Viitearkkitehtuuri tähtää paikkatiedon ekosysteemiin

Transkriptio

1 Viitearkkitehtuuri tähtää paikkatiedon ekosysteemiin Tietojärjestelmien ja paikkatietojen yhteentoimivuus on kaikkien etu. Pian kaikkien julkisen hallinnon organisaatioiden on laadittava toimintaansa koskeva kokonaisarkkitehtuuri. Tietojärjestelmien kehittäminen perustuu yhä useammin huolellisesti mietittyyn arkkitehtuuriin ja valtiovarainministeriö on uuden tietohallintolain voimalla tuomassa kokonaisarkkitehtuurimenetelmää julkiseen hallintoon. Menetelmä on kuvattu julkisen hallinnon suosituksessa JHS179 Kokonaisarkkitehtuurin kehittäminen. Suosituksen mukaan viitearkkitehtuureilla ohjataan tietojärjestelmien arkkitehtuurin suunnittelua haluttuun toteutusrakenteeseen. Paikkatiedon viitearkkitehtuuri on tarkoitettu sovellettavaksi ministeriöiden, virastojen, laitosten ja kuntien kokonaisarkkitehtuurityössä ja kaikessa paikkatietojärjestelmien kehittämisessä ja paikkatiedon hyödyntämisessä. Paikkatiedon viitearkkitehtuurin laatiminen käynnistyi syksyllä Viitearkkitehtuurin luonnos annetaan valtiovarainministeriölle liitettäväksi muiden viitearkkitehtuurien joukkoon. Kokonaisarkkitehtuurin näkökulmat Arkkitehtuurityö ja paikkatiedon viitearkkitehtuuri tähtäävät tietojärjestelmien yhteentoimivuuteen julkishallinnossa ja laajemminkin koko yhteiskunnassa. Paikkatiedon viitearkkitehtuurin lähtökohtana ovat eurooppalainen Inspire-lainsäädäntö ja kansainväliset standardit. Säädösten ja standardien ohella yhteentoimivuuteen ohjaavat strategiat ja ohjelmat kuten Kataisen hallitusohjelma, tekeillä oleva ICT-strategia sekä Kansallinen paikkatietostrategia. Yhteentoimivuuden tasoja on neljä: lainsäädäntö, organisaatiot, semantiikka ja tekniikka. Yhteentoimivuus toteutuu vasta, kun lainsäädäntö on yhtenäistä ja organisaatioiden prosesseja yhtenäistetään. Välttämättömiä ovat myös yhteinen näkemys tiedoista (semantiikka) sekä yhteentoimivat tekniset ratkaisut. Kokonaisarkkitehtuuri (Enterprise Architecture) on menetelmä, jolla pyritään tietojärjestelmien yhteentoimivuuteen. Arkkitehtuurin laatiminen aloitetaan toiminnan ja siinä tarvittavien tietojen kuvaamisesta. Tietojärjestelmät ja teknologia palvelevat toiminnan ja sen kehittämisen tarpeita. Lähtökohtana on neljä näkökulmaa: toiminnot, tiedot, tietojärjestelmät ja teknologia. Näkökulmia tarkastellaan kolmella tasolla: käsitteellinen taso, looginen taso ja fyysinen taso. Paikkatiedon viitearkkitehtuuri painottuu tietoihin ja tietojärjestelmien tarjoamiin rajapintapalveluihin eli paikkatiedon palveluarkkitehtuuriin. Toimintaprosessit tarvitsevat toisiaan Hallinnon prosessit tuottavat tietoa ja hyödyntävät muiden prosessien tuottamaa tietoa, olipa sitten kyse inventoinnista, arvioinnista, suunnittelusta tai päätöksenteosta. Yhteentoimivuuden varmistamiseksi on olennaista, että organisaatiot ymmärtävät prosessiensa olevan osa laajempaa kokonaisuutta. Perustehtävänsä ohella ne tarjoavat tuottamaansa paikkatietoa muille prosesseille ja hyödyntävät muiden prosessien tarjoamaa tietoa. Prosessien yhteentoimivuudesta hyötyy jokainen. Organisaatioiden prosessien tarjoamat paikkatiedot ja palvelut muodostavat yhtenäisen paikkatietoinfrastruktuurin. Tarjottavat tiedot kuvataan standardilla tavalla metatiedoin, jotka tallennetaan hakupalveluun. Tarjottavat paikkatiedot ovat yhtenäisten käytäntöjen mukaan saatavilla tietoverkossa. Yhteisesti sovitut käyttöehdot (lisenssit) mahdollistavat paitsi tiedon hyödyntämisen sellaisenaan eri prosesseissa myös jalostettujen tietotuotteiden edelleen luovuttamisen ja uusien palvelujen tarjoamisen.

