یافته است. بر این اساس، داده‌های جغرافیایی بر اساس ISO 19115 توصیف می‌شوند، در حالی که همه مجموعه‌های داده دیگر فقط از زیر مجموعه‌های استاندارد استفاده می‌کنند، به عنوان مثال، عنصر “افراد و سازمان‌ها” برای توصیف طرف‌های مسئول.

تجسم مجموعه داده های فراداده، ایجاد، دستکاری و پیوند دادن آنها در بخش های زیر توضیح داده شده است.

2.1.1. نمای کلی و جزئیات

فهرست اجمالی ممکن است شامل ستون های قابل مشاهده یا پنهان باشد که می توانند در صورت تقاضا نمایش داده شوند. مثالی برای ابرداده داده سری زمانی در شکل 1 نشان داده شده است . در سرصفحه جدول، مجموعه داده ها را می توان با استفاده از عملگرهای مختلف متناسب با نوع داده مرتب یا فیلتر کرد، به عنوان مثال، “حاوی”، “حاوی ندارد” یا “پایان می یابد” برای متن یا “<“، “≤” یا “> ” برای اعداد علاوه بر این، می‌توان فهرست‌های به‌دست‌آمده را به عنوان یک مجموعه داده CSV صادر کرد، که یا به مهم‌ترین ویژگی‌های مجموعه محدود می‌شود یا شامل همه ویژگی‌های فراداده موجود است. مجموعه‌های داده شامل یا مرتبط با مختصات فضایی را می‌توان به‌عنوان یک مجموعه داده برداری در قالب Shapefile صادر کرد. علاوه بر این، نتایج جستجو و فیلتر فعلی را می توان برای استفاده بعدی و اشتراک گذاری با دیگران ذخیره کرد.

پیوند جزئیات در اولین ستون ها ( شکل 1 را ببینید ) همیشه به نمای دقیق تری در مجموعه داده های منفرد منجر می شود. در اینجا، امکان مشاهده، ویرایش یا حذف مجموعه داده و دسترسی به داده ها و توابع مرتبط یا مرتبط وجود دارد. این همچنین شامل یک تابع آپلود فایل است که به فرد امکان می دهد به راحتی فایل های دلخواه را به مجموعه داده، مانند تصاویر، داده های خام یا اسناد متنی پیوست کند. به عنوان مثال، این می تواند تصویر یک ایستگاه اندازه گیری باشد که تفسیر صحیح داده های اندازه گیری شده مرتبط را آسان تر می کند.

2.1.2. پشتیبانی چند زبانه

در حالی که محققان معمولاً به کار و برقراری ارتباط به زبان انگلیسی عادت دارند، ذینفعان محلی (مثلاً در ویتنام) و سایر طرف های ذینفع اغلب مهارت ها و تجربه محدودی در این زمینه دارند. برای کاهش موانع زبانی و در نتیجه استفاده از موانع برای غیر انگلیسی زبانان، RBIS دارای پشتیبانی چند زبانه برای همه رابط های کاربری خود است. همه عناصر ناوبری، اطلاعیه ها، توضیحات فیلدهای فراداده و تحت شرایط خاص، محتوای فهرست های انتخابی قابل ترجمه هستند. وضعیت فعلی همه ترجمه ها (ذخیره شده در پایگاه داده و فایل ها) انگلیسی، ویتنامی، اسپانیایی، پرتغالی و آلمانی را پوشش می دهد. در رابط وب RBIS، زبان ها را می توان به راحتی با استفاده از یک لیست کشویی واقع در گوشه سمت راست بالای صفحه وب تغییر داد ( شکل 1 را ببینید ).

2.1.3. ایجاد و ویرایش

به منظور ایجاد، دستکاری یا حذف مجموعه‌های داده در RBIS، باید یک حساب کاربری با مجوزهای دسترسی مناسب داشته باشید (به بخش 5 مراجعه کنید ). برای جلوگیری از ناهماهنگی داده‌ها و برای ساده‌سازی ورودی داده‌ها، اطلاعات با استفاده از فهرست‌های انتخابی در صورت امکان وارد می‌شوند. برای سهولت ایجاد مجموعه داده ها (به عنوان مثال، هنگام وارد کردن تعداد بیشتری از مجموعه داده های مشابه)، RBIS دارای یک سیستم الگو است که از ذخیره سازی و استفاده مجدد از الگوهای داده تولید شده توسط کاربر پشتیبانی می کند. این الگوها همچنین می توانند به عنوان پایه ای برای ایجاد یا واردات خودکار داده ها عمل کنند.

2.1.4. پیوند مجموعه داده ها

اطلاعات محیطی اغلب با داده های دیگر مرتبط و متنی است. یک مثال می تواند مجموعه داده سری زمانی باشد که در یک مطالعه استفاده شده است، که از سوی دیگر، در یک نشریه ذخیره شده در بخش “سند” RBIS توضیح داده شده است. برای ایجاد پیوندهای مطابق، می‌توان هر مجموعه داده RBIS را با هر مجموعه داده دیگری که در RBIS ذخیره شده است پیوند داد. پیوندهای صریح نیز با استفاده از فیلدهای ابرداده امکان پذیر است و ایجاد می شود. یک مثال رایج برای این نوع انجمن، پیوند یک شخص یا سازمان به یک مجموعه داده است که نقش آنها را به عنوان یک طرف مسئول بیان می کند. مثال دیگر ارتباط مستقیم بین سایت مطالعه و مجموعه داده است که در شکل 2 نشان داده شده استاز نقطه نظر محل مطالعه اگر یک مجموعه داده به خودی خود هیچ مختصات فضایی نداشته باشد، اما همچنان به یک مکان مطالعه یا منطقه خاص اشاره دارد، می تواند مورد استفاده قرار گیرد و بر رابطه فضایی آن تأکید کند. راه دیگر پیوند از طریق توصیف ورودی و خروجی یک مرحله پردازش است (به بخش 2.4 مراجعه کنید ). پیوندهای ایجاد شده همیشه از هر مجموعه داده درگیر قابل مشاهده است.

2.2. داده های فضایی

مجموعه داده های مدیریت شده در سیستم های اطلاعات محیطی و به طور خاص در RBIS به نوعی دارای یک رابطه فضایی هستند. برای توصیف این رابطه، انواع داده های RBIS خاص حاوی اطلاعات مکان خود با استفاده از مختصات نقطه، وسعت جعبه مرزی یا چند ضلعی هستند. به عنوان گزینه دوم، می توان آنها را مستقیماً به یکی از آن مجموعه داده ها پیوند داد، به عنوان مثال، هر مجموعه داده سری زمانی به یک مجموعه داده ایستگاه پیوند داده می شود.

هنگامی که اطلاعات مکانی برای یک مجموعه داده خاص در دسترس است، می توان آن را در نقشه ها نمایش داد. مختصات نقطه (بسته به سطح بزرگنمایی به صورت نقاط خوشه ای نمایش داده می شود) یا وسعت کادر محدود در یک لایه ویژگی پر شده پویا نمایش داده می شود، که همیشه پس از تغییر مجموعه داده های فهرست شده در لیست های کلی در طول فیلتر کردن، تغییر می کند. فایل های شکل و شطرنجی وارد شده را می توان در نقشه ها ترکیب کرد و در سرویس گیرنده وب جداگانه دیگری که در RBIS یکپارچه شده است، نمایش داده شد. به طور کلی، WMS (Web Map Service) یا WMS-T (WMS + Time) [ 12 ] از منابع داخلی (RBIS) و خارجی را می توان در هر نقشه گنجاند ( شکل 3)). هنگامی که یک WMS داخلی ایجاد شد، به طور خودکار در نقشه مجموعه داده مرتبط گنجانده می شود. منابع WMS یا WMS-T خارجی باید توسط مدیر برنامه پیکربندی شوند، اما این امکان را نیز به فرد می دهد تا لیست های لایه های قابل حذف را ایجاد کند.

2.3. داده های سری زمانی

داده‌های سری زمانی اندازه‌گیری یا شبیه‌سازی شده معمولاً می‌توانند به یک نقطه (به عنوان مثال، ایستگاه اندازه‌گیری)، سلول‌های شبکه با اندازه‌های مختلف (به عنوان مثال، داده‌های مدل آب و هوا) یا یک چندضلعی (مانند موجودیت‌های مدل‌سازی فضایی مانند واحدهای پاسخ هیدرولوژیکی) مرتبط باشند. تمرکز در RBIS بر مدیریت، پردازش و تجسم داده های ایستگاه است.

ایستگاه ها با نام، نوع (اقلیم، اندازه گیری، گمانه، ایستگاه مجازی و غیره)، موقعیت مکانی (مختصات در سیستم مرجع فضایی منبع اصلی)، سال تاسیس و شاید بسته شدن و مسئولین توصیف می شوند ( شکل 4 الف). ابرداده سری زمانی می تواند مستقیماً به یک ایستگاه مرتبط شود و ممکن است یک یا چند پارامتر داشته باشد ( شکل 5 ب). مجموعه داده سری زمانی باید به صورت متن در قالب مشخصی آپلود شود (برای جزئیات بیشتر، به آموزش آنلاین [ 14 ] مراجعه کنید). بسته به مرحله زمانی، شکاف ها به عنوان ابرداده تجزیه و تحلیل و ذخیره می شوند. هنگامی که مجموعه داده با موفقیت بارگذاری شد، می توان آن را به عنوان یک تصویر یا به عنوان یک نمودار تعاملی تجسم کرد ( شکل 4ب). برای تجزیه و تحلیل بیشتر داده‌ها، می‌توان کشف کرد که داده‌های همان پارامتر و وضوح زمانی در چه فاصله‌ای در دسترس هستند، چقدر همبستگی دارند، در کدام ارتفاع و آیا می‌توان شکاف داده‌ها را با استفاده از یک یا چند ایستگاه اطراف پر کرد. با توجه به شکاف های داده، یک جعبه ابزار پر کردن شکاف مبتنی بر قانون در RBIS ارائه شده است [ 14]]. مقادیر داده برای شکاف های پر شده توسط توابع درون یابی اجرا شده (به عنوان مثال، نزدیکترین همسایه، درونیابی خطی، وزن معکوس فاصله) جدا از داده های اصلی ذخیره می شوند. جزئیات درونیابی (روش ها، پارامترها و سری های زمانی مورد استفاده) به عنوان ابرداده ذخیره می شوند تا اطمینان حاصل شود که تمام اطلاعات منشأ مربوط به فرآیند پر کردن شکاف ردیابی می شوند. در نهایت، داده های سری زمانی به روش های مختلف قابل دسترسی و دانلود هستند. گزینه های ذیل در دسترس هستند:

دانلود فایل داده اصلی وارد شده،
صادرات مجموعه داده کامل همانطور که در پایگاه داده ذخیره می شود (مقادیر تاریخ از دست رفته برای سهولت استفاده پر می شود، به عنوان مثال، برای کارهای مدل سازی)،
صادرات داده های سری زمانی با پارامترهای انتخاب شده در یک بازه زمانی انتخاب شده،
صادرات داده های سری زمانی با یا بدون شکاف های پر شده،
صادرات داده های سری زمانی جمع آوری شده در مراحل مختلف زمانی،
صادرات داده ها از ایستگاه های مختلف (فقط یک پارامتر) در صورت نیاز در مدل های شبیه سازی محیطی [ 15 ].

