مقدمه ای بر خدمات نقشه برداری وب (WMS)

سرویس نقشه برداری وب (WMS) چیست؟

یک سرویس نقشه برداری وب (WMS) شامل داده های مکانی است که از طریق اینترنت با استانداردهای تعیین شده توسط کنسرسیوم فضایی باز (OGC) میزبانی می شود.

WMS امکان تبادل اطلاعات مکانی و مشاهده از طریق وب را در قالب یک نقشه یا تصویر در مرورگر وب شما فراهم می کند.

انواع مختلفی از خدمات نقشه برداری وب وجود دارد. به عنوان مثال، برخی از رایج ترین فرمت ها WMS، WFS، WCS، WPS، WMTS و WCPS هستند.

اما چه تفاوت هایی بین آنها وجود دارد؟ و مزایا و محدودیت های هر نوع چیست؟ در ادامه بخوانید تا دریابید که چگونه می توانید بهترین خدمات وب را برای نیازهای خود انتخاب کنید.

خدمات نقشه برداری وب (WMS)

سرویس نقشه برداری وب (WMS) پرکاربردترین و ساده ترین شکل برای نمایش داده های GIS در وب است. مزایای مختلفی را ارائه می دهد، از جمله توانایی ارائه یک نمای جغرافیایی از داده های GIS شما.

یک WMS داده ها را به عنوان یک نمایش بصری از طریق اینترنت با گزینه های پرس و جو اولیه ارائه می دهد. یک WMS بزرگنمایی اولیه، پاننگ و کمک به سازمان ها را برای ارائه داده های GIS به عنوان تصاویر با سرعت رندر سریع می دهد.

شما باید یک سرویس WMS را برای هر یک از گزینه های زیر انتخاب کنید:

• داده ها را به سرعت رندر کنید
• انجام پرس و جو اولیه
• تهیه نقشه های ساده
• هنگام انتشار، سبک ها را حفظ کنید

به طور کلی، یک WMS به افراد اجازه می دهد تا اطلاعات مربوط به مکان های جغرافیایی خود را بر اساس استانداردهای OGC برای WMS مشاهده کنند.

سرویس ویژگی های وب (WFS)

یک سرویس ویژگی وب (WFS) ابزارهای ضروری را برای مشاغل و افرادی که می‌خواهند نقشه‌های تعاملی با ویژگی‌های مختلف از جمله قابلیت جستجو، فیلتر کردن، گزینه‌های مرتب‌سازی و موارد دیگر ایجاد کنند، فراهم می‌کند.

اگر می خواهید هر نوع عملی مانند ویرایش داده ها را انجام دهید، یک WFS به شما امکان دسترسی به داده های برداری (نه شطرنجی) را می دهد. با استفاده از درخواست GetFeatures، می‌توانید ویژگی‌های ویژگی‌های پیشرفته و موارد دیگر را بازیابی کنید.

استفاده از WFS در هر یک از شرایط زیر توصیه می شود:

• ایجاد، دستکاری و حذف ویژگی ها
• پرس و جوی پیشرفته را برای بازیابی اطلاعات ویژگی ها انجام دهید
• مشاهده و ویرایش رکوردهای جدول ویژگی

اگر می‌خواهید به ویژگی‌ها دسترسی داشته باشید تا بتوانید آنها را به هر نحوی دستکاری کنید، WFS بهترین راه است. این نوع خدمات نقشه برداری از استانداردهای OGC برای WFS پیروی می کند .

خدمات پوشش وب (WCS)

سرویس پوشش وب (WCS) مشابه WFS است. در عوض، می توانید داده های شطرنجی چند بعدی را درخواست کنید. به عنوان مثال، می‌توانید از آن برای تصاویر ماهواره‌ای ، عکاسی هوایی، تپه‌های ارتفاعی، یا شبکه‌های دما استفاده کنید.

واژه WCS از پوشش های شبکه ای نشات می گیرد که به هر نوع تصویر مبتنی بر شطرنجی اشاره دارد. اگرچه این نوع فرمت در مقایسه با WMS یا WFS کمتر رایج است، اما برای تصاویر ماهواره ای یا هر نوع تصویر شطرنجی به خوبی کار می کند.

در هر یک از شرایط زیر می خواهید از WCS استفاده کنید.

