18. A Döntéstámogató rendszer felépítése Czimber Kornél – NYME EMK, Illés Gábor – NAIK ERTI Döntéstámogató- és térinformatikai rendszerekről általában A döntéstámogató rendszerek (DTR, Decision Support Systesm, DSS) olyan informatikai rendszerek, melyek a gazdasági-környezeti információk elemzésével képesek a gazdasági-környezeti állapotok jellemzésére, a gazdasági-környezeti folyamatok változásának kimutatására, azok előrejelzésére, hibák feltárására, kockázat és hatás-elemzésre, ezáltal hatékonyabb gazdálkodásra, környezeti terhelés csökkentésére, alkalmazkodási és/vagy enyhítési stratégia felállítására. A döntéstámogató rendszereket csoportosíthatjuk időbeli fókusz alapján: múlt orientált (operatív) vagy jövő orientált (stratégiai), valamint a vizsgált folyamatok időtartama alapján: statikus (állapotfelmérő) vagy dinamikus (folyamatokat elemző). A döntéstámogató rendszerek elméletét 1960 években, gyakorlatát az 1970-es években kezdték el kidolgozni (Power 2003). 1990-ben dolgozták ki a relációs adatbázisok elméletén alapuló, gyakorlatban is jól alkalmazható döntéstámogató rendszereket. 1994-ben jelent meg az OLAP (valós idejű analitikus feldolgozás). 2000-es évektől a döntéstámogató rendszerek hatékonyságát nagyban növelték a térbeli adatbázisok és geoinformatikai elemzések. Jelenleg a széles körben elérhető web alapú és adatorientált döntéstámogató rendszerek terjednek. A geoinformatikai rendszerek a Föld felszínén vagy alatta található személyek, tárgyak, események, jelenségek, mint földrajzi objektumok pozíciójának, alakjának, állapotának leírásával, tárolásával, elemzésével, megjelenítésével foglalkoznak (Czimber 1997). A geoinformatikai rendszerekben modelleket alkotunk környezetünkről. A modellezés egy háromlépcsős absztrakciós folyamat (Detrekői, Szabó 1995). A geoinformatikai rendszerek, mint nagymennyiségű térbeli és időbeli adatokat tároló, feldolgozó és megjelenítő informatikai rendszerek önállóan is képesek döntéstámogató rendszerként funkcionálni. Térinformatikai alapú döntéstámogatási rendszereket egyre gyakrabban használnak környezet- és természettudományi feladatok és célok megvalósításához (Geneletti, 2004). A környezeti vonatkozású döntéstámogató rendszerek fejlődése alapvetően a természeti erőforrások fenntartható hasznosításának, a növekvő tudományos fókusznak és a társadalmi tudatosság növekedésének köszönhető. E mellett ezen rendszerek fejlesztését a szakmapolitikai döntések megalapozása és a gazdálkodás fejlesztése is indokolja (Matthiesa et al, 2007; Giupponi, 2007). Mindeközben a dötéstámogatási rendszerek is fejlődnek, ami komplexebb problémák és önszerveződő rendszerek kezelését is lehetővé teszik (Macal-North, 2010). Ezek a döntéstámogatási rendszerek ma már a többszempontúság kritériumainak megfelelve, egész régiók fenntarthatóságát vizsgáló és érintő folyamatok értékelésére alkalmasak (Graymore et al, 2009); és megjelentek az erdőgazdálkodás területén is (Reynolds et al, 2008; TACCIMO).
209
A projekt keretében fejlesztett döntéstámogató rendszer koncepció Az Agrárklíma projektben létrehozott döntéstámogató rendszer (továbbiakban DTR) felépítését három irányból kell bemutatni. Egyfelől a rendszer fizikai felépítését, a hardvert. Másfelől a rendszer program szintű felépítését, a szoftvert. Harmadfelől pedig a rendszer elvi felépítését. A NAIK Erdészeti Tudományos Intézete térinformatikai szerverén kialakított egy koncepcionális megoldást a DTR felépítésére, amelyet röviden bemutatunk az alábbiakban. A hardveres alapot egy Dell PowerEdge T110-es szerver adja, négymagos Intel XeonE3-as processzorral, 16GB memóriával és 4x1TB tárkapacitással, amelyből 2 RAID tömböt alkot. A hálózati kapcsolatot egy 30 Mbit/s-os szinkron fix IP-című bérelt vonali hozzáférés biztosítja. Az üzembiztonságot szünetmentes tápegységgel és a szerver szabályos időközönként történő tükörmentésével érjük el. A szerveren VM-ware 5.1 hypervisor biztosítja a virtuális környezetet. Ebben a környezetben futó 64 bites Windows 2008 Server adja az operációs rendszert, amelyen az ESRI 10.2-es GIS szervere fut. A virtuális környezet lehetővé teszi a hardver optimális kihasználását. A geoadatbázis létrehozása és tárolása Postgre SQL 9.2 adatbázis kezelőt alkalmazunk. A térképek és szolgáltatások webes publikálása az ESRI webadaptorán keresztül, Linux szerveren futó Joomla tartalomkezelővel valósul meg. A felhasználói felületek és alkalmazások fejlesztése egy komplex, Flex keretrendszerben használt PHP és Action Script alatt programozott és MXML, illetve XML leíró nyelvet használó környezetben történik. A térképszolgáltatások alapját jelentő projekteket az ESRI ArcGIS for Desktop 10.2-es alkalmazásával hozzuk létre és VPN hálózaton keresztül töltjük fel a szerverre, amin keresztül a szerver adminisztráció is zajlik. Így mind a térkép, mind az un. Image szolgáltatások gyorsan aktualizálhatók gyakorlatilag bárhonnan. A rendszer minden adatát egy adatbázisban tároljuk, amely a raszteres és táblázatos adatállományokat is magában foglalja. A raszteres adatokat un. Image layer-ként tesszük közzé, míg a vektoros fedvényeket részben valós geometriával, részben egyszerűsített geometriával adjuk közre. A térbeli objektumokhoz rendelhető leíró adatokat szolgáltatásonként eltérő módon az adatbázis táblákból nyerjük. A DTR-ben eltérő felhasználói szinteket értelmezünk, és szintenként eltérő funkcionalitást (lásd a 20. A DTR működése című fejezetet).
