省級(jí)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)服務(wù)體系建設(shè)

周耀學(xué)，衛(wèi) 東，邱 文

(1.山西省綜合地理信息中心，山西太原030001;2.武大吉奧信息技術(shù)有限公司，湖北武漢430223)

省級(jí)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)服務(wù)體系建設(shè)

周耀學(xué)1，衛(wèi) 東1，邱 文2

(1.山西省綜合地理信息中心，山西太原030001;2.武大吉奧信息技術(shù)有限公司，湖北武漢430223)

通過服務(wù)規(guī)范體系、服務(wù)分類、服務(wù)聚合、服務(wù)部署和發(fā)布等幾方面對(duì)省級(jí)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)服務(wù)體系作全面的介紹，并給出服務(wù)體系的軟件實(shí)現(xiàn)方法。

地理信息;公共服務(wù)平臺(tái);服務(wù)體系;Web Services

一、引 言

地理信息是國(guó)家重要的戰(zhàn)略信息資源，在政府管理決策、國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、人民生活改善等方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，而提供地理信息公共服務(wù)則是政府測(cè)繪部門的重要職能之一。省級(jí)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)是國(guó)家三級(jí)公共信息平臺(tái)的重要組成部分。它以基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)體系中面向服務(wù)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品、目錄與交換體系為基礎(chǔ)，并以網(wǎng)絡(luò)化的地理信息服務(wù)為表現(xiàn)形式，依托政務(wù)網(wǎng)和因特網(wǎng)，在電子政務(wù)、公共安全、位置服務(wù)等方面，構(gòu)建權(quán)威、標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)地理信息公共平臺(tái)，縱向與國(guó)家、地市節(jié)點(diǎn)互聯(lián)，橫向與省政府各部門互聯(lián)，提供分布式的數(shù)據(jù)服務(wù)和功能服務(wù)。以滿足政府部門、企業(yè)和公眾等用戶對(duì)基礎(chǔ)地理信息公共產(chǎn)品在線瀏覽、查詢、引用、開發(fā)各類地理信息等服務(wù)的需求。

地理信息公共服務(wù)平臺(tái)服務(wù)體系建設(shè)是公共服務(wù)平臺(tái)組成的核心部分，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)遵循開放地理信息系統(tǒng)聯(lián)盟(Open GIS Consortium，OGC)空間信息服務(wù)模型和調(diào)用規(guī)范，利用Web Services技術(shù)提供的公共接口、交換協(xié)議和服務(wù)規(guī)范，提供基于面向服務(wù)架構(gòu)(service oriented architecture，SOA)的思想和方法，并遵循網(wǎng)絡(luò)服務(wù)描述語(yǔ)言(web services description language，WSDL)規(guī)范的地理信息共享服務(wù)。

地理信息公共服務(wù)平臺(tái)服務(wù)體系的建設(shè)應(yīng)該圍繞服務(wù)規(guī)范體系、服務(wù)分類、服務(wù)聚合、服務(wù)部署和發(fā)布等幾方面展開。

二、服務(wù)規(guī)范建設(shè)

為確保省級(jí)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的正常運(yùn)行，服務(wù)必須具備統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)、遵守同樣的規(guī)范，因此服務(wù)規(guī)范對(duì)于公共服務(wù)平臺(tái)而言至關(guān)重要。可在測(cè)繪與地理信息標(biāo)準(zhǔn)體系框架下，并在引用現(xiàn)有國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)平臺(tái)的具體情況制定相應(yīng)的服務(wù)規(guī)范，以實(shí)現(xiàn)在分布式環(huán)境下多源、異質(zhì)、異構(gòu)數(shù)據(jù)的流通、共事與系統(tǒng)互操作以及互聯(lián)互通。目前遵循的OGC的服務(wù)技術(shù)規(guī)范包括:網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)(web map service，WMS)、網(wǎng)絡(luò)要素服務(wù)(web feature service，WFS)、網(wǎng)絡(luò)覆蓋服務(wù)(web coverage service，WCS)、網(wǎng)絡(luò)地址要素服務(wù)(web feature service-gazetteer，WFS-G)、網(wǎng)絡(luò)處理服務(wù)(web processing service，WPS)、網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)(catalog service for web，CSW)等。

具體就省級(jí)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)服務(wù)規(guī)范制定而言，其中包括《省級(jí)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)服務(wù)元數(shù)據(jù)規(guī)范》、《省級(jí)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)服務(wù)專題分類規(guī)范》、《省級(jí)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)服務(wù)注冊(cè)、發(fā)現(xiàn)接口規(guī)范》、《省級(jí)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)服務(wù)開發(fā)規(guī)范》、《省級(jí)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)服務(wù)調(diào)用規(guī)范》、《省級(jí)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)服務(wù)節(jié)點(diǎn)建設(shè)基本技術(shù)要求》、《省級(jí)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法》、《省級(jí)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)用戶管理規(guī)定》等。