یک ماژول RBIS دیگر به فرد اجازه می دهد تا داده های متغیر فضا-زمان را ذخیره و مدیریت کند، به عنوان مثال، مخلوطی از داده های سری زمانی و داده های جغرافیایی که معمولاً به صورت مجموعه ای از تصاویر شطرنجی ارائه می شوند. پارامترها مشابه داده های سری زمانی، از جمله نوع پارامتر، واحد و توضیحات توصیف می شوند. شرح ابرداده از نمایه ابرداده جغرافیایی پیروی می کند که با اطلاعات اضافی، مانند مقدار مقادیر از دست رفته و وضوح زمانی، گسترش می یابد. خود مجموعه داده می تواند به عنوان یک فایل همانطور که در بخش 2.1.1 توضیح داده شده است ذخیره شود . یک مثال می تواند نتایج مدل آب و هوایی باشد که به عنوان فایل های netCDF ارائه شده است. به دلیل ویژگی های ترکیبی، مجموعه داده های فضا-زمان را می توان از طریق داده های سری زمانی و نماهای داده های جغرافیایی مرور و جستجو کرد.

2.4. پردازش داده ها

پروژه‌های تحقیقاتی با استفاده از RBIS ممکن است با مدل‌سازی فرآیندهای زیست‌محیطی (کاربری زمین، آب و هوا، هیدرولوژی، و غیره) سر و کار داشته باشند، به عنوان مثال، در زمینه ارزیابی اثرات مبتنی بر سناریو. توصیف نرم افزار شبیه سازی، برنامه کاربردی مدل و زنجیره مدل یک نیاز مهم در طول توسعه RBIS بود. این در ماژول “پردازش” RBIS منعکس شده است، که امکان توصیف فرآیندهای دودمان را فراهم می کند. این شامل سه بخش است که امکان توصیف منبع داده، نرم افزار پردازش و مرحله پردازش را فراهم می کند (به بخش بعدی مراجعه کنید). یک مجموعه داده RBIS (مثلاً داده‌های سری زمانی) می‌تواند مستقیماً به یک مرحله پردازش پیوند دهد تا پیوندی بین داده‌های نتیجه و نحوه ایجاد آن ایجاد کند. برعکس، همانطور که در نشان داده شده است، می توان دید کجا یک مجموعه داده خاص به عنوان ورودی برای مرحله پردازش استفاده شده است.شکل 5 . هدف از پیاده‌سازی این است که همچنان اجازه دهد نقشه‌برداری از عنصر اصل و نسب ISO 19115 [ 2 ] برای ارائه آن اطلاعات به روشی استاندارد شده در حالی که به فرد امکان می‌دهد اطلاعات پردازشی بسیار دقیق‌تری را به روشی انعطاف‌پذیر ذخیره کند. نگاشت به ISO 19115 همچنین فرصت استفاده از ابزارهای خارجی موجود مانند MetaViz [ 16 ] را برای تجسم منشأ مبتنی بر نمودار، مشابه تصویر شماتیک در شکل 6 می دهد .

2.4.1. منبع داده، نرم افزار و پردازش

به منظور توصیف صحیح یک گردش کار پردازش داده، RBIS به فرد اجازه می دهد تا اطلاعات مربوط به داده های ورودی (به عنوان مثال، منابع داده)، نرم افزار و روش مورد استفاده برای پردازش داده ها، کاربرد نرم افزار در داده های ورودی و داده های خروجی حاصل را مدیریت کند. .

یک منبع داده در RBIS توسط ابرداده با ویژگی‌های استاندارد، مانند نام، توضیحات یا شخص مسئول توصیف می‌شود. سپس این مجموعه داده را می توان به لیستی از مجموعه داده های ذخیره شده در RBIS یا به منابع خارجی مانند سری های زمانی یا نقشه ها پیوند داد. دومین مؤلفه ای که توضیح داده می شود، نرم افزاری است که برای پردازش (مثلاً برای مدل سازی یا پیش پردازش داده ها) استفاده شده است. توابع خاص، ماژول ها یا برنامه های افزودنی نرم افزار را می توان در یک مجموعه داده جدید توصیف کرد و می تواند به یک بسته نرم افزاری والدین یا مرتبط مرتبط شود. نسخه نهایی استفاده شده از نرم افزار یا ماژول یک نرم افزار باید به عنوان یک مجموعه داده جداگانه ایجاد شود تا از داشتن توضیحات تکراری جلوگیری شود. مرحله پردازش اطلاعاتی در مورد آنچه انجام شده است، پیوند منبع داده ورودی با نسخه نرم افزار، سازنده، سایت مطالعه، مراحل پردازش والد یا قبلی و داده های خروجی. یک مرحله فرآیند را می‌توان با ویژگی‌های اضافی، مانند زمان شروع/پایان، نوع پردازش و در مورد شبیه‌سازی متغیر زمانی، دوره زمانی شبیه‌سازی توصیف کرد.

2.4.2. نمونه های پردازش

یک مثال برای مرحله پردازش، وارد کردن خودکار داده‌های خلاصه سطح جهانی روز (GSOD) است (به بخش 4.1 مراجعه کنید ). نرم افزار مورد استفاده یک روال واردات خودکار در RBIS است. منبع داده یک سرویس FTP است که قابل دسترسی است. مرحله پردازش، خود فرآیند واردات یا به‌روزرسانی است. تاریخ آخرین اجرای فرآیند به طور خودکار در هر به روز رسانی به روز می شود.

نمونه دیگری از زنجیره فرآیند/مدل ساده شده که در Vu Gia Thu Bon RBIS [ 13 ] توضیح داده شده است در شکل 6 نشان داده شده است.. این نشان می‌دهد که مجموعه داده‌های مدل آب و هوای ECHAM5 از سناریوهای مختلف آب و هوایی به عنوان داده‌های ورودی برای یک فرآیند کاهش مقیاس منطقه‌ای بر اساس مدل آب و هوای منطقه‌ای تحقیق و پیش‌بینی آب‌وهوا (WRF) همراه با مجموعه داده‌های تحلیل مجدد تاریخی ERA40 خدمت می‌کنند. نتایج به عنوان ورودی داده های آب و هوایی همراه با مجموعه داده های خاک، زمین شناسی، پوشش زمین و ارتفاع برای ارزیابی تأثیر تغییر اقلیم و پوشش زمین بر دسترسی آب و بار رسوب در حوضه رودخانه Vu Gia و Thu Bon (VGTB) در مرکز استفاده شد. ویتنام تخلیه شبیه سازی شده در چندین نقطه در داخل حوضه و در خروجی آن سپس به عنوان ورودی برای استفاده از مدل های MIKE FLOOD، MIKE 11 و MIKE HYDRO برای پیش بینی سیل، نفوذ آب شور و اثرات مخازن استفاده شده است [17 ] .

2.5. داده های دیگر

انواع دیگری از داده ها نیز وجود دارند که می توانند توسط ابرداده مدیریت و توصیف شوند. یکی از آنها “اسناد” است، مانند نشریات، پوسترها، ارائه ها یا موارد دیگر. مجموعه‌های داده‌ای که شرح مفصل خود را ندارند، مانند داده‌های سری زمانی، یا با ساختار موجود مطابقت ندارند، می‌توانند تحت «داده‌های دیگر» توصیف شوند. این می تواند فقط یک فایل باشد (به عنوان مثال، فایل اکسل با هر نوع اطلاعات) یا شرح یک مخزن داده خارجی (به بخش 2.4.1 مراجعه کنید ). نمونه‌ای از توصیف سفارشی یک نوع داده، اطلاعات خاک (نمونه‌های نمونه‌برداری و افق‌ها) است. در حالی که عملکرد فیلتر شرح داده شده در بخش 2.1.1همچنین می تواند برای جستجوی مجموعه داده های خاص خاک (به عنوان مثال، همه نمونه ها با محدوده مقدار pH مشخص) استفاده شود، مکان های مجموعه داده به دست آمده به راحتی در نقشه های اجمالی قابل مشاهده است. با استفاده از این توابع رایج RBIS، مجموعه داده هایی با ویژگی های خاص و در مکان ها را می توان به سرعت شناسایی کرد. فهرستی از افق های خاک با مجوزهای مشاهده و دانلود محدود در بخش 5 نشان داده شده است . برای همه این نوع داده ها، مجموعه ای اساسی از ویژگی ها وجود دارد، اما در بیشتر موارد، باید مطابق با اطلاعات موجود گسترش یابد.

نوع خاص دیگر از داده ها، اطلاعات مربوط به سناریوهای توسعه آینده و شاخص های مرتبط است. در اینجا، RBIS از توصیف سناریوها (به عنوان مثال، سناریوهای تغییرات آب و هوا، خطوط داستان) پشتیبانی می کند و می تواند برای پیوند دادن نتایج پروژه به آنها استفاده شود. شاخص های محاسبه شده یا ترسیم شده (مثلاً مربوط به آب آشامیدنی، جمعیت، بارندگی، امنیت غذایی) در قالب های مختلف (مثلاً مقادیر منفرد، داده های سری زمانی، نمودارها، نقشه ها) می توانند مستقیماً به یک سناریو و منطقه مورد مطالعه مرتبط شوند. ماژول سناریو و شاخص محصول تقاضاهای مطرح شده در یک پروژه تحقیقاتی است، جایی که از آن خواسته شد تا طیف وسیعی از مقادیر شاخص های مختلف را در زمینه مناطق مورد مطالعه و سناریوهای تغییرات آب و هوایی توصیف کند [18 ] .

