مرکز تبادل داده‌های مکانی (Spatial Data Clearinghouse)

   یک مرکز تبادل داده‌های مکانی (Spatial Data Clearinghouse) بر مبنای شبکه­ ای توزیع شده از مردم شامل تولید کنندگان داده مکانی و کاربران بوده که به صورت الکترونیکی با یکدیگر ارتباط دارند. منظور از اصطلاح سیستم توزیع­ شده، مجموعه­ ای توزیع ­شده از کاربران، داده ­ها، نرم ­افزارها و سخت­ افزارها بوده که هدف آن­ها دستیابی به برخی اهداف از پیش تعیین شده می­باشد. شبکه مرکز تبادل داده‌های مکانی (Spatial Data Clearinghouse) به کاربر این امکان را می­دهد که اطلاعاتی درباره موجودیت داده­ های مکانی، شرایط داده­ ها و چگونگی دسترسی به آن­ها بدست آورد. هم­چنین کاربر می­تواند پی­ ببرد چه کسی کدام داده مکانی را داشته و نیز کیفیت و نوع داده چگونه است.

   مهم­ترین دلیل برای ایجاد مرکز تبادل داده‌های مکانی، علاقه کاربران برای داشتن یک منبع واحد برای دسترسی به تمامی منابع موجود و در دسترس است. مرکز تبادل داده‌های مکانی سیستمی برای فراهم نمودن چنین قابلیتی به عنوان بخش مرکزی برای به اشتراک گذاری داده میان تولیدکنندگان و کاربران داده است.

تفاوت­های بسیاری در اجرا و راه­ اندازی شبکه Clearinghouse وجود دارد. روش مورد استفاده برای راه ­اندازی مرکز تبادل داده‌های مکانی وابسته به بسترهای مختلف تکنولوژیکی، قانونی، سازمانی، فرهنگی، تجاری و مدیریتی است. این بسترها تعیین­ کننده میزان موفقیت مرکز تبادل داده‌های مکانی هستند.

اسامی مختلفی برای این امکان ملی در انجمن­ ها و جوامع مکانی مطرح گردیده است. برای مثال کنسرسیوم GIS باز (OGC) از کاتالوگ سرویس، استرالیا از Spatial Data Directory و ایالات متحده امریکا از Clearinghouse برای تعبیر آن استفاده می­نماید. با وجود اسامی مختلف بکار گرفته شده، ایجاد امکان برای یافتن و به کارگیری داده­ های مکانی به واسطه فراداده، هدف مشترک آن­ها می­باشد.

کاربر هنگام جستجو در Clearinghouse می­تواند از مکانیسم­ های مختلف برای جستجوی داده مکانی بهره گیرد. به­ عنوان نمونه کاربر می­تواند از موارد از پیش تعریف شده استفاده کرده یا جستجو بر اساس موقعیت و مکان انجام دهد و یا بر اساس واژگان کلیدی و یا حتی زمان تولید داده به جستجو بپردازد. متداول­ترین مکانیسم­ های مورد استفاده کاربران، بهره­ گیری از موارد از پیش تعریف شده و نیز واژگان کلیدی است.

Clearinghouse_04

مرکز تبادل داده‌های مکانی (Spatial Data Clearinghouse)

نسل­ها و معماری های مختلف شبکه­ های مرکز تبادل داده‌های مکانی (Clearinghouse)

   شبکه مرکز تبادل داده‌های مکانی متشکل از مجموعه­ ای از اجزا و ارتباط بین آنها بوده که با پیشرفت فناوری متحول شده و بر همین اساس نسل­های مختلف شبکه مرکز تبادل داده‌های مکانی شکل گرفته است . به بیان دیگر، با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی­، ساختارهای گوناگونی برای مرکز تبادل داده‌های مکانی طراحی شده­ اند. در یک طبقه ­بندی کلی، می­توان این ساختارهای گوناگون را در قالب سه نسل، بیان نمود. در ادامه این مقاله، توضیحاتی درباره این سه نسل، ارائه می­شود.

1- نسل اول Clearinghouse داده­ های مکانی و معماری آن

   نسل اول Clearinghouse داده­ های مکانی در ایالات متحده، استرالیا، هلند، انگلستان و کانادا ایجاد شد. این Clearinghouseها مشابه پایگاه داده ­های تحت وب موجود بودند. به منظور جستجوی یک لایه­ی داده­ی مکانی، از کاربر خواسته می­ شد تا پارامترهای جستجو نظیر منطقه­ ی جغرافیایی، موضوع داده و نام لایه­ ی داده را در واسط کاربر Clearinghouse  تنظیم نماید.
سپس داده ­ی مکانیدرخواست شده از پایگاه داده، مطابق با معیارهای جستجو به کاربر ارائه می­ شد. به عبارت دیگر، آن­ها برای کاربر شرح مفصلی از داده ­ها، که فرادادهنامیده می­شود، و اطلاعاتی درباره­ ی چگونگی دسترسی به آن­ها یا اتصال به وبگاهی که داده در آن قابل دسترسی است، فراهم می­نمودند.