• فرمت های چند بعدی مانند netCDF، HDF یا GRIB را نشان می دهد
• حاوی داده های چند ساله مانند داده های دما است
• تجزیه و تحلیل داده های شطرنجی

استاندارد WCS به اندازه سایر خدمات وب رایج نیست. اما استانداردهای OGC WCS پروتکل استفاده از آن را تعریف می کنند.

خدمات پردازش وب (WPS)

هنگامی که می خواهید یک ابزار geoprocessing را برای دسترسی در سراسر یک شبکه ارائه و اجرا کنید، این سرویس پردازش وب (WPS) است که تمام ورودی ها و خروجی ها را برای انجام یک عملیات GIS تعریف می کند.

به عنوان مثال، خدمات پردازش جغرافیایی می تواند شامل هر چیزی از ابزارهای پوشش، مجاورت و مسیریابی بر اساس طرح استاندارد WPS XML مربوط به داده های مکانی باشد.

در اینجا شرایط زیر وجود دارد که ممکن است بخواهید از یک سرویس پردازش وب (WPS) استفاده کنید.

• انجام تجزیه و تحلیل جغرافیایی برای هر کسی بدون نرم افزار مناسب
• یک مجموعه استاندارد از ورودی و خروجی را بپذیرید
• یک عملیات فضایی را به عنوان یک ویجت در نقشه وب ساده کنید

استانداردهای OGC برای WPS یک پروتکل برای ورودی ها و خروجی ها برای الگوریتم های جغرافیایی تعریف می کند.

خدمات کاشی نقشه وب (WMTS)

Web Map Tile Service (WMTS) یک وب سرویس استاندارد نسبتا جدیدتر است که در سال 2010 توسعه یافته است. ایده این نوع وب سرویس شبیه به WMS است. اما این پروتکلی است که برای طرحواره کاشی کاری دوبعدی طراحی شده است که اندازه آن ۲۵۶×۲۵۶ پیکسل است.

یکی از مزایای استفاده از WMTS این است که می توان آن را روی کاشی های نقشه سمت سرور در مقیاس های مختلف از قبل رندر کرد و در سمت کلاینت کش ذخیره کرد. در نتیجه، این منجر به تحویل سریعتر، پهنای باند کمتر و تجربه کاربری بهتر برای بارگذاری سریع آن می شود.

ممکن است بخواهید از WMTS در هر یک از شرایط زیر استفاده کنید:

• ارائه سرعت مطلوب برای مشاهده کاشی های تصویر کش شده
• نمایش حجم زیادی از داده ها از طریق اینترنت، اما توانایی محدودی برای تجزیه و تحلیل دارد
• نقشه های پایه را با عملکرد مطلوب ارائه دهید

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد پروتکل OGC WMTS ، می توانید در مورد طرح واره آن از کنسرسیوم فضایی باز اطلاعات بیشتری کسب کنید.

خدمات پردازش پوشش وب (WCPS)

سرویس پردازش پوشش وب (WCPS) در سال 2008 توسعه یافت و ترکیبی از WCS و WPS است. استفاده اصلی از استاندارد WCPS برای پوشش های چند بعدی مانند داده های حسگر، تصاویر، یا تجزیه و تحلیل آماری است.

اگرچه این قالب در تصاویر سنجش از دور نقش دارد، اما فراتر از یک شبکه پوشش ساده (WCS) است. به عنوان مثال، می توانید از یک WCPS برای محاسبه مقادیر شاخص گیاهی نرمال شده (NDVI) از یک ماهواره چند طیفی استفاده کنید.

اگرچه به اندازه سایر استانداردهای وب سرویس محبوب نیست، در اینجا برخی از کاربران آن آورده شده است.

• استخراج و تجزیه و تحلیل مخازن پوشش چند بعدی سمت سرور
• یک مدل آب و هوایی 4 بعدی پیشرفته با داده های چند بعدی انجام دهید
• انعطاف پذیری بیشتری برای پیش پردازش و کاهش داده ها فراهم کنید

پروتکل OGC WCPS یکی از انواع جدیدتر سرویس های وب در دسترس است، اما نسبت به سایرین استفاده کمتری دارد.

سرویس‌های نقشه‌برداری وب کجا در سرورهای GIS قرار می‌گیرند

درک این نکته مهم است که WMS، WFS، WPS یا هر نوع خدمات نقشه‌برداری وب از یک سرور GIS مانند Geoserver یا ArcGIS سرور خروجی می‌شود.

