Ative o Mapeamento e a Analítica Geoespacial no IBM SmartCloud Enterprise

Esri ArcGIS e Esri Maps

A computação em nuvem está tornando-se a plataforma de TI da próxima geração para gerenciar recursos, reduzir custos e otimizar a infraestrutura. As principais características associadas à nuvem têm relação intrínseca com tecnologias geoespaciais, a saber, alocação dinâmica de recursos para atender às demandas robustas dos profissionais geoespaciais, ciências de domínio relacionado e a intensa capacidade de cálculo necessária para realizar a analítica em terabytes de dados espaciais. Este artigo apresenta GIS, analítica geoespacial e Esri ArcGIS® e o aplicativo Esri Maps e a maneira como ele é implementado no IBM® SmartCloud Enterprise.

Marwa Mabrouk, ArcGIS for Server Product Manager, Esri

Marwa Mabrouk é gerente de produto na Esri, líder global em GIS. Marwa dedica-se a produtos com base em servidor, aproximando computação em nuvem e Big Data de GIS e Análise Espacial. Há mais de 14 anos, Marwa dedica seu tempo e atenção a avançar as fronteiras de GIS. Ela liderou o desenvolvimento dos primeiros serviços da web hospedados do segmento de mercado oferecendo mapas online. Após isso, foi líder técnica no estabelecimento dos serviços gerenciados da Esri na nuvem. Marwa possui mestrado em Ciência da Computação pela Universidade de Louisville, Kentucky, nos EUA, e MBA da Universidade de Redlands, na Califórnia, EUA.



Victoria Kouyoumjian, Senior Business and Technologies Strategist, Esri

Victoria Kouyoumjian trabalha há mais de 15 no campo geoespacial na Esri, período no qual testemunhou muitas mudanças de alta tecnologia. Após vários anos como gerente de produto para um conjunto de soluções de software com foco no desenvolvedor, ela agora trabalha como estrategista senior de negócios e tecnologias, dedicando-se a tendências emergentes de tecnologia, como computação em nuvem, Big Data e software livre, entre outros, e sua influência na comunidade geoespacial. Ela trabalha com organizações de pesquisa independentes, Gartner e Forrester, além de líderes de negócios em tecnologia da informação. Foi coautora de The Business Benefits of GIS: An ROI Approach, em 2008; participa regularmente como guest de um blog corporativo; e escreve e dá palestras frequentemente sobre tendências em ascensão que entram tornam-se comuns.



23/Out/2012

Um sistema de informações geográficas (GIS) permite que qualquer pessoa armazene, manipule e visualize dados exibidos em um mapa para fins de análise espacial inteligente. Um GIS pode revelar padrões nos dados, identificar relacionamentos e tendências e permitir fazer modelagem preditiva para entender e planejar hoje o que pode afetar um negócio ou uma comunidade amanhã.

A primeira seção deste artigo apresenta o valor que o GIS oferece aos aplicativos e discute o valor que a nuvem traz para esse cenário como uma nova modalidade para analítica geoespacial.

Os mapas comunicam. Assim como uma fotografia ou uma pintura, mapas podem pontuar visualmente conceitos e ideias -- podem registrar a história, mudanças de modelo e mostrar o futuro. A interpretação de padrões e tendências mostrados em um mapa pode transcender barreiras de idioma e cultura e é uma ferramenta eficiente para tomada de decisões críticas.

Embora haja muitas definições de um Sistema de Informações Geográficas (GIS), para os fins deste artigo, um GIS é uma tecnologia que fornece um sistema de mapeamento dinâmico para armazenar e acessar dados espaciais para fins de realizar análise espacial, consulta e geoprocessamento.

Há muitos tipos diferentes de mapas e muitos tipos diferentes de problemas que são solucionados usando mapas. Planejar o crescimento de uma cidade, fornecer serviços a uma comunidade, gerenciar a infraestrutura pública, desenvolver ou ampliar um negócio ou melhorar as operações dos serviços de emergência. Um GIS permite aos usuários compilar e comunicar grandes volumes de informações e, através de visualização, relevar facilmente relacionamentos e padrões nos dados do usuário. Os mapas de GIS são desenvolvidos sobre um modelo de informações de GIS que descreve recursos geográficos, baseado em conceitos de camada de mapa, e que podem ser implementados na web, em aplicativos de desktop, através de servidores e para dispositivos móveis.

