Создание WMS сервера на базе GRASS GIS и Pyramid
В данной статье описывается простой пример создания WMS сервера на базе геоинформационной системы GRASS. Доступ к данным организован при помощи фреймворка Pyramid.
Данная статья является расширенным переводом статьи GRASS GIS Web Map Service with Pyramid.
Общие сведения
Статья расчитана на читателя, который на базовом уровне знаком с геоинформационной системой GRASS и основами веб-разработки на языке программирования Python. В частности, читатель должен представлять, как происходит вызов команд GRASS на языке Python и быть знакомым с принципами использования фреймворка Pyramid.
В статье испольуется GRASS версии 6.4. Более новые версии также могут быть использованы, но возможно, потребуется незначителная правка кода примеров.
Архитектура системы
В разрабатываемой системе вся обработка геоданных будет возложена на GRASS, а обработка веб-запросов --- на Pyramid. Основная часть WMS сервера, отвечающая за отрисовку геоданных --- модуль d.mon, который будет использоваться совместно с графическим драйвером Cairo, позволяющим генерировать изображения в форматах PNG, BMP, PPM, PS, PDF и SVG.
Для реализации сервера потребуется создать функции, служащие для:
- Настройки путей к GRASS.
- Получения и анализа параметров запроса WMS.
- Отрисовки слоев по запросу клиента и сохранения результата в графический файл.
- Возвращения результата обработки запроса клиенту.
Собственно к GRASS относятся первый и третий пункты, остальные --- обычные действия по обработке веб-запросов, которые реализуются при помощи Pyramid. Поэтому для простоты изложения и реализации объединим первый и третий пункты в виде одной функции, а второй и четверый --- в виде другой.
Реализация
Настройка путей GRASS и обработка запроса клиента
Ниже приводится код функции, которая инициализирует GRASS, отрисовывает запрошенные пользователем слои и сохраняет полученное изображение во временном файле.
На вход функция принимает
- список слоев (layers), которые требуется отрисовать;
- охват интересующего пользователя региона (bbox);
- ширину/высоту (width/height) изображения.
На выходе функция возвращает имя файла, в котором будет сохранено запрошенное изображение.
def _grass_wms(layers=[], bbox=[], width=256, height=256):
# Прописываем пути к GRASS. Исправить под свои нужды.
gisdbase = "/home/username/GRASSDATA"
location = "Moscow"
mapset = "PERMANENT"
gisbase = os.environ["GISBASE"] = "/usr/lib64/grass-6.4.3"
# Добавляем путь модулям GRASS в системные пути
sys.path.append("%s/etc/python" % gisbase)
# Импортируем библиотеки GRASS
from grass.script import core as grass
from grass.script import setup as gsetup
# Инициализируем GRASS
gsetup.init(gisbase, gisdbase,
location, mapset)
# Получаем список известных растровых и векторных слоев
vector_layers = grass.list_strings("vect")
raster_layers = grass.list_strings("rast")
grass.run_command("g.region", w=bbox[0], s=bbox[1], e=bbox[2], n=bbox[3])
# Создание временного файла
tempfile = grass.tempfile()
filename = "%s.png" % tempfile
grass.run_command("d.mon",
start="cairo",
width=width,
height=height,
output=filename)
for layer in layers:
if layer in raster_layers:
grass.run_command("d.rast", map=layer, quiet=1)
elif layer in vector_layers:
grass.run_command("d.vect", map=layer, quiet=1, fcolor="0:0:255", color=None)
grass.run_command("d.mon", stop="cairo")
return filename
Как видим, большая часть кода связана с первоначальной настройкой GRASS. Основной код по отрисовке запрошенных слоев использует команды GRASS и занимает всего пять строк:
for layer in layers: ...
При этом все векторные слои будут отрисованы синим цветом, (см. параметры, передаваемые в grass.run_command("d.vect", map=layer, quiet=1, fcolor="0:0:255", color=None)). Внешний вид слоя может быть изменен настройкой параметров команды d.vect, например, можно назначить стиль отображения объекта в зависимости от его атрибутов или геометрических характеристик.
Аналогично, растровые слои отображаются в той цветовой схеме, которая была им назначена ранее. При необходимости изменить стиль слоя следует воспользоваться командами, обрабатывающими цветовые схемы растровых карт, например r.colors или др.
Анализ запроса пользователя и возвращение результата
Анализ запроса пользователя производится в следующей функции:
@view_config(route_name="wms")
def wms_view(request):
layers = request.params.get("LAYERS", "").split(",")
bbox = request.params.get("BBOX", "").split(",")
width = request.params.get("WIDTH")
height = request.params.get("HEIGHT")
try:
filename = _grass_wms(layers=layers,
bbox=bbox,
width=width,
height=height)
f = open(filename, "r+")
return Response(body=f.read(), content_type="image/png")
except:
pass
Данная функция принимает запрос (request), в котором могут определяться:
- список слоев в запрашиваемом изображении (параметр LAYERS);
- охват области запрашиваемого изображения (параметр BBOX);
- высота и ширина запрашиваемого изображения (параметры HEIGHT и WIDTH).
Полученные параметры анализируются и передаются в определенную выше функцию _grass_wms. Результат работы функции --- имя файла изображения --- считывается с диска и возвращается в качестве ответа на запрос.
Создание индексного файла
Еще одно действие --- создание простейшего веб-приложения, которое использует построенный WMS сервер. Воспользуемся библиотекой OpenLayers для отображения карты, возвращаемой сервером.
Данный шаг является необязательным, но его удобно реализовать в целях отладки.
Следующая функция создает веб-страницу с картой на базе слоев векторных слоев mo и io_15:
@view_config(route_name="index") def index_view(request): body = <html xml:lang="en" xmlns:tal="http://xml.zope.org/namespaces/tal" xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml"> <head> <title>GRASS GIS Web Map Service</title> <script src="http://openlayers.org/api/OpenLayers.js" type="text/javascript"></script> <script type="text/javascript"> var map, wms_layer; function init(){ var map = new OpenLayers.Map("map-div",{ projection: "EPSG:28407", maxExtent: new OpenLayers.Bounds(7361000, 6115000, 7435000, 6212000), numZoomLevels: 6, }); var wms_layer = new OpenLayers.Layer.WMS("GRASS WMS", '/wms', { layers: "mo,io_15" },{ singleTile: true, }); map.addLayer(wms_layer); map.zoomToMaxExtent(); } </script> </head> <body onload="init()">
< div id="map-div" style="height: 600px; width: 800px;">
</body> </html> return Response(body=body, content_type="text/html", status=200)
Конфигурирование Pyramid
Для того, чтобы описанные выше функции можно было использовать, необходимо сконфигурировать Pyramid. Пример такой функции приведен ниже:
def main(global_config, ** settings):
""" Данная функция возвращает WSGI-приложение Pyramid.
"""
config = Configurator(settings=settings)
config.add_static_view('static', 'static', cache_max_age=3600)
config.add_route("index", '/')
config.add_route("wms", '/wms')
config.scan()
return config.make_wsgi_app()
Ограничения данной реализации
Рассмотренный пример демонстрирует принцип создания WMS сервера, потому в нем опущен ряд деталей, которые должны быть реализованы в реальной системе. Например, в рассмотренном варианте присутствуют следующие ограничения:
- Нет перпроецирования "на лету". Т.е. данные WMS сервер может возвращать слои только в той проекции, в которой хранятся данные GRASS.
- Реализация не является потокобезопасной. Например, при одновременном запросе данных из разных областей GRASS могут проявляться неожиданные побочные эффекты.