多源空間信息服務(wù)集成方法研究

黃雁,李黎

(武漢勘測設(shè)計(jì)研究院,湖北武漢 430022)

多源空間信息服務(wù)集成方法研究

黃雁*,李黎

(武漢勘測設(shè)計(jì)研究院,湖北武漢 430022)

Internet的不斷發(fā)展以及空間信息在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,空間信息服務(wù)被廣泛的建設(shè)和使用,然而當(dāng)前的眾多空間信息服務(wù)只提供相對(duì)單一的服務(wù)內(nèi)容,如何將這些現(xiàn)有的單一空間信息服務(wù)動(dòng)態(tài)有機(jī)的組合起來,實(shí)現(xiàn)空間信息服務(wù)的按需集成,達(dá)到為用戶按需服務(wù)就成為我們亟待解決的問題。本文的主要研究內(nèi)容是空間信息服務(wù)的集成的技術(shù)方法,以實(shí)踐為基礎(chǔ),對(duì)多源空間信息服務(wù)注冊(cè)管理、組合與集成等問題展開研究。

GIS;空間信息;空間信息服務(wù);服務(wù)集成

1 引 言

2 空間信息服務(wù)

顧名思義,空間信息服務(wù)是空間信息在Web中服務(wù)化的表現(xiàn)方式。其本質(zhì)是一種基于Web Services技術(shù)構(gòu)建的、開放的GIS。ISO-TC211將空間信息服務(wù)定義為:網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的一組與空間信息相關(guān)的軟件功能實(shí)體,通過接口暴露封裝的功能?？臻g信息服務(wù)包括空間數(shù)據(jù)服務(wù)和空間信息處理服務(wù),空間數(shù)據(jù)服務(wù)通過接口向外提供空間數(shù)據(jù),空間信息處理服務(wù)通過接口向外提供空間數(shù)據(jù)處理功能。

空間信息服務(wù)的信息以空間信息為主,空間信息服務(wù)的特殊性是由空間信息的特殊性而來的。因此,空間信息服務(wù)具有區(qū)別于其他信息服務(wù)的特性:

(1)專業(yè)性與封閉性,這是由于空間是以地理數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),而基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)是由專業(yè)部門生產(chǎn)與保管的。同時(shí),服務(wù)提供者往往需要具有一定的專業(yè)背景,而大眾用戶也需要推廣或培訓(xùn)相關(guān)知識(shí)。

(2)安全性,高精度基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)屬于國家保密數(shù)據(jù),服務(wù)策略也比較特殊,數(shù)據(jù)的安全性需要得到保障。

圖1 OWS框架

為了更好地將地理空間信息服務(wù)的概念擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)上來,以Web服務(wù)的方式構(gòu)建地理空間信息應(yīng)用,ISO和OGC發(fā)起了一系列大規(guī)模的研究計(jì)劃,其中,OGC于2001年開始的OWS(OGC Web Services)研究計(jì)劃中,其研究成果—OGC Web服務(wù)體系(OWS)已成為目前該領(lǐng)域事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。本文研究的對(duì)象,也主要都集中于基于OGC規(guī)范的Web服務(wù)上,其整體框架如圖1所示。

從圖1可見,OWS框架也是基于Web Service的“發(fā)布/查找/綁定”模式的,它是此模式下關(guān)于空間信息服務(wù)各類規(guī)范的一個(gè)總體框架。

黨的十八屆四中全會(huì)以“依法治國”作為會(huì)議主題，并提出了“各級(jí)黨政機(jī)關(guān)和人民團(tuán)體普遍設(shè)立公職律師”“構(gòu)建社會(huì)律師、公職律師、公司律師等優(yōu)勢互補(bǔ)、結(jié)構(gòu)合理的律師隊(duì)伍”等決議，為公職律師的發(fā)展指明了方向。公職律師在促進(jìn)政府依法行政、推進(jìn)民主法治建設(shè)、維護(hù)社會(huì)和諧穩(wěn)定方面發(fā)揮著重要作用，日益成為法治國家尤其是法治政府建設(shè)的重要力量。本文旨在圍繞公職律師的制度建設(shè)問題，以稅務(wù)系統(tǒng)公職律師發(fā)展現(xiàn)狀為研究基礎(chǔ)，提出建設(shè)我國公職律師制度的初步設(shè)想，期望能對(duì)我國公職律師隊(duì)伍的規(guī)范發(fā)展、公職律師制度的逐步完善和全面推行有所幫助。

