基于地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究與實(shí)踐

(江西省測(cè)繪應(yīng)急保障服務(wù)中心 江西 南昌 330046)

0 概述

GIS 發(fā)展到今天,它的涵義正在由“地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System）”向“地理信息服務(wù)（Geographic Information Service）”轉(zhuǎn)變。地理信息服務(wù)模式正在從提供數(shù)據(jù)向提供服務(wù)轉(zhuǎn)變，從5×8小時(shí)離線服務(wù)向7×24小時(shí)在線、一站式綜合服務(wù)轉(zhuǎn)變。地理信息資源設(shè)施正在由“共建共享”走向“分建共享”，各部門按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)各自建設(shè)、統(tǒng)一調(diào)度、聯(lián)動(dòng)更新。

目前，國(guó)家測(cè)繪地理信息局正在組織實(shí)施全國(guó)“一個(gè)網(wǎng)（全球衛(wèi)星定位綜合服務(wù)網(wǎng)）、一張圖（國(guó)家基本比例尺地形圖）、一個(gè)平臺(tái)（國(guó)家地理信息公共服務(wù)平臺(tái)）”工程，同時(shí)“數(shù)字城市地理空間框架”也提出了建設(shè)城市的“一庫(kù)（基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)）、一平臺(tái)（地理信息公共服務(wù)平臺(tái)）、若干示范應(yīng)用”。兩者之中都明確提出了建設(shè)公共服務(wù)平臺(tái)的任務(wù)，兩個(gè)平臺(tái)之間的技術(shù)體系也是一脈相承的，它們的信息資源可以相互補(bǔ)充。2011年1月，國(guó)家地理信息公共服務(wù)平臺(tái)-“天地圖”正式上線。我省“十二五”測(cè)繪發(fā)展規(guī)劃明確提出要“完成全省地理信息公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)”，鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)已在順利推進(jìn)中，“天地圖·江西”已經(jīng)正式上線運(yùn)行。怎么建好用好“一個(gè)網(wǎng)、一張圖、一個(gè)平臺(tái)”，做好地理信息綜合化開(kāi)發(fā)利用，是一個(gè)值得探索和研究的課題。

1 平臺(tái)應(yīng)用開(kāi)發(fā)模式研究

地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的服務(wù)模式多種多樣，它既直接向各類用戶提供權(quán)威、可靠、適時(shí)更新的地理信息在線服務(wù)，同時(shí)也可通過(guò)提供多種開(kāi)發(fā)接口鼓勵(lì)相關(guān)專業(yè)部門和企業(yè)利用平臺(tái)提供的豐富地理信息資源開(kāi)展增值開(kāi)發(fā)，以滿足多樣化的應(yīng)用需求?？偨Y(jié)其服務(wù)模式,可歸納為三類四種模式,即直接服務(wù)模式、定制服務(wù)模式、二次開(kāi)發(fā)模式，其中二次開(kāi)發(fā)模式包括基于平臺(tái)開(kāi)發(fā)和基于第三方軟件開(kāi)發(fā)，見(jiàn)圖1。

圖1 平臺(tái)應(yīng)用模式圖

如果用戶只需簡(jiǎn)單查詢、瀏覽地圖，則直接使用平臺(tái)即可；如果想要定制比較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，則可基于平臺(tái)零代碼搭建技術(shù)快速搭建一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)；若需構(gòu)建自己的簡(jiǎn)單業(yè)務(wù)系統(tǒng)，平臺(tái)提供了開(kāi)發(fā)接口可供二次開(kāi)發(fā)；如果強(qiáng)GIS 業(yè)務(wù)部門需要構(gòu)建業(yè)務(wù)復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)，則可結(jié)合其他軟件進(jìn)行復(fù)雜系統(tǒng)構(gòu)建。

2 平臺(tái)應(yīng)用開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究

地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)，其目的是要建設(shè)一個(gè)權(quán)威的、唯一的、通用的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，促進(jìn)地理信息資源的充分利用，實(shí)現(xiàn)信息資源共享。因此，為構(gòu)建通用的公共服務(wù)平臺(tái)，必須采用國(guó)際上通用的地理信息服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系，提供無(wú)障礙的地理信息服務(wù)。

