地理信息公共服務(wù)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究

（內(nèi)蒙古自治區(qū)測(cè)繪事業(yè)局 內(nèi)蒙古呼和浩特 010010）

0 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。隨著政府管理決策科學(xué)化、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)多尺度、多類型地理信息資源的綜合利用與在線服務(wù)。

建設(shè)權(quán)威、標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱“公共服務(wù)平臺(tái)”）是空間信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)信息化發(fā)展的基礎(chǔ)平臺(tái)。公共服務(wù)平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)地理信息在線服務(wù)所需的信息數(shù)據(jù)、服務(wù)功能及其運(yùn)行支撐環(huán)境的總稱。它是以基礎(chǔ)地理空間信息資源為基礎(chǔ)，以公共地理空間框架數(shù)據(jù)為核心，利用現(xiàn)代信息服務(wù)技術(shù)，建立一個(gè)面向政府、公眾和行業(yè)用戶的、開(kāi)放式的信息服務(wù)平臺(tái)，對(duì)各種分布式的、異構(gòu)的地理信息資源進(jìn)行一體化組織與管理，在多重網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)各種信息資源的整合與共享，實(shí)現(xiàn)各類信息網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)。

建設(shè)公共服務(wù)平臺(tái)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。本文根據(jù)應(yīng)用需求、發(fā)展需求，充分考慮技術(shù)基礎(chǔ)條件，對(duì)公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。

1 全球多源空間信息無(wú)縫組織

空間數(shù)據(jù)具有多類型和多空間參考的特性，這給空間數(shù)據(jù)的無(wú)縫組織帶來(lái)問(wèn)題，相鄰兩帶的相鄰圖幅，由于兩帶的高斯坐標(biāo)基準(zhǔn)不同導(dǎo)致兩幅影像沒(méi)有辦法無(wú)縫地鑲嵌到一起，產(chǎn)生裂縫，即同尺度跨度問(wèn)題；由于不同分辨率影像和地形數(shù)據(jù)的描述的精度等級(jí)不同，因此采用的投影方式和坐標(biāo)基準(zhǔn)也不同，我國(guó)1:10000 和更大比例尺的地形圖或影像采用3度分帶高斯投影，1:50000 和更小比例尺的地形圖采用6度分帶高斯投影。因此，當(dāng)影像和地形數(shù)據(jù)在不同的尺度之間切換時(shí)也會(huì)產(chǎn)生裂縫，即不同尺度之間的換帶問(wèn)題。

空間大地坐標(biāo)系統(tǒng)對(duì)全球空間范圍按照經(jīng)緯度進(jìn)行很好的劃分，適合建立全球統(tǒng)一無(wú)縫空間參考基準(zhǔn)。但是，由于對(duì)大地坐標(biāo)系統(tǒng)中參考橢球的定義不同，使得各個(gè)國(guó)家產(chǎn)生了很多不同大地坐標(biāo)系統(tǒng)。例如，我國(guó)目前常用的兩個(gè)大地坐標(biāo)系是1954年北京坐標(biāo)系和1980 西安坐標(biāo)系。而全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS系統(tǒng)）采用的是WGS-84坐標(biāo)系，即WGS-84。它是美國(guó)國(guó)防部研制確定的大地坐標(biāo)系。

因此，在對(duì)海量、多源、多尺度、多時(shí)相的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行組織與管理時(shí)，首先建立統(tǒng)一的空間大地坐標(biāo)系統(tǒng)?？紤]最廣大的用戶需求和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的可操作性、轉(zhuǎn)換精度，宜采用WGS84/2000坐標(biāo)系。其它坐標(biāo)系統(tǒng)的遙感數(shù)據(jù)，可以通過(guò)投影變換轉(zhuǎn)換到全球統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)之下。

