1. Présentation des WebServices géospatiaux normalisés par l'ogc

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1 Université de Toulouse-Le Mirail 13 novembre 2013 Département de Géographie-Aménagement-Environnement Laurent Jégou M2 Sigma Module U Cartographie et SIG interactifs en ligne - Séance 2 GeoServer et Mapguide OpenSource Moteurs cartographiques et diffuseurs de WebServices géospatiaux 1. Présentation des WebServices géospatiaux normalisés par l'ogc ð Documentation complémentaire sur le GéoRézo : Les WebServices GéoSpatiaux sont des services web fournisseurs de données ou de services (traitements) sur le réseau, que l'on interroge selon des protocoles normalisés par l'ogc, OpenGeo Consortium. La normalisation rend tous ces services inter-opérables, c'est à dire qu'ils peuvent s'utiliser de la même manière et potentiellement se chaîner (utile par exemple pour un cataloguage de ressources). Leur utilisaiton s'effectue par le biais d'une connextion HTTP classique. Les WebServices sont disponibles publiquement, optionnellement après identification comme utilisateur autorisé. Les principales requêtes possibles pour le WMS, par exemple, sont : GetCapabilities : cette requête renvoie les possibilités du serveur (par exemple du point de vue des projections possibles) et les couches qu'il contient. Pas de paramètres à fournir. GetMap : renvoie une image raster (JPEG, PNG) cartographique en fonction des paramètres fournis. En option, les serveurs WMS peuvent proposer d'autres requêtes : GetFeatureInfo : renvoie les données attributaires prévues pour les entités sélectionnées. DescribeLayer : renvoie des informations complémentaires sur la couche sélectionnée. GetLegendGraphic : renvoie l'élément de légende correspondant au paramètre demandé. Les requêtes et leurs réponses sont envoyées en utilisant le protocole classique du Web, HTTP, en fournissant les paramètres dans l'url. Par exemple : Protocole://IPSERVEUR/APP?variable1=valeur&variable2=valeur Il existe plusieurs types de WebServices : WMS : Web Map Service, le plus connu, diffuse des cartes sous forme d'images raster, et renvoie optionnellement des données attributaires correspondant à un point (cliqué sur une interface par exemple). WMS-T : WMS Tuilé (dalles), plus rapide à utiliser car les tuiles sont mieux gérées par les caches (serveur et navigateur), par exemple : le GéoPortail IGN. WFS : Web Feature Service, diffusion d'entités géométriques vectorielles. Le format de ces entités est souvent le GML, mais on voit apparaître de plus en plus le GeoJSON.