210
18.1 ábra: A DTR fizikai felépítése
A projektben kifejlesztett döntéstámogató rendszer alapját tehát egy nagyméretű geoinformatikai adatbázis képezi, mely integrálja a különböző környezeti fedvényeket (domborzat, talaj, klíma), ezek között számos fedvényt dinamikusan kezel (hőmérséklet, csapadék, párolgás), valamint növényzeti fedvényeket (szántóföld és erdők) (18.2 ábra). Az adatintegráción túl a rendszertől a következő feladatokat várjuk el: geoinformatikai és geostatisztikai elemzések biztosítása, összefüggés vizsgálatok, képfeldolgozási alapokon nyugvó elterjedés modellezés, térbeli és időbeli becslések, előrevetítések, érzékenység és kockázatbecslés, alkalmazkodási és enyhítési lehetőségek. A rendszer egyik fontos eleme az eredmények internetes publikációja (térképek és leíró adatok egyaránt).
211
18.2 ábra: DTR funkcionális felépítése
A projektben megcélzott döntéstámogató rendszernek két funkcionális szintje van. Az első szint a projektben dolgozó kutatókat szolgálja ki. Ez a rendszer kereskedelmi geoinformatikai szoftvereket alkalmaz, melyek a projektben beszerzett geoadatokat dolgozzák fel. Ezen a szinten készült el a részletes rendszerterv, az adatintegráció, az adatlekérdezések jelentős része, az adatfeldolgozás és a különböző időszakok adatelemzése. A második szint webalapú, s a kutatás szempontjából legfontosabb, a döntések meghozatalát leginkább szolgáló tematikákat publikálja ki az interneten keresztül bárki számára elérhető, könnyen kezelhető és értelmezhető formában.
Hivatkozott irodalom Czimber K. (1997): Geoinformatika, Jegyzet, Sopron Detrekői Á., Szabó Gy. (1995): Bevezetés a térinformatikába, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest Geneletti, D. 2004. A GIS-based decision support system to identify nature conservation priorities in an alpine valley. Land Use Policy. Volume 21, Issue 2. 149-160. Matthiesa, M., Giupponib, C., Ostendorf, B. 2007. Environmental decision support systems: Current issues, methods and tools. Environmental Modelling & Software. Vol. 22, Issue 2. 123-127. Giupponi, C. 2007. Decision Support Systems for implementing the European Water Framework Directive: The MULINO approach. Environmental Modelling & Software. Vol. 22, Issue 2. 248–258. Macal, C. M., North, M. J. 2010. Tutorial on agent-based modelling and simulation. Journal of Simulation. Vol. 4. 151–162. 212
Graymore, M.L.M., Wallis, A.M., Richards, A.J. 2009. An Index of Regional Sustainability: A GIS-based multiple criteria analysis decision support system for progressing sustainability. Ecological Complexity Volume 6, Issue 4. 453– 462. Power, D. J. (2003) A Brief History of Decision Support Systems. DSSResources.COM, World Wide Web, http://DSSResources.COM/history/dsshistory.html, version 2.8, May 31, 2003. Reynolds, K. M., Manfred, M. T., Lexer, J., Vacik, H., Ray, D., Shao, G., Borges, J. G. 2008. Decision Support Systems in Forest Management. In: HANDBOOK ON DECISION SUPPORT SYSTEMS 2 International Handbooks on Information Systems, IX, 499-533. TACCIMO on-line. http://www.sgcp.ncsu.edu:8090/about.aspx
213
