基于服務(wù)的空間地理信息共享平臺設(shè)計與實現(xiàn)

鄭建功，許有田，高紅心，崔軍

(西安市勘察測繪院，陜西西安 710054)

1 引言

隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)、空間技術(shù)的飛速發(fā)展，地理信息技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)進入一個嶄新的時代，已經(jīng)開始向社會和大眾方向延伸。GIS技術(shù)也經(jīng)歷了傳統(tǒng)GIS、WebGIS、分布式GIS、三維GIS等不同發(fā)展階段。然而當前基于服務(wù)的GIS，逐漸脫穎而出，成為引領(lǐng)GIS發(fā)展的一個重要方向標。

近年來，不同部門、不同行業(yè)通過遙感、航攝、GPS、LIDAR、傳統(tǒng)測繪等生產(chǎn)了海量的二維、三維空間地理數(shù)據(jù)，建立了大量的空間地理信息系統(tǒng)和空間數(shù)據(jù)庫。但是由于空間地理數(shù)據(jù)的多樣性和復(fù)雜性，傳統(tǒng)的表現(xiàn)方法缺陷日益凸顯。各個系統(tǒng)彼此封閉、孤立、缺乏統(tǒng)一標準，不同的數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、存儲方法，數(shù)據(jù)系統(tǒng)和“孤島數(shù)據(jù)庫”難以實現(xiàn)信息共享和交流，無法實現(xiàn)空間地理信息數(shù)據(jù)和服務(wù)的最大共享［1］。而Web Services的引入將能夠改變GIS數(shù)據(jù)訪問和網(wǎng)絡(luò)互操作，實現(xiàn)真正網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的空間地理信息共享，于是基于服務(wù)的空間地理信息共享平臺研究和設(shè)計，已經(jīng)成為當前GIS界研究的一個重要方向。本文重點討論基于ArcGIS Server平臺建立空間地理信息共享平臺的相關(guān)研究設(shè)計和實現(xiàn)方法。

2 共享平臺實現(xiàn)模式

2.1 傳統(tǒng)WebGIS

傳統(tǒng)的WebGIS主要使用CGI、ActiveX和DCOM技術(shù)、java、GIS插件等技術(shù)建立WebGIS的應(yīng)用。這些技術(shù)各有優(yōu)缺點，當前流行的 WebGIS平臺，如 ArcIMS、MapXtreme、MapGuide分別選用了這些技術(shù)，但是使用這些技術(shù)開發(fā)的WebGIS應(yīng)用系統(tǒng)升級和移植比較困難，尤其是缺乏對分布式地理信息數(shù)據(jù)處理的能力［2］。

2.2 分布式WebGIS

進入上世紀90年代，分布對象技術(shù)成為分布計算發(fā)展的主流方向。分布式WebGIS是以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)平臺，“分布”為突出特點，即實現(xiàn)數(shù)據(jù)和功能的分布，能夠管理多分辨率的、海量的和多源的空間數(shù)據(jù)的技術(shù)系統(tǒng)。所使用的主要代表技術(shù)有OMG的CORBA，Microsoft的 COM/DCOM 和 SUN 的 EJB［3］。

筆者在《測繪科學》2009年第5期上，論述了從底層采用AJAX+J2EE構(gòu)建的4層分布式DragonMapWeb系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計和實現(xiàn)方法。

2.3 基于Web Services的GIS

Web Services是在Internet上進行分布式計算的基本構(gòu)造塊，是組件對象技術(shù)在Internet中的延伸，是一種部署在Web上的組件。Web Services是通過一系列標準和協(xié)議來保證程序之間的動態(tài)連接的?？梢哉J為功能成熟全面的Web Services平臺是HTTP+XML+SOAP+WSDL+UDDI。

基于Web的地理信息服務(wù)的主要目標就是發(fā)揮GIS自身特點和優(yōu)勢的同時，利用Web通過Internet為GIS應(yīng)用提供一個開放、標準的信息獲取、管理、存儲、共享、分析和系統(tǒng)性的交互操作的環(huán)境［4］?；赪eb服務(wù)的GIS服務(wù)鏈如圖1所示。

圖1 地理信息Web服務(wù)鏈［5］

3 基于ArcGIS Server的共享平臺設(shè)計

3.1 ArcGIS Server

ArcGIS Server是一個發(fā)布企業(yè)級GIS應(yīng)用程序的綜合平臺，提供了創(chuàng)建和配置GIS應(yīng)用程序和服務(wù)的框架，可以滿足客戶端的各種需求。它是基于ArcObject組件開發(fā)的服務(wù)器端產(chǎn)品，能在企業(yè)和分布式計算框架中建立以服務(wù)器為中心、集中式管理并以計算機網(wǎng)絡(luò)為核心支持多用戶的GIS應(yīng)用，通過ArcGIS Server提供的 Server API可構(gòu)建在標準的.NET和J2EE Web服務(wù)器中的Web應(yīng)用和Web Services以及其他企業(yè)級應(yīng)用，功能涵蓋GIS的基本服務(wù)、數(shù)據(jù)訪問、地圖查詢、地圖分析、地圖查詢等［6］。