2 WFS-T : variante transactionnelle du précédent, c'est à dire qu'elle accepte les demandes de modification des données vectorielles (création / modification / suppression). Autorise la saisie ou la modification à distance (souvent avec une source PostGIS). WCS : Web Coverage Service, diffusion de données raster. WPS : Web Processing Service, exécution de traitements à distance. Par exemple on peut donner accès à des commandes d'un logiciel de SIG à distance, en fournissant les données et les paramètres du traitement à réaliser. CSW : Catalog Service for the Web, diffusion de catalogue de metadonnées. Exemples de serveurs de webservices OGC : Corine Land Cover / France (WFS, WMS) : BRGM (WMS, WCS, WFS, CSW) : WPS de test (projet Sigma 2009) : Le GéoCatalogue, qui diffuse ses métadonnées en CSW : 2. La diffusion des WebServices avec GeoServer GeoServer est un logiciel open-source serveur qui permet de diffuser et modifier des données GeoSpatiales sur le web. Il est écrit en langage Java et fonctionne côté serveur en tant que «servlet», c'est à dire comme une application gérée par un serveur d'applications java (le plus utilisé d'entre eux étant Tomcat, un projet de la fondation Apache). Cette particularité a des conséquences sur le type d'hébergement nécessaire au fonctionnement du logiciel, moins répandu, et donc sur la capacité à déployer cette solution. GeoServer est devenu l'implémentation de référence (c'est à dire le logiciel modèle) de l'ogc pour la diffusion de données selon les normes WFS et WCS (services de données vecteur et raster, respectivement), et reste l'un des meilleurs logiciels pour diffuser des cartes (assemblage de couches stylées) en WMS. => Démonstration de la consommation de WebServices avec QGIS et MapInfo GeoServer est né à la suite d'un projet visant à créer des outils de diffusion et de visualisation des données spatiales sur le web, pour permettre une plus grande transparence des opérations d'aménagement. L'idée était de pouvoir rendre plus accessible des cartes et des informations spatialisées. A la même époque, l'ogc débutait ses travaux et mettait au point les types de données spatiales (norme Simple Features for SQL, utilisées notamment dans PostGis) et la norme qui allait devenir le WFS. Les fondateurs de GeoServer furent aussi à l'origine de GeoTools, un ensemble de fonctions de traitement des données spatiales en Java, basé sur la Java Topology Suite, que l'on retrouve aujourd'hui au cœur de nombreux logiciels SIG open-source développés en langage Java (comme JUMP et GvSIG). La JTS a depuis été réécrite en C depuis pour devenir la bibliothèque GEOS, utilisée dans de nombreux logiciels (par exemple dans PostGIS et QGIS).

3 1. Installation sous Windows Télécharger la dernière version stable pour Windows (windows installer au 12/11/13) sur cette page : Vérifier qu'un Java Runtime Environment (JRE) existe bien sur la machine, sinon en télécharger un (geoserver est codé principalement en langage Java, qui a besoin d'un environnement d'exécution sur la machine). Lancer GeoServer avec le raccourci dans le menu Démarrer / Programmes qui a été créé lors de l installation, ce qui affiche une fenêtre de commandes qui contiendra les éventuels messages d'erreurs lors de l'exécution de GeoServer. Par défaut, le serveur web est configuré sur le port 8080, on obtient donc l'interface d'administration web de GeoServer à l'adresse suivante : (login administrateur par défaut : admin / geoserver). Vous avez noté que cette installation de GeoServer contient son propre logiciel serveur (le serveur d'applications Java léger Jetty), et qu'il n'y a pas eu besoin d'installer et de configurer un nouveau serveur HTTP Apache. Cependant c'est un serveur léger, à ne pas utiliser en production. Autre possibilité : utiliser l'opengeosuite, qui contient GeoServer, mais aussi un serveur PostGreSQL/PostGIS et divers utilitaires complémentaires très intéressants comme le GéoExplorer pour créer des applications de WebMapping avec la bibliothèque de fonctions GeoExt. Cette suite existe en version "Community Edition", open-source et gratuite. Cf. : Configuration et mise en place du serveur Notez le formulaire de login en haut de la page, par défaut : admin/geoserver. Après login, le menu d'administration apparaît (cf. image à gauche). On y retrouve une page d'affichage de l'état du serveur, des web services actifs, ainsi que les liens vers l'administration des données servies. Dans GeoServer les données sont structurées de la manière suivante : Espaces de travail : (répertoires pour regrouper des entrepôts). Entrepôts : zone de stockage de données de même format (vecteur ou raster). Les entrepôts définissent une source de données et la décrivent (texte de description et page de codes de la source de données, utile pour les dbf des shapefile par exemple). Couches : les couches sont un moyen de présenter les informations des entrepôts, en précisant la boîte d'encadrement (bounding box, ou coordonnées du rectangle d'encombrement maximum),