ساختار شماتیک Clearinghouse نسل اول

ساختار شماتیک Clearinghouse نسل اول

2- نسل دوم Clearinghouse داده­ های مکانی و معماری آن

   با توسعه­ ی فنآوری مبتنی بر وب و پیشرفت وب سرویس­های مکانی، نسل جدیدی از Clearinghouseها بر اساس ژئوپورتال­ها، کاتالوگ سرویس­ها و سرویس­های مکانی توسعه یافت. این امر برای کاربران روش­های مناسب­تر جستجو و دسترسی به داده­ های مکانی استاندارد شده را فراهم آورد. Clearinghouseهای رایج دنیا از نوع نسل دوم هستند. شکل زیر ساختار شماتیک Clearinghouse نسل دوم را که بر اساس یک ژئوپورتال، کاتالوگ سرویس­ها، و سرویس­های مکانی است، نشان می­دهد.

ساختار شماتیک Clearinghouse های نسل دوم

ساختار شماتیک Clearinghouse های نسل دوم

المان­های اصلی Clearinghouse نسل دوم را می­توان بصورت زیر خلاصه نمود:

1- ژئوپورتال نقطه­ ی ورود به اطلاعات مکانی را بر روی وب فراهم می­کند. ژئوپورتال یک وبگاه روی اینترنت بوده که در آن می­توان محتوای مکانی، شامل داده­ های مکانی و سرویس­های مکانی را یافت.
2- کاتالوگ سرویس­ ها امکان انتشار فراداده بر روی منابع داده­ های مکانی و جستجو و پرسش از فراداده را فراهم می­کنند.
3- مخزن فراداده، اطلاعاتی درباره­ ی داده­ های مکانی (در پایگاه داده) ذخیره می­کند.
4- سرویس­های مکانی، که به سرور داده­ ها متصل بوده، سرویس­های مختلفی مانند نمایش و بارگذاری داده ­های مکانی را برای کاربر فراهم می­نمایند. سرویس­های معروف عبارتند ازGazetteer Service، Thesaurus Service، Coverage Service و Processing Service.
5- سرویس فهرست، جایی است که سرویس­های مکانی و کاتالوگ سرویس­ها به منظور قابل یافت بودن توسط یک ژئوپورتال، ثبت می­گردند.

   برای جستجوی داده (یا یک سرویس) در یک Clearinghouse، کاربر به ژئوپورتال متصل شده و پارامترهای جستجو را تعیین می­کند. سپس ژئوپورتال، مخازن فراداده را از طریق کاتالوگ سرویس­ها، برای یافتن داده ی مورد نیاز کاربر جستجو می­کند. هر کاتالوگ سرویس امکان انتشار فراداده­ ی یک متولی داده را فراهم می­نماید. اگر سرور داده ­های مربوطه، سرویس­های مکانی مانند نمایش یا بارگذاری را پشتیبانی کنند، کاربر می­تواند داده را مشاهده یا بارگذاری نماید.

3- نسل سوم Clearinghouse داده­ های مکانی و معماری آن

   نسل سوم Clearinghouse، مرکز تبادل داده‌های مکانی خبره می­باشد. Clearinghouse داده­ های مکانی خبره، نوعی Clearinghouse بوده که نه تنها داده­ های مورد نیاز را بطور مستقیم جستجو می­کند، بلکه داده­ هایی را که می­توانند به داده ­های مورد نیاز تبدیل شوند، نیز جستجو می­کند.

   از آنجایی که نسل رایج سیستم­های Clearinghouse یعنی نسل دوم، نمی­تواند داده­ های مناسب برای انواع کاربران با نیازهای مختلف فراهم کند، معماری دیگری پیشنهاد گردیده است. در این معماری تاکید بر حالاتی داشته که داده ­ی مورد نیاز کاربر بی­ تجربه با نامی که او جستجو می­کند، وجود نداشته، یا گاهی حتی کاربران حرفه­ ای نیز از نتایج جستجو راضی نیستند.
اگرچه اغلب، داده­ های مشابه مفیدی در همان منطقه ­ی جغرافیایی وجود دارد که می­تواند نیازمندی­های هر دو نوع کاربر را برآورده سازد. حالت دیگر این است که داده­ ی مورد جستجو و یا حتی مشابه آن در منطقه­ ی جغرافیایی مورد نظر وجود ندارد، اما داده ­های منتخب که از آن­ها می­توان داده ­های مورد نیاز را تولید نمود، در دسترس هستند.