目前在空間數(shù)據(jù)互操作領(lǐng)域，基于公共接口訪問(wèn)模式的互操作方法是一種基本的操作方法，地理信息公共服務(wù)平臺(tái)也是采用這種模式實(shí)現(xiàn)分布式地理信息共享。OGC(Open GIS Consortium，開(kāi)放式地理信息系統(tǒng)協(xié)會(huì)) 和ISO/TC211 組織先后共同推出了基于Web 服務(wù)（XML）的空間數(shù)據(jù)互操作實(shí)現(xiàn)規(guī)范：Web Map Service（WMS），Web Feature Service(WFS)，Web Coverage Service (WCS)、Web Map Tile Service (WMTS) 以及Geographic Markup Language(GML)。該服務(wù)體系能提供根據(jù)用戶在線提出的個(gè)性化、非標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)申請(qǐng)，通過(guò)整理、加工、提取、分析等過(guò)程，形成最終結(jié)果并將其反饋給用戶的功能。

2.1 GML

GML，地理信息標(biāo)記語(yǔ)言，是由OGC 基于XML標(biāo)準(zhǔn)提出的、適用于Internet 環(huán)境的空間信息編碼標(biāo)準(zhǔn),用于地理信息的存儲(chǔ)、傳輸和發(fā)布[5]。應(yīng)用該標(biāo)準(zhǔn)存貯地理信息數(shù)據(jù)，可以在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下方便有效地集成、共享，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)的互操作，更好地適應(yīng)基于互聯(lián)網(wǎng)的空間數(shù)據(jù)挖掘和地理信息服務(wù)。

2.2 WMS

WMS，網(wǎng)絡(luò)地圖。通過(guò)該接口利用具有地理空間位置信息的數(shù)據(jù)制作地圖，是地理信息數(shù)據(jù)可視化的表現(xiàn)，調(diào)用該接口后返回的是圖層級(jí)的地圖影像。WMS 提供可定制地圖的服務(wù)，結(jié)合SLD（Styled Layer Descriptor）標(biāo)準(zhǔn)可解決動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和用戶定制地圖的制圖表達(dá)。

2.3 WFS

WFS，網(wǎng)絡(luò)要素服務(wù)。調(diào)用該接口后，用戶得到的是基于要素級(jí)的、符合GML 編碼格式的字符串，通過(guò)解析字符串可獲取到空間要素信息，包括空間信息和屬性信息。同時(shí)，利用該接口，可實(shí)現(xiàn)對(duì)要素的增加、修改、刪除等事務(wù)操作，是對(duì)WMS的進(jìn)一步深入的數(shù)據(jù)挖掘，它允許客戶端從多個(gè)WMS中取得基于GML 編碼的地理信息數(shù)據(jù)。

2.4 WCS

WCS，網(wǎng)絡(luò)覆蓋服務(wù)。該接口面向空間影像數(shù)據(jù)，將包含地理位置值的地理信息數(shù)據(jù)作為“覆蓋（Coverage）”在網(wǎng)上相互交換。

2.5 WMTS

地理信息數(shù)據(jù)一般為海量數(shù)據(jù)，整個(gè)制圖區(qū)域的數(shù)據(jù)量非常大。傳統(tǒng)桌面GIS系統(tǒng)采取的一次性預(yù)讀全部制圖區(qū)域數(shù)據(jù)的方式不適合網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的地理信息數(shù)據(jù)處理和傳輸，同時(shí)也不利于數(shù)據(jù)安全。當(dāng)前，地圖分塊技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下被廣泛使用，它將制圖區(qū)域分成若干塊，每次只讀取、表達(dá)當(dāng)前可視區(qū)域的若干塊地圖內(nèi)容，大大減輕服務(wù)器和傳輸網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)。目前各大主流地圖服務(wù)網(wǎng)站（包括“天地圖”）均采用地圖分塊技術(shù)來(lái)提供快捷、美觀的地圖服務(wù)。OGC 制定了WMTS（切片地圖Web 服務(wù)）規(guī)范來(lái)實(shí)現(xiàn)地圖分塊技術(shù)，采用預(yù)定義圖塊的方法來(lái)發(fā)布數(shù)字地圖服務(wù)，彌補(bǔ)WMS 不能提供分塊地圖的不足。WMTS 雖然犧牲了定制地圖的靈活性，但通過(guò)提供靜態(tài)數(shù)據(jù)來(lái)增強(qiáng)伸縮性。同一區(qū)域不同比例尺的要素對(duì)應(yīng)不同的圖塊，由此產(chǎn)生了一個(gè)符合WMTS 定義規(guī)則的圖塊集。對(duì)當(dāng)前比例尺下某個(gè)區(qū)域的地圖訪問(wèn)被轉(zhuǎn)化為對(duì)對(duì)應(yīng)圖塊的訪問(wèn)，可以大大節(jié)省數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間和制圖表達(dá)時(shí)間，非常適合當(dāng)前公眾網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的地圖表達(dá)和傳輸。