OWS服務(wù)可分為以下五大類:Registry Services (注冊(cè)服務(wù))、Processing Services(處理服務(wù))、Portrayal Services(繪制服務(wù))、Data Services(數(shù)據(jù)服務(wù))和Encodings(編碼)。

3 空間信息服務(wù)集成機(jī)制

在過去的空間信息集成中,集成的對(duì)象主要是分布的空間數(shù)據(jù)文件、異構(gòu)的空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)等等。但是在空間信息服務(wù)體系架構(gòu)當(dāng)中,集成的對(duì)象則是分布于Web之中的各類空間信息服務(wù)。與過去的集成對(duì)象相比,空間信息服務(wù)在查詢接口、數(shù)據(jù)訪問方法和應(yīng)用模式等方面均存在著很大的不同。因此,其集成方法與原先相比也存在著較大的區(qū)別。這些問題都對(duì)空間信息集成機(jī)制提出了更高要求。根據(jù)集成過程中數(shù)據(jù)源注冊(cè)綁定的方法,可以把多源空間信息服務(wù)的集成分為以下幾類。

3.1 直接綁定

如圖2所示,直接綁定是指在集成空間信息服務(wù)過程中不存在注冊(cè)和發(fā)現(xiàn)的環(huán)節(jié),直接將各個(gè)空間信息服務(wù)集成在一起的機(jī)制。此機(jī)制較為簡便易用,不用考慮空間信息服務(wù)的注冊(cè)而只需直接綁定即可,適用于小型規(guī)模、不復(fù)雜狀況下的空間信息服務(wù)集成。

圖2 直接綁定的空間信息集成

直接綁定的缺點(diǎn)是不夠靈活,這種只適合于對(duì)集成所涉及的所有空間信息服務(wù)相當(dāng)了解的情況,即必須明確知道各個(gè)空間信息服務(wù)的地址、類型、調(diào)用參數(shù)等元數(shù)據(jù)信息才能完成集成過程。同時(shí),如果采用直接綁定的集成機(jī)制,在集成完成之后若要向現(xiàn)有的集成中增加服務(wù)或者修改某一服務(wù)相當(dāng)不便,必須修改空間信息服務(wù)集成程序,不僅操作復(fù)雜,還有可能因服務(wù)丟失而造成系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤。

3.2 基于UDDI注冊(cè)中心

這種機(jī)制利用了Web服務(wù)中的UDDI注冊(cè)中心, UDDI定義了Web服務(wù)的發(fā)布與發(fā)現(xiàn)的方法。通過UDDI,簡化了傳統(tǒng)空間信息服務(wù)發(fā)現(xiàn)與綁定的方法。其主要流程為:空間信息服務(wù)提供者向服務(wù)注冊(cè)中心注冊(cè)服務(wù),發(fā)布自己Web服務(wù)的描述(WSDL),空間信息服務(wù)請(qǐng)求者(或集成請(qǐng)求)在服務(wù)注冊(cè)中心檢索(通過查找操作)以獲取滿足某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)或多個(gè)服務(wù)描述即得到一個(gè)服務(wù)請(qǐng)求要求的服務(wù)描述清單并完成空間信息服務(wù)的綁定。