در بسیاری از پروژه‌های تحقیقاتی، نه تنها داده‌های پژوهشی باید به اشتراک گذاشته شوند، بلکه اطلاعاتی درباره رویدادها، مانند جلسات با سهامداران، کارگاه‌های پروژه یا ضرب‌الاجل‌های مهم نیز لازم است. برای ارائه چنین عملکردهایی در RBIS، یک تقویم پیاده سازی شد. این تقویم از سیستم مدیریت مجوز RBIS موجود استفاده می‌کند و به افراد اجازه می‌دهد به راحتی اسناد (مانند صورتجلسه یا ارائه کارگاه) را به رویدادهای فردی پیوست کنند. علاوه بر این، یک تابع اعلان مرکزی RBIS می تواند برای اطلاع رسانی به کاربران در مورد رویدادهای جدید و آینده استفاده شود.

3. جستجو و فیلتر

برای جلوگیری از پایان یافتن به یک «گورستان داده» حاوی مجموعه‌های داده بسیاری که هرگز دوباره استفاده نمی‌شوند، لازم است گزینه‌هایی ارائه شوند تا داده‌های ذخیره‌شده به راحتی قابل یافتن و از طریق ابرداده‌های ذخیره‌شده آن‌ها در دسترس باشند. برای دستیابی به این هدف، RBIS توابع مختلفی را پیاده سازی می کند که بر گروه های کاربری مختلف و سناریوهای برنامه متمرکز است. گروه های کانونی اصلی پژوهشگران، شرکای پروژه و ذینفعان محلی هستند که از قبل از وجود RBIS اطلاع دارند. یک گروه کاربری دیگر متشکل از محققان خارجی یا سهامداران علاقه مند به جمع آوری داده های ارائه شده در RBIS است. در حالی که گروه اول می توانند از عملکردهای جستجوی RBIS استفاده کنند، کاربران خارجی برای یافتن RBIS به موتورهای جستجو مانند Google وابسته هستند. هنگامی که کاربر سیستم را پیدا کرد، باید در گام دوم به او کمک کرد تا داده ها و اطلاعات مورد نظر خود را بیابد. برای این منظور، RBIS به شخص اجازه می دهد تا تمام ابرداده ها را حتی برای کاربرانی که وارد سیستم نشده اند، یعنی از جمله موتورهای جستجویی که می خواهند محتوای RBIS را فهرست بندی کنند، مشاهده کند.

هنگامی که کاربر به RBIS دسترسی پیدا کرد، چندین گزینه برای جستجوی داده ها و اطلاعات وجود دارد. برای یک نمای کلی، یک تابع جستجوی سراسری وجود دارد که بر اساس گزینه جستجوی متن کامل ارائه شده توسط سیستم مدیریت پایگاه داده، PostgreSQL [ 19 ] است. این همچنین شامل یک گزینه جستجوی فضایی بر اساس یک کادر محدود یا یک سایت مطالعه است که یک منطقه به اضافه یک منطقه بافر اختیاری را نشان می دهد ( شکل 7 را ببینید ). جستجوی فضایی با استفاده از توابع پسوند PostgreSQL PostGIS [ 20]. در نتیجه، کاربر لیستی از نتایج گروه بندی شده بر اساس نوع داده دریافت می کند. بدون ارائه هیچ معیاری برای جستجو، همه مجموعه‌های داده فهرست شده‌اند، که امکان مرور سریع محتوای RBIS را فراهم می‌کند. سایت مطالعه، گستره و بافر فضایی نیز می‌تواند به‌عنوان فیلترهای موقت یا دائمی تنظیم شود، که به‌طور خودکار برای جستجوهای بعدی، بدون توجه به نوع مجموعه داده اعمال می‌شوند. این تابع را می توان برای ایجاد نماهای فردی یا کاهش تعداد مجموعه داده های ارائه شده در تاسیسات RBIS که مناطق بزرگتر را پوشش می دهد، استفاده کرد، به عنوان مثال، همانطور که در مرکز خدمات علمی آفریقای جنوبی برای تغییرات آب و هوا و سیستم اطلاعاتی مدیریت زمین تطبیقی (SASSCAL) یافت می شود. [ 21 ] که مساحت کل جنوب آفریقا را در بر می گیرد و به مرکز خدمات علمی SASSCAL تعلق دارد [ 22 ].

گزینه دیگری برای جستجوی مجموعه داده ها، باز کردن مستقیم فهرست کلی یک نوع داده است (به عنوان مثال، “داده های سری زمانی”). در اینجا، کاربر می تواند از طریق نقشه (جعبه مرزی) جستجو کند یا از گزینه های فیلتر شرح داده شده در بخش 2.1.1 استفاده کند . علاوه بر این، جستجوی متنی روی تمام ویژگی‌های یک نوع داده به عنوان جستجوی متنی آزاد یا با کمک فهرست‌های از پیش تعریف‌شده که فقط موارد استفاده شده را نشان می‌دهد، وجود دارد.

در نهایت، مجموعه داده‌ها در RBIS نیز از طریق واسط سرویس وب کاتالوگ یکپارچه آن (CSW) در معرض دید قرار می‌گیرند (به بخش 4 مراجعه کنید ). این استاندارد تبادل ابرداده باز همچنین توابع جستجو را فراهم می کند که بنابراین می توان از آنها برای یافتن و دسترسی به داده ها در RBIS استفاده کرد.

4. رابط ها و خدمات

از آنجایی که هدف سیستم ادغام داده‌ها از منابع مختلف، ارائه داده‌ها برای استفاده بیشتر (مثلاً برای مدل‌سازی) و اطلاع‌رسانی در مورد داده‌های موجود به روشی استاندارد است، چندین رابط سرویس پیاده‌سازی می‌شوند. سایر رابط ها از واردات و پیش پردازش خودکار داده های سری زمانی از منابع مختلف یا صادرات داده ها در قالب های خاص پشتیبانی می کنند. این واسط ها و خدمات واردات و صادرات به طور خلاصه در بخش 4.1 توضیح داده شده است . گزینه سوم قرار گرفتن در معرض ابرداده از طریق CSW استاندارد شده است. ادغام و استفاده از آن در بخش 4.2 نشان داده شده است .

4.1. ادغام با ارائه دهندگان داده و کاربران

علاوه بر وارد کردن دستی داده ها و ابرداده ها از طریق وب سایت خود، RBIS عملکردهای مختلفی را برای واردات و پیش پردازش خودکار انواع داده های انتخاب شده ارائه می دهد. یک مثال، رابط‌هایی برای واردات و به‌روزرسانی خودکار داده‌های سری زمانی است. داده ها را می توان به صورت محلی یا در مخازن آنلاین و همچنین از خدمات وب قرار داد. یکی از این مخازن آنلاین محصول خلاصه روز جهانی سطح جهانی (GSOD) است. ارائه شده توسط مرکز ملی داده های آب و هوایی (NCDC) در آشویل، ایالات متحده، GSOD یک مجموعه داده آب و هوایی جهانی و رایگان است که بر اساس ایستگاه های هواشناسی سازمان جهانی هواشناسی (WMO) و پایگاه داده سطحی یکپارچه (ISD) (DSI-3505) [23] است . ، 24]. هنگام وارد کردن این داده ها به RBIS با استفاده از توابع خودکار، واحدها از انگلیسی به واحدهای SI تبدیل می شوند [ 15 ]. داده‌های GSOD جایگزین نیاز به جمع‌آوری داده‌های سری زمانی بیشتر لازم برای تحلیل‌های عمیق در یک منطقه نمی‌شود، اما در مراحل اولیه تحقیق یا اگر داده‌های دیگری در دسترس نباشد کمک زیادی می‌کند. به طور مشابه، داده های آب و هوایی اندازه گیری شده در ایستگاه های هواشناسی در سراسر آلمان و ارائه شده توسط مرکز داده های آب و هوای خدمات آب و هوای آلمان [ 25 ] را می توان به راحتی به RBIS وارد کرد.

مورد استفاده دیگر برای واردات خودکار داده ها، ادغام مداوم اندازه گیری های آنلاین انجام شده در پروژه های تحقیقاتی فردی است (به عنوان مثال، داده های رطوبت خاک). پس از درخواست یا دسترسی به داده ها توسط سرور RBIS، فرآیندهای واردات را می توان به راحتی توسط کاربر یا داده خوان سفارشی که توسط مدیر پیاده سازی شده است، پیکربندی کرد. برای پیکربندی توسط کاربر، داده ها باید در قالب خاصی باشند (تاریخ و پارامتر در ستون). علاوه بر این، لازم است یک قانون پیش پردازش ایجاد شود (فهرست حذف ستون، اجازه حذف تاریخ های تکراری) و ترکیب آن با یک قانون واردات که مکان منبع داده، قانون نام فایل (پیشوند)، الگوی وارد کردن داده سری زمانی و پیوند به مجموعه داده مقصدبخش 2.4.2 . نه تنها واردات داده، بلکه ایجاد مجموعه داده های فراداده نیز می تواند بر اساس مجموعه ای از داده های پایه با ساختار یکسان و الگوهای از پیش تعریف شده خودکار شود.

برای استفاده بیشتر و تجزیه و تحلیل داده ها یا ابرداده ها در ابزارهای خارجی، داشتن توابعی برای صادرات و دانلود انبوه مهم است. یکی از آنها تابعی برای صادرات ابرداده در قالب CSV است. مجموعه داده های صادر شده به این شکل را می توان به راحتی در ابزارهای خارجی مانند MS Excel مقایسه، بررسی یا تجزیه و تحلیل کرد و امکان پردازش و تجزیه و تحلیل بیشتر داده ها را فراهم می کند. RBIS همچنین شامل توابع خاصی برای صادرات داده ها به سیستم مدلسازی سازگار Jena (JAMS) [ 26 ] است که به فرد اجازه می دهد به راحتی ورودی های داده سری زمانی را برای انواع زیادی از مدل های شبیه سازی هیدرولوژیکی کمی و کیفی ارائه دهد.