به عنوان مثال، یک سرور GIS ورودی ها را از انواع فرمت های GIS می خواند . به عنوان مثال، می تواند از PostGIS، ArcSDE، Shapefiles، Geopackages یا داده های شطرنجی بخواند.

سپس داده ها را به عنوان یک وب سرویس مانند WMS یا WFS که دو سرویس وب جغرافیایی اصلی هستند، خروجی می دهد. انواع مختلفی از خدمات نقشه برداری وجود دارد. اما همه در خدمت هدف خود هستند.

به یاد داشته باشید که یک سرویس نقشه برداری وب تنها برای اینترنت طراحی نشده است. اما همچنین می تواند به طور یکپارچه با سایر برنامه های نرم افزاری مانند GIS (سیستم های اطلاعات جغرافیایی) ادغام شود.

کنسرسیوم فضایی باز (OGC)

نقش کنسرسیوم فضایی باز (OGC) این است که آنها مانند “حافظان استانداردهای داده های جغرافیایی” رایگان و بدون هزینه در دسترس هستند.

بدون توجه به منبع داده ها، OGC به داده های مکانی کمک می کند تا همه با یکدیگر ادغام شوند. اگر از سنسورها، نرم‌افزارها، حتی زبان‌های مختلف می‌آید، OGC استانداردهایی را برای اشتراک‌گذاری داده‌ها تعیین می‌کند تا همه بتوانند ارتباط برقرار کنند.

اساساً، OGC کمک می‌کند تا همه سرورها، حسگرها، و هر فرمت داده‌های مکانی به همان زبان «کجا» صحبت کنند.

هر نوع وب سرویس (WMS، WFS، WCS، و غیره) عمدتاً از طریق رابط هایی در دسترس است که از استانداردهای جغرافیایی کنسرسیوم فضایی باز (OGC) پشتیبانی می کنند.

برنامه های کاربردی خدمات نقشه برداری وب

خدمات وب دارای اهداف مختلفی از جمله یکی از موارد زیر است:

• ایجاد نقشه برای وب سایت ها یا برنامه های تلفن همراه
• تجسم روند داده های جغرافیایی
• شناسایی مکان‌هایی که مشاغل در آن قرار دارند یا افراد در آن زندگی می‌کنند
• ساخت آرشیو دیجیتال نقشه های تاریخی
• ویرایش ویژگی ها و ویژگی ها
• برنامه ریزی تورهای میراث در اطراف مکان ها روی نقشه ها
• نمایش مکان ساختمان های پردیس یا مکان های دانشگاه
• مدیریت تدارکات رویداد مانند پارکینگ و حمل و نقل
• ردیابی نقاط دسترسی در یک مکان
• به بینندگان کمک می کند ببینند چه رویدادهایی در نزدیکی آنها اتفاق می افتد
• سازماندهی یک شکار لاشخور یا سایر مسابقات اجتماعی
• ارتباط افراد با سازمان های حوزه مورد علاقه آنها

راه های بی شماری برای پیاده سازی وب سرویس وجود دارد. اما هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند.

مقدمه ای بر خدمات نقشه برداری وب (WMS)

خدمات نقشه برداری وب با گام های برداشته شده در فناوری متحول شده است و اکنون می توانید تقریباً هر نوع داده GIS را در وب ارائه دهید.

این که آیا می خواهید یک وب سرویس برای نمایش ساده، ویژگی های ویرایش، یا حتی برای انجام عملیات پردازش جغرافیایی بسازید، می توانید با یک سرویس نقشه وب استفاده کنید.

اما با گزینه های بسیار زیادی که در دسترس ماست (WMS، WFS و غیره)، می توانیم انتخاب کنیم که چه نوع وب سرویسی با نیازهای ما مطابقت دارد.

امیدواریم این مقدمه بر خدمات نقشه برداری وب، مزایا و محدودیت های هر نوع خدمات را روشن کرده باشد. اگر سوالی دارید، لطفا نظرات خود را در زیر برای ما ارسال کنید.

