遼寧省地理信息公共服務(wù)平臺(tái)框架建設(shè)及應(yīng)用

李萬(wàn)輝，郝苗

(1.遼寧省基礎(chǔ)地理信息中心，遼寧沈陽(yáng) 110034； 2.ESRI中國(guó)(北京)有限公司，北京 100027)

遼寧省地理信息公共服務(wù)平臺(tái)框架建設(shè)及應(yīng)用

李萬(wàn)輝1?，郝苗2

(1.遼寧省基礎(chǔ)地理信息中心，遼寧沈陽(yáng) 110034； 2.ESRI中國(guó)(北京)有限公司，北京 100027)

地理信息的廣泛應(yīng)用迫切要求建立地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，本文從遼寧省地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)出發(fā)，介紹了多級(jí)互聯(lián)互通的建設(shè)模式，提出了“基礎(chǔ)支撐層－數(shù)據(jù)層－服務(wù)層－應(yīng)用層”的四層體系架構(gòu)，并對(duì)各層建設(shè)內(nèi)容和平臺(tái)總體技術(shù)路線進(jìn)行了闡述，最后對(duì)示范性應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行了展示。

地理信息公共服務(wù)平臺(tái)；SOA；多級(jí)互聯(lián)互通；ArcGIS Server

1 引 言

地理信息是國(guó)家重要戰(zhàn)略信息資源，在政府管理決策、新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展、人民生活改善等方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用[1]。隨著政府管理決策科學(xué)化、國(guó)家經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展信息化以及和諧社會(huì)建設(shè)的不斷推進(jìn)，各級(jí)政府部門(mén)和社會(huì)公眾對(duì)權(quán)威、可靠的地理信息服務(wù)的需求與日俱增，迫切要求實(shí)現(xiàn)全國(guó)多尺度、多類(lèi)型地理信息資源的綜合利用與在線服務(wù)。

國(guó)家測(cè)繪局于2009年啟動(dòng)了國(guó)家地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的規(guī)劃和建設(shè)工作，這是國(guó)家測(cè)繪系統(tǒng)及時(shí)作出的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略決策，主要目的就是要以服務(wù)大局、服務(wù)社會(huì)、服務(wù)民生為宗旨，充分利用多方面資源，著力形成一個(gè)服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展各個(gè)領(lǐng)域、各個(gè)方面的“一站式”在線地理信息服務(wù)系統(tǒng)。隨著國(guó)家級(jí)主節(jié)點(diǎn)“天地圖”網(wǎng)站的正式開(kāi)通，全國(guó)各地公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)更加如火如荼，遼寧省地理信息公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)也隨之開(kāi)展。

本文將對(duì)遼寧省地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)模式、總體架構(gòu)、建設(shè)內(nèi)容、平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的總體技術(shù)路線以及平臺(tái)示范性應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)等內(nèi)容進(jìn)行介紹。

2 平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

2.1 建設(shè)模式

目前，基于服務(wù)的空間信息共享有多種建設(shè)模式，包括集中式、分布式、數(shù)據(jù)打包服務(wù)和多級(jí)互聯(lián)互通等。

遼寧省地理信息公共服務(wù)平臺(tái)總體上遵循國(guó)家地理信息公共服務(wù)平臺(tái)統(tǒng)一規(guī)范、架構(gòu)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理、發(fā)布流程，采用多級(jí)互聯(lián)互通的模式建設(shè)，即縱向上與國(guó)家級(jí)主節(jié)點(diǎn)“天地圖”和省內(nèi)14個(gè)地市信息基地實(shí)現(xiàn)多級(jí)分布，共享空間信息服務(wù)；橫向上與土地、交通、林業(yè)、水利、民政、公安等多部門(mén)、多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通，形成地理信息資源交換共享機(jī)制，如圖1所示。

圖1 多級(jí)互聯(lián)互通建設(shè)模式

2.2 總體架構(gòu)

平臺(tái)可以劃分為幾個(gè)層次:基礎(chǔ)支撐層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層以及標(biāo)準(zhǔn)體系，其總體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 平臺(tái)總體架構(gòu)

(1)基礎(chǔ)支撐層:主要包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器集群、存儲(chǔ)備份、安全保密系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)機(jī)房改造等硬環(huán)境和技術(shù)規(guī)范與管理辦法等軟環(huán)境。