三、服務(wù)體系的構(gòu)成

省級(jí)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的服務(wù)體系主要包括目錄注冊(cè)服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)、表達(dá)服務(wù)和分析處理服務(wù)等(如圖1所示)。

平臺(tái)服務(wù)體系中首先需要集成用戶安全認(rèn)證服務(wù)，并提供賬號(hào)認(rèn)證、權(quán)限管理服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶使用各項(xiàng)服務(wù)的資格驗(yàn)證，最后獲得用戶調(diào)用服務(wù)的權(quán)限列表。

圖1 服務(wù)體系組成關(guān)系

數(shù)據(jù)服務(wù)、表達(dá)服務(wù)、分析處理服務(wù)是通過目錄注冊(cè)服務(wù)注冊(cè)到目錄中，然后組織成客戶業(yè)務(wù)需要的邏輯結(jié)構(gòu)?？蛻敉ㄟ^搜索和發(fā)現(xiàn)機(jī)制查找目錄注冊(cè)服務(wù)所提供的數(shù)據(jù)服務(wù)、表達(dá)服務(wù)、分析處理服務(wù)，并進(jìn)行綁定實(shí)現(xiàn)調(diào)用。

1)目錄注冊(cè)服務(wù):是用來(lái)管理空間信息服務(wù)體系中所有服務(wù)的開放式目錄組織結(jié)構(gòu)。能夠發(fā)現(xiàn)和管理各類地理空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)，并將自身的信息注冊(cè)在目錄服務(wù)中。應(yīng)用者可通過目錄服務(wù)檢索需要的服務(wù)注冊(cè)信息，響應(yīng)地理空間數(shù)據(jù)查詢、顯示和應(yīng)用系統(tǒng)的請(qǐng)求，發(fā)送支持這些服務(wù)的元數(shù)據(jù)信息。應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)這些元數(shù)據(jù)信息，連接和定向到所請(qǐng)求的服務(wù)并完成服務(wù)請(qǐng)求。

2)空間信息數(shù)據(jù)服務(wù):提供對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)庫(kù)中地理空間數(shù)據(jù)集的訪問機(jī)制。數(shù)據(jù)服務(wù)可訪問資源通常按照名稱(如標(biāo)識(shí)符、地址等)來(lái)引用，包含提高查詢速度的各種索引。數(shù)據(jù)服務(wù)包括符合OGC標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)(WMS)、網(wǎng)絡(luò)要素服務(wù)(WFS)、網(wǎng)絡(luò)覆蓋服務(wù)(WCS)等。同時(shí)，提供適應(yīng)二維和三維快速顯示的分塊(瓦片)柵格服務(wù)(TS)、分塊要素服務(wù)(WTFS)，還支持基于互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的地理信息空間數(shù)據(jù)圖片和要素訪問。

3)空間信息表達(dá)服務(wù):提供支持地理空間信息可視化的專業(yè)功能。有一個(gè)或多個(gè)輸入，可通過強(qiáng)大、有效的地圖系統(tǒng)，將復(fù)雜的空間和屬性數(shù)據(jù)以圖形圖像的形式展現(xiàn)出來(lái)，從而挖掘出數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性和發(fā)展趨勢(shì)，輔助作出及時(shí)、正確的判斷與決策。

4)空間分析處理服務(wù):是對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行大規(guī)模計(jì)算的服務(wù)。如臨近、包含查詢、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、路徑分析、疊加分析、緩沖區(qū)分析、網(wǎng)絡(luò)分析等，還包括地理編碼服務(wù)、地名匹配服務(wù)、數(shù)據(jù)交換服務(wù)等。

四、服務(wù)聚合

為了解決復(fù)雜的空間數(shù)據(jù)處理、分析和決策問題，需要將多種服務(wù)按照一定的方式組織起來(lái)，以構(gòu)成服務(wù)鏈(組合服務(wù))，協(xié)同完成復(fù)雜的任務(wù)?；诜?wù)組合和工作流技術(shù)的地理信息服務(wù)鏈，將會(huì)更加充分、高效地利用分散在網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)資源，從而實(shí)現(xiàn)地理信息的價(jià)值增值。其松耦合、面向任務(wù)、分布式、跨平臺(tái)和按需集成的特點(diǎn)，將極大地推動(dòng)地理信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