3 平臺(tái)應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)踐

萍鄉(xiāng)市公眾地圖網(wǎng)是“數(shù)字萍鄉(xiāng)”地理空間框架建設(shè)試點(diǎn)項(xiàng)目的應(yīng)用示范系統(tǒng)之一，目前已通過(guò)國(guó)家測(cè)繪地理信息局組織的三方驗(yàn)收。它基于公眾版地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的框架體系和標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用接口技術(shù)，采用第三方軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

萍鄉(xiāng)市公眾地圖網(wǎng)系統(tǒng)基于SOA 架構(gòu)設(shè)計(jì)，主要架構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)圖

系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu)，分為數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和應(yīng)用層。其中數(shù)據(jù)層主要包括平臺(tái)數(shù)據(jù)集、專題數(shù)據(jù)集和興趣點(diǎn)（POI）數(shù)據(jù)集。平臺(tái)數(shù)據(jù)集基于公眾版地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，將基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行脫密、加工處理后以服務(wù)的形式發(fā)布；專題數(shù)據(jù)集是滿足部門應(yīng)用的各種專題信息，該類數(shù)據(jù)由專業(yè)部門進(jìn)行發(fā)布和提供服務(wù)；POI 數(shù)據(jù)集專門采集并加工得到。服務(wù)層是平臺(tái)數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)布的各類服務(wù)接口和函數(shù)集合；應(yīng)用層是基于客戶端實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的主要功能，基于服務(wù)層提供的服務(wù)和接口實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)層的訪、問(wèn)和查詢，同時(shí)對(duì)多種應(yīng)用服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)進(jìn)行聚合以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能。

3.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)基于RIA 技術(shù)，利用Microsoft Visual Studio 2010、ArcGIS API for Silverlight 進(jìn)行開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)結(jié)合Ajax、RIA 技術(shù)，讓客戶端與服務(wù)器實(shí)現(xiàn)異步交互，每次操作不用刷新整個(gè)頁(yè)面，只是對(duì)服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)和信息部分進(jìn)行更新。

系統(tǒng)以電子地圖為主要載體，集成了萍鄉(xiāng)市建成區(qū)范圍內(nèi)的地形地貌數(shù)據(jù)、衛(wèi)星影像、DEM 暈渲圖、地名庫(kù)、興趣點(diǎn)和專題要素等各類信息資源，基于互聯(lián)網(wǎng)面向社會(huì)公眾提供地圖搜索、周邊查詢、公交查詢、駕車出行、地圖標(biāo)注、地圖查糾錯(cuò)、地圖API、地圖下載等權(quán)威、通用的地理信息服務(wù)。系統(tǒng)主要界面見(jiàn)圖3。

圖3 系統(tǒng)主界面圖

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，“數(shù)字城市”地理空間框架建設(shè)正在全國(guó)如火如荼展開(kāi)并取得了顯著效果，建設(shè)成果在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，成為了展示城市形象的亮麗名片和領(lǐng)導(dǎo)科學(xué)決策的重要工具，快速提升了城市信息化水平?！皵?shù)字城市”的生命力不在于“建”，而是在“用”。只有有用，才能有為，才能確立它在城市工作中的位，從而踏入一個(gè)良性發(fā)展的快車道。因此，如何多渠道、多類型、多角度去開(kāi)發(fā)利用地理信息公共服務(wù)平臺(tái)具有非常重要意義?；跈?quán)威的、唯一的、通用的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，利用其提供的基于標(biāo)準(zhǔn)的綜合地理信息服務(wù)，可以快速構(gòu)建低成本、高效率的應(yīng)用系統(tǒng)，獲取與平臺(tái)同步的地理信息資源。

[1]國(guó)家測(cè)繪局.地理空間框架基本規(guī)定[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[2]國(guó)家測(cè)繪局.地理信息公共服務(wù)平臺(tái)基本規(guī)定[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[3]國(guó)家測(cè)繪局.基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)基本規(guī)定[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[4]國(guó)家測(cè)繪局.數(shù)字城市地理空間信息公共服務(wù)平臺(tái)技術(shù)規(guī)范[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

[5]何忠煥.基于網(wǎng)格的數(shù)字工程空間信息服務(wù)研究[D].武漢：武漢大學(xué)，2008.

[6]陳軍，鄔倫.數(shù)字中國(guó)地理空間基礎(chǔ)框架[M].北京：科學(xué)出版社，2003.

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[8]閭國(guó)年，張書亮，王永君等.地理信息共享技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2007.