4 et en affectant un style d'affichage de ces données (en attribuant l'un des styles gérés par GeoServer par ailleurs) Les styles sont donc la définition de l'apparence d'affichage d'une couche, selon un format standardisé très utilisé, le format SLD (Styled Layer Descriptor). On peut prévisualiser la couche, avec son style défini ou un style par défaut (selon le type des données), grâce au client OpenLayers inclus dans l'installation de GeoServer. Pour diffuser une carte complexe en tant que webservice WMS, vous pouvez ainsi composer plusieurs couches, chacune avec son style d'affichage, pour former un groupe de couches. 4. Création d'un nouvel entrepôt et définition des couches. a. Récupération des données Raster qui sera servi en WMS et WCS : Téléchargez l'image «Blue Marble Next Generation» du mois d'avril, en jpeg de résolution 8km / pixel. Lien direct : png Nom du fichier : world.topo.bathy x5400x2700.png Renommez cette image en un nom court (plus compatible avec les traitements ultérieures, 8 lettres max.) : bmng04.jpg Créez un «worldfile», c'est à dire d'un fichier texte de géoréférencement pour l'image jpeg, et qui sera placé dans le même répertoire que le jpeg de l'image.

5 Dans notre cas, le worldfile sera nommé bmng04.jgw et contiendra : Texte du worldfile : Explication : / 5400 pixels de large 0 pas de rotation 0 pas de rotation / 2700 pixels de haut, en négatif -180 longitude du pixel haut gauche 90 latitude du pixel haut gauche Vectoriel qui sera servi en WMS et WFS : Réutilisez la couche «Countries» du fond Natural Earth Data utilisé lors des séances précédentes (SHP du dépôt 110M). b. Création d'un espace de travail NED dans GeoServer Son URI (universal ressource identification) nom/adresse associée à cet espace de travail, peut être fausse pour commencer : c. Création des entrepôts dans GeoServer Envoyer les données sur le serveur (partage réseau, FTP, ) Créer les entrepôts : Countries : entrepôt de type vecteur shapefile Espace de travail «NED» Nom de la source de données : «Countries» Description : NaturalEarthData Countries 1:110m URL : chemin sur le serveur pour atteindre le fichier, précédé de «file:» -> utiliser le bouton "Browse" pour choisir le fichier dans le répertoire "data". Spatial index : oui (par défaut) Charset (page de codes) : ISO ( = ISO LATIN-1, par défaut) Image BlueMarbleNG : entrepôt de type «World Image» Nom de la source de données : «BMNG April» d. Création des couches correspondantes A la création de chaque entrepôt vous avez la possibilité de générer dans la foulée la couche qui correspond à la source de données (cliquer sur "publier", à droite de la couche). Sinon vous pouvez revenir dans la gestion des couches pour en créer de nouvelles. NED : Countries Ajouter un résumé (description rapide). SRC des données : «EPSG:4326» (Lat/Long non projeté, sur le datum WGS84) Faire calculer l'emprise à partir des données (automatique, par clic sur lien) Recopier l'emprise pour l'emprise géographique (par clic) Sauvegarder - NED : BMNG April : Idem. Attention à donner un nom court à la couche.

6 e. Prévisualisation des couches Prévisualisez sous la forme d'image jpeg servies en WMS dans le navigateur et dans le client OpenLayers fourni avec GeoServer. f. Visualisation dans un client SIG de web services (QGIS et MapInfo). Démonstration de consommation des web services WMS avec QGIS et MapInfo. g. Modification des styles d'affichage en utilisant les SLD Les fichiers SLD contiennent une description des styles d'affichage des couches, en fonction du type de forme géométrique, des échelles de visualisation, d'une classification sur une valeur attributaire, etc. Ils sont rédigés en XML selon une syntaxe normalisée par l'ogc, mais de nombreux utilitaires permettent de les générer à l'aide d'une interface visuelle. La norme OGC : OpenGeoSuite propose un outil intégré de définition des styles, le GeoExplorer Composer, une application créée en utilisant la bibliothèque de fonctions GeoExt. Le logiciel QGIS est aussi capable d'exporter au format SLD le style d'une couche vectorielle qu'on aura personnalisé, avec l'extension "Save to SLD" d'adrian Weber. Un outil graphique interactif d'édition des styles SLD est disponible gratuitement : Atlas Styler Exercices : h. Création des caches de dalles pour les rasters et les services WMST Utilisation des outils de GeoServer pour pré-calculer les dalles WMS. Ajoutez un nouvel entrepôt de données comprenant des couches distantes accédées en WFS. Créez des Agrégations de Couches. Créez des styles SLD personnalisés de diffusion de ces couches sous forme de webservices avec Atlas Styler. Testez la diffusion WFS de ces agrégations de couches. 3. MapGuide OpenSource A l'image de la séance précédente, nous allons réaliser une installation sur une machine serveur et mettre en place des applications de test à partir de clients, légers (navigateur) ou lourds comme ici MapGuide Maestro. a) Installation de MapGuide OS serveur

