基于SOA的環(huán)境科學數(shù)據(jù)共享平臺設計與實踐

方利，王文杰，高振記*，王明浩，花潔，曾秀俐，2

1.中國環(huán)境科學研究院，北京 100012

2.湖南科技大學建筑與城鄉(xiāng)規(guī)劃學院，湖南湘潭 411201

基于SOA的環(huán)境科學數(shù)據(jù)共享平臺設計與實踐

方利1，王文杰1，高振記1*，王明浩1，花潔1，曾秀俐1，2

1.中國環(huán)境科學研究院，北京 100012

2.湖南科技大學建筑與城鄉(xiāng)規(guī)劃學院，湖南湘潭 411201

針對我國環(huán)境科學數(shù)據(jù)異構、分散，缺乏空間數(shù)據(jù)共享及共享范圍局限等問題，提出了基于面向服務的架構（SOA）的環(huán)境科學數(shù)據(jù)共享平臺技術架構，在建立環(huán)境科學數(shù)據(jù)庫及元數(shù)據(jù)庫基礎上，綜合應用SOA、Web Service、Service GIS、中間件等技術實現(xiàn)元數(shù)據(jù)服務，空間與屬性數(shù)據(jù)互檢索服務，空間數(shù)據(jù)聚合服務，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)抽取服務以及異構資源注冊服務等功能，集成了環(huán)境專題數(shù)據(jù)，基礎地理數(shù)據(jù)，遙感影像、水文、氣象、空間數(shù)據(jù)服務等各類環(huán)境資源，實現(xiàn)了各類異構環(huán)境數(shù)據(jù)資源的共享及注冊服務。該技術可為構建我國大型綜合性環(huán)境共享平臺提供可供參考的模式。

環(huán)境科學數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)共享平臺；元數(shù)據(jù)；SOA；Service GIS；中間件

我國環(huán)境信息化建設始于“七五”期間，經(jīng)過“中國100個城市環(huán)境信息系統(tǒng)建設”、“污染源自動監(jiān)控項目”、“環(huán)境信息傳輸與統(tǒng)計能力建設項目”、“國家水體污染控制與治理科技重大專項”等重大專項建設，各種污染源、環(huán)境質(zhì)量監(jiān)控數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)以及環(huán)境管理業(yè)務數(shù)據(jù)急劇膨脹，使環(huán)境數(shù)據(jù)共享與服務面臨新的挑戰(zhàn)［1］。同時由于我國各級環(huán)境管理部門在信息化建設方面缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和業(yè)務協(xié)同，信息資源未被充分開發(fā)和有效應用［2］，造成“縱向信息煙囪、橫向信息孤島”的局面［1］。環(huán)境數(shù)據(jù)作為一種重要的戰(zhàn)略信息資源，其內(nèi)容包含環(huán)境背景、環(huán)境專題、水文、氣象、土地利用、社會經(jīng)濟、人口等數(shù)據(jù)，涉及環(huán)境保護、水利、氣象、國土資源等眾多部門，以信息共享技術促進部門間協(xié)同應對環(huán)境問題，是環(huán)境管理工作發(fā)展的必然趨勢，對政府決策、科學研究以及公眾知情權具有重要意義［2-3］。

在國外，科學數(shù)據(jù)共享工作開展較早，共享機制較為完善。美國在20世紀最后10年確立了在國家層面上建設國有科學數(shù)據(jù)和信息全社會共享的戰(zhàn)略部署［4］。目前美國國家航空航天局（NASA）、美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）、美國國家氣候數(shù)據(jù)中心（NCDC）、美國農(nóng)業(yè)部（USDA）自然資源保護中心（NRCS）、美國全球環(huán)境和社會研究院（IGES）等機構已經(jīng)建成數(shù)據(jù)共享網(wǎng)絡，面向全社會提供遙感影像、水文監(jiān)測、土地植被、水資源、海洋、大氣、高程、洪水、干旱、颶風、暴雪、森林火災、氣候、自然資源保護等公共數(shù)據(jù)資源及模型服務①美國主要數(shù)據(jù)共享平臺網(wǎng)址：http：//nasadaacs.eos.nasa.gov/about. html；http：//waterdata.usgs.gov/nwis；http：//eros.usgs.gov；http：//www. ncdc.noaa.gov；http：//www.wcc.nrcs.usda.gov/；http：//www.iges.org/ cola.html。。歐洲委員會于2008年1月提出共享歐洲環(huán)境信息的概念，建立一個共享的環(huán)境信息系統(tǒng)（SEIS），為環(huán)境管理和制定環(huán)境政策提供信息支持，為非政府組織、研究機構、大學以及公眾方便和自由的獲取環(huán)境信息創(chuàng)造條件［5］。國外在環(huán)境科學數(shù)據(jù)科研及應用方面，也開展了一些技術研究及實踐工作，如探討了科學數(shù)據(jù)共享的關鍵因子［6］及影響因素［7］，基于元數(shù)據(jù)［8］、Web服務［9］、空間互操作［10］等技術實現(xiàn)某一領域的生態(tài)和環(huán)境科學數(shù)據(jù)的共享。