(2)數(shù)據(jù)層:主要是平臺(tái)公共地理框架數(shù)據(jù)的構(gòu)建、管理和更新。

(3)服務(wù)層:以多樣化的GIS服務(wù)為基礎(chǔ)，提供集服務(wù)發(fā)布、服務(wù)管理、服務(wù)調(diào)用為一體的服務(wù)管理系統(tǒng)，完整的安全管理和運(yùn)行保障機(jī)制；提供進(jìn)行資源共享和交換的門(mén)戶；并提供根據(jù)多數(shù)用戶對(duì)基礎(chǔ)地理信息應(yīng)用的共性需求而設(shè)計(jì)的系列標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口。

(4)應(yīng)用層:主要由基于平臺(tái)各類(lèi)空間信息資源建立的各種業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)組成。

在上述四層結(jié)構(gòu)之外，還必須建立相應(yīng)的信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、系列數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)等，保證信息有序、平臺(tái)建設(shè)和運(yùn)作有章可循。

2.3 建設(shè)內(nèi)容

按照平臺(tái)四層架構(gòu)的設(shè)計(jì)原則，平臺(tái)建設(shè)分層進(jìn)行:

(1)基礎(chǔ)支撐層建設(shè)

平臺(tái)采用三層接入組網(wǎng)模型，保障網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的高可用性；構(gòu)建應(yīng)用服務(wù)器、GIS服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器集群以滿足政府與專業(yè)部門(mén)、社會(huì)公眾對(duì)平臺(tái)服務(wù)的大規(guī)模并發(fā)訪問(wèn)和協(xié)同應(yīng)用；按照國(guó)家有關(guān)安全保密的要求，從物理安全、運(yùn)行安全、信息安全保密和安全管理四個(gè)層面進(jìn)行計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)分級(jí)保護(hù)建設(shè)；建設(shè)專用計(jì)算機(jī)機(jī)房環(huán)境，為計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和安全保密系統(tǒng)以及各種應(yīng)用服務(wù)提供穩(wěn)定可靠的運(yùn)行環(huán)境。

(2)數(shù)據(jù)層建設(shè)

以覆蓋遼寧全省范圍1∶25萬(wàn)DLG數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，經(jīng)內(nèi)容提取、分層細(xì)化、模型對(duì)象化重構(gòu)、符號(hào)化表現(xiàn)、脫密處理等步驟，建立地理實(shí)體數(shù)據(jù)庫(kù)、電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)；基于1∶25萬(wàn)DEM數(shù)據(jù)建立高程數(shù)據(jù)庫(kù)；基于2.5 m分辨率的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)建立影像數(shù)據(jù)庫(kù)；基于省到村級(jí)行政地名建立地名數(shù)據(jù)庫(kù)；采集餐飲、購(gòu)物、住宿、出行等15類(lèi)信息建立興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，作為平臺(tái)的數(shù)據(jù)支撐。

(3)服務(wù)層建設(shè)

建立平臺(tái)運(yùn)維系統(tǒng)、門(mén)戶系統(tǒng)以及二次開(kāi)發(fā)接口庫(kù)。其中運(yùn)維系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)多源服務(wù)的統(tǒng)一管理、對(duì)用戶體系的安全管理，通過(guò)服務(wù)層監(jiān)控和日志系統(tǒng)對(duì)信息資源訪問(wèn)、業(yè)務(wù)功能調(diào)用、系統(tǒng)管理等活動(dòng)進(jìn)行記錄，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)隱患、優(yōu)化系統(tǒng)管理，為平臺(tái)能夠7× 24小時(shí)穩(wěn)定對(duì)外提供服務(wù)給予支撐。

門(mén)戶系統(tǒng)是平臺(tái)資源交換共享的窗口，用戶通過(guò)訪問(wèn)門(mén)戶系統(tǒng)可以在線查詢、申請(qǐng)平臺(tái)的各類(lèi)資源，還可通過(guò)服務(wù)注冊(cè)的方式共享自己的資源。

平臺(tái)還提供二次開(kāi)發(fā)接口庫(kù)以及開(kāi)發(fā)幫助文檔，專業(yè)用戶通過(guò)調(diào)用二次開(kāi)發(fā)接口，可以在平臺(tái)基礎(chǔ)上快速構(gòu)建自己的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。

(4)應(yīng)用層建設(shè)