4.2. خدمات

برای افشای ابرداده در مورد مجموعه داده های شطرنجی، برداری، خاک و سری زمانی در اینترنت، یک CSW مطابق با استاندارد OGC [ 3 ] بر اساس پیاده سازی pycsw [ 27 ] راه اندازی و یکپارچه شده است. در حالی که تنها مجموعه‌های داده‌ای که محدودیت‌های مجوز خواندن ندارند، در معرض دید قرار می‌گیرند، RBIS CSW از هر مشتری CSW قابل دسترسی است. به عنوان مثال، یک رابط جستجوی مبتنی بر وب، ادغام تعدادی از نمونه های RBIS [ 28 ] و زیرساخت GLUES Geodata [ 29 ] (نگاه کنید به شکل 8 )، یک پلت فرم داده و خدمات مشترک برای پروژه های تحقیقاتی در سراسر جهان است که در برنامه تحقیقاتی “Sustainable Land” تامین می شود. مدیریت» وزارت آموزش و تحقیقات آلمان (BMBF) [ 30].

راه اندازی یک سرویس مشاهده حسگر (SOS) [ 31 ] برای داده های سری زمانی مبتنی بر istSOS [ 32 ] در حال حاضر در دست توسعه است.

5. مدیریت، کاربر و مدیریت مجوز

برای مدیریت و نگهداری نمونه‌های RBIS، باید به پیکربندی کلی (به عنوان مثال، وسعت فضایی کلی، منطقه UTM برای محاسبات فاصله، فعال یا غیرفعال کردن ماژول‌ها)، مدیریت کاربر و مجوز، پشتیبانی کاربر، تشخیص خطا و گزارش اهمیت داد. و جمع آوری خواسته های کاربران همه دسترسی‌های نوشتن (نام کاربری، نوع عملکرد، تاریخ، پیام خطا و عکس فوری از وضعیت قبلی مجموعه داده) ثبت می‌شوند و تغییرات اخیر در منوی «گزارش» نشان داده می‌شوند. علاوه بر این، نامه‌های اعلان را می‌توان به صورت خودکار ارسال کرد تا اعضای پروژه در مورد مجموعه داده‌های جدید یا تغییر یافته مطلع شوند.

توابع مدیریت کاربر و مجوز در RBIS گزینه های دقیقی را برای محافظت یا انتشار ابرداده ها و داده ها ارائه می دهند. به همین دلیل، هرگونه دسترسی به RBIS مستلزم استفاده از حساب کاربری است. ایجاد حساب های کاربری از یک روش دو مرحله ای پیروی می کند. ابتدا یک کاربر می تواند از طریق فرم ثبت نام آنلاین برای یک حساب کاربری درخواست دهد. در مرحله دوم، مدیران سیستم تصمیم خواهند گرفت که آیا یک حساب کاربری ایجاد شده است یا خیر و به کدام مجوزهای کلی داده می شود (به عنوان مثال، اجازه خواندن، دانلود یا تغییر اطلاعات). پس از ایجاد حساب کاربری، کاربر از حساب کاربری و رمز عبور خود مطلع می شود. اکانت ها ممکن است تاریخ انقضای بیشتری داشته باشند. تخصیص مجوزهای مشاهده، صادرات یا دستکاری به یک حساب کاربری با تخصیص گروه های مجوز انجام می شود. آن گروه‌های آزادانه طراحی شده نشان می‌دهند که کدام نوع مجوز در هر یک از ماژول‌های مختلف RBIS اعطا می‌شود. مدیریت مجوز از طریق گروه‌ها بر این فرض استوار است که همه افراد در یک پروژه مجاز به دسترسی به تمام مجموعه‌های داده در یک ماژول هستند و حساب‌های کاربری فقط برای اعضای پروژه ارائه می‌شوند. از آنجایی که این فرض همیشه با الزامات مطابقت ندارد، توسط یک مدیریت مجوز مبتنی بر مجموعه داده با مالک اختصاص داده شده تکمیل می شود. چنین الزاماتی می‌تواند از صاحبان مجموعه داده‌ها (حفاظت از مالکیت معنوی)، محدودیت‌های استفاده از مجموعه داده‌ها (مجوز، محدودیت استفاده)، و همچنین از تقاضا برای ارائه حساب‌های کاربری برای کاربران خارجی، مانند سهامداران محلی یا سایر محققان، نشات بگیرد. علاوه بر مجوزهای مبتنی بر گروه، هر مجموعه داده می تواند مجوزهای جداگانه داشته باشد، به عنوان مثال، مدیریت مجوز از طریق گروه‌ها بر این فرض استوار است که همه افراد در یک پروژه مجاز به دسترسی به تمام مجموعه‌های داده در یک ماژول هستند و حساب‌های کاربری فقط برای اعضای پروژه ارائه می‌شوند. از آنجایی که این فرض همیشه با الزامات مطابقت ندارد، توسط یک مدیریت مجوز مبتنی بر مجموعه داده با مالک اختصاص داده شده تکمیل می شود. چنین الزاماتی می‌تواند از صاحبان مجموعه داده‌ها (حفاظت از مالکیت معنوی)، محدودیت‌های استفاده از مجموعه داده‌ها (مجوز، محدودیت استفاده)، و همچنین از تقاضا برای ارائه حساب‌های کاربری برای کاربران خارجی، مانند سهامداران محلی یا سایر محققان، نشات بگیرد. علاوه بر مجوزهای مبتنی بر گروه، هر مجموعه داده می تواند مجوزهای جداگانه داشته باشد، به عنوان مثال، مدیریت مجوز از طریق گروه‌ها بر این فرض استوار است که همه افراد در یک پروژه مجاز به دسترسی به تمام مجموعه‌های داده در یک ماژول هستند و حساب‌های کاربری فقط برای اعضای پروژه ارائه می‌شوند. از آنجایی که این فرض همیشه با الزامات مطابقت ندارد، توسط یک مدیریت مجوز مبتنی بر مجموعه داده با مالک اختصاص داده شده تکمیل می شود. چنین الزاماتی می‌تواند از صاحبان مجموعه داده‌ها (حفاظت از مالکیت معنوی)، محدودیت‌های استفاده از مجموعه داده‌ها (مجوز، محدودیت استفاده)، و همچنین از تقاضا برای ارائه حساب‌های کاربری برای کاربران خارجی، مانند سهامداران محلی یا سایر محققان، نشات بگیرد. علاوه بر مجوزهای مبتنی بر گروه، هر مجموعه داده می تواند مجوزهای جداگانه داشته باشد، به عنوان مثال، توسط یک مدیریت مجوز مبتنی بر مجموعه داده با مالک اختصاص داده شده تکمیل می شود. چنین الزاماتی می‌تواند از صاحبان مجموعه داده‌ها (حفاظت از مالکیت معنوی)، محدودیت‌های استفاده از مجموعه داده‌ها (مجوز، محدودیت استفاده)، و همچنین از تقاضا برای ارائه حساب‌های کاربری برای کاربران خارجی، مانند سهامداران محلی یا سایر محققان، نشات بگیرد. علاوه بر مجوزهای مبتنی بر گروه، هر مجموعه داده می تواند مجوزهای جداگانه داشته باشد، به عنوان مثال، توسط یک مدیریت مجوز مبتنی بر مجموعه داده با مالک اختصاص داده شده تکمیل می شود. چنین الزاماتی می‌تواند از صاحبان مجموعه داده‌ها (حفاظت از مالکیت معنوی)، محدودیت‌های استفاده از مجموعه داده‌ها (مجوز، محدودیت استفاده)، و همچنین از تقاضا برای ارائه حساب‌های کاربری برای کاربران خارجی، مانند سهامداران محلی یا سایر محققان، نشات بگیرد. علاوه بر مجوزهای مبتنی بر گروه، هر مجموعه داده می تواند مجوزهای جداگانه داشته باشد، به عنوان مثال،

فراداده ها و داده های عمومی
فراداده عمومی، دانلود داده برای کاربران ثبت نام شده (پیش فرض)
ابرداده عمومی، دانلود داده در صورت درخواست
فراداده قابل مشاهده برای کاربران ثبت نام شده، دانلود برای کاربران ثبت نام شده
فراداده قابل مشاهده برای کاربران ثبت نام شده، دانلود داده ها در صورت درخواست
فراداده و داده در دسترس نیست

داده‌ها در این مورد به داده‌های آپلود شده، مانند اسناد یا داده‌های سری زمانی ( شکل 9 ب) اشاره می‌کنند، اما همانطور که در شکل 9 الف نشان داده شده است، می‌توانند به یک فیلد نیز مرتبط باشند.

همه نمونه های RBIS به طور پیش فرض دارای یک حساب مهمان (مهمان/مهمان) هستند که یک حساب با مجوزهای مشاهده است. با گزینه ورود خودکار مهمان، لازم نیست همیشه به طور فعال وارد شوید، که یک گزینه بسیار مفید و موفق است تا به موتورهای جستجو اجازه دهد مجموعه داده های فراداده را فهرست کنند.

6. اجزای نرم افزار و معماری

چارچوب نرم‌افزار RBIS بر روی نرم‌افزار متن‌باز به‌صورت مدولار ساخته شده است تا از استفاده مجدد و سازگاری آسان سیستم برای پروژه‌های تحقیقاتی مختلف و خواسته‌های آنها اطمینان حاصل کند. سیستم به طور کلی می تواند بدون هیچ گونه محدودیت یا هزینه مجوز مورد استفاده و تغییر قرار گیرد. این امکان وجود دارد که آن را در محیط های مختلف اجرا کنید، به عنوان مثال، در یک نصب لینوکس بومی روی یک سرور یا داخل VirtualBox [ 33] در یک محیط مجازی به عنوان یک کپی روی یک کامپیوتر محلی با یا حتی بدون دسترسی به اینترنت. این نه تنها برای ارائه برای مکان‌های بدون یا با اتصال اینترنت ناکافی مفید است، بلکه روشی آسان برای توزیع کل سیستم برای استفاده بیشتر در پایان پروژه تحقیقاتی بین سهامداران یا سازمان‌های محلی است. اجزای نرم افزار مورد استفاده و ساختار برنامه داخلی RBIS در بخش های بعدی توضیح داده خواهد شد.

6.1. اجزای نرم افزار

RBIS برای یک محیط لینوکس ساخته شده است و با موفقیت در سیستم عامل های دبیان و اوبونتو مستقر شده است. بسته های نرم افزاری اصلی مورد استفاده و نقش آنها در RBIS در شکل 10 نشان داده شده است .

سیستم مدیریت پایگاه داده PostgreSQL [ 34 ] همراه با پسوند PostGIS [ 20 ] برای ذخیره داده های برنامه (به عنوان مثال، حساب های کاربری)، ابرداده ها و بخش هایی از داده ها در RBIS استفاده می شود.

