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, данной командой можно назначить стиль отображения объекта в зависимости от его атрибутов или геометрических характеристик.
Аналогично, растровые слои отображаются в цветовой схеме по умолчанию (или заранее назначенной пользователем вручную). При необходимости изменить стиль слоя при отрисовке следует воспользоваться командами, обрабатывающими цветовые схемы растровых карт, например r.colors или аналогичными модулями.
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 веб-приложения
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. построенный 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.