基于平臺(tái)資源建立了兩個(gè)示范性應(yīng)用系統(tǒng):電子地圖應(yīng)用系統(tǒng)和應(yīng)急服務(wù)系統(tǒng)。此外，針對(duì)弱GIS需求的用戶，平臺(tái)還提供向?qū)降膽?yīng)用快速搭建模板，通過(guò)配置相應(yīng)地圖資源和平臺(tái)功能模塊，實(shí)現(xiàn)零代碼的應(yīng)用系統(tǒng)快速搭建工作。

3總體技術(shù)路線

3.1 基于SOA的平臺(tái)架構(gòu)

SOA是基于開(kāi)放的Internet標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議、支持對(duì)應(yīng)用程序或應(yīng)用程序組件進(jìn)行描述、發(fā)布、發(fā)現(xiàn)和使用的一種應(yīng)用架構(gòu)。SOA支持將可重用的數(shù)據(jù)應(yīng)用作為應(yīng)用服務(wù)或功能進(jìn)行單獨(dú)開(kāi)發(fā)集成，并可以在需要時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)這些服務(wù)或功能。通過(guò)SOA，開(kāi)發(fā)者可以對(duì)不同的服務(wù)或功能進(jìn)行組合以完成一系列的業(yè)務(wù)邏輯與展現(xiàn)，最終可讓用戶像使用本地桌面業(yè)務(wù)組件一樣方便地調(diào)用服務(wù)或功能等各種資源[2]。

基于SOA構(gòu)建地理信息公共服務(wù)平臺(tái)應(yīng)充分考慮GIS功能和地理空間信息應(yīng)用場(chǎng)景復(fù)雜度，提供從空間數(shù)據(jù)到空間服務(wù)的完整解決方案，提供豐富的服務(wù)和多種類(lèi)型的應(yīng)用開(kāi)發(fā)接口以滿足各組織集成地理信息系統(tǒng)到其現(xiàn)有的工作流程(B/S應(yīng)用和C/S應(yīng)用)中的業(yè)務(wù)需求，例如，服務(wù)類(lèi)型包括:SOAP服務(wù)、REST服務(wù)、OGC服務(wù)；應(yīng)用開(kāi)發(fā)接口包括:SOAP API、REST API、Web組件(Java、DotNet)、Javascript API、Flex API、SilverLight API等。

支持地理空間SOA的一些常用服務(wù)包括二維地圖服務(wù)(交通、人口、地理環(huán)境、資產(chǎn)地圖/三維地球模型)、定位服務(wù)(地理編碼和地名)、地理處理服務(wù)(選址模型、傳播/匯聚模型、網(wǎng)絡(luò)分析、柵格分析、圖像處理等)以及數(shù)據(jù)管理服務(wù)(復(fù)制、數(shù)據(jù)輸入/輸出、空間提取、轉(zhuǎn)換和加載、目錄服務(wù)等)。共享這些地理信息系統(tǒng)服務(wù)，可以增值已有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)和支持不同范圍內(nèi)的協(xié)同計(jì)算。

3.2 基于J2EE的平臺(tái)實(shí)現(xiàn)

J2EE是SUN公司定義的一個(gè)開(kāi)發(fā)分布式企業(yè)級(jí)應(yīng)用的規(guī)范。它提供了一個(gè)多層次的分布式應(yīng)用模型和一系列客戶化技術(shù)規(guī)范。多層次分布式應(yīng)用模型是指根據(jù)功能把應(yīng)用邏輯分成多個(gè)層次，每個(gè)層次支持相應(yīng)的服務(wù)器和組件，組件在分布式服務(wù)器的組件容器中運(yùn)行，容器間通過(guò)相關(guān)的協(xié)議進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)組件間的相互調(diào)用[3]。

J2EE能夠保留原來(lái)的系統(tǒng)，是一種高效的開(kāi)發(fā)方式，并且支持異構(gòu)環(huán)境，為搭建具有可伸縮性、靈活性、易維護(hù)性的信息系統(tǒng)提供了良好的機(jī)制。

3.3 基于ArcGIS Server構(gòu)建底層服務(wù)平臺(tái)

我們采用業(yè)內(nèi)較為成熟的ArcGIS Server作為底層服務(wù)平臺(tái)，ArcGIS Server是功能強(qiáng)大的基于服務(wù)器的GIS產(chǎn)品，可用于構(gòu)建集中管理的、支持多用戶的、具備高級(jí)GIS功能的企業(yè)級(jí)GIS應(yīng)用與服務(wù)。我們基于ArcGIS Server發(fā)布了多種類(lèi)型的服務(wù)，如:二維地圖服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)分析服務(wù)、幾何服務(wù)、地理處理服務(wù)等，為上層應(yīng)用提供支撐。

