در این نوشته آموزشی قصد داریم، پیاده سازی Web GIS با پایتون را در ۸ گام به شما آموزش دهیم. اگر می خواهید بدانید برای انجام این کار، چه اقداماتی را باید انجام دهید، این نوشته می تواند به شما کمک فراوانی کند.

صفر تا صد برنامه نویسی Web GIS با پایتون، را یاد بگیرید

گام اول: نرم افزارهای لازم را نصب کنید

برای برنامه نویسی به هر زبانی، یکی از کار های اولیه، آماده سازی محیط لازم برای برنامه نویسی است. در اینجا شما باید نرم افزارهای زیر را روی رایانه خود داشته باشید:

• python:

در ابتدا نیاز به نصب مفسر پایتون برای اجرای برنامه های پایتون روی رایانه خود هستید. پایتون دارای دو نسحه ۲ و ۳ است و شما می توانید از یکی از این دو نسخه استفاده کنید.

• PostgreSQL/PostGIS:

این دو نرم افزار برای ایجاد پایگاه داده مکانی به منظور ذخیره سازی اطلاعات استفاده می شوند. نرم افزار PostgreSQL یک نرم افزار مدیریت پایگاه داده رایگان و متن باز می باشد که به کمک افزونه PostGIS قابلیت های مکانی به آن افزوده می شود و می توان عوارض هندسی نظیر نقطه، خط و چندضلعی را در پایگاه داده ذخیره کرد و همچنین از توابع آن بر روی داده های تصویری و برداری استفاده نمود.

• چارچوب Django:

چارچوب یا Framework، یک مجموعه کد آماده است که قابلیت های پایه ای را در اختیار ما قرار داده است. به طور مثال با چارچوب Django، یک سایت با امکانات اولیه در اختیار داریم که می توان این سایت را بنا به نیاز خود تغییر داده و سیستم مورد نظر خود را پیاده سازی کنیم. افزونه GeoDjango نیز قابلیت های مکانی را به Django اضافه می کند.

• Geoserver:

نرم افزار GeoServer به منظور به اشتراک گذاری نقشه ها و لایه ها تحت وب در قالب استاندارد های OGC، استفاده می شود. این استاندارد ها بیان می کنند که نقشه چگونه و در چه قالبی باید در اختیار کاربران قرار داده شود.

• نرم افزار IDE:

برای کد نویسی یک سامانه WebGIS با پایتون، نیازمند یک IDE برای کد نویسی با زبان پایتون می باشیم. این IDE باید محیطی مناسب برای کد نویسی پایتون، HTML، CSS و JavaScript باشد. پیشنهاد ما استفاده از نرم افزار Pycharm می باشد. نرم افزار های دیگری نظیر VS Code، Atom و حتی Visual Studio هم می توانند مورد استفاده قرار گیرند و این به خود شما بستگی خواهد داشت که با کدام یک احساس راحتی بیشتری خواهید داشت.

گام دوم: یک وب سایت طراحی کنید

برای طراحی یک وب GIS نیازمند طراحی یک وب سایت هستید. اگر طراحی وب سایت را بلد نیستید، بهتر است قبل از این که بخواهید کد نویسی پایتون را شروع کنید، کمی با مفاهیم اولیه طراحی صفحات وب، آشنا شوید و بر HTML، CSS و JavaScript یک تسلط نسبی داشته باشید. HTML برای ساخت فنداسیون و ایجاد المان های یک صفحه وب استفاده می شود. CSS به منظور ایجاد استایل و شکل و رنگ مناسب برای المان های HTML استفاده می شود و JavaScript یک صفحه وب را پویا تر کرده و قابلیت هایی نظیر ایجاد انیمیشن، ایجاد نقشه، مدیریت رویداد و… را به وب سایت اضافه می کند.

گام سوم: زبان پایتون را یاد بگیرید

پایتون یکی از زبان های برنامه نویسی بسیار ساده و همچنین سریع است که به شما قابلیت ایجاد برنامه های سریع را به خوبی می دهد. شما به کمک پایتون می توانید علاوه بر سادگی در طراحی و پیاده سازی وب سایت و Web GIS در حوزه های دیگر نظیر یادگیری ماشینی و یادگیری عمیق، خیلی سریع به نتایج دل خواه خود برسید. پایتون یکی از زبان های برنامه نویسی در حال رشد در سال های اخیر بوده است. پایتون به دلیل سادگی و رایگان بودن، به سرعت مورد استقبال قرار گرفته و امروزه در مدارس و دانشگاه ها نیز تدریس می شود.

گام چهارم: با Django آشنا شوید

Django یک ابزار بسیار کاربردی و مهم در پیاده سازی سریع و استاندارد وب سایت ها به زبان پایتون می باشد. Django یک بستر و محیط آماده در اختیار ما قرار داده و به راحتی با ایجاد تغییرات و افزودن کد های دلخواه خود به پروژه Django میتوان به سرعت هر چه تمام تر سیستم مورد نظر خود را پیاده سازی کرد. Django قابلیت کار با داده های مکانی و استفاده از قابلیت های مکانی را دارا می باشد که در قالب GeoDjango شناخته می شود.