Tradicionalmente, um GIS era implementado com dados locais em software e hardware no local. Mas, cada vez mais, o GIS está sendo utilizado na nuvem. Com o advento da computação em nuvem, o consumo e compartilhamento de dados estão ficando democráticos rapidamente, tornando a análise geoespacial e o GIS acessível a quase qualquer um. Como o GIS aumenta seu valor a medida em que se espalha, a plataforma para entregar mapas inteligentes a mais usuários e comunidades inclui valor não apenas nos distribuíveis, mas também no GIS que foi usado para gerar essas ofertas, por exemplo, através de aplicativos de mapeamento da web.

Analítica geoespacial e mapeamento

A análise geoespacial e o mapeamento podem transformar aplicativos. Não apenas da perspectiva da experiência do usuário e da facilidade de uso, mas também de uma perspectiva de vantagem de recursos. Ao entender o impacto da localização como parte de qualquer informação e ao levar em consideração a localização e informações geográficas ao analisar informações, é possível revelar novo insight que estava escondido e difícil de entender. Poder executar a análise usual e incluir a análise de recursos geográficos e localização transforma a visão parcial em entendimento completo. O aplicativo da web Esri Maps é um exemplo que resulta em novo insight através da visualização de dados em mapa.

Além disso, usar ArcGIS for Server na nuvem é um aspecto crítico para tornar esses recursos disponíveis e, ao mesmo tempo, manter controle sobre a utilização de recursos e otimizá-la com base nos requisitos de implementação. ArcGIS 10.1 for Server foi desenvolvido para ser executado eficientemente em ambientes de nuvem. A arquitetura foi projetada para trabalhar em um ambiente virtual distribuído, permitindo que os usuários obtenham o melhor desempenho e escalabilidade. ArcGIS for Server pode ser desenvolvido no IBM SmartCloud Enterprise para apoiar o desenvolvimento de aplicativos que utilizam mapeamento e recursos de analítica geoespacial.

Para desenvolvedores que querem usar mapeamento e análise geoespacial em seus aplicativos, os produtos Esri são uma plataforma que oferece as capacidades necessárias no ambiente em nuvem. Com APIs de mapeamento ArcGIS e modelos de aplicativos que usam ArcGIS Online e ArcGIS for Server, desenvolvedores podem começar a criar aplicativos de mapeamento muito eficientes rapidamente. Os desenvolvedores que queiram dedicar-se à plataforma remota e desenvolver aplicativos específicos para dispositivos móveis podem usar as APIs ArcGIS for Mobile. Além disso, os especialistas de dados podem usar ArcGIS for Desktop para gerenciamento e criação de dados, além de gerar mais dados de analítica sofisticada.

Os desenvolvedores podem começar hoje mesmo a usar a variedade de APIs, produtos e conteúdo disponibilizado pela Esri através da Esri Developer Network (EDN), disponível através de uma assinatura anual e fornecendo uma maneira com custo reduzido para licenciar produtos e ferramentas Esri ArcGIS. Quer você seja desenvolvedor da web, de desktop, de dispositivos remotos ou de servidor, a EDN tem os recursos que são necessários para criar aplicativos e soluções de GIS que podem ser implementadas facilmente no ambiente e na nuvem.


Analítica geoespacial em ação: Esri Maps

Para ressaltar o valor da analítica geoespacial para desenvolvedores da web, vamos examinar um exemplo de aplicativo de mapeamento da web que usa tecnologias geoespaciais.

O aplicativo da web Esri Maps exibe conteúdo diferente em um contexto de mapa, permitindo aos usuários filtrar, agregar e exibir dados situacionais, enquanto, ao mesmo tempo, protege o executivo de detalhes profundos e da sobrecarga de informações, transmitindo significados e entendimento em forma de mapa dinâmico e fácil de entender. Através do sistema eficiente de um GIS, é possível tomar decisões críticas que podem beneficiar os negócios, o cliente, cidadãos e eleitores.

