“數(shù)字城市”地理信息公共平臺建設研究

肖圓秀 鐘先坤 聶后德

（1.江西理工大學建筑與測繪工程學院 江西贛州 341000；2.江西省測繪應急保障服務中心 江西南昌 330046；3.廣州城市信息研究所有限公司 江蘇無錫 214000）

0 引言

地理信息是國家重要的戰(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)揮著越來越重要的作用。隨著政府管理決策科學化、國家經(jīng)濟與社會發(fā)展信息化以及和諧社會建設的不斷推進，各級政府部門和社會公眾對權威、可靠的地理信息服務的需求與日劇增，迫切需求實現(xiàn)多尺度、多類型地理信息資源的綜合利用與在線服務。

“數(shù)字城市”地理信息公共平臺的建設目標是建立以基礎地理信息資源、信息服務為目標，互通、高效、集成、一體的城市基礎地理信息管理平臺，加快城市基礎地理信息管理與服務工作的信息化進程，整合數(shù)據(jù)資源，提升管理能力，降低管理成本，增強信息利用率以及更新速度，實現(xiàn)資源共享，實現(xiàn)面向社會服務的電子政務建設，逐步使信息化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化成為城市管理的基本運行方式。

1 平臺總體框架

1.1 平臺總體架構

平臺基于WebService 技術，采用SOA 體系架構，遵循OGC 開放地理信息規(guī)范及國家地理信息公共平臺的有關標準規(guī)范，實現(xiàn)地理信息資源分布式管理、集中共享與服務。

平臺主要由運行支撐層、數(shù)據(jù)層、服務層、應用層四個部分組成。其中標準與規(guī)范體系、硬件網(wǎng)絡基礎設施和安全保障體系是運行支撐，作為數(shù)據(jù)、服務的保障。標準與規(guī)范體系和安全保障體系縱向貫穿框架體系的各個層次?？蚣荏w系的最底層是網(wǎng)絡層，逐漸向上展開的是數(shù)據(jù)層、服務層、應用層(如圖1所示)。

圖1 地理信息公共平臺框架體系

1.2 平臺運行結構

圖2 平臺運行結構

由于地理信息數(shù)據(jù)的保密性，平臺要求采用涉密網(wǎng)、政務外網(wǎng)和公眾網(wǎng)三個網(wǎng)絡體系分別為政府部門和社會公眾提供服務。平臺在基礎地理信息數(shù)據(jù)庫基礎上構建政務版地理框架數(shù)據(jù)和公眾版地理框架數(shù)據(jù)，其中涉密版平臺運行在涉密網(wǎng)中，為政府部門等機關單位服務。政務版平臺是在政務外網(wǎng)中運行，政務版電子地圖數(shù)據(jù)必須通過省級測繪行政主管部門保密審查后，方可在政務外網(wǎng)上運行。公眾版數(shù)據(jù)是對政務版數(shù)據(jù)進行涉密信息過濾、內容抽取、保密處理、獲取審圖號等過程后形成的，在互聯(lián)網(wǎng)中使用，為社會公眾提供服務。

2 關鍵技術分析

2.1 資源目錄服務技術

目錄服務技術在數(shù)字化信息生產(chǎn)速度不斷加快，信息資源總量急劇膨脹的情況下為我們提供了一種可行的方法來管理這些迅速增長的數(shù)字信息。所謂目錄服務技術包括資源的分類、目錄的構成、目錄的結構、目錄存儲和目錄的查詢等技術。

2.2 開放型的空間信息共享技術

全面支持國際上OGC 組織的開放規(guī)范，平臺通過WMS、WFS、WCS、WPS、WMS-T 等服務接口，提供二維地圖服務、三維地圖服務、空間數(shù)據(jù)服務、地理編碼服務、數(shù)據(jù)應用分析服務、遙感影像服務、數(shù)據(jù)目錄服務、元數(shù)據(jù)服務等服務內容，實現(xiàn)了跨部門、跨平臺的系統(tǒng)集成應用，以此來滿足各類用戶的需求。

2.3 地理編碼、地址匹配技術

地理編碼是一種基于地理空間定位技術的編碼方法，提供了地名地址的地理位置信息轉換成地理坐標的方法，是將文字性的描述地址與其空間的地理位置坐標建立起對應關系的過程，對建立非空間信息的關聯(lián)及信息資源整合至關重要。地理編碼通過地址匹配將文字性的描述地址與其空間的地理位置坐標建立起對應關系的過程。地址匹配最關鍵的問題是地址標準化、建立地址編碼數(shù)據(jù)庫以及自動化地址匹配引擎的開發(fā)。地址匹配服務按照特定的步驟為地址查找匹配對象。

2.4 空間數(shù)據(jù)保密安全處理技術

根據(jù)國家現(xiàn)行有關政策，基礎地理信息數(shù)據(jù)絕大部分屬于涉密數(shù)據(jù)，應對其內容、屬性和空間位置精度進行保密處理，經(jīng)過保密審查后，才可在網(wǎng)絡中運行。為保障國家安全，保密處理技術應采用國家測繪行政主管部門規(guī)定的統(tǒng)一方法。