圖3 基于UDDI注冊(cè)中心的空間信息服務(wù)集成

圖3顯示了通過UDDI注冊(cè)中心對(duì)空間信息服務(wù)進(jìn)行注冊(cè)和查找的結(jié)構(gòu)框架。通過該圖可以看出空間信息服務(wù)的注冊(cè),實(shí)際上是將服務(wù)的元數(shù)據(jù)注冊(cè)到UDDI注冊(cè)中心。在注冊(cè)空間信息服務(wù)的時(shí)候,對(duì)于不與空間數(shù)據(jù)緊密耦合的服務(wù)則只需要將服務(wù)本身的元數(shù)據(jù)注冊(cè)到UDDI注冊(cè)中心即可,而對(duì)于與空間數(shù)據(jù)緊密耦合的服務(wù),不僅要將服務(wù)本身的元數(shù)據(jù)注冊(cè)到UDDI注冊(cè)中心,還要將與其相關(guān)的空間數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)注冊(cè)到UDDI注冊(cè)中心。

和直接綁定的空間信息服務(wù)集成相比,用戶不必單獨(dú)的處理每個(gè)空間信息服務(wù),而是通過UDDI注冊(cè)中心來完成發(fā)現(xiàn)和綁定工作,整個(gè)機(jī)制明顯更為方便和靈活,在集成完成之后也能方便的增加空間信息服務(wù)或修改某一空間信息服務(wù)的參數(shù)等信息。

3.3 基于動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)

基于動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)的空間信息服務(wù)集成關(guān)鍵點(diǎn)在于空間信息服務(wù)的搜索,由于空間信息服務(wù)的特殊性,與傳統(tǒng)的Web服務(wù)搜索相比,空間信息服務(wù)無論是在搜索查找或是索引方面都有相當(dāng)大的差異,這一領(lǐng)域仍處于研究階段,尚無可靠的空間信息搜索引擎。

圖4 基于動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)的空間信息服務(wù)集成結(jié)構(gòu)

如圖4所示,基于動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)的空間信息服務(wù)集成指的是在空間數(shù)據(jù)服務(wù)的注冊(cè)和綁定階段由程序來完成空間信息服務(wù)的搜索、注冊(cè)和綁定。和其他兩者集成機(jī)制相比,基于動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)的集成將空間信息服務(wù)的發(fā)現(xiàn)與綁定及搜索交給空間信息服務(wù)搜索引擎來完成,適應(yīng)性更強(qiáng),同時(shí)能更好地處理分布式的空間信息服務(wù)集成。缺點(diǎn)是過于復(fù)雜,尤其是空間信息服務(wù)搜索引擎實(shí)現(xiàn)難度較大。

4 空間信息服務(wù)集成方法

根據(jù)以上對(duì)空間信息服務(wù)集成機(jī)制的研究可知:注冊(cè)中心可以用來實(shí)現(xiàn)空間信息服務(wù)的注冊(cè),并可以進(jìn)行服務(wù)的動(dòng)態(tài)綁定,服務(wù)鏈用來實(shí)現(xiàn)空間信息服務(wù)的動(dòng)態(tài)組合集成,即根據(jù)特定需求,將多個(gè)空間信息服務(wù)按一定規(guī)則組合來完成新的任務(wù)的處理,從而實(shí)現(xiàn)空間信息服務(wù)的動(dòng)態(tài)集成。

本文采用半透明鏈的服務(wù)鏈方式進(jìn)行。其中半透明鏈中要求設(shè)置一個(gè)流程服務(wù),用于控制服務(wù)鏈的執(zhí)行,并可以監(jiān)控鏈的執(zhí)行。該模式的一個(gè)主要的特征是在用戶執(zhí)行之前,已存在一個(gè)預(yù)先定義的服務(wù)流程,因此要求用戶預(yù)先指定服務(wù)流程,并將指定的流程送入工作流引擎執(zhí)行,通過工作流管理監(jiān)控服務(wù)鏈中空間信息服務(wù)的執(zhí)行。這種方式提高了空間信息服務(wù)平臺(tái)的擴(kuò)展性和易用性,大大擴(kuò)大了系統(tǒng)的用戶群,特別適合與當(dāng)前空間信息服務(wù)集成的應(yīng)用。所以本文選定半透明鏈的組合方式作為多源空間信息服務(wù)集成的方法。