O aplicativo da web Esri Maps oferece um contexto geoespacial para incidentes e eventos da cidade. Recursos como rotas de ônibus, demografia, instalações públicas, clima e tráfego são relacionados aos eventos e incidentes gerados pelo IBM Intelligent Operations Center (IOC). Através da visualização desses dados, os oficiais da cidade podem:

  • Entender eventos e incidentes em tempo real através de mapas.
  • Rastrear tendências e ver se os incidentes estão aumentando ou diminuindo.
  • Ativar um quadro operacional em comum, acessível 24x7 através de qualquer navegador.

Esse aplicativo de mapeamento da web pode ser consumido através de um navegador da web no desktop, bem como em dispositivos móveis como smartphones e tablets. Os usuários do aplicativo podem visualizar o seguinte através de um contexto de mapa:

  • Eventos atuais e incidentes do IBM IOC vindos de diferentes fontes em toda a cidade.
  • Demografias/populações afetadas pelos eventos.
  • Instalações críticas, como escolas e creches próximas; recursos críticos, como abrigos e hospitais; e ativos de infraestrutura críticos, como metrôs.
  • Tempo de viagem estimado a partir dos incidentes mais métricas de desempenho.
  • Dados de mídia social, como feeds do Twitter e de vídeos do YouTube.

Para visualizar esse aplicativo de amostra, confira o IOC (IBM Intelligent Operations Center) Dashboard.

Agora, vamos ver cada um dos componentes nos quais esse painel de mapeamento foi desenvolvido.

ArcGIS for Server

ArcGIS for Server permite criar, gerenciar e distribuir serviços de GIS através da web para suportar aplicativos de desktop, remotos e de mapeamento da web. Além disso, ArcGIS for Server oferece uma plataforma de servidor GIS escalável que pode ser implementada em uma única máquina para suportar pequenos grupos de trabalho, ou pode ser distribuída entre vários servidores para suporte a aplicativos corporativos.

ArcGIS for Server simplifica o acesso aos serviços de GIS para desenvolvedores, profissionais de GIS, trabalhadores remotos e trabalhadores de conhecimento sem experiência com GIS. Com ArcGIS for Server, os usuários mantêm o controle de seu conteúdo através do gerenciamento centralizado dos dados espaciais, incluindo as imagens.

Serviços de mapa

O serviço de mapa é a maneira como os usuários disponibilizam os mapas na web usando o ArcGIS for Server. Os usuários da Internet ou intranet podem então usar o serviço de mapa em aplicativos da web, aplicativos remotos, ArcGIS for Desktop, ArcGIS Online e outros aplicativos clientes. Um uso comum de um serviço de mapa é mostrar dados de negócios sobre blocos de mapa de base do ArcGIS Online, Bing Maps ou Google Maps. Há várias outras maneiras de usar um serviço de mapa, incluindo:

  • Servir mapas dinâmicos
  • Servir mapas de cache lado a lado
  • Servir recursos
  • Servir funções de análise de rede
  • Servir mapas ou recursos através de KML
  • Servir imagens ou rasters
  • Servir mapas para dispositivos móveis

Mapeando APIs

APIs de mapeamento do ArcGIS estão disponíveis em JavaScript™, Microsoft Silverlight® e Adobe Flex™. Através dessas diferentes linguagens, os desenvolvedores da web podem usar serviços da web de mapeamento e análise geoespacial através de suas linguagens favoritas e de seus pontos fortes. Para maior facilidade de uso, modelos de aplicativo estão disponíveis.

Além disso, desenvolvedores também podem usar APIs criadas para dispositivos móveis através do ArcGIS for Mobile. Essa variedade de APIs tem recursos integrados para consumir serviços de mapas do ArcGIS for Server, tornando o desenvolvimento de aplicativos remotos mais fácil.

Mapeando conteúdo

O ArcGIS Online é um sistema de gerenciamento de conteúdo completo, baseado na nuvem e colaborativo, que permite a organizações gerenciarem suas informações geográficas em um ambiente seguro e configurável; ArcGIS Online Map and Geoservices é um dos recursos do ArcGIS Online, que permite aos desenvolvedores usar diversos mapas de base em seus aplicativos. As APIs de mapeamento do ArcGIS têm funções integradas para usar os mapas do ArcGIS Online, permitindo que desenvolvedores usem os mapas de base como contexto para seu próprio conteúdo.