2 多源空間數(shù)據(jù)的注冊(cè)、發(fā)現(xiàn)與綁定

多源空間數(shù)據(jù)的注冊(cè)、發(fā)現(xiàn)與綁定依賴于多源空間數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)信息共享。設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)格環(huán)境下的多源空間信息元數(shù)據(jù)共享服務(wù)系統(tǒng)（Metadata Service System，簡(jiǎn)稱MSS），是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的基于網(wǎng)絡(luò)的空間元數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)，旨在以網(wǎng)絡(luò)的方式為廣大空間信息的使用者提供更加簡(jiǎn)單、即時(shí)的空間數(shù)據(jù)獲取能力，從而有效地促進(jìn)空間數(shù)據(jù)和信息的交換、共享、訪問(wèn)與集成利用，更好地提供輔助決策支持。MSS 實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)門(mén)戶管理和元數(shù)據(jù)管理兩大服務(wù)功能，因此具備門(mén)戶系統(tǒng)管理、用戶管理，數(shù)據(jù)訪問(wèn)權(quán)限控制以及強(qiáng)大的元數(shù)據(jù)發(fā)布、編輯和檢索等多種能力。MSS 以模版的方式提供了對(duì)ISO19115、FGDC、Dublin Core 等多種元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的支持，并具有強(qiáng)大的在線編輯和管理能力。MSS 提供簡(jiǎn)單檢索和復(fù)雜檢索兩種檢索模式，支持題名、摘要、全文等多關(guān)鍵字組合檢索。MSS 通過(guò)實(shí)現(xiàn)OGC定義的CSW 規(guī)范，提供了對(duì)基于Web Service元數(shù)據(jù)目錄服務(wù)的支持。

3 多源異構(gòu)空間數(shù)據(jù)的互操作

在Internet 上出現(xiàn)了大量不同類型、分布式異構(gòu)地理信息源，如數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)文件、地圖圖片等，它們是由不同的商業(yè)組織、政府組織、企業(yè)和個(gè)人根據(jù)應(yīng)用需求在不同的軟件平臺(tái)或數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中創(chuàng)建并維護(hù)。許多應(yīng)用所需的數(shù)據(jù)可能來(lái)自不同數(shù)據(jù)源，這涉及到不同數(shù)據(jù)源之間的地理信息的共享和集成，而實(shí)現(xiàn)地理信息共享的根本解決辦法是地理信息源之間具備互操作能力。為了解決多源異構(gòu)空間數(shù)據(jù)互操作問(wèn)題，需要研究異構(gòu)空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法與標(biāo)準(zhǔn)以及異構(gòu)空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)與互操作方法。

4 空間信息服務(wù)的服務(wù)組合

Web Services 和服務(wù)組合技術(shù)已經(jīng)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。服務(wù)組合語(yǔ)言和組合方式都存在多樣性，而B(niǎo)PEL4WS是其中的最主要的代表。但是，BPEL4WS語(yǔ)法結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，需要對(duì)XML 和Web Services 規(guī)范族有較高程度了解，以至直接使用BPEL 建模不適合于一般非SOA 專家用戶。為此提出一種針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地理信息服務(wù)的、基于數(shù)據(jù)依賴關(guān)系的抽象組合服務(wù)模型，并設(shè)計(jì)了從該模型到BPEL4WS的映射方案。以此為基礎(chǔ)，可以在研究Web 語(yǔ)義基礎(chǔ)上搭建了抽象地理信息組合服務(wù)可視化建模平臺(tái)，旨在解決地理信息領(lǐng)域?qū)＜液鸵话阌脩舻慕M合服務(wù)建模需求。

5 廣域網(wǎng)分布式多服務(wù)器技術(shù)

在大規(guī)模用戶并發(fā)訪問(wèn)的情況下，單服務(wù)器能力再?gòu)?qiáng)也無(wú)濟(jì)于事，分布式多服務(wù)器則成為一種常見(jiàn)的技術(shù)選擇。應(yīng)用不同，所選擇的負(fù)載均衡框架也有所不同，即使采用同一框架，其負(fù)載均衡策略也可能千差萬(wàn)別。目前使用的負(fù)載均衡框架與策略大多來(lái)源于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，未能反映空間信息應(yīng)用的特點(diǎn)，因而需要進(jìn)一步的探索，建設(shè)與空間數(shù)據(jù)訪問(wèn)模式相適應(yīng)負(fù)載均衡策略。