7 - Télécharger l'installateur intégré pour Windows : - Installation : - Choisir "Manual configuration" - Laisser l'adresse IP par défaut (machine actuelle, boucle locale, ) - Laisser le répertoire par défaut - Dans le choix de paquetages d'installation, ajouter Server/FDO/PostGIS - Dé-sélectionner Web/Tomcat et Web/JSP viewer - Démarrer l'installation - Rebooter la machine. Cette installation a mis en place un serveur http Apache, dans le répertoire C:\Program Files\OsGeo\MapGuide\Web\Apache2 Utiliser ApacheMonitor.exe du sous-répertoire «\bin» pour gérer le démarrage d'apache et le relancer au besoin. (Il faudra peut-être installer le service Apache avec httpd.exe). - Tester le fonctionnement de MapGuide dans votre navigateur en vous rendant sur la page d'administration de MapGuide à l'adresse : Login par défaut : "Administrator", password : "admin" - Récupérer le paquetage de l'application de test (ville de Sheboygan, dans le Wisconsin) : - Copier ce paquetage dans : C:\Program Files\OSGeo\MapGuide\Server\Packages\ - Activer ce paquetage sur la page d'administration (cf. ci-dessus). - Télécharger l'application PHP de démo : - Décompresser le zip dans : C:\Program Files\OSGeo\MapGuide\Web\www (c'est un répertoire, "phpviewersample"). - Tester son fonctionnement à l'url : b) Organisation de MapGuide OpenSource (schéma page suivante)

8 c) Création de cartes interactives avec une application cliente de MGOS : Maestro. A partir des machines clientes, on peut naturellement tester l'application de démo que l'on vient d'installer, en remplaçant «localhost» dans l'url par l'adresse IP ou le nom réseau de la machine :

9 Mais cela reste une application en PHP qu'il faut construire, configurer et installer ensuite sur le serveur (en transférant les fichiers par FTP par exemple). Pour créer une application complète, en chargeant des données personnalisées et en configurant les fonctionnalités offertes aux utilisateurs, il vaut mieux utiliser une application cliente qui remplira ces fonctions au travers d'une interface utilisateur moderne (plutôt que d'éditer des fichiers XML/texte à la main). Maestro est une application open source et gratuite qui vise à remplacer l'application commerciale MapGuide Studio (il s'agit de l'ancien projet nommé MapStudio Open Source). Elle est aujourd'hui stable et fonctionnelle, et rend la création de cartes interactives sur un serveur MGOS très rapide. Elle a aussi l'avantage d'être francisée et multi-plateformes (Win32, Linux et OSX avec les composants.net open source du projet Mono). Installation et utilisation de Maestro. - Télécharger et installer l'application cliente MapGuide Maestro (version 5 pour Windows, pas d'option particulière pour l'installation) : - Lancer Maestro