Por exemplo, desenvolvedores que queiram incluir um mapa de base que represente ruas no mundo todo em um aplicativo da web JavaScript usando a API do ArcGIS para JavaScript e mapas de base do ArcGIS Online podem fazer isso usando uma função, como a seguir:

Para uma lista completa de amostras que inclui o uso de tipos diferentes de serviços de mapa, widgets que permitem análise espacial e modelos de aplicativos, o centro de recurso de mapeamento da web da Esri para cada uma das APIs de mapeamento contém várias informações para ajudar os desenvolvedores e usuários a expandir nessa área. Inclui informações sobre tudo que é necessário para desenvolver um aplicativo e como utilizar modelos de aplicativos existentes através de customização.

De volta ao exemplo do Esri Maps

No aplicativo da web Esri Maps, um dos recursos de analítica geoespacial é calcular uma área de serviço. Nessa análise, ArcGIS for Server calcula todos os pontos em uma rede de ruas que podem ser alcançados a partir de um local, em um certo período em minutos. Portanto, se solicitarmos uma área de serviço de cinco minutos, o ArcGIS Server calcula todas as ruas que podem ser alcançadas de um ponto central específico e o espaço que um carro percorreria em cinco minutos e mostraria um polígono no mapa mostrando essa área.

Essa amostra da API do ArcGIS para JavaScript que mostra a área de serviço demonstra como é simples implementar isso no lado do cliente. Quando um serviço da web de área de serviço do ArcGIS for Server tiver sido publicado, o aplicativo JavaScript pode usar isso diretamente como uma tarefa. O fragmento de código a seguir destaca essa parte da amostra:

A área de serviço é um exemplo de análise geoespacial que pode ser usada no ArcGIS. Muitas ferramentas de análise espacial estão disponíveis como serviços da web, cada uma capaz de fazer operações complicadas, que tomam o aspecto espacial como uma parte crítica de seus cálculos.

Em nosso exemplo, o aplicativo da web Esri Maps é implementado como um aplicativo da web Javascript. Ele usa diversos serviços da web para ativar seus recursos. Para recursos de mapeamento, o aplicativo usa a API ArcGIS para JavaScript e serviços de mapa desenvolvidos com ArcGIS Online da Esri e ArcGIS for Server. Também está acessando serviços REST para obter as informações sobre incidentes e eventos do IBM IOC. O aplicativo da web Esri Maps usa os serviços de mapas do ArcGIS for Server para mostrar instalações, demografias, recursos de resposta e informações de transporte e tempo próximo de incidentes e eventos.

A Figura 1 destaca a arquitetura para implementar ArcGIS for Server e o aplicativo da web Esri Maps.

Figura 1. Arquitetura de implementação
Arquitetura de implementação

O ArcGIS for Server pode publicar conteúdo com base em diversos tipos de conjuntos de dados e formatos. ArcGIS for Server pode publicar conjuntos de dados a partir de um arquivo chamado geodatabase, em um formato de arquivo para conteúdo geoespacial. Se os conjuntos de dados sofrerem muitas atualizações e exigirem sincronização, recomenda-se mantê-los em um banco de dados relacional, que pode então ser ativado como um geodatabase corporativo para o ArcGIS for Server da Esri.

Uma visualização alternativa, destacada no diagrama de arquitetura, é a do analista de dados geoespaciais usando ArcGIS for Desktop. Usando o ArcGIS for Desktop, um analista pode criar e gerenciar conteúdo geoespacial e também executar análise espacial muito sofisticada.


Implementação na IBM SmartCloud

ArcGIS for Server pode ser implementado como uma única máquina, ou pode ser instalado em uma configuração de diversas máquinas. Isso pode ser útil para atender a capacidade aumentada ou para proporcionar redundância para alta disponibilidade. A arquitetura ArcGIS for Server pode ser implementada em ambientes de nuvem de forma muito eficiente. Iremos abordar como o ArcGIS for Server pode ser implementado no ambiente IBM SmartCloud Enterprise.