حتی کنسرسیوم های معروف توسعه نرم افزار های متن باز مکانی نظیر OSGeo نیز محصولاتی برای پیاده سازی سامانه های اطلاعات مکانی تحت وب ساخته اند که به کمک چارچوب Django توسعه داده شده اند و بستری مناسب برای پیاده سازی هدف خاص ما یعنی پیاده سازی سامانه Web GIS محسوب می شود.

گام پنجم: GeoServer را یاد بگیرید

در پیاده سازی Web GIS، یکی از بخش های اساسی کار، داشتن یک Map Server برای مدیریت نقشه ها و انتشار آن ها تحت یک سری استاندارد است که توسط سازمان هایی نظیر OGC ارایه می شوند. باید سیستمی داشته باشیم که همه نقشه های خود را از پایگاه داده مکانی و یا Shapefileها منتشر کنیم و امکان استفاده از تحت وب را فراهم کنیم.

Geoserver به علت داشتن واسط گرافیکی مناسب، می تواند گزینه خوبی برای انتشار نقشه ها در وب باشد. البته به جز GeoServer سایر گزینه ها همانند نرم افزار MapServer و یا سایر نرم افزارهای غیر رایگان نظیر ArcGIS Server نیز می توانند مورد استفاده قرار گیرند.

گام ششم: OpenLayers را یاد بگیرید

وقتی توانستیم نقشه ها را در وب به اشتراک بگذاریم، باید در وب سایتی که در گام دوم طراحی کرده ایم، این نقشه ها را فراخوانی کنیم. از آنجایی که در طراحی وب سایت از JavaScript استفاده کردیم، می توانیم از کتابخانه Javascriptی OpenLayers به منظور نمایش نقشه ها در وب سایت و فعال کردن قابلیت های GIS روی آن ها، استفاده کنیم

Openlayers یکی از ابزار های آماده برای کار با نقشه ها و GIS در وب سایت می باشد که با استفاده از زبان JavaScript ساخته شده است و به ما قابلیت نمایش لایه های خود در صفحه مرورگر را می دهد. Openlayers نقشه های منتشر شده در Geoserver و حتی نقشه هایی از سایر سرور ها را روی صفحه مرور گر نمایش داده و قابلیت های پایه نظیر کنترل هایی مثل خاموش و روشن کردن لایه ها، بزرگ نمایی و کوچک نمایی نقشه، تغییر مقیاس نقشه و… را برای برنامه نویسان وب، فراهم می کند.

گام هفتم: پایگاه داده سامانه Web GIS را بسازید

شما باید یک مدل مفهومی از سیستمی که قصد پیاده سازی آن را دارید در اختیار داشته باشید. باید بدانید چه موجودیت هایی وجود دارند و همچنین چه جداولی باید ایجاد شوند تا بتوانند اطلاعات مورد نظر را ذخیره کنند. باید بدانید که جدول های شما چگونه باید با هم ارتباط داشته باشند. همه و همه این چزئیات را می توانید از آموزش های سایت GISPlus دنبال کنید. اما برای پیاده سازی به کمک Django شما باید جداول خود را در قالب مدل های Django معرفی کنید و به Django بگویید تا مطابق این مدل، پایگاه داده مورد نظر را ایجاد کند. لایه مدل ها در این فریم ورک، خیلی کار تغییر پایگاه داده را ساده تر کرده و یک تاریخچه از کارهای مورد نیاز را هم برای ما نگه می دارد.

گام هشتم: ضربه نهایی را بزنید

الان دیگر به خوان هفتم رسیده اید! اینجا باید کار را تمام کنید. با تمام آنچه که در هفت گام قبلی یاد گرفته اید. اینک می توانید نقشه های خود را در GeoServer منتشر کنید و به کمک Django آن ها را در وب سایتی که در گام دوم ساختید با OpenLayers فراخوانی کنید و وب سایت خود را به قابلیت های GIS مجهز کنید. در اینجا Django به کمک شما می شتابد. اینجاست که فرق پیاده سازی Web GIS با پایتون، با سایر زبان های برنامه نویسی مشخص می شود. این جا شما کمترین زحمت را برای حرفه ای کردن Web GIS خود می کشید. در این گام به کمک View ها و Template در Django قالب وب سایت خود را از حالت استاتیک خارج کرده و آن را به یک وب سایت حرفه ای تبدیل می کنید. در این مرحله شما کد های HTML، CSS و JavaScript را به کدهای پایتون متصل می کنید و می توانید یک Web GIS را به کمک پایتون و چارچوب Django و ماژول مکانی GeoDjango پیاده سازی کنید.

پیشنهاد می کنیم این آموزش رایگان را نیز مشاهده نمایید