با توجه به مشکلات مطرح شده که مربوط به شبکه­ های Clearinghouse داده­ های مکانی موجود بوده، مزیت­های اصلی یک Clearinghouse داده ­های مکانی خبره را می­توان در موارد زیر خلاصه نمود:

1- بکارگیری بهتر منابع داده ­های مکانی موجود بوسیله ­ی پیشنهاد داده ­هایی که دارای انطباق معنایی بوده، در وضعیتی که ممکن است داده تحت عنوان مترادف دیگری یافت شود.
2- افزایش تعداد جستجوهای موفقیت­ آمیز در یک Clearinghouse داده­ های مکانی، از طریق پیشنهاد داده­ های منتخب به کاربر، هنگامی که داده­ ی درخواست شده را نمی­توان یافت.
3- تسهیل دسترسی کاربران به داده­ های مکانی درخواست شده، با مقدمات خودکار برای پردازش داده ­های موجود به منظور تولید داده­ ی درخواست شده توسط کاربر.

علاوه بر المان­های Clearinghouse نسل دوم، یک Clearinghouse داده ­های مکانی خبره باید شامل المان­های زیر نیز باشد:

1- مترجم الگو : این مترجم بازیابی مترادف­ های عبارت را مدیریت می­کند. این مترجم  عبارت را ترجمه می­کند و ترجمه ­ها را به ژئوپورتالی که کاربر از آن درخواست داده نموده، ارسال می­کند.
2- سیستم خبره: : اگر ژئوپورتال نتواند داد ه­ ی درخواست شده توسط کاربر را، علیرغم بکارگیری انطباق معنایی، پیدا کند، این سیستم سعی در یافتن لایه ­های داده­ ای منتخب و بهترین ترکیب آن­ها برای تولید داده­ های درخواست شده می­کند. سیستم خبره دستورالعملی نیز برای پردازش داده­ های منتخب برای تولید داده­ های درخواست شده توسط کاربر تعریف می­نماید. سیستم خبره به­ عنوان یک المان مرکزی برای Clearinghouse خبره تلقی می­شود.
3- پایگاه داده پردازش : خصوصیات هر پردازش، شامل توابع هر پردازش، ورودی­ها و خروجی­ها در این پایگاه داده ساماندهی می­شوند. این پایگاه داده برای جستجوی WPSهای مناسب بکار می­رود.
4- WPSها : این المان دستورالعمل­های سیستم خبره را پیاده ­سازی می­کند. مهمترین اقدامات این موتورها دریافت خروجی از سیستم خبره، به منظور دسترسی به سرور داده­ ها برای دریافت لایه­ های داده و در نهایت اجرای پردازش­های لازم روی لایه ­های داده برای تولید داده­ های درخواست شده توسط کاربر است.
5- کنترل کننده زنجیره سرویس : به منظور تولید داده ­ی درخواست شده توسط کاربر، ممکن است زنجیره­ سازی وب سرویس های مختلف، لازم باشد. اگر یک الگوی متمرکز برای زنجیره­ سازی سرویس­ها به کار رود، این کنترل کننده جریان کار زنجیره­ سازی را مدیریت می­کند.

ساختار شماتیک یک Clearinghouse خبره

ساختار شماتیک یک Clearinghouse خبره

   شکل فوق ساختار کلی پیشنهادی یک Clearinghouse خبره را نشان می­دهد. در این نسل، کاربران به یک ژئوپورتال برای جستجوی داده­ ی مورد نیاز متصل می­شوند.
به ­عنوان مثال، فرض کنید که یک کاربر در حال جستجوی یک نقشه شیب از یک منطقه خاص است. او به ژئوپورتال متصل شده و پارامترهای جستجو را وارد می­کند. این ژئوپورتال مخازن فراداده ­ی محصولات داده را از طریق کاتالوگ سرویس­های مربوطه جستجو می­کند. اگر داده­ ی مورد نیاز یافت نشد، این ژئوپورتال برای شناسایی مترادف­ های لایه­ ی داده­ ی مورد نیاز،  به یک مترجم الگو متصل می­شود و سپس از طریق عبارات مترادف آن، داده­ ی مورد نیاز را جستجو می­کند (انطباق معنایی).
اگر داده ­ای یافت نشد، ژئوپورتال برای شناسایی لایه­ های داده­ ی منتخب، که می­توانند برای تولید داده ­ی درخواست شده توسط کاربر پردازش شوند، به سیستم خبره متصل می­شود. پس از شناسایی داده ­های منتخب ممکن، آن­ها از طریق کاتالوگ سرویس­ها جستجو می­شوند.