сайте проекта.Интернациональный междисциплинарный проект CyberGIS, вовлекший как научно-исследовательские центры нескольких стран (среди которых крупнейшие суперкомпьютерные центры), так и лидеров IT рынка (в их числе безусловный лидер ГИС индустрии – компания ESRI) стартовал в августе 2012 г. и к настоящему моменту в рамках проекта реализован набор инструментальных средств CyberGIS, представляющих собой несколько геопространственных программных компонент с открытым кодом, открывающих широкие возможности для пространственного анализа. Важной особенностью CyberGIS является поддержка параллельных вычислений, а также реализация агент-ориентированного подхода для моделирования.
Процесс разработки приложений в CyberGIS включает в себя три основных этапа:
1. Сборка и тестирование программного обеспечения, разработанного исследователями посредством сервисов типа Travis CI.
2. Тестирование возможности интегрирования и масштабируемости с использованием соответствующего программного пакета (поддерживаемого организацией National Science Foundation Middleware Initiative и финансируемого Национальным научным фондом США), который содержит большое количество утилит для проведения научных и прикладных исследований.
3. Тестирование производительности программного обеспечения посредством среды разработки XSEDE (Extreme Science and Engineering Discovery Environment), включающей в себя коллекцию передовых ресурсов для научных исследований. Посредством XSEDE выявляются узкие места для последующей эффективной реализации приложений на суперкомпьютерах.
CyberGIS содержит в себе следующие программные компоненты:
1. TauDEM (Terrain Analysis Using Digital Elevation Models) – набор программных компонент для гидрологического анализа цифровых моделей рельефа с возможностью запуска на суперкомпьютерах.
2. Параллельная версия PySAL – библиотека функций для пространственного анализа данных, реализованных с использованием языка Python.
3. pRasterBlaster – среда для высокопроизводительных вычислений картографических проекций.
4. PGAP – масштабируемое средство реализации параллельного генетического алгоритма (Parallel Genetical Algorithm (PGA)) для решения обобщенной задачи о назначениях (Generalized Assignment Problem (GAP)). Предлагаемое разработчиками решение масштабируется для аппаратной платформы с 262 тыс. ядер.
5. PABM (Parallel Agent-Based Modeling) – программная платформа для построения параллельных агент-ориентированных моделей.
Особенности перечисленных компонент приведены в таблице 1.
Таблица 1
Особенности программных компонент
|
Компоненты |
Программная модель и методология |
Разработчики |
|
PABM |
1) MPI; 2) Параллельный ввод-вывод |
Иллинойский университет в Урбане-Шампейне (University of Illinois at Urbana-Champaign, UIUC) |
|
Параллельная версия PySAL |
Параллельная реализация Python |
Университет штата Аризона (Arizona State University, ASU) |
|
pRasterBlaster |
1) MPI; 2) Параллельный ввод-вывод |
1) Центр лучших практик по геопространственной информации (Center of Excellence for Geospatial Information Science, CEGIS) 2) Геологическая служба США (United States Geological Survey, USGS) |
|
SpatialText
|
Текстовое геокодирование большого объема новостей |
1) Исследовательская группа Калева Леетару (Kalev Leetaru) 2) Иллинойский университет в Урбане-Шампейне |
Используемые программные компоненты и их связь с программными интерфейсами приведена на рис. 1.
Рис. 1. Граф зависимостей в CyberGIS
Приоритеты развития CyberGIS
1. Участие междисциплинарных групп исследователей с целью сбалансированного развития CyberGIS для возможности решения широкого спектра задач.
2. Интеграция и поддержка совместимых, хорошо управляемых программных компонент с открытым кодом (последнее свойство является обязательным).
3. Повышение производительности и масштабируемости приложений CyberGIS на основе эффективного распараллеливания процедур обработки пространственных данных.
4. Широкое внедрение CyberGIS в образовательные программы.
5. Вовлечение большого числа пользователей из разных стран с целью расширения CyberGIS путем решения множества задач для лучшего понимания человеческой природы.
6. Совершенствование интерфейса CyberGIS для легкой настройки и использования со стороны широкого круга пользователей.
Примеры рабочего окна CyberGIS приведены на рис. 2 и 3.
Рис. 2. Рабочее окно CyberGIS
Рис. 3. Рабочее окно CyberGIS
Партнеры