地理信息服務(wù)鏈子系統(tǒng)采用3層架構(gòu)，包括客戶端、服務(wù)器端和資源層，系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 地理信息服務(wù)鏈子系統(tǒng)總體架構(gòu)

1)客戶端:采用C/S模式構(gòu)建地理信息服務(wù)鏈的可視化建模工具，該工具提供和服務(wù)鏈建模者交互的界面，提供對(duì)注冊(cè)中心注冊(cè)內(nèi)容(數(shù)據(jù)和服務(wù)元數(shù)據(jù)信息)的查詢、顯示、緩存以及服務(wù)鏈的注冊(cè)功能。

2)服務(wù)器端:目前主要由注冊(cè)中心和工作流引擎組成。其中，注冊(cè)中心用于管理地理數(shù)據(jù)和服務(wù)的元數(shù)據(jù)，客戶端的服務(wù)鏈可視化建模工具是從注冊(cè)中心獲取關(guān)于服務(wù)和數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)信息，以此構(gòu)建可執(zhí)行的服務(wù)鏈;工作流引擎是服務(wù)鏈的執(zhí)行及管理監(jiān)控工具，服務(wù)鏈由引擎實(shí)例化執(zhí)行，在執(zhí)行過程起到中央?yún)f(xié)調(diào)處理的功能，并實(shí)現(xiàn)執(zhí)行狀態(tài)監(jiān)控和部署服務(wù)鏈的版本管理等功能。

3)資源層:即分布式環(huán)境下部署的各種地理信息服務(wù)和數(shù)據(jù)資源，這些資源需注冊(cè)在注冊(cè)中心才可以被可視化建模工具客戶端發(fā)現(xiàn)。這些資源包括注冊(cè)的各種地理數(shù)據(jù)以及各種影像處理服務(wù)、空間分析服務(wù)、通信服務(wù)和通用服務(wù)(如上傳/下載、加密/解密、壓縮/解壓、導(dǎo)入/導(dǎo)出工作區(qū))等。

五、服務(wù)部署和發(fā)布

公共服務(wù)平臺(tái)中服務(wù)經(jīng)過部署與發(fā)布后，可以被其他應(yīng)用程序或其他網(wǎng)絡(luò)服務(wù)調(diào)用。平臺(tái)的服務(wù)是一種包含自描述模塊的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，它們能夠被發(fā)布定位并通過Web實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)用，能提供從簡(jiǎn)單的顯示圖片到復(fù)雜的空間分析等全方位的服務(wù)?？臻g數(shù)據(jù)服務(wù)發(fā)布流程如圖3所示。

圖3 空間數(shù)據(jù)服務(wù)發(fā)布流程

1)服務(wù)部署:針對(duì)不同環(huán)境，服務(wù)部署方式也有所不同。以目前最主流的.NET和Java平臺(tái)為例:當(dāng)服務(wù)是以.NET框架進(jìn)行開發(fā)時(shí)，服務(wù)可以部署在基于Windows平臺(tái)的IIS上，并通過IIS將應(yīng)用服務(wù)配置好，這時(shí)其他用戶就可以訪問了;如果服務(wù)是以Java框架開發(fā)，服務(wù)的部署則相對(duì)靈活一些，它可以實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的部署，只要有相對(duì)通用的服務(wù)容器，如TomCat、WebLogic或WebSphere等，就可以將開發(fā)完成的服務(wù)部署上去。

無(wú)論采用哪種平臺(tái)開發(fā)和部署，只要遵循共享服務(wù)平臺(tái)的相關(guān)規(guī)范，都可以在公共服務(wù)平臺(tái)中注冊(cè)和發(fā)布，對(duì)于客戶端而言，開發(fā)和部署的環(huán)境沒有影響。

2)服務(wù)注冊(cè):是發(fā)布中的重要環(huán)節(jié)，經(jīng)過注冊(cè)的服務(wù)才能被公共服務(wù)平臺(tái)認(rèn)可，成為公共平臺(tái)的一部分。公共服務(wù)平臺(tái)提供統(tǒng)一的注冊(cè)服務(wù)(registry service)對(duì)各Web Services進(jìn)行分類注冊(cè)，一個(gè)服務(wù)通過注冊(cè)，就能被其他應(yīng)用搜索和訪問。注冊(cè)服務(wù)允許網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的提供者發(fā)布服務(wù)的類型和服務(wù)實(shí)例的描述信息。

六、地理信息公共服務(wù)體系的軟件實(shí)現(xiàn)

總體上，采用Oracle+GeoGlobe+WebLogic組合，J2EE(Java 2 platform，enterprise edition)體系，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的面向服務(wù)架構(gòu)(service oriented architecture，SOA)。