3.4 構(gòu)筑完整的平臺(tái)安全監(jiān)控體系

平臺(tái)采用用戶安全認(rèn)證、服務(wù)分級(jí)授權(quán)、服務(wù)訪問(wèn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、日志管理相結(jié)合的方式全面保護(hù)共享數(shù)據(jù)及相關(guān)服務(wù)的安全，確保平臺(tái)穩(wěn)定、高效地運(yùn)行。

平臺(tái)建立了完整的用戶體系，將用戶劃分為普通用戶、運(yùn)維管理員和超級(jí)用戶三個(gè)級(jí)別，對(duì)不同級(jí)別的用戶進(jìn)行服務(wù)的分級(jí)授權(quán)，保證服務(wù)訪問(wèn)的安全性，如圖3所示，采用基于角色的批量授權(quán)，保證系統(tǒng)使用的靈活性。

圖3 用戶管理與分級(jí)授權(quán)

平臺(tái)采用基于令牌Token的安全機(jī)制識(shí)別和驗(yàn)證用戶身份，令牌的安全機(jī)制可以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)http請(qǐng)求和Soap請(qǐng)求進(jìn)行攔截驗(yàn)證。用戶請(qǐng)求各種類(lèi)型的服務(wù)需要使用用戶名和密碼動(dòng)態(tài)生成令牌Token，然后使用服務(wù)地址＋令牌就可以訪問(wèn)GIS服務(wù)，GIS Service Handler(GIS服務(wù)處理器，部署于Web服務(wù)器上)解析令牌并驗(yàn)證用戶身份。基于令牌Token的安全機(jī)制處理流程如圖4所示。

平臺(tái)通過(guò)服務(wù)訪問(wèn)監(jiān)控的方式實(shí)時(shí)查看在線用戶訪問(wèn)情況，監(jiān)控各類(lèi)用戶的服務(wù)調(diào)用、并發(fā)訪問(wèn)、熱點(diǎn)服務(wù)發(fā)現(xiàn)等內(nèi)容，能夠統(tǒng)計(jì)、分析服務(wù)調(diào)用狀態(tài)(調(diào)用時(shí)間、調(diào)用次數(shù))，跟蹤服務(wù)使用流程，以便對(duì)服務(wù)內(nèi)容和服務(wù)性能等方面進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

圖4 基于令牌Token的安全機(jī)制

由于服務(wù)器分布式部署，平臺(tái)采用分布式日志系統(tǒng)對(duì)平臺(tái)上的活動(dòng)進(jìn)行記錄，包括服務(wù)訪問(wèn)日志、運(yùn)維操作日志等，通過(guò)對(duì)日志的管理、統(tǒng)計(jì)、分析、審計(jì)來(lái)跟蹤系統(tǒng)的變化，為平臺(tái)維護(hù)及優(yōu)化提供必要的信息支持。分布式系統(tǒng)中的日志可定時(shí)或手動(dòng)進(jìn)行收割。

3.5 基于富客戶端Flex API的示范應(yīng)用展現(xiàn)

Flex是為滿足希望開(kāi)發(fā)RIA(富互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序)的企業(yè)級(jí)程序員的需求而推出的表示服務(wù)器和應(yīng)用程序框架，它可以運(yùn)行于J2EE和.NET平臺(tái)。Flex表示服務(wù)器提供基于標(biāo)準(zhǔn)的、聲明性的編程方法和流程，并提供運(yùn)行時(shí)服務(wù)，用于開(kāi)發(fā)和部署豐富客戶端應(yīng)用程序的表示層。Flex開(kāi)發(fā)者使用直觀的基于XML的MXML來(lái)定義豐富的用戶界面。該語(yǔ)言由Flex服務(wù)器翻譯成SWF格式的客戶端應(yīng)用程序，在Flash Player中運(yùn)行。

ArcGIS Flex API能夠?qū)rcGIS Server提供的地圖服務(wù)、功能服務(wù)等與Flex控件結(jié)合起來(lái)構(gòu)建RIA應(yīng)用，采用Flex API構(gòu)建業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)即擁有ArcGIS Server強(qiáng)大的底層支撐，又能帶來(lái)炫、酷的前端客戶體驗(yàn)。