在線服務系統(tǒng)采用信息過濾技術實現(xiàn)對用戶上傳、交換、標注的個性數(shù)據(jù)，建立信息過濾與控制機制，通過敏感詞設置、幾何精度驗證、數(shù)據(jù)智能審查等技術方法，確保數(shù)據(jù)的安全性和權威性。

2.5 廣域網(wǎng)分布式多服務器技術

在大規(guī)模用戶并發(fā)訪問的情況下，單服務器能力再強也無濟于事，分布式多服務器成為一種常見的技術選擇。應用不同，所選擇的負載均衡框架也有所不同，即使采用同一框架，其負載均衡策略也可能千差萬別。目前使用的負載均衡框架與策略大多來源于計算機領域，未能反映空間信息應用的特點，因而需要進一步的探索，建設與空間數(shù)據(jù)訪問模式相適應負載均衡策略。

空間數(shù)據(jù)源以金字塔作為訪問對象，其基本訪問單位是瓦片，它有來源、類型、空間、尺度與時相等多方面的描述，因此，服務器應當支持用戶從這些維度來訪問瓦片，即設計多維度的網(wǎng)絡訪問協(xié)議。此外，針對向同一服務器發(fā)出多個并發(fā)請求，串行逐個處理是不現(xiàn)實的，需要設計高效的并發(fā)處理模型，以提高單服務器的服務性能

3 平臺功能實現(xiàn)

平臺在統(tǒng)一標準、統(tǒng)一門戶的基礎上，提供跨部門、跨行政等級、跨網(wǎng)絡、跨平臺、高服務聚合、低應用開發(fā)技術要求的地理信息數(shù)據(jù)服務及功能服務。由于篇幅關系，本文簡單介紹幾個主要模塊。

3.1 地理信息門戶網(wǎng)站

為了方便用戶了解平臺，平臺的門戶網(wǎng)站提供了平臺介紹、平臺相關新聞資訊、平臺資料、培訓支持、典型案例等功能模塊。

平臺門戶網(wǎng)站是通過調用服務系統(tǒng)提供的各種面向服務架構（SOA）的數(shù)據(jù)接口服務及功能接口服務，充分展示平臺中所有的數(shù)據(jù)資源，以及在這些數(shù)據(jù)資源基礎之上開發(fā)的各種服務。

平臺門戶網(wǎng)站通過建立單點登錄系統(tǒng)為用戶提供統(tǒng)一的信息資源認證訪問入口，建立統(tǒng)一的、基于角色的和個性化的信息訪問、集成平臺。通過實施單點登錄功能，使用戶只需一次登錄就可以根據(jù)相關的規(guī)則去訪問不同的應用系統(tǒng)，提高信息系統(tǒng)的易用性、安全性、穩(wěn)定性。

3.2 GIS 基本功能

基于RIA的地圖瀏覽，二三維一體化共享服務。包括空間查詢、地圖量測、地圖標繪、路徑分析、空間分析、公交查詢等GIS 基本功能。

3.3 數(shù)據(jù)管理

1）平臺提供靈活的資源編目技術，用戶在使用地圖當中，這種組織好的資源目錄，將分布式的服務轉化為用戶常見的圖層組織結構，更具有條理，便于操作（如圖3所示）。

圖3 數(shù)據(jù)資源編目

2）基于目錄實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享交換：平臺允許用戶新建自己的資源目錄，并上傳空間數(shù)據(jù)。通過檢索瀏覽元數(shù)據(jù)，有權限的用戶可以對需要的數(shù)據(jù)提出下載申請，數(shù)據(jù)擁有者審批通過，申請者即可使用。這個過程由C/S 結構的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實現(xiàn)。

3.4 服務管理

服務管理模塊主要實現(xiàn)服務共享與互操作，基于平臺服務進行二次開發(fā)所需要的功能和管理職能。用戶將自己擁有的服務注冊于平臺當中，其他用戶通過服務元數(shù)據(jù)檢索，申請自己需要的服務，待服務擁有者審批通過即可使用。此模塊充分考慮了用戶操作的便捷性和服務的使用權限。

3.5 運維管理

運維管理模塊保障平臺穩(wěn)定、安全運行的后天支撐。主要提供對平臺服務、系統(tǒng)安全的管理、監(jiān)控平臺運行狀態(tài)、管理平臺用戶和權限等等，體系架構如圖4所示。

圖4 運維管理中心體系架構

4 結語

本文簡述了“數(shù)字城市”地理信息公共平臺的總體架構和關鍵技術，并介紹了平臺實現(xiàn)的功能模塊。從功能上來說滿足了政府和公眾的應用需求。通過對平臺的集成測試，在實際應用中，無論從功能上、性能上還是安全服務都能達到目的。然而，基礎地理信息共享平臺的建立和運行是一個不斷完善的過程，隨著用戶需求的不斷增加及理論技術的不斷發(fā)展，平臺也將不斷完善。

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