全球空間數(shù)據(jù)源以金字塔作為訪問(wèn)對(duì)象，其基本訪問(wèn)單位是瓦片，它有來(lái)源、類型、空間、尺度與時(shí)相等多方面的描述，因此，服務(wù)器應(yīng)當(dāng)支持用戶從這些維度來(lái)訪問(wèn)瓦片，即設(shè)計(jì)多維度的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)協(xié)議。此外，針對(duì)向同一服務(wù)器發(fā)出多個(gè)并發(fā)請(qǐng)求，串行逐個(gè)處理是不現(xiàn)實(shí)的，需要設(shè)計(jì)高效的并發(fā)處理模型，以提高單服務(wù)器的服務(wù)性能。

6 地理編碼、地址匹配技術(shù)

地理編碼是一種基于地理空間定位技術(shù)的編碼方法，提供了地名地址的地理位置信息轉(zhuǎn)換成地理坐標(biāo)的方法，是將文字性的描述地址與其空間的地理位置坐標(biāo)建立起對(duì)應(yīng)關(guān)系的過(guò)程，對(duì)建立非空間信息的關(guān)聯(lián)及信息資源整合至關(guān)重要。

地址匹配最關(guān)鍵的問(wèn)題是地址標(biāo)準(zhǔn)化、建立地址編碼數(shù)據(jù)庫(kù)以及自動(dòng)化地址匹配引擎的開(kāi)發(fā)。雖然國(guó)外有不少商業(yè)化的地址匹配引擎服務(wù)，但這些技術(shù)都是建立在國(guó)外地址模型基礎(chǔ)上，完全不適合中國(guó)的實(shí)際情況。地址匹配服務(wù)必須本地化，采用統(tǒng)一的地名地址描述編碼規(guī)范，建立不同地區(qū)的地址編碼數(shù)據(jù)庫(kù)，并以該地址數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，建立高效的地名地址匹配方法，在其上做各種與地址相關(guān)的應(yīng)用。

地理編碼、地址匹配要解決以下幾方面的問(wèn)題：

a.建立合理的地址樹(shù)摸型；

b.構(gòu)造以地址樹(shù)為知識(shí)基礎(chǔ)的地址分析器；

c.建立不斷更新壯大和調(diào)整地址樹(shù)模型的機(jī)制；

d.開(kāi)發(fā)地址匹配引擎工具快速更新地址數(shù)據(jù)；

e.為應(yīng)用系統(tǒng)提供地址匹配服務(wù)和開(kāi)發(fā)接口；

f 提供方便的中文地址匹配服務(wù)功能。

7 空間數(shù)據(jù)保密安全處理技術(shù)

根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)政策，基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)絕大部分屬于涉密數(shù)據(jù)，應(yīng)對(duì)其內(nèi)容、屬性和空間位置精度進(jìn)行保密處理，經(jīng)過(guò)保密審查后，才可在非涉密網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行。為保障國(guó)家安全，保密處理技術(shù)應(yīng)采用國(guó)家測(cè)繪行政主管部門(mén)規(guī)定的統(tǒng)一方法。

在線服務(wù)系統(tǒng)采用信息過(guò)濾技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶上傳、交換、標(biāo)注的個(gè)性數(shù)據(jù)，建立信息過(guò)濾與控制機(jī)制，通過(guò)敏感詞設(shè)置、幾何精度驗(yàn)證、數(shù)據(jù)智能審查等技術(shù)方法，確保數(shù)據(jù)的安全性和權(quán)威性。

8 結(jié)語(yǔ)

地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)涉及空間數(shù)據(jù)產(chǎn)品獲取、處理開(kāi)發(fā)、應(yīng)用服務(wù)等整個(gè)生產(chǎn)鏈，需要關(guān)注和解決的技術(shù)問(wèn)題很多，必須進(jìn)行認(rèn)真的分析研究，以保證公共服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)工作的順利進(jìn)行和建設(shè)成果的實(shí)用性、先進(jìn)性。