بخش اصلی منطق RBIS با PHP [ 35 ] نوشته شده است. Apache HTTP Server [ 36 ] به عنوان یک وب سرور استفاده می شود. موتور قالب Smarty برای PHP برای جداسازی منطق برنامه و محتوا از ارائه آن استفاده می شود [ 37 ]. علاوه بر این، برای پردازش و ایجاد نقشه ها، MapServer [ 38 ] استفاده می شود. برای افشای ابرداده مجموعه داده های مرتبط با فضایی، سرور CSW pycsw [ 27 ] نوشته شده در پایتون یکپارچه شده است.

برای فرانت اند مبتنی بر وب، چارچوب وب Bootstrap [ 39 ] همراه با کتابخانه های جاوا اسکریپت مختلف (به عنوان مثال، jQuery 1.11 [ 40 ] و jQuery UI [ 41 ])، برای ایجاد یک رابط کاربری گرافیکی کاربرپسند و بصری استفاده می شود. برای نمایش داده های نقشه در مرورگرهای وب، از OpenLayers 2 [ 42 ] استفاده می شود. استفاده از نسخه قدیمی‌تر jQuery و OpenLayers سازگاری مرورگرهای وب قدیمی‌تر را که هنوز در حال استفاده هستند، به ویژه در کشورهای در حال توسعه تضمین می‌کند.

6.2. معماری اپلیکیشن

ساختار و اجزای عملکردی اصلی RBIS در شکل 11 نشان داده شده است. ذخیره سازی داده ها در سه پایگاه داده جداگانه PostgreSQL سازماندهی شده است. پایگاه داده اصلی RBIS برای ذخیره داده های برنامه، ابرداده و سایر داده ها استفاده می شود. ذخیره سازی ابرداده بر اساس اجرای کامل ISO 19115 به عنوان طرح واره پایگاه داده رابطه ای است که توسط جداول نوع خاص داده گسترش یافته است. داده های جغرافیایی و سری های زمانی در پایگاه های داده جداگانه مدیریت می شوند. داده‌های سری زمانی در جداول عمومی سازمان‌دهی شده‌اند که هر کدام با یک مجموعه داده‌های سری زمانی مرتبط هستند. مقدار تاریخ به عنوان یک مُهر زمانی یونیکس برای پردازش آسان‌تر در حین تشخیص و پر کردن شکاف ذخیره می‌شود. مقادیر به صورت یکسان، مستقل از نوع پارامترشان، هر پارامتر یک ستون ذخیره می شود. همه مقادیر تغییر یافته (به عنوان مثال، از پر کردن شکاف) در جداول جداگانه ذخیره می شوند تا اطمینان حاصل شود که مجموعه داده اصلی هرگز تغییر نخواهد کرد. نماهای پایگاه داده آماده شده دسترسی به داده های سری زمانی پر شده را ساده می کند، به عنوان مثال، از برنامه های کاربردی خارجی، مانند مدل های شبیه سازی. پایگاه داده geodata داده های نقشه وارد شده (به عنوان مثال، Shapefiles) و پیکربندی Mapfile را برای MapServer مدیریت می کند. تمام فایل های آپلود شده (به عنوان مثال، داده های سری زمانی، اسناد، تصاویر) در سیستم فایل سرور ذخیره می شوند.

چارچوب RBIS در سمت سرور عمدتاً در PHP و به دنبال پارادایم های برنامه نویسی شی گرا نوشته شده است. دسترسی مشترک به مجموعه داده های ابرداده ذخیره شده (به عنوان مثال، افراد و سازمان ها، ایستگاه ها، داده های جغرافیایی، داده های سری زمانی، و غیره) با یک لایه توصیف تحقق می یابد [ 43]] استفاده از اسناد XML برای نگهداری تمام اطلاعات مورد نیاز برای دسترسی، دستکاری، تجسم و پیوند دادن محتوای پایگاه داده. به عنوان مثال، در صورت ایجاد یا تغییر یک مجموعه داده، داده ها ابتدا چندین بررسی را در برابر نوع مورد انتظار انجام می دهند، در حالی که مرحله دوم تمام عبارات SQL مورد نیاز را به ترتیب مشخص بر اساس تجزیه و تحلیل وابستگی ایجاد می کند. نگاشت شی-رابطه ای پیاده سازی شده به فرد اجازه می دهد تا به راحتی منطق برنامه و فرانت اند را با تغییرات در طرحواره پایگاه داده زیربنایی تطبیق دهد، به عنوان مثال، به منظور انطباق با الزامات خاص یک پروژه تحقیقاتی. RBIS از یکی از ابزارهای نگاشت شی رابطه ای موجود برای PHP استفاده نمی کند، زیرا نشان داده نشده است که آنها انعطاف پذیری لازم برای RBIS را ارائه دهند.

اسناد XML همچنین اطلاعاتی در مورد نحوه پیوند مجموعه داده ها یا سایر اجزای RBIS در خود دارند. یکی از موارد مهم «مدیریت سری زمانی» است که عملکردهای واردات و صادرات و همچنین مراحل پردازش مانند تشخیص یا پر کردن شکاف را ارائه می دهد. بسته به مقدار مقادیر داده های ممکن (مثلاً بیش از 2000000 مقدار) و مجوزهای دسترسی (مثلاً بدون مجوز دانلود)، نمودارهای سری زمانی یا به عنوان یک تصویر با کمک کتابخانه گراف منبع باز JpGraph [44] تجسم می شوند یا به عنوان یک نمودار تعاملی در سمت مشتری با استفاده از جاوا اسکریپت منبع باز نمودارهای کتابخانه نمودار [ 45 ].

رابط کاربری گرافیکی RBIS برای مدیریت انواع مختلف داده ها (به عنوان مثال، داده های جغرافیایی، داده های سری زمانی) بر اساس الگوها با استفاده از موتور قالب Smarty ایجاد شده است [37 ] . پلاگین jQuery Grid jqGrid [ 46 ] برای فهرست کلی مجموعه داده ها استفاده می شود. در مقایسه با سایر کتابخانه های جاوا اسکریپت مشابه برای تجسم جداول داده، jqGrid تحت شرایط و الزامات داده شده بهترین عملکرد را داشت. برای کاهش درخواست‌ها به سرور، فهرست کامل مجموعه‌های داده تنها یک بار بارگیری می‌شود و در صورت تقاضا ارائه می‌شود. این بدان معناست که پس از بارگیری لیست، هیچ درخواست دیگری برای مرتب سازی و فیلتر کردن به سرور لازم نیست، که اگر اتصال اینترنت موجود کم باشد، یک مزیت بزرگ است.

هنگامی که اطلاعات مکان مکانی مربوط به یک مجموعه داده وجود دارد، توابع نگاشت RBIS فعال می شوند. مکان یا کادر محدود مجموعه داده‌ها نمایش داده می‌شود و مستقیماً برای جستجوی مبتنی بر نقشه در نقشه‌ای که با کمک لایه‌های باز تجسم شده است پیوند داده می‌شود [ 42 ]. لایه‌های WMS پس‌زمینه از RBIS (بر اساس MapServer WMS [ 38 ]) یا منابع خارجی قابل مشاهده هستند. علاوه بر WMS، خدمات دیگری مانند خدمات کاتالوگ CSW توسط RBIS ارائه می شود و می توان از خارج به آنها دسترسی داشت.

به دلیل تقاضا برای تطبیق آسان RBIS با الزامات پروژه آتی، ساختار داخلی برای اطمینان از انعطاف پذیری و توسعه پذیری بالا مدولار شده است. توابع یا مجموعه ای از توابع مربوط به ماژول های RBIS را می توان در فایل پیکربندی فعال یا غیرفعال کرد. مجموعه ای از ماژول های مهم با ویژگی های خاص RBIS عبارتند از:

مدیریت مجموعه داده های فراداده و طرف های مسئول.
مدیریت، تجزیه و تحلیل و تجسم داده های سری زمانی اندازه گیری و شبیه سازی شده.
مدیریت و تجسم داده های مکانی
مدیریت اسناد و هر نوع فایل.
مدیریت سایت های مطالعه و داده های مشاهده.
مدیریت مدل های شبیه سازی و پیوند داده های ورودی و خروجی

7. برنامه های کاربردی

RBIS با موفقیت در بیش از 35 پروژه تحقیقاتی عمدتاً مرتبط با مدیریت یکپارچه منابع آب و زمین و ارزیابی تأثیر تغییرات آب و هوا در آمریکای جنوبی، آفریقا، اروپا، استرالیا و آسیا استفاده شده است. آنها در اندازه منطقه مورد مطالعه تحت پوشش (از چند کیلومتر ² تا چند 100000 کیلومتر مربع ⁾ ، تعداد کاربران ثبت نام شده و فعال، مقدار و نوع داده های ذخیره شده و گروه های هدف مورد بررسی (مانند دانشجویان، محققان، سهامداران). این بخش یک نمای کلی از برنامه های RBIS ارائه می دهد و تفاوت های عمده آنها را برجسته می کند.

7.1. انواع کاربرد

به طور کلی، سه مورد برای استفاده از RBIS بر اساس مقیاس های مختلف کاربرد قابل شناسایی است. اولین مورد به موضوعات تحقیقاتی منفرد (مقیاس کوچک) تعلق دارد که شامل موارد RBIS مربوط به پروژه های کوچک، مانند پایان نامه های دکترا با تعداد کمی از کاربران ثبت نام شده است. تمرکز اصلی بر اقلیم و مدیریت داده های هیدرولوژیکی، پیش پردازش، تجزیه و تحلیل، دسترسی و حفظ داده های سری زمانی جمع آوری شده برای مطالعه مرتبط است [ 47 ]. نمونه ها عبارتند از:

KosiRBIS [ 48 ] با داده‌های جمع‌آوری‌شده در حوضه رودخانه کوسی در یک پروژه دکترا برای ارزیابی پیوندهای بالادست-پایین دست دینامیک هیدرولوژیکی در منطقه هیمالیا [ 49 ].
JakartaRBIS [ 50 ] به عنوان بخشی از یک تحقیق دکترا که اثرات استفاده از زمین و تغییرات آب و هوایی را بر روی هیدرولوژی در جاوه غربی، اندونزی با استفاده از مدل های هیدرولوژیکی ارزیابی می کند [ 51 ].
OTI RBIS [ 52 ] با تمرکز ویژه بر حوضه رودخانه کارا در توگو و بنین به عنوان بخشی از یک پروژه تحقیقاتی دکترا در مورد ارزیابی حوضه رودخانه و مدل‌سازی فرآیند هیدرولوژیکی برای مدیریت یکپارچه منابع آب و زمین در غرب آفریقا [53 ] .