A SmartCloud é a nuvem pública da IBM, disponível em vários locais em todo o mundo. A facilidade de uso com recursos de infraestrutura de nuvem está disponível para usuários que querem aproveitar a eficiência de mapeamento e análise do GIS. Os usuários precisam de uma conta na SmartCloud e uma licença do ArcGIS for Server (estão disponíveis versões de teste).

Vamos ver as etapas relacionadas a:

  • Introdução ao SmartCloud.
  • Customizar o ArcGIS.
  • Iniciar uma instância em uma imagem customizada.

Introdução ao SmartCloud

  1. Use o catálogo do SmartCloud para iniciar uma instância. A instância deve ter um sistema operacional, por exemplo Microsoft Windows 2008 R2 de 64 bits. Acesse a instância por desktop remoto quando estiver pronta. Faça o download dos arquivos de configuração para a máquina local. FTP para o disco local dessa instância é uma boa opção.
  2. Execute os executáveis de configuração do ArcGIS for Server e instale o software. É possível instalar o Desktop e o Server e usar os arquivos de licença para autorizar. Antes de fazer as outras etapas, é melhor criar uma imagem.
  3. Para criar uma imagem, feche todos os programas e execute o Autolog.bat que está no desktop de instâncias.
  4. Usando o SmartCloud Management Console, na guia Control Panel, escolha Instances. Acesse a instância na qual o ArcGIS foi instalado e selecione-a. Em seguida, clique no link Create Private Image.
    Figura 2. Criando uma imagem privada através do SmartCloud Management Console
    Criando uma imagem privada através do SmartCloud Management Console

Customizando a imagem do ArcGIS for Server

  1. Após a imagem ter sido criada, é possível começar a configurar a segunda imagem, que inclui um serviço configurado. Comece copiando dados espaciais (de mapa). Dados espaciais podem ser localizados em um de dois locais:
    • Localmente, na unidade C. Isso deve ser suficiente caso você planeje ter uma VM do servidor executando a qualquer momento.
    • Remotamente, em uma unidade compartilhada comum a todas as máquinas. Essa é a configuração necessária caso o servidor seja implementado em uma configuração distribuída em mais de uma máquina.
  2. Configure os dados espaciais no local planejado. Inicie o ArcGIS for Desktop e carregue o arquivo MXD desse local. (Um arquivo MXD inclui referências aos conjuntos de dados espaciais usados e a como os conjuntos de dados são exibidos.) Se os dados espaciais estiverem em um local remoto, certifique-se de abrir as portas de ambas as máquinas: aquela na qual será implementado e aquela na qual será acessado. Certifique-se também de que o firewall do Windows abre essas portas, e use um local de rede que estará continuamente disponível, mesmo que as máquinas servidores não estejam. Isso garante que as novas máquinas começam a partir de imagens prontas para serem configuradas e executadas.
    Figura 3. Configurando dados espaciais
    Configurando dados espaciais
  3. Inicie o ArcGIS Server Manager através de http://localhost:6080/arcgis/manager: escolha a opção Create New Site. Designe uma conta de administrador através da configuração de um nome de usuário e senha. Os arquivos de configuração do ArcGIS for Server podem ser localizados em um de dois locais:
    • Localmente, na unidade C. Isso deve ser suficiente caso você planeje ter uma VM do servidor executando a qualquer momento.
    • Remotamente, em uma unidade compartilhada comum a todas as máquinas. Essa é a configuração necessária caso o servidor seja implementado em uma configuração distribuída em mais de uma máquina.
    Use um local de rede que estará continuamente disponível, mesmo que as máquinas servidores não estejam. Isso garante que as novas máquinas começam a partir de imagens prontas para serem configuradas e executadas.
  4. Usando ArcGIS for Desktop, publique um serviço de mapa nesse site recém-configurado do ArcGIS for Server usando os dados e MXD localizados através da rede. Para isso, clique em Share As e escolha Service.
    Figura 4. Publicando um serviço de mapa
    Publicando um serviço de mapa
  5. Nesse momento, é possível criar outra imagem. É possível dar a essa imagem um nome que corresponde ao serviço publicado nela. Novamente, execute o Autolog.bat localizado no ArcGIS for Desktop da instância. Em seguida, escolha a instância e selecione Create Private Image.
  6. Devem aparecer duas imagens criadas abaixo da seção de imagens da guia Control Panel no Management Console.
    Figura 5. E aí estão suas duas imagens
    E aí estão suas duas imagens