ArcGIS Server主要提供兩種Web服務(wù)方式:基于SOAP的Web服務(wù)和基于REST的Web服務(wù)。但是REST服務(wù)更具有一定的優(yōu)勢，如:

①無需引入SOAP消息傳輸層，輕量級和高效率的HTTP格式可被直接應(yīng)用。

②更加靈活和易用。

③可以不使用任何語言就能訪問REST服務(wù)。

④更好的性能和緩存支持。

⑤可擴展性和無狀態(tài)性。

⑥易于被索引和發(fā)現(xiàn)。

基于REST風格的Web服務(wù)和基于SOAP的Web服務(wù)比較 表1

本平臺主要采用ArcGIS Server平臺，數(shù)據(jù)庫管理采用ArcSDE引擎管理的Oracle數(shù)據(jù)庫集中管理空間地理信息數(shù)據(jù)庫?？蛻舳瞬捎肦EST風格的Silver-Light開發(fā)方式。

3.2 平臺數(shù)據(jù)建模

眾所周知，數(shù)據(jù)建模在整個系統(tǒng)建設(shè)中占了很大部分，耗時、耗力、投資較大。GIS地理信息數(shù)據(jù)建模是建立該系統(tǒng)關(guān)鍵的一環(huán)。這主要涉及我們有什么數(shù)據(jù)?向客戶提供什么數(shù)據(jù)?這些都是我們?nèi)绾伪憩F(xiàn)這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)［7］。

建立統(tǒng)一的標準規(guī)范、數(shù)據(jù)更新維護和運行管理機制，實現(xiàn)各類空間地理信息資源的整合，提供縱向多級、橫向多庫的空間地理數(shù)據(jù)服務(wù)體系，具備標準的多類型地理信息服務(wù)接口，讓各級部門或單位可以在發(fā)布的綜合空間地理數(shù)據(jù)庫上開展地理信息業(yè)務(wù)，促進空間地理信息服務(wù)共享。

圖2 空間地理信息平臺數(shù)據(jù)模型

3.3 平臺設(shè)計目標

(1)建立空間地理數(shù)據(jù)庫標準規(guī)范和數(shù)據(jù)交換共享制度，為“數(shù)字城市”提供權(quán)威、標準的數(shù)據(jù)與應(yīng)用服務(wù)平臺。

(2)建立市級空間地理信息數(shù)據(jù)交換中心和目錄服務(wù)中心。

(3)建立二維、三維一體化的空間地理信息共享服務(wù)平臺。

(3)提供面向公眾的地理空間信息服務(wù)，促進地理空間信息建設(shè)向?qū)嵱没?、共享化、大眾化、產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。

3.4 平臺體系架構(gòu)

該平臺采用ESRI系列產(chǎn)品:ArcGIS Server等支撐整個基于服務(wù)的地理信息共享平臺建設(shè)。該平臺建設(shè)涉及面廣，其最終目標是實現(xiàn)所有二維、三維數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)共享應(yīng)用，為政府、企事業(yè)單位搭建一個基礎(chǔ)空間地理信息共享服務(wù)平臺?？臻g地理信息服務(wù)平臺體系架構(gòu)如圖3所示。

圖3 空間地理信息服務(wù)平臺體系架構(gòu)

3.5 共享服務(wù)平臺界面

圖4 共享服務(wù)平臺界面

4 結(jié)語

市場經(jīng)濟的發(fā)展和行業(yè)內(nèi)的激烈競爭都要求我們必須以“服務(wù)”的理念和姿態(tài)做事，這種服務(wù)也必須與時俱進、動態(tài)變化。這將是傳統(tǒng)測繪服務(wù)方式的巨大革命。具體到我們測繪單位來說，那就是不再以傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)加工——交付使用——更新這種模式，而是轉(zhuǎn)化成服務(wù)提供——遠程調(diào)用這種模式。本文重點提出了基于ArcGIS Server的空間地理信息共享平臺建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)設(shè)計目標、系統(tǒng)架構(gòu)、數(shù)據(jù)建模以及實現(xiàn)方法。

［1］孫立堅，劉紀平，王亮等.基于Web Services技術(shù)的GIS體系結(jié)構(gòu)研究［J］.地理信息世界，2005(6):21～22

［2］陳靜，龔健雅，朱欣焰等.基于J2EE的分布式Web GIS［J］.測繪通報，2004(2):27～30

［3］鄭建功，張轉(zhuǎn)，劉楊等.基于AJAX和J2EE的WebGIS分布式系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)［J］.測繪科學，2009(5):210～211

［4］王建濤.基于Web的地理信息服務(wù)研究與實踐［D］.鄭州:解放軍信息工程大學博士論文，2005

［5］ESRI，ArcWeb Service.http://www.gegraphynetwork.com/webserviees/gateway.html

［6］王建濤.基于ArcGIS Server的地圖網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)［D］.西安:西安科技大學碩士論文，2009

［7］鄭建功，高紅心，李楠等.基于SuperMap IS.NET的城市投資項目管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)［J］.城市勘測，2009(4):19～21