هنگامی که مزایا کشف شد، انگیزه بالایی نویسنده برای ترکیب داده ها و استفاده از طیف گسترده ای از عملکردهای سیستم وجود دارد.

دوم گروهی از محققان است که با هم در یک زمینه تحقیقاتی واحد (مقیاس متوسط) کار می کنند. نمونه‌های RBIS برای همکاری پروژه در سطح نهادی و دوجانبه برای تبادل و مدیریت مجموعه‌های داده مشترک مورد استفاده، مانند داده‌های جغرافیایی یا داده‌های سری زمانی تنظیم شده‌اند. مثالها عبارتند از:

DrysalRBIS: داده‌های جغرافیایی و داده‌های زیست‌محیطی در پروژه DRYSAL با بودجه BMBF (تحلیل‌های چند مقیاسی اثرات شوری خشکی و استراتژی‌های مدیریت یکپارچه منابع آب (IWRM) برای کاهش شوری در حوضه رودخانه برگ، استان کیپ غربی، آفریقای جنوبی (2005-2005) 2008)).
SeyhanRBIS: داده های سری زمانی جمع آوری و اندازه گیری شده در حوضه رودخانه سیهان در طول پروژه GIRMASEM (سیستم مدیریت یکپارچه منابع آب (IWRMS) با پشتیبانی GIS برای مدیترانه شرقی: یک برنامه اقدام منطقه ای آب پاک برای رودخانه سیهان (GIRMASEM) (2006-2009) )).

آخرین گروه از پرونده های کاربردی به پروژه های تحقیقاتی بین رشته ای (مقیاس بزرگ) اشاره دارد که شامل تعداد زیادی محقق می شود و ذینفعان محلی فراتر از کنسرسیوم پروژه نیز درگیر و مورد بررسی قرار می گیرند. این تأسیسات RBIS معمولاً کاربران ثبت شده زیادی از رشته‌ها، مؤسسات، سازمان‌ها و مقامات مختلف دارند. مثالها عبارتند از:

BrahmaRBIS [ 54 ] و DanubeRBIS: داده های زیست محیطی از حوضه رودخانه برهماپوترا و دانوب بالایی که در پروژه EC BRAHMATWINN جمع آوری و تولید شده است (دوقلوسازی حوضه رودخانه های اروپا و آسیای جنوبی برای افزایش ظرفیت و اجرای رویکردهای مدیریت منابع آب یکپارچه تطبیقی [55]) ( 2006 ) –2010).
سیستم اطلاعات حوضه Okavango (OBIS) [ 11 ] اطلاعات محیطی را از حوضه رودخانه Okavango برای پروژه “The Future Okavango” (2010-2015) با بودجه BMBF ذخیره می کند [ 56 ، 57 ].
Vu Gia Thu Bon RBIS [ 13 ] داده های زیست محیطی حوضه رودخانه Vu Gia و Thu Bon را از پروژه LUCCi با بودجه BMBF مدیریت می کند (تعاملات استفاده از زمین و تغییر آب و هوا در حوضه رودخانه Vu Gia Thu Bon / ویتنام مرکزی؛ BMBF؛ 2010– 2015) [ 58 ].

به دلیل ساختار انعطاف‌پذیر و سهولت یکپارچه‌سازی، نمونه‌های RBIS موجود بیشتر برای پروژه‌هایی که مناطق مطالعاتی بزرگ‌تر یا کوچک‌تر را پوشش می‌دهند، استفاده شده‌اند. نمونه هایی برای استفاده بیشتر از مجموعه داده های موجود عبارتند از:

Assam RBIS [ 59 ] نمای زیرمجموعه ای از BrahmaRBIS است که در آن مجموعه داده های جدیدی در پروژه آزمایشی میدانی Guwahati که توسط دولت ایالتی Assam (2013-2016) تأمین مالی می شود، بارگذاری شده است.
سیستم اطلاعاتی SASSCAL (IS) پایگاه داده پروژه برای وظایف مرتبط با آب در فاز 1 پروژه SASSCAL در حال انجام (مرکز خدمات علمی آفریقای جنوبی برای تغییرات آب و هوا و مدیریت زمین تطبیقی (SASSCAL) – یک مرکز خدمات علمی منطقه ای (RSSC) در آفریقای جنوبی؛ BMBF؛ 2014–2017). SASSCAL IS یک نمونه RBIS تازه ایجاد شده است که تمام مجموعه داده های OBIS، LetabaRBIS و DrysalRBIS را یکپارچه می کند.

7.2. عملکرد سیستم RBIS

ذخیره سازی اختصاصی مبتنی بر SQL از اطلاعات RBIS به فرد اجازه می دهد تا به طور موثر مقادیر زیادی از داده های جدول را مدیریت کند. به عنوان مثال، ابرداده و نمایش داده های برنامه کاربردی در پایگاه داده RBIS شامل بیش از 300 جدول با 1500 ویژگی است. از سوی دیگر، این امر مستلزم طراحی دقیق ساختار کلی رابطه و عبارات SQL است، که دومی توسط رابط نگاشت شی-رابطه ای پیاده سازی شده در RBIS محافظت می شود (به بخش 6.2 مراجعه کنید) .). در نتیجه، RBIS به فرد اجازه می دهد تا تعداد زیادی از مجموعه داده های فردی را در یک سرور مدیریت پایگاه داده ذخیره کند. مقدار کلی بیش از 8000 مجموعه داده سری زمانی، 900 مجموعه داده های جغرافیایی و صدها مجموعه داده دیگر در یک سرور PostgreSQL تنها زمان های اجرای SQL و بار سرور مربوطه را ایجاد می کند. به عنوان مثال، نمونه SASSCAL IS [ 21 ] شامل بیش از 230 مجموعه داده های جغرافیایی و 680 مجموعه داده سری زمانی است که به بیش از 500 فایل مرتبط اشاره دارد. این واقعیت که این سیستم حتی در یک محیط مجازی روی یک نوت بوک بسیار خوب عمل می کند، بر طراحی کلی سیستم کارآمد تأکید بیشتری دارد.

7.3. استقرار و نگهداری RBIS

تمام موارد RBIS ذکر شده در بالا بر روی سخت افزار سرور اختصاصی در گروه جغرافیای دانشگاه ینا در آلمان میزبانی و نگهداری می شوند. با افزایش دید و استحکام در طول 10 سال گذشته، شرکای پروژه تصمیم گرفتند از RBIS برای فعالیت های تحقیقاتی خود استفاده کنند. یکی از نمونه ها موسسه فناوری و مدیریت منابع در مناطق استوایی و نیمه گرمسیری (ITT) در شهر کلن آلمان است. یکی از پروژه های هماهنگ شده آنها پروژه CNRD (مرکز منابع طبیعی و توسعه) است. این شبکه دانشگاهی در سرتاسر جهان مبادله و همکاری دانشگاهی را در زمینه مدیریت منابع طبیعی، به ویژه در رابطه با آب، زمین، اکوسیستم و انرژی های تجدیدپذیر ترویج می کند [ 60]]. یکی از فعالیت ها تبادل دانشجوی کارشناسی ارشد و پروژه های مشترک دانشجویی در مورد مطالعات موردی است که از RBIS به عنوان زیرساخت داده استفاده می کند. به همین دلیل، ITT سرور RBIS خود را با 12 نمونه RBIS در حال حاضر میزبانی می کند [ 61 ].

علاوه بر این، فعالیت‌های تحقیقاتی آغاز شده توسط یک گروه تحقیقاتی ITT و شرکای متعددی که در حوزه ارزیابی و مدیریت حوضه رودخانه کار می‌کنند، در شبکه «حوضه اطلاعات» [62] همکاری می‌کنند . یکی از حوضه ها حوضه آبریز لیماری است، که در آن داده های جغرافیایی و داده های سری زمانی اندازه گیری شده در طی چندین پروژه تحقیقاتی در “سیستم اطلاعات حوضه رودخانه Centro-Norte-Chile: Limari و Petorca River Basin Information System” گنجانده شده است [63 ، 64 ] . Centro-Norte-Chile RBIS در حال حاضر در مرکز تحقیقات پیشرفته در مناطق خشک (CEAZA)، یک مرکز تحقیقات علمی و فناوری در منطقه Coquimbo در شیلی [ 65 ] میزبانی می شود.

8. بحث و چشم انداز

توسعه RBIS در طول 10 سال گذشته بر اساس نیازها و الزامات مطرح شده در پروژه های تحقیقاتی و با همکاری رشته های مختلف انجام شده است. با توجه به کاربرد در بسیاری از پروژه های تحقیقاتی مختلف، امکان گسترش و تطبیق مداوم سیستم با توجه به نیاز کاربر وجود داشت. همانطور که در بخش قبل نشان داده شد، نه تنها کد منبع، بلکه گاهی اوقات حتی از مجموعه داده‌ها می‌توان در آن دوره مجددا استفاده کرد. در طول سالیان متمادی تکامل RBIS، همکاری نزدیک بین تیم توسعه نرم افزار، کارشناسان حوزه و کاربران RBIS برای اجرای موفقیت آمیز سیستم بسیار مهم است. این همکاری نزدیک نه تنها از گزارش سریع و غیررسمی خطا پشتیبانی می کند، بلکه انتخاب ویژگی ها را برای پیاده سازی آسان می کند. نباید فراموش کرد که پشتیبانی جامع کاربر نقش بسیار مهمی برای زنده نگه داشتن و استفاده از چنین سیستمی دارد. ایجاد اعتماد، افزایش پذیرش و ایجاد انگیزه در کاربر ضروری‌تر و زمان‌برتر از ارائه راه‌حل‌های فنی است. این شامل دوره های آموزشی برای ارائه دهندگان و کاربران داده، مراقبت از رابط های وب چند زبانه، ارائه آموزش های آنلاین و پاسخ مطمئن و سریع به درخواست های کاربران است. تجارب در طول پروژه‌های تحقیقاتی مختلف نشان داد که تامین ارزش‌های افزوده از طریق استفاده از سیستم‌های مدیریت داده متمرکز مانند RBIS بهترین گزینه برای متقاعد کردن صاحبان داده‌ها برای به اشتراک گذاشتن داده‌ها و ابرداده‌ها است. در دسترس بودن مکانیسم‌های کنترل دسترسی مؤثر و قابل استفاده آسان می‌تواند پذیرش چنین سیستم‌هایی را افزایش دهد. ارائه سیستم اطلاعاتی به عنوان یک ابزار مجازی (به عنوان مثال، مبتنی بر VirtualBox) می تواند انگیزه دیگری برای همکاری و به اشتراک گذاری داده باشد. حتی اگر این معمولاً استفاده از آن را محدود می کند (مثلاً بدون دسترسی مشارکتی/فقط دسترسی خواندن)، این گزینه به ویژه در مناطقی با دسترسی محدود به اینترنت مفید است، همانطور که اغلب در بخش های در حال توسعه جهان یافت می شود.