Iniciando uma instância em uma imagem customizada

  1. É possível iniciar uma instância em uma imagem que contém um serviço pré-configurado. Nesse caso, cada instância iniciada na imagem contém a definição do serviço e está pronta para usar. Ao fazer login no gerenciador, você é solicitado a fazer login em vez de criar um site.
  2. Após fazer login no ArcGIS Server Manager, os mesmos serviços que você publicou antes já estão em execução. Essa é uma boa maneira de restaurar uma configuração de local com máquina única.
  3. Para configuração de local com diversas máquinas: é possível suar a mesma imagem para incluir mais instâncias ou recuperar uma das instâncias. Para estabelecer uma configuração de local com diversas máquinas, inicie uma nova instância a partir da imagem. Quando a instância estiver pronta, é possível acessá-la por desktop remoto e, desta vez, fazer login na API de administrador, através da URL http://localhost:6080/arcgis/admin. É possível fazer login usando o gerenciador. Em seguida, selecione delete site nas operações suportadas.
    Figura 6. Para configuração de local com diversas máquinas
    Para configuração de local com diversas máquinas
  4. Ao excluir o local, a máquina está pronta para fazer parte de outro. Nesse caso, o local da qual ela fará parte é o da primeira instância. Inicie o ArcGIS Server Manager, faça login e clique em Join Existing Site.
  5. Insira o endereço IP da primeira instância que contém o local principal. Em seguida, prossiga para o final. Para que essa operação funcione, certifique-se de que o firewall na instância está aberto nas portas usadas pelo ArcGIS for Server, 6080 e 4000-4003.
  6. Quando a instância nova juntar-se à primeira instância, estarão ambas sendo executadas no mesmo local, formando um cluster. Para verificar o ArcGIS Server Manager e confirmar isso, em uma das máquinas, acesse a guia Site e selecione Machines no menu lateral.
    Figura 7. Confirmando a junção da instância nova com a primeira
    Confirmando a junção da instância nova com a primeira
  7. Essa abordagem pode ser usada para incluir mais instâncias no cluster em execução, quando necessário. Também pode ser usada para substituir uma instância, caso precise ser substituída a qualquer momento. Além disso, automações simples podem ser criadas na imagem para permitir as mesmas alterações mencionadas nas etapas usando a API de administrador baseada em REST do ArcGIS Server.
  8. A implementação de um aplicativo da web pode ser feito em uma das máquinas servidores, usando o servidor da web do IIS. Ele também pode ser implementado em outro servidor. Isso depende da arquitetura da implementação e dos requisitos que ela cumpre.

Acessando a tecnologia

ArcGIS for Server 10.1 já está disponível. Os usuários podem implementá-lo na IBM SmartCloud usando as etapas detalhadas neste artigo. Os desenvolvedores também podem solicitar uma cópia de avaliação do ArcGIS Server 10.1 através de um escritório local da Esri. Para verificar os requisitos de sistema e ambientes suportados do ArcGIS for Server, acesse requisitos do sistema ArcGIS Resources.

Além disso, desenvolvedores nos EUA podem comprar online uma licença da Esri Developer Network (EDN), que inclui ArcGIS for Server, Data and Maps for ArcGIS, ArcGIS Runtime e, como opcional, ArcGIS for Desktop.

Para mais informações, o melhor ponto de partida é o Centro de Recursos ArcGIS. Os desenvolvedores podem encontrar informações sobre como implementar e configurar o ArcGIS for Server em qualquer ambiente suportado, além de informações sobre as APIs e modelos de aplicativo disponíveis. Através do centro de recursos, os usuários podem conectar-se a comunidades, usar os fóruns e ler os blogs. Há também um extenso conjunto de vídeos de tutoriais, visões gerais de produtos e apresentações de eventos importantes.

Gostaríamos de agradecer às seguintes pessoas que contribuíram para este artigo:

  • Julio Olimpio, Gerente da Aliança Estratégica Esri IBM
  • Sajit Thomas, Engenheiro de Solução Senior da Esri

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