10 - Dans la fenêtre "log on", connection par HTTP, changer l'adresse proposée par défaut en : " => On connecte le logiciel client (lourd) d'administration Maestro au serveur sur lequel MapGuideOS est installé. Création d'une carte interactive personnalisée - Télécharger les jeux de données «Countries» du thème «Cultural» du fond "Natural Earth Data" version "Small scale" (1/110M) : Dans Maestro : - se connecter au serveur (vérifier son adresse IP), le login par défaut est Administrator/admin : - Dans la partie gauche de la fenêtre principale de Maestro, créer un nouveau répertoire, nommé Natural Earth (clic droit sur l'arbre, puis New Folder)

11 Ce répertoire nous servira à ranger les différents modules nécessaires à la construction d'une application de webmapping avec MapGuide OS : Le répertoire avec ses modules, une fois l'application construite. - Créer dans ce répertoire (toujours par un clic droit) une nouvelle ressource de type "Feature source" (fournisseur de données).

12 - Nous allons charger des shapefiles, donc choisissez "SHP Provider". - Dans la fenêtre SHP feature source, cliquez sur le bouton "Add" pour choisir les fichiers à envoyer sur le serveur MapGuide à partir de votre machine. Les fichiers seront ainsi stockés par le serveur et pourront servir à alimenter des cartes interactives. On va d'abord travailler avec le shapefile 110m_admin_0_countries. - Dans la rubrique "Coordinate system overrides", cliquez sur le bouton "Load defaults", pour bien valider le système de coordonnées (projection) des données source. - Cliquer sur le premier bouton disquette bleue de la barre d'icônes pour sauvegarder l'objet, donnez-lui le nom «shp_countries».

13 - Par un clic-droit sur le dossier Natural Earth, créez une nouvelle ressource de type «Vector Layer Definition» (on choisit la dernière version de ce module). - Dans la fenêtre "Select resource" qui s'est ouverte, choisissez le fournisseur de données que l'on a créé précédemment : shp_countries. - Dans la rubrique "Ressource settings", cliquer sur le bouton Feature class [ ] pour

14 choisir les entités contenues dans la source de données. - Nous allons donc définir une couche vectorielle, son contenu et son apparence, dont les données seront fournies par un fichier shapefile. Les données attributaires à faire apparaître dans l'application (pour les requêtes, par exemple), se définissent dans la partie "Layer properties visible in viewer", cliquez sur "Check all" : le style d'affichage se définit selon le type d'objet spatial, ici le shapefile ne contient que des polygones. On choisit de les afficher par un contour gris épais. supprimer le style composite qui a été défini par défaut par Maestro. - Sauvegardez la ressource sous le nom "layer_countries".

15 - Dans l'arbre, créer une ressource de type «Map definition». Les ressources de ce type vont contenir une ou plusieurs couches (Layer definitions). - Il suffit ici de donner un nom à la Carte, "Pays du monde" par exemple, et d'indiquer quelles couches charger, ici "Layer_countries". - Vérifiez que le système de projection est correct en cliquant sur le boutont "Set view ". - Sauvegardez la ressource sous le nom "Map_countries".

16 - Dans l'arbre, créer une ressource de type «Application definition». - Choisissez la ressource Map_countries créée précédemment. - Examiner et modifier au besoin les options disponibles : taille des fenêtres, éléments des barres d'outils et de tâches, modèle de présentation (Aqua, slate, etc.). - Sauvegardez cette mise en page web (application) sous le nom "Appli_countries". ð Cliquer sur le bouton "Go" en face de la "Public URL" pour visualiser l'application ainsi créée.

17 Exercices : - Ajoutez d'autres données shapefile à la carte (Villes, Fleuves) ; - personnalisez l'apparence de l'application. Préparation de la partie suivante : Arrêt du serveur Apache de MGOS : C:\Program Files\OSGeo\MapGuide\Web\Apache2\bin\ApacheMonitor.exe puis double clic sur l'icone en barre de tâches et "stop" (ou clic-droit et stop). Autre possibilité : par la fenêtre des services du gestionnaire de système Windows.