2 Prosessien sisäinen toiminta ei ole oleellista sen tuloksia hyödyntävien prosessien kannalta, mikäli paikkatiedon laadun kuvaamiseen panostetaan ja se pystytään kuvaamaan prosessista riippumatta. Kun prosessien tieto- ja palvelutarjonta on kuvattu, organisaatioiden tulee arvioida, olisiko niiden mahdollista hyödyntää muiden tarjoamaa tietoa ja luopua osin omasta tiedonkeruusta tai jalostuksesta. Paikkatiedon mahdollisuuksien hyödyntäminen eri toimialoilla on keskeinen kehittämiskohde. Muita kehittämiskohteita ovat paikkatiedon laadun parantaminen, päällekkäisen tiedonkeruun purkaminen ja talkoistamisen (crowd sourcing) mahdollisuuksien soveltaminen. Kattava käsitemalli kytkee tiedot yhteen Paikkatiedon yhdistäminen perustuu usein koordinaatein ilmaistuun sijaintitietoon, joten sijainnin epävarmuuden tunteminen ja kuvaaminen on keskeistä. Yhdistäminen voi perustua myös tunnuksiin, jolloin kohdetyyppien tunnisteiden muuttumattomuus ja elinkaarisäännöt ovat tärkeitä. Linkitetty tieto (linked data) on uusi tekniikka, jonka mahdollistaminen edellyttää yksikäsitteisiä tunnuksia. Paikkatiedon mallintaminen on varsin yhtenäistä ja standardit ja suositukset ohjaavat paikkatiedon yhteentoimivuuteen. Kuitenkin on varottava, ettei tietotuotteista muodostu hyödyntämisen kannalta liian monimutkaisia ja olisi tärkeää, että tiedon hyödyntäjät osallistuvat tietotuotteiden määrittelyyn. Tavoitteena on yhtenäinen paikkatiedon käsitemalli, jonka ydin syntyy Inspire-tietotuotteiden määrittelyssä. Käsitemalli kattaa myös kohdetyyppien ominaisuudet ja yleiset koodiluettelot arvoineen. Käsitemallin käsitteet kytketään Yleiseen suomalaisen ontologian asiasanoihin, mikä helpottaa eri aihepiireihin liittyvän paikkatiedon löytämistä yleiskielen hakusanojen avulla. Infrastruktuuri on palvelua Paikkatiedon infrastruktuurin keskeinen rakennemuoto on palveluarkkitehtuuri. Prosessien tuottamat paikkatiedot ovat saatavilla rajapintapalveluissa. Tiedot ja niitä tarjoavat rajapintapalvelut löytyvät hakupalvelusta metatietojen avulla. Tavoitteena on, että kaikki keskeinen paikkatieto on sisältöpalveluina saatavilla rajapintapalveluissa. Sisältöpalveluja ovat karttakuvapalvelut (WMS, Web Map Service) ja rakenteisessa muodossa paikkatietoa tarjoavat kohdepalvelut (WFS, Web Feature Service) sekä hilan, kolmioinnin tai muun kattavan geometrisen rakenteen tarjoavat jatkumopalvelut (WCS, Web Coverage Service). Sisältöpalveluja täydentävät tiedon käsittelypalvelut kuten visualisointia ja analyysejä sekä muunnoksia tarjoavat rajapintapalvelut. Myös ne on kuvattu hakupalveluun. Muunnospalvelut ovat tarpeen ainakin silloin, kun toimitaan eri koordinaatistoissa. Geokoodauspalveluja tarvitaan mm. osoitetietojen hyödyntämisessä ja osoitepaikannuksessa. Tietomallimuunnokset ovat tarpeen, kun tietotuotteessa käytetty tapa mallintaa kohteet ja ilmiöt on erilainen kuin mallinnus tietoa hyödyntävässä prosessissa. Analyysipalvelut ovat tuttuja työkaluja paikkatieto-ohjelmistojen käyttäjille. Rajapintapalveluina tarjottavat analyysit kuten reititys, vyöhykkeistäminen ja leikkausoperaatiot mahdollistavat karttojen