مصاحبه با دکتر سعید جوی زاده، متخصص نقشه برداری وب (WMS)

درباره دکتر سعید جوی زاده :

دکتر سعید جوی زاده مدیر موسسه علمی تحقیقاتی چشم انداز هزاره سوم ملل و عاشق مجموعه علوم جغرافیایی است. وی معتقد است که دشمنان اصلی بشریت ترس، شک و بی هدفی هستند. کارشناسی جغرافیای طبیعی را در سال ۱۳۸۱ از دانشگاه یزد، کارشناسی ارشد جغرافیای طبیعی گرایش اقلیم شناسی محیطی را از دانشگاه خوارزمی در سال ۱۳۸۴ و مدرک دکتری خود را در سال ۱۳۹۸ در رشته اقلیم شناسی  از دانشگاه خوارزمی اخذ کرده است. عنوان رساله ایشان “تحلیل فضایی خشکسالی در ایران” است. او متخصص سیستم های اطلاعات جغرافیایی(GIS) و سنجش از دور(RS) وآمار فضایی است. از سال ۱۳۸۱ مشغول تدریس در دانشگاه ها و مراکز دولتی و خصوصی است. وی همه ساله کارگاه های تخصصی را برای علاقه مندان به GIS و RS برگزار می کند. کتاب هایی مفید و کاربردی را در زمینه سیستم های اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور و آمار فضایی را به رشته تحریر درآورده است. هم اکنون نیز بروی سیستم های پهباد و برنامه نویسی پیشرفته در سیستم های اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور مشغول به فعالیت است. علاوه بر این سعید جوی زاده علاقه مند به مطالعات خشکسالی و بلایای طبیعی است و در زمینه خشکسالی نیز کتاب های متعددی را به رشته تحریر درآورده است. از آرزوهای دکتر جوی زاده همه گیر شدن سیستم های اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور و آمار فضایی در بین مردم و نهاد هادی تصمیم گیری است.

سعید جوی‌زاده یکی از متخصصان برجسته در حوزه سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی (GIS) و سنجش از دور در ایران است. وی با بیش از دو دهه تجربه در این زمینه، نقش مهمی در پیشرفت و توسعه پروژه‌های مرتبط با GIS و سنجش از دور ایفا کرده است. سعید جوی‌زاده دارای مدرک کارشناسی ارشد در این حوزه و همچنین در توسعه فناوری‌های مکانی و تحلیل داده‌های جغرافیایی بسیار فعال است.

از جمله دستاوردهای او می‌توان به اجرای پروژه‌های متعدد در زمینه تحلیل مکانی، نظارت بر تغییرات زیست‌محیطی، پایش منابع طبیعی و مدیریت بحران اشاره کرد. سعید جوی‌زاده در زمینه پردازش تصاویر ماهواره‌ای چندطیفی و فراطیفی و نیز استفاده از داده‌های سنجش از دور برای مدل‌سازی مکانی، تخصص و تجربه‌ی بالایی دارد.

وی همچنین در زمینه‌های آموزشی فعالیت گسترده‌ای داشته و با برگزاری کارگاه‌ها و دوره‌های آموزشی مختلف، به انتقال دانش خود به جامعه علمی و حرفه‌ای کمک کرده است. سعید جوی‌زاده با بهره‌گیری از نرم‌افزارهای تخصصی همچون ArcGIS، QGIS و نرم‌افزارهای پردازش تصاویر ماهواره‌ای، به ایجاد و مدیریت پایگاه‌های داده‌های مکانی و تجسم داده‌های جغرافیایی پرداخته و از پیشگامان تحلیل داده‌های مکانی در کشور محسوب می‌شود.

مصاحبه کننده: سلام دکتر جوی زاده، ممنون از اینکه وقتتان را در اختیار ما قرار دادید.

دکتر جوی زاده: سلام، خواهش می‌کنم، من هم خوشحالم که در خدمت شما هستم.سلام به شما و مخاطبان عزیز. خیلی خوشحالم که در این گفت‌وگو حضور دارم. نقشه‌برداری وب یا Web Mapping Service به زبان ساده، سیستمی است که داده‌های مکانی و جغرافیایی را از طریق اینترنت در اختیار کاربران قرار می‌دهد. این سرویس بر اساس استانداردهایی که توسط کنسرسیوم فضایی باز (OGC) تعریف شده، عمل می‌کند و به ما اجازه می‌دهد نقشه‌ها و اطلاعات جغرافیایی را به صورت آنلاین مشاهده، تحلیل و به اشتراک بگذاریم. اهمیت WMS در این است که دسترسی به اطلاعات مکانی را برای همه، از متخصصان گرفته تا کاربران عادی، آسان‌تر کرده و به تصمیم‌گیری‌های بهتر در زمینه‌های مختلف مثل مدیریت شهری، محیط‌زیست و حتی بلایای طبیعی کمک می‌کند.