省級(jí)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)采用面向服務(wù)架構(gòu)(SOA)的理念與方法，設(shè)計(jì)融共享服務(wù)提供方、使用方和管理方為一體的公共服務(wù)平臺(tái)總體架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)基于統(tǒng)一注冊(cè)和分級(jí)授權(quán)的服務(wù)組織模式與運(yùn)營(yíng)管理機(jī)制，完成地理信息資源與服務(wù)的管理調(diào)度及動(dòng)態(tài)裝配。

考慮跨平臺(tái)應(yīng)用因素，采用Java的Web技術(shù)。軟件架構(gòu)采用J2EE體系進(jìn)行構(gòu)建，便于實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)與互操作。J2EE是一種利用Java 2平臺(tái)來(lái)簡(jiǎn)化企業(yè)解決方案的開發(fā)、部署和管理相關(guān)的復(fù)雜問題的體系結(jié)構(gòu)，J2EE核心是一組技術(shù)規(guī)范與指南，其中所包含的各類組件、服務(wù)架構(gòu)及技術(shù)層次，均有共通的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)格，這讓各種依循J2EE架構(gòu)的不同平臺(tái)之間存在良好的兼容性。

具體而言，平臺(tái)的軟件架構(gòu)如下所述:

1)采用Oracal公司的Oracle 11g作為數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)。

2)采用Oracal公司的WebLogic Server 10.0作為應(yīng)用服務(wù)器和Web服務(wù)器軟件。

3)省級(jí)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)將涉及多種GIS數(shù)據(jù)，這些信息的來(lái)源各不相同。因此，需建立有效的集成機(jī)制，充分利用多個(gè)信息源，將GIS數(shù)據(jù)合理集成到統(tǒng)一的框架中，以獲得對(duì)象的一致性解釋或描述，從而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理、維護(hù)、獲取以及可視化表達(dá)。

Web Services和服務(wù)聚合技術(shù)已成為目前解決地理信息數(shù)據(jù)共享和功能互操作的主要技術(shù)手段。通過OGC操作規(guī)范，可將各類異構(gòu)GIS平臺(tái)發(fā)布的數(shù)據(jù)集成到公共平臺(tái)中，再對(duì)外提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)。如采用武大吉奧GeoGlobe提供的地理資源門戶和注冊(cè)中心以及二、三維一體化數(shù)據(jù)服務(wù)能力，以及超圖軟件SuperMap的富客戶端開發(fā)能力，再加上Esri公司的ArcGIS系列軟件提供的空間功能服務(wù)。這樣就建立了多源空間信息網(wǎng)絡(luò)共享與互操作平臺(tái)軟件，可向各級(jí)政府部門、社會(huì)公眾、行業(yè)應(yīng)用提供標(biāo)準(zhǔn)空間信息服務(wù)的框架平臺(tái)軟件體系。

七、結(jié)束語(yǔ)

以服務(wù)為中心的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)，是從建立服務(wù)型、開放型、創(chuàng)新型信息化測(cè)繪體系的角度出發(fā)，分析共享服務(wù)的目標(biāo)、服務(wù)對(duì)象、任務(wù)，并以滿足公共、共享服務(wù)需求為導(dǎo)向，制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，并對(duì)測(cè)繪的業(yè)務(wù)過程進(jìn)行梳理，從而構(gòu)建面向服務(wù)的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)體系架構(gòu)，建設(shè)分布式地理信息共享與服務(wù)的數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，提供面向政府部門的地理信息服務(wù)及面向公眾的地圖與地理信息服務(wù)。

［1］ 龔健雅.地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)［M］.北京:科學(xué)出版社，2001.

［2］ 龔健雅.空間信息資源共享與互操作技術(shù)［J］.國(guó)土資源信息化，2003(5):15-21，32.

［3］ 王建濤.基于Web的地理信息服務(wù)的研究與實(shí)踐［D］.鄭州:信息工程大學(xué)，2005.

［4］ 國(guó)家測(cè)繪局.國(guó)家地理信息公共服務(wù)平臺(tái)技術(shù)設(shè)計(jì)指南［R］.北京:國(guó)家測(cè)繪局，2009.

［5］ 賈文玨，龔健雅，李斌.Web要素服務(wù)的優(yōu)化方法［J］.測(cè)繪學(xué)報(bào)，2005，34(2):168-174.

Construction of Provincial Geographic Information Service System of Public Service Platform

ZHOU Yaoxue，WEI Dong，QIU Wen

0494-0911(2011)08-0023-03

P208

B

2010-12-01

周耀學(xué)(1964—)，男，山西芮城人，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事地理信息研究工作。