基于半透明鏈方法來對(duì)空間信息服務(wù)的組合集成使得分散在網(wǎng)絡(luò)上的空間信息服務(wù)能更加充分、有效地被利用,用戶可以按需組合現(xiàn)有的GIS服務(wù),具有松散耦合、面向任務(wù)、分布式跨平臺(tái)、按需集成服務(wù)等特點(diǎn),其流程如圖5所示。

圖5 基于流程管理的空間信息服務(wù)集成流程

從圖5可以看出空間信息服務(wù)集成的方法和流程,包括如下內(nèi)容。

(1)按照集成的目標(biāo)與需求,設(shè)計(jì)服務(wù)集成的工作流程。在此流程中各服務(wù)之間的關(guān)系不一定是鏈?zhǔn)降?也可能存在著層級(jí)關(guān)系,這與初始的空間信息服務(wù)集成的目標(biāo)和要求有關(guān)。

(2)工作流程執(zhí)行程序按照所設(shè)計(jì)的工作流程,執(zhí)行整個(gè)工作流程。主要是根據(jù)當(dāng)前執(zhí)行到的流程階段從注冊(cè)中心中動(dòng)態(tài)查詢獲得所需服務(wù),根據(jù)服務(wù)的WSDL信息中得到操作訪問這些服務(wù)的方法接口,執(zhí)行服務(wù)功能并接收服務(wù)的返回值,用于下一流程階段的處理。

(3)將生成的集成結(jié)果傳遞給用戶,或?qū)⒄w的集成工作流程封裝成一個(gè)總體Web服務(wù)并發(fā)布給用戶,供其調(diào)用。

圖6 空間信息服務(wù)集成框架

按照上述設(shè)計(jì)思想,完成如圖6所示的空間信息服務(wù)集成框架設(shè)計(jì)。

集成框架包括三部分:客戶端網(wǎng)頁應(yīng)用程序,服務(wù)器端服務(wù)程序和注冊(cè)中心。其中客戶端網(wǎng)頁應(yīng)用程序主要負(fù)責(zé)將各個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)以服務(wù)形式發(fā)送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成顯示并處理用戶的交互操作,將用戶操作的請(qǐng)求發(fā)往服務(wù)器。服務(wù)器端程序主要負(fù)責(zé)接收以Web-Service化的空間信息服務(wù)(即對(duì)基于OGC規(guī)范的空間信息服務(wù))提供的數(shù)據(jù)。UDDI注冊(cè)中心負(fù)責(zé)對(duì)空間信息服務(wù)資源的注冊(cè)、管理與查詢。

5 結(jié) 語

空間信息服務(wù)是GIS發(fā)展的趨勢,如何集成應(yīng)用多源空間信息服務(wù)也是GIS研究的熱點(diǎn)問題之一。本文分析了當(dāng)前空間信息服務(wù)特點(diǎn)以及服務(wù)集成機(jī)制,就多源空間信息服務(wù)如何集成方面,提出了基于UDDI注冊(cè)中心與半透明鏈相結(jié)合的集成方法,該方法有效結(jié)合了注冊(cè)中心和動(dòng)態(tài)服務(wù)鏈的優(yōu)點(diǎn),大大提高了多源空間信息服務(wù)的集成效率,同時(shí)應(yīng)用該方法設(shè)計(jì)了服務(wù)集成框架,利于集成方法的進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。

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An Integration Approach To Multi-source Spatial Information Services

Huang Yan,Li Li
(Wuhan Geotechnical Engineering and Surveying Institute,Wuhan 430022,China)

With the continuous development of Internet and spatial information widely used in various fields,spatial information services are broadly constructed and used.However the current numerous spatial information services only provide relatively single service content.How to put together these present single spatial information services dynamically and organically so as to realize the required integration of spatial information services and achieve serving according to the needs for users has become our problem urgently to be solved.The main content of this paper is the technical method of spatial information services integration.Based on practice,this article focuses on the research of multi-source spatial information service registration management,combination and integration issues,in order to provide a useful reference and try for research and application in related fields.

GIS;spatial information;spatial information services;services integration

1672-8262(2011)04-50-04

P208.1

B

2010—11—25

黃雁(1977—),女,工程師,主要從事GIS應(yīng)用研究工作。