بهبودهای آینده و افزودن ویژگی‌های جدید عمدتاً ناشی از تقاضاهای پروژه تحقیقاتی خواهد بود. یکی از آنها ارائه خدمات یکپارچه سازی داده های بیشتر از داده های موجود در مخازن دیگر (به عنوان مثال، مشتق شده از تصاویر ماهواره ای) خواهد بود. تمرکز دیگر بر روی پشتیبانی از خدمات پردازش و ایجاد پیوند نزدیکتر بین برنامه های کاربردی مدل مبتنی بر وب و توضیحات فرآیند خواهد بود.

منابع

کمیسیون اروپایی. علم دیجیتال در افق 2020 ؛ کمیسیون اروپا: بروکسل، بلژیک، 2013. [ Google Scholar ]
ISO ISO اطلاعات جغرافیایی — اطلاعات جغرافیایی — فراداده — قسمت 1: مبانی (ISO 19115-1:2014) ; ISO: ژنو، سوئیس، 2014. [ Google Scholar ]
نبرت، دی. وایتساید، ا. Vretanos, P. OpenGIS Catalog Services Specification 2.0.2 2007 ; کنسرسیوم فضایی باز: Wayland، MA، ایالات متحده آمریکا، 2007. [ Google Scholar ]
اتحادیه اروپا دستورالعمل 2007/2/EC پارلمان اروپا و شورای 14 مارس 2007 مبنی بر ایجاد زیرساخت برای اطلاعات مکانی در جامعه اروپا (INSPIRE). خاموش J. Eur. Union L 2007 , 108 , 50. [ Google Scholar ]
میچنر، دبلیو. ویگلیس، دی. ویژن، تی جی; کونز، جی. کروز، پی. Janée, G. DataONE: شبکه مشاهده داده برای زمین – حفظ داده ها و امکان نوآوری در علوم زیستی و زیست محیطی. لیب مگ. 2011 , 17 . [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
تاربتون، دی جی; Maidment، D.; زاسلاوسکی، آی. ایمز، دی. گودال، جی. هوپر، RP; هورسبورگ، جی. ولنتاین، دی. وایتیکر، تی. Schreuders، K. قابلیت همکاری داده ها در علوم هیدرولوژیکی – سیستم اطلاعات هیدرولوژیکی CUAHSI. در مجموعه مقالات کنفرانس مدیریت اطلاعات محیطی، سانتا باربارا، کالیفرنیا، ایالات متحده آمریکا، 2011; صص 132-137.
گروب، اچ. دیپنبروک، ام. دیترت، ن. رینکه، ام. Sieger, R. آرشیو و توزیع داده های علوم زمین با سیستم اطلاعات PANGEA. در قطب جنوب ؛ Fütterer, DK, Damaske, D., Kleinschmidt, G., Miller, H., Tessensohn, F., Eds. Springer-Verlag: برلین، آلمان، 2006; ص 403-406. [ Google Scholar ]
بخش توسعه مخابرات (ITU-D) – آمار. در دسترس آنلاین: http://www.itu.int/en/ITU-D/Statistics/Pages/stat/default.aspx (در 18 مارس 2016 قابل دسترسی است).
کورتی، ال. ون دن آیندن، وی. اسقف، ال. Woolard, M. مدیریت و به اشتراک گذاری داده های تحقیقاتی: راهنمای عملکرد خوب . Sage: لندن، بریتانیا، 2014. [ Google Scholar ]
ISO ISO اطلاعات جغرافیایی — اطلاعات جغرافیایی — فراداده — قسمت 1: مبانی (ISO 19115-1:2003) ; ISO: ژنو، سوئیس، 2003. [ Google Scholar ]
سیستم اطلاعات حوضه اوکاوانگو (OBIS). در دسترس آنلاین: http://leutra.geogr.uni-jena.de/obis (در 18 مارس 2016 قابل دسترسی است).
De La Beaujardiere, J. OpenGIS Web Map Map Server Implementation ; کنسرسیوم فضایی باز: Wayland، MA، ایالات متحده آمریکا، 2006. [ Google Scholar ]
کنسرسیوم LUCCi Vu Gia Thu Bon RBIS. در دسترس آنلاین: http://leutra.geogr.uni-jena.de/vgtbRBIS/ (دسترسی در 10 مارس 2016).
با استفاده از سیستم اطلاعات حوضه Okavango (OBIS)—ILMS-Wiki. در دسترس آنلاین: http://ilms.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/Using_the_Okavango_Basin_Information_System_(OBIS) (در 23 مارس 2016 قابل دسترسی است).
زندر، اف. کرالیش، اس. Flügel, W. مدیریت داده ها و اطلاعات برای تحقیقات یکپارچه-نیازها، تجربیات و راه حل ها. در مجموعه مقالات بیستمین کنگره بین المللی مدلسازی و شبیه سازی، آدلاید، استرالیا، 1-6 دسامبر 2013. صص 1-6.
هنزن، سی. جرم.؛ برنارد، L. اطلاعات منشأ در زیرساخت های داده های جغرافیایی. در علم اطلاعات جغرافیایی در قلب اروپا ; Springer: برلین، آلمان، 2013; صص 133-151. [ Google Scholar ]
هنزن، سی. جرم.؛ زندر، اف. شرودر، ام. برنارد، ال. نشان دادن همکاری‌های تحقیقاتی و پیوند دادن نتایج پروژه‌های علمی در زیرساخت‌های داده‌های مکانی بر اساس اطلاعات منشأ. در مجموعه مقالات نوزدهمین کنفرانس AGILE در علم اطلاعات جغرافیایی، هلسینکی، فنلاند، 14 تا 16 ژوئن 2016.
فلوگل، W.-A. توسعه گزینه های IWRM تطبیقی برای کاهش و سازگاری با تغییرات آب و هوا. Adv. علمی Res. 2011 ، 7 ، 91-100. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
PostgreSQL: مستندات: 9.3: جستجوی کامل متن. در دسترس آنلاین: http://www.postgresql.org/docs/9.3/static/textsearch.html (دسترسی در 10 مارس 2016).
توسعه دهندگان PostGIS PostGIS – اشیاء مکانی و جغرافیایی برای PostgreSQL. در دسترس آنلاین: http://postgis.net/ (دسترسی در 10 مارس 2016).
کنسرسیوم SASSCAL سیستم اطلاعاتی SASSCAL. در دسترس آنلاین: http://leutra.geogr.uni-jena.de/sasscalRBIS/ (دسترسی در 10 مارس 2016).
SASSCAL. در دسترس آنلاین: http://www.sasscal.org/ (دسترسی در 10 مارس 2016).
Lott, N. Global Surface خلاصه روز ; مرکز ملی داده های اقلیمی: آشویل، NC، ایالات متحده آمریکا، 1998. [ Google Scholar ]
اسمیت، ا. لات، ن. Vose, R. پایگاه داده سطحی یکپارچه: توسعه ها و مشارکت های اخیر. گاو نر صبح. هواشناسی Soc. 2011 ، 92 ، 704-708. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
DWD Wetter und Klima—Deutscher Wetterdienst—CDC (مرکز داده های آب و هوا). در دسترس آنلاین: http://www.dwd.de/DE/klimaumwelt/cdc/cdc_node.html (در 20 مارس 2016 قابل دسترسی است).
کرالیش، اس. فیشر، سی. نمایش مدل، کالیبراسیون پارامتر و محاسبات موازی – رویکرد JAMS. در مجموعه مقالات کنگره بین المللی مدلسازی محیطی و نرم افزار، ششمین نشست دوسالانه، لایپزیگ، آلمان، 1 تا 5 ژوئیه 2012.
کرالیدیس، تی. Tzotsos، A. Pycsw—انتشار فراداده ساده‌تر شد. در دسترس آنلاین: http://pycsw.org/ (در 12 مارس 2016 قابل دسترسی است).
Zander، F. RBIS CSW جستجوی جهانی. در دسترس به صورت آنلاین: http://leutra.geogr.uni-jena.de/RBISsearch/metadata/global_search.php (در 20 مارس 2016 قابل دسترسی است).
GLUES GLUES ژئوپورتال. موجود به صورت آنلاین: http://geoportal-glues.ufz.de/index.php (در 20 مارس 2016 قابل دسترسی است).
برنارد، ال. جرم.؛ مولر، ام. هنزن، سی. Brauner, J. زیرساخت های داده های جغرافیایی علمی: چالش ها، رویکردها و جهت ها. بین المللی جی دیجیت. زمین 2013 ، 7 ، 1-21. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
سرویس مشاهده سنسور | OGC. در دسترس آنلاین: http://www.opengeospatial.org/standards/sos (در 20 مارس 2016 قابل دسترسی است).
نرم افزار باز istSOS برای داده های حسگر استاندارد. در دسترس آنلاین: http://istsos.org/ (دسترسی در 20 مارس 2016).
Orcale Oracle VM VirtualBox. در دسترس آنلاین: https://www.virtualbox.org/ (در 12 مارس 2016 قابل دسترسی است).
گروه توسعه جهانی PostgreSQL PostgreSQL: پیشرفته ترین پایگاه داده منبع باز جهان. در دسترس آنلاین: http://www.postgresql.org/ (دسترسی در 10 مارس 2016).
PHP Group PHP: پیش پردازشگر فرامتن. در دسترس آنلاین: http://php.net/ (در 12 مارس 2016 قابل دسترسی است).
Apache Software Foundation Project Apache HTTP Server. در دسترس آنلاین: https://httpd.apache.org/ (دسترسی در 12 مارس 2016).
موتور قالب پی اچ پی | باهوش در دسترس آنلاین: http://www.smarty.net/ (در 12 مارس 2016 قابل دسترسی است).
Open Source Geospatial Foundation به MapServer—MapServer 7.0.1 Documentation خوش آمدید. در دسترس آنلاین: http://mapserver.org/ (در 12 مارس 2016 قابل دسترسی است).
محبوب‌ترین فریم‌ورک فرانت‌اند پاسخگو برای موبایل اول و پاسخگو در جهان را بوت استرپ کنید. در دسترس آنلاین: http://getbootstrap.com/ (در 12 مارس 2016 قابل دسترسی است).
jQuery Foundation jQuery – کمتر بنویس، بیشتر انجام بده. در دسترس آنلاین: https://jquery.com/ (در 12 مارس 2016 قابل دسترسی است).
jQuery Foundation jQuery UI. در دسترس آنلاین: http://jqueryui.com/ (در 12 مارس 2016 قابل دسترسی است).
OpenLayers Contributors OpenLayers 2. در دسترس آنلاین: http://openlayers.org/two/ (در 12 مارس 2016 قابل دسترسی است).
کرالیش، اس. زندر، اف. Krause، P. جفت کردن سیستم اطلاعات محیطی RBIS و چارچوب مدلسازی JAMS. در مجموعه مقالات هجدهمین کنگره بین المللی جهانی IMACS/و MODSIM09 در مورد مدل سازی و شبیه سازی، کایرنز، استرالیا، 13 تا 17 ژوئیه 2009.
JpGraph – قدرتمندترین نمودارهای مبتنی بر PHP. در دسترس آنلاین: http://jpgraph.net/ (در 23 مارس 2016 قابل دسترسی است).
دیگراف ها در دسترس آنلاین: http://dygraphs.com/ (در 23 مارس 2016 قابل دسترسی است).
Trirand jqGrid – کامپوننت HTML5 Grid مبتنی بر جی کوئری برای جاوا اسکریپت. در دسترس آنلاین: http://www.guriddo.net/demo/guriddojs/ (در 12 مارس 2016 قابل دسترسی است).
زندر، اف. کرالیش، اس. بوش، سی. فلوگل، W.-A. مدیریت داده ها در پروژه های تحقیقاتی چند رشته ای با سیستم اطلاعات حوضه رودخانه در داده های باز و مدیریت زیست محیطی صنعتی ; Hans-Knud, A., Knetsch, G., Eds. Shaker Verlag: Herzogenrath، آلمان، 2012; صص 137-143. [ Google Scholar ]
Kosi RBIS. در دسترس آنلاین: http://leutra.geogr.uni-jena.de/kosiRBIS/ (دسترسی در 27 ژانویه 2013).
نپال، S. ارزیابی پیوندهای بالادست پایین دست دینامیک هیدرولوژیکی در منطقه هیمالیا. دکتری پایان نامه، دانشگاه فردریش شیلر، ینا، آلمان، 2012. [ Google Scholar ]
جاکارتا RBIS. در دسترس آنلاین: http://leutra.geogr.uni-jena.de/jakartaRBIS/ (دسترسی در 17 مارس 2016).
جولیان، م.م. فینک، ام. فیشر، سی. کراوز، پی. فلوگل، W.-A. پیاده سازی مدل هیدرولوژیکی J2000 در بخش غربی جزیره جاوا، اندونزی. در مجموعه مقالات کنفرانس MacroTrend در علوم کاربردی، پاریس، فرانسه، 20-21 دسامبر 2013.
سیستم اطلاعات حوضه رودخانه OTI. در دسترس آنلاین: http://leutra.geogr.uni-jena.de/otiRBIS/ (دسترسی در 17 مارس 2016).
بادجانا، HM; زندر، اف. کرالیش، اس. هلمشروت، جی. فلوگل، W.-A. یک سیستم اطلاعاتی برای مدیریت یکپارچه زمین و منابع آب در حوضه رودخانه کارا (توگو و بنین). بین المللی J. پایگاه داده Manag. سیستم 2015 . [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
BrahmaRBIS. در دسترس آنلاین: http://leutra.geogr.uni-jena.de/brahmaRBIS/ (دسترسی در 10 مارس 2016).
برهماتوین: پروژه. در دسترس آنلاین: http://www.brahmatwinn.uni-jena.de/ (دسترسی در 24 مارس 2016).
کرالیش، اس. زندر، اف. Flügel، W. OBIS – یک سیستم مدیریت داده و اطلاعات برای حوضه Okavango. محیط زیست ارزیابی کنید. اوکاوانگو Reg. تنوع زیستی Ecol. 2013 ، 5 ، 213-220. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Okavango آینده (TFO). در دسترس آنلاین: http://www.future-okavango.org/ (دسترسی در 18 مارس 2016).
LUCCi. تعامل کاربری زمین و تغییر آب و هوا در مرکز ویتنام. در دسترس آنلاین: http://www.lucci-vietnam.info/ (دسترسی در 18 مارس 2016).
آسام RBIS. در دسترس آنلاین: http://leutra.geogr.uni-jena.de/assamRBIS (دسترسی در 10 مارس 2016).
CNRD – مراکز منابع طبیعی و توسعه. در دسترس آنلاین: http://www.cnrd.info/ (در 17 مارس 2016 قابل دسترسی است).
سرور TH-Köln ITT RBIS. در دسترس آنلاین: http://rbis.itt.fh-koeln.de/ (در 17 مارس 2016 قابل دسترسی است).
اطلاعات حوضه – سیستم اطلاعات حوضه رودخانه مبتنی بر وب. در دسترس آنلاین: http://www.basin-info.net/ (در 17 مارس 2016 قابل دسترسی است).
مرکز-نور-شیلی RBIS. در دسترس آنلاین: http://rbis.ceaza.cl/limariRBIS (در 17 مارس 2016 قابل دسترسی است).
زندر، اف. کرچمر، ن. ناودیت، ا. استودیلو، او. اورگو، آر. گودوی، آر. سیستم اطلاعات حوضه رودخانه ای آلوارز، P. Centro-Norte-Chile (RBIS). در مجموعه مقالات سمپوزیوم بین المللی کارشناسان “مقابله با خشکسالی”، سانتیاگو، شیلی، 19-21 نوامبر 2014.
CEAZA—Centro de Estudios Avanzados en Zonas Áridas. در دسترس آنلاین: http://www.ceaza.cl/en (در 17 مارس 2016 قابل دسترسی است).