مصاحبه کننده: برای شروع، لطفا توضیح دهید که نقشه برداری وب (WMS) دقیقا چیست و چه کاربردی دارد؟

دکتر جوی زاده: WMS یا Web Map Service، یک استاندارد بین‌المللی برای ارائه تصاویر نقشه‌های جغرافیایی از طریق اینترنت است. به زبان ساده، WMS به شما امکان می‌دهد تا نقشه‌های مختلف را از سرورهای گوناگون دریافت کرده و آنها را در یک نرم‌افزار یا وب‌سایت نمایش دهید. این فناوری در بسیاری از زمینه‌ها کاربرد دارد، از جمله:

• سامانه‌های اطلاعات جغرافیایی (GIS): برای نمایش و تحلیل داده‌های مکانی.
• اپلیکیشن‌های موبایل: برای ارائه نقشه‌های آنلاین به کاربران.
• وب‌سایت‌های گردشگری: برای نمایش نقشه‌های جاذبه‌های گردشگری.
• سامانه‌های مدیریت بحران: برای نمایش نقشه‌های مناطق آسیب‌دیده.

مصاحبه کننده: چه مزایایی WMS را از سایر روش‌های ارائه نقشه‌های آنلاین متمایز می‌کند؟

دکتر جوی زاده: مزایای اصلی WMS عبارتند از:

• استاندارد بودن: WMS یک استاندارد بین‌المللی است، بنابراین نقشه‌های ارائه شده توسط سرورهای مختلف با یکدیگر سازگار هستند.
• انعطاف‌پذیری: WMS به شما امکان می‌دهد تا نقشه‌های مختلف را از سرورهای گوناگون ترکیب کرده و نقشه‌های سفارشی خود را ایجاد کنید.
• قابلیت دسترسی: نقشه‌های WMS از طریق اینترنت قابل دسترسی هستند، بنابراین کاربران می‌توانند از هر مکانی به آنها دسترسی داشته باشند.
• امکان همپوشانی لایه ها: این سرویس امکان همپوشانی لایه های مختلف اطلاعات مکانی را بر روی هم فراهم میکند.

مصاحبه کننده: چه چالش‌هایی در استفاده از WMS وجود دارد؟

دکتر جوی زاده: برخی از چالش‌های استفاده از WMS عبارتند از:

• سرعت: سرعت نمایش نقشه‌ها به سرعت اینترنت و قدرت سرور بستگی دارد.
• کیفیت: کیفیت نقشه‌ها به کیفیت داده‌های ارائه شده توسط سرور بستگی دارد.
• امنیت: امنیت داده‌های مکانی ارائه شده توسط WMS باید مورد توجه قرار گیرد.

مصاحبه کننده: به نظر شما آینده WMS چگونه خواهد بود؟

دکتر جوی زاده: با پیشرفت فناوری‌های وب و افزایش استفاده از داده‌های مکانی، WMS همچنان به عنوان یک فناوری مهم در ارائه نقشه‌های آنلاین باقی خواهد ماند. من معتقدم که در آینده، WMS با فناوری‌های دیگری مانند واقعیت افزوده و اینترنت اشیا (IoT) ادغام خواهد شد و کاربردهای جدیدی پیدا خواهد کرد.

مصاحبه کننده: بسیار ممنون از توضیحات جامع شما دکتر جوی زاده.

دکتر جوی زاده: خواهش می‌کنم، امیدوارم این مصاحبه مفید بوده باشد.

نکات کلیدی در مورد WMS:

• WMS یک استاندارد ارائه تصاویر نقشه است.
• کاربردهای فراوانی در GIS و اپلیکیشن‌های مکانی دارد.
• مزایایی مانند استاندارد بودن و انعطاف‌پذیری دارد.
• چالش‌هایی مانند سرعت و امنیت را نیز شامل می‌شود.
• آینده آن به پیشرفت فناوری‌های وب وابسته است.