4 示范性應(yīng)用系統(tǒng)展示

公共服務(wù)平臺(tái)的核心資源是平臺(tái)中的各種服務(wù)，最終目的是基于這些服務(wù)建立各行業(yè)、各領(lǐng)域的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。我們基于平臺(tái)服務(wù)資源建立了兩個(gè)示范性的應(yīng)用系統(tǒng)。

4.1 電子地圖應(yīng)用系統(tǒng)

電子地圖應(yīng)用系統(tǒng)以遼寧省矢量地圖服務(wù)、暈渲地圖服務(wù)作為基礎(chǔ)底圖，并與“天地圖”服務(wù)進(jìn)行了聚合，其上疊加興趣點(diǎn)服務(wù)，提供了地圖導(dǎo)航、地圖搜索、書(shū)簽管理、繪制測(cè)量、卷簾/放大鏡、地圖打印、地圖糾錯(cuò)、我的地圖等功能，并基于平臺(tái)的幾何服務(wù)、最短路徑分析服務(wù)、服務(wù)區(qū)分析服務(wù)提供了周邊查詢、駕車(chē)路線查詢及配送路線查詢等功能，如圖5所示。

圖5 遼寧省電子地圖應(yīng)用系統(tǒng)

圖6 遼寧省應(yīng)急服務(wù)系統(tǒng)

4.2 應(yīng)急服務(wù)系統(tǒng)

對(duì)于突發(fā)事件，進(jìn)行及時(shí)響應(yīng)，并提出有建設(shè)性的解決方案，是具有現(xiàn)實(shí)意義的，我們基于平臺(tái)資源建立了遼寧省應(yīng)急服務(wù)系統(tǒng)，接入醫(yī)院、消防機(jī)構(gòu)、派出所等相關(guān)服務(wù)，并接入了交通電子眼的監(jiān)控服務(wù)，可及時(shí)了解當(dāng)前的交通狀況，為車(chē)輛調(diào)度或策略部署提供充實(shí)的前提條件。此外，我們還提供了態(tài)勢(shì)標(biāo)繪的功能，可以為應(yīng)急救災(zāi)等提供在線指揮圖的創(chuàng)建功能，如圖6所示。

5 結(jié) 語(yǔ)

遼寧省地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)與投入運(yùn)行改變了遼寧省傳統(tǒng)測(cè)繪成果的服務(wù)模式，全面提升了全省地理信息服務(wù)的能力和水平。然而平臺(tái)還存在很大不足，進(jìn)一步完善平臺(tái)、豐富平臺(tái)數(shù)據(jù)并加快數(shù)據(jù)更新速度、積極推廣平臺(tái)應(yīng)用將成為下一階段研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

[1] 徐開(kāi)明.地理信息公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)與現(xiàn)代測(cè)繪服務(wù)模式[J].地理信息世界，2006，4(3)

[2] 黃厚，夏蘭芳.SOA架構(gòu)在城市地理信息公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)中的應(yīng)用研究[J].上海地質(zhì)，2010(2)

[3] 梁俊斌，翁鳴，蘇德富.在J2EE平臺(tái)下進(jìn)行多層分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的研究[J].航空計(jì)算技術(shù)，2003，12(4)

[4] 袁存忠.基礎(chǔ)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[J].地理空間信息，2009，2(1)

[5] 王延亮，儲(chǔ)曉雷.地理信息公共服務(wù)平臺(tái)模式探討[J].測(cè)繪與空間地理信息，2007，30(2)

[6] 李志剛.建設(shè)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)開(kāi)辟測(cè)繪成果應(yīng)用新途徑[J].地理信息世界，2006，4(2)

Framework Construction and Application of Liaoning Geographic Information Public Service Platform

Li WanHui1，Hao Miao2
(1.Liaoning Geographic Information Center，Shenyang Liaoning 110034，China；2.Esri China(Beijing)Limited，Beijing 100027，China)

The extensive applications of geographic information urgently demand to establish the geographic information public service platform.Based on the construction of Liaoning public service platform，this paper introduced the construction mode of multi－level interoperability，proposed a“base support layer－data layer－service layer－application layer”architecture，described the content of each layer and the major technical of the platform，and also showed the electronic map application system and the emergency service system.

geographic information public service platform；SOA；multi－level interoperability；ArcGIS Server

1672－8262(2010)03－5－04

P208

A

2010—12—06

李萬(wàn)輝(1976—)，男，高級(jí)工程師，主要從事地理信息系統(tǒng)應(yīng)用軟件研發(fā)工作。

“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2006BAB10B00－2)