katselua laajemman toiminnallisuuden paikkatiedon selainkäyttäjälle. Visualisointipalvelut tarjoavat mahdollisuuden havainnollistaa paikkatietoa erilaisin esitystyylein. Esitystyylit voidaan tallentaa, tallennettuja tyylejä voidaan muokata edelleen ja tarjota niitä yhteiseen käyttöön sekä paikkatieto-ohjelmistoissa että selaimessa toimivissa karttaliittymissä. Käyttöoikeudet hallitaan roolipohjaisesti Palvelujen tarjoaminen tietoverkossa edellyttää myös käyttöoikeuksien hallintaa, vaikka onkin paljon avoimia tietoaineistoja ja palveluja, jotka ovat saatavilla ilman rajoituksia. Tukipalvelut ovat yleisiä tunnistamisen, maksamisen ja asioinnin hallintapalveluja. Käyttäjät tunnistetaan tarvittaessa ns. vahvan tunnistuksen periaatteilla ja palvelut liitetään luottamusverkostoihin, joissa tunnistautuminen pätee. Lisenssipalvelun avulla huolehditaan tiedon ja palvelun käyttöoikeuksista. Käyttäjät saavat rooleja, joiden perusteella määräytyy, mihin sisältöihin ja palveluihin he ovat oikeutettuja. Käyttöoikeudet ja

3 roolit on määritelty lisensseissä. Kullakin roolilla on pääsy ko. lisenssin mukaisin oikeuksin siinä määriteltyihin tietoihin ja palveluihin. Luottamusverkostojen ja lisenssien hallinnan yleiset ratkaisut (kuten SAML, Security Assertion Markup Language, ja XACML, extensible Access Control Markup Language) ovat paikkatiedon hyödyntämiseen soveltuvia. Kuva: Paikkatiedon palveluarkkitehtuuri (LUONNOS). Paikkatietoinfrastruktuuri laajenee sisältöpalveluista paikkatiedon monipuolista hyödyntämistä tukeviin palveluihin. Palveluväylä ja palvelualustat laajentavat tarjontaa Palveluväylällä tarkoitetaan yleensä tietojärjestelmien yhteentoimivuutta tukevia ratkaisuja. Palveluväylä ei ole paikkatiedon yhteentoimivuuden kannalta välttämätön, koska paikkatietoalan standardit yhdessä hakupalvelun kanssa varmistavat järjestelmien integraation. Sovellusten käyttäjät löytävät etsimänsä tiedon ja palvelujen osoitteet hakupalvelusta. Palveluväylän avulla voidaan kuitenkin tarjota mahdollisuus saada paikkatieto käyttöön eri muodoissa ja erilaisina palveluina. Väylän kautta sovellukset voisivat kysellä paikkatietoa vaihtoehtoisilla tavoilla kuten esimerkiksi ontologiapohjaisilla kyselykielillä (SPARQL, SPARQL Protocol and RDF Query Language). Integraatiopalveluna paikkatieto voi olla väylässä tarjolla erilaisia palvelukäytäntöjä ja merkintätapoja soveltaen (esim. REST, Representational state transfer, JSON, JavaScript Object Notation). Palveluväylä voi mahdollistaa myös ns. korkean abstraktiotason palveluja kuten välineet tallentaa tiedon hankintaan ja hyödyntämiseen liittyvät kyselyjen ja käsittelyn määrittelyt prosessikuvauksina (BPEL, Business Process Execution Language) edelleen käytettäväksi ja muokattavaksi. Palvelualustalla tarkoitetaan tietoverkossa olevaa palvelua, joka tukee selainpohjaista verkon sisältöjen ja palvelujen tehokasta hyödyntämistä. Paikkatiedon käytön kynnystä on mahdollista alentaa, kun karttaliittymä tuodaan selaimeen. Paikkatiedon palvelualustat tarjoavat ohjelmistopalvelua eli selaimessa toimivia ohjelmistoja palveluna (SaaS, Software as a Service).