شکل 1. طرح بندی معمولی برای همه نمونه های RBIS. منوی سمت چپ همه انواع مجموعه داده های موجود را نشان می دهد که می توان در این نمونه RBIS توضیح داد. پنجره اصلی مثال جدول نمای کلی داده های سری زمانی در سیستم اطلاعات حوضه Okavango را نشان می دهد. منبع: [ 11 ].

شکل 2. تصویری از سایت های مطالعه. ستون اول سایت مطالعه و ستون دوم مقدار و نوع مجموعه داده های مرتبط مستقیم را نشان می دهد. منبع: Okavango Basin Information System (OBIS) [ 11 ].

شکل 3. تصویری از پنجره نقشه بالای فهرست کلی ایستگاه ها در سیستم اطلاعات حوضه رودخانه Vu Gia Thu Bon (RBIS) [ 13 ] که منطقه مرکزی ویتنام را پوشش می دهد. نقشه مکان ایستگاه‌ها (دایره‌های نارنجی) فهرست شده در جدول زیر (نشان داده نشده) را نشان می‌دهد، اما مشابه آنچه برای داده‌های سری زمانی در شکل 1 نشان داده شده است، مرزهای سایت مطالعه (آبی تیره) و یک سرویس نقشه وب استفاده خارجی فعال شده است. لایه (WMS) برای منطقه.

شکل 4. تصویری از یک ایستگاه آب و هوا و یکی از مجموعه داده های سری زمانی شبیه سازی شده مرتبط. ( الف ) شرح ایستگاه با تصاویر و 22 سری زمانی مرتبط. ( ب ) یکی از مجموعه داده های سری زمانی شبیه سازی شده با هفت پارامتر نمایش داده شده در نمودار تعاملی. منبع: [ 13 ].

شکل 5. تصویر نشان می دهد که در کدام منابع داده و مراحل پردازش مربوطه، نقشه پوشش زمین “Vu Gia and Thu Bon (VGTB) LandCover 2010 v2” استفاده شده است. منبع: [ 13 ].

شکل 6. تصویر شماتیک اطلاعات منشأ بر اساس توضیحات فرآیند در Vu Gia Thu Bon RBIS (تغییر پس از [ 17 ]).

شکل 7. تصاویری از جستجوی جهانی در Vu Gia Thu Bon RBIS [ 13 ]، که جستجو را از طریق سایت مطالعه “VGTB Lowlands (حوضه آبخیز)” با بافر 10 کیلومتر نشان می دهد.

شکل 8. دو مثال برای برنامه های خدمات وب کاتالوگ RBIS (CSW). ( الف ) تصویری از یک تابع جستجوی مبتنی بر CSW در تمام نمونه‌های RBIS [ 28 ]. جعبه‌های قرمز میزان کلی داده‌های موجود در هر نمونه RBIS را نشان می‌دهند. ( ب ) تصویری از ابزار زیرساخت داده‌های جغرافیایی GLUES [ 29 ] که جعبه‌های محدودی از مجموعه داده‌های موجود در ویتنام را از پروژه‌های تحقیقاتی مختلف در برنامه تحقیقاتی «مدیریت پایدار زمین» نشان می‌دهد.

شکل 9. دو مثال برای مدیریت مجوز. ( الف ) تصویری از توصیفات افق خاک در OBIS [ 11 ] با ستون‌های ارزش محافظت‌شده. ( ب ) عکس صفحه‌نمایش مجموعه‌داده سری زمانی در OBIS بدون اجازه دانلود برای کاربر وارد شده فعلی.

شکل 10. معماری RBIS و اجزای اصلی نرم افزار مورد استفاده.

شکل 11. معماری و اجزای RBIS.

© 2016 توسط نویسندگان؛ دارنده مجوز MDPI، بازل، سوئیس. این مقاله یک مقاله با دسترسی آزاد است که تحت شرایط و ضوابط مجوز Creative Commons Attribution (CC-BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) توزیع شده است.

;کاربردهای GIS مقالات

درخواست مشاوره

09120049370

8 صبح تا 12 شب