4 Selaimeen latautuva sovellus voi olla yksinkertainen tai monipuolinen karttaliittymä paikkatiedon hyödyntämiseen. Palvelualustan avulla on mahdollista määritellä paikkatietoja ja palveluja hyödyntäviä käyttöliittymiä sekä julkaista karttaliittymiä verkkosivuilla. Tallennuspalvelu antaa selainkäyttäjälle mahdollisuuden tallentaa paikkatietoja omaan tai yleisempään käyttöön. Tallennuspalvelu tukee mm. sähköisten asiointipalvelujen toteuttamista. Ekosysteemi kasvaa infrastruktuurista Osa paikkatiedon viitearkkitehtuurista on jo toteutumassa Inspire-direktiivin toimeenpanon yhteydessä. Syntyvät paikkatietoinfrastruktuurin rakenteet ja käytännöt ovat yhteentoimivuuden lähtökohta. Inspire kokoaa kriittisen massan paikkatietoa infrastruktuuriin, jota tulee täydentää edelleen kansallisesti kaikilla keskeisillä paikkatietoaineistoilla. Tavoitetilassa infrastruktuuri laajenee toiminnallisesti ja tulee tarjoamaan paikkatiedon sisältöpalvelujen lisäksi erilaisia analyysi- ja visualisointipalveluja. Paikkatiedon infrastruktuuri voi kehittyä ekosysteemiksi, jossa julkisen sektorin tuottaman paikkatiedon ohella on tarjolla yritysten tuottamia jalostettuja tietotuotteita ja yhteentoimivia palveluja - kansallisesti ja kansainvälisesti. Viitearkkitehtuurin soveltamista koulukyytien järjestämisessä Perusopetuslain mukaan kunnalla on velvollisuus järjestää maksuton kuljetus osoittamaansa kouluun oppilaalle, jos turvallinen koulumatka on yli viisi kilometriä; alle 13 vuotiaan matka saa kestää enintään 2,5 tuntia päivässä ja yli 13 vuotiaan enintään 3 tuntia. Tyypillisesti kuljetus järjestetään julkisella liikenteellä, jota täydennetään tarvittaessa pikkubussein ja taksein. Koulukuljetuksiin osallistuu noin 22 prosenttia perusopetuksessa olevista oppilaista eli kaikkiaan päivittäin noin peruskoululaista. Käytännössä oppilaiden vanhemmat anovat lomakkeilla kuljetuksen järjestämistä tai sitä koskevaa tukea. Koulussa tai ainakin kunnassa on henkilö, joka vastaa koulukuljetusasioista. Koulumatkan pituuden mittaamisen keinot vaihtelevat, samoin koulutien turvallisuuden arviointi. Toimintaprosessina koulukuljetusten järjestämistä ohjaa lainsäädäntö. Osapuolia ovat yhtäältä kunta, koulu, oppilaat sekä liikenteenharjoittajat ja toisaalta lähtötietoja, välineitä ja palveluja tarjoavat osapuolet sekä toimintaa valvovat aluehallintovirastot. Prosessin vaiheita ovat mm. lähtötietojen hankkiminen, kuljetustarpeiden selvittäminen, kuljetusten hankkiminen ja poikkeustilanteiden hallinta. Kuljetustarpeet muuttuvat lukuvuosittain ja jaksottain lukujärjestyksen muuttuessa sekä oppilaiden muuttaessa osoitteesta toiseen taikka koulujen tilajärjestelyjen vuoksi. Tiedot, joita prosessi tarvitsee, ovat merkittäviltä osin paikkatietoa. Oppilaiden iät ja osoitteet, koulujen osoitteet, tieto kunkin oppilaan koulusta ja lukujärjestyksestä, tiedot tieverkosta ja kevyen liikenteen reiteistä sekä reittien vaarallisuudesta, tiedot joukkoliikenteen reiteistä ja aikatauluista jne. Tietojärjestelmä voi olla kunnassa manuaalinen, mutta kuntakoon ja oppilasmäärän kasvaessa tietotekninen ratkaisu tuo säästöjä. Kunnalla voi olla käytössään paikkatieto-ohjelmisto, jonka avulla lasketaan kunkin oppilaan koulumatkan pituus. Kun vielä arvioidaan reitin vaarallisuus, saadaan esiin kuljetustarpeet. Oppilaiden lukujärjestysten aikataulut ovat lähtökohtana käytännön kuljetusten optimoinnille. Vaihtoehtoisesti reittilaskennan ohjelmisto on voitu myös hankkia laajennuksena oppilastietojärjestelmään. Viitearkkitehtuurin mukaan ohjelmisto voisi hyödyntää paikkatiedon infrastruktuurin palveluja. Ajantasaiset lähtötiedot haettaisiin sisältöpalveluista ja tarvittaessa muunnospalvelu muuntaisi tiedot käytettävään koordinaatistoon. Reitityslaskenta saataisiin analyysipalvelusta, jos omassa ohjelmistossa ei ole sopivia työkaluja. Analyysituloksen visualisointiin saataisiin sopiva esitystyyli visualisointipalvelusta. Palveluarkkitehtuurin mukaan vaihtoehtoisesti ratkaisu voitaisiin hankkia kokonaan palveluina. Analyysipalvelua varten olisi koottu tieverkkoa ja sen vaarallisuutta sekä joukkoliikenteen reittejä koskevat tiedot. Lähtökohdaksi laskettaisiin esimerkiksi osoitteet, joissa mahdollisesti asuvat oppilaat olisivat koulukyydin piirissä. Analyysipalvelu tarjoaisi oppilastietojärjestelmälle oppilaan iän ja

5 osoitteen perusteella tiedon oikeudesta koulukyytiin. Kunta voisi tallentaa tiedot tallennuspalveluun, josta ne olisi saatavilla kilpailutuksen pohjaksi. Hankinnan jälkeen reitinoptimoinnista huolehtiva analyysipalvelu hyödyntäisi tallennettuja tietoja ja tukisi liikenteenharjoittajaa kuljetustehtävässä. Kunta voisi tarvittaessa ylläpitää tietoja tallennuspalvelussa. Kunnan verkkosivulla voisi olla paikkatiedon palvelualustan avulla julkaistuna ohjelmistopalvelusta selaimeen latautuva karttaliittymä, josta oppilaat tai heidän huoltajansa sekä opettajat voisivat tarkastella analyysipalvelun tulosta visualisointipalvelun tuottamana karttatasona. Kartta näyttäisi alueet, joilta koulukyyti järjestetään ja kuljetusreitit pysähtymispisteineen. Huoltajan asiointitilille tulisi tukipalvelujen kautta ilmoitus koulukyydin järjestämisestä. Prosessin analyysi-, visualisointi- ja tallennuspalvelujen käyttö voisi olla tallennettu paikkatiedon palveluväylässä prosessikuvauksena, jota kaikki kunnat ja koulut voisivat halutessaan hyödyntää. Näin samaa tehtävää ei tarvitsisi määritellä moneen kertaan. Yritysten tarjoamat kilpailevat analyysipalvelut kuvattaisiin metatietopalvelussa. Palvelut voitaisiin kilpailuttaa, kun kunta ottaa ratkaisun käyttöön. Hankinnan perusteella lisenssipalveluun tallennettaisiin tilaajalle käyttöoikeus palveluun. Kun koulukuljetuksista vastaava henkilö kirjautuu käyttäjäksi omalle tietokoneelleen, hänen profiiliinsa liitetty käyttöoikeus mahdollistaa oikeuksien hallinnan kautta palvelujen saannin luottamusverkostossa. Kirjoittaja Antti Rainio työskentelee johtavana asiantuntijana Maanmittauslaitoksen Kehittämiskeskuksessa Inspire-sihteeristössä. Paikkatiedon viitearkkitehtuurin laatimista voi seurata Paikkatietoikkunassa osoitteessa Valtiovarainministeriön ICT-toiminnon Yhteentoimivuus-sivuilla voi seurata kokonaisarkkitehtuurityön ohjauksen edistymistä,