我國科學技術部于2002年啟動了“科學數(shù)據(jù)共享工程”，相繼建立了地球系統(tǒng)科學［11］、氣象［12］、農(nóng)業(yè)［13］等數(shù)據(jù)共享平臺，面向全社會提供數(shù)據(jù)服務，已取得了較好的應用效果。2004年底，國家環(huán)境保護總局啟動了“環(huán)境科學數(shù)據(jù)庫建設與共享”項目，目的是以環(huán)境質(zhì)量、環(huán)境科研和生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)為核心，研制一批高質(zhì)量的具有環(huán)保系統(tǒng)數(shù)據(jù)特征的標準數(shù)據(jù)集，初步建立國家級環(huán)境科學分布式共享服務網(wǎng)絡體系［14］，服務于環(huán)境管理（目前尚在建設中）。我國在環(huán)境數(shù)據(jù)共享的框架［1］及構建技術方面［15-17］已開展了一些研究，建立了一批環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺［18-24］，服務于特定領域的科研項目。近年來，隨著面向 服 務的架構 （serviceoriented architecture，SOA）技術的成熟，該技術逐漸應用于一些共享平臺的建設，如地球系統(tǒng)科學數(shù)據(jù)共享平臺基于SOA技術實現(xiàn)了分站點的注冊，即數(shù)據(jù)同步［25］；段曉宇［26］研究了基于SOA的交通信息共享平臺體系架構，實現(xiàn)了不同系統(tǒng)間交通信息的交換功能；周英［27］探討了SOA的技術實現(xiàn)，并在校園信息共享平臺中基于ASP.Net構建了學籍信息查詢Web服務的發(fā)布及調(diào)用。

總體來看，我國環(huán)境科學數(shù)據(jù)共享還存在以下問題：目前已經(jīng)建立的共享平臺或信息發(fā)布網(wǎng)絡，通常只面向某類環(huán)境要素，這些數(shù)據(jù)資源異構、分散且共享范圍有限；大部分共享平臺網(wǎng)站主要提供元數(shù)據(jù)或屬性數(shù)據(jù)共享，環(huán)境空間數(shù)據(jù)共享資源獲取困難；缺乏面向管理、科研及公眾服務的，集成各類環(huán)境數(shù)據(jù)的大型綜合性環(huán)境共享平臺。針對這些問題，筆者提出一種基于SOA架構的環(huán)境科學數(shù)據(jù)共享平臺構建方法，該平臺可集成各類異構環(huán)境科學數(shù)據(jù)，具有開放性、可擴展性，可為我國環(huán)境科學數(shù)據(jù)的共享提供參考。

1 基于SOA的環(huán)境科學數(shù)據(jù)共享平臺架構設計

環(huán)境科學數(shù)據(jù)共享平臺的體系架構決定了平臺的組件構成及其相互間的通訊模式，其將影響環(huán)境科學數(shù)據(jù)共享服務的水平及質(zhì)量，表現(xiàn)為共享平臺的互操作性、可擴展性、開放性等要求。采用面向服務的體系架構SOA，在基于網(wǎng)絡的分布式環(huán)境中，將各類環(huán)境數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)共享、空間數(shù)據(jù)共享、資源注冊等各種功能以服務的形式提供給用戶。

SOA架構的基本元素是服務，任何業(yè)務功能都能被作為提供的一個服務使用，應用系統(tǒng)是一系列服務的集成［28］。SOA通過一組實體提供和消費服務實現(xiàn)異構系統(tǒng)之間的互操作。這些服務具有松耦合、獨立、可互操作、位置明確，可通過網(wǎng)絡查找其地址等特點，服務的接口采用中立的方式定義，可使用統(tǒng)一和標準的方式進行通信，獨立于具體實現(xiàn)服務的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言等［29］。

基于SOA架構搭建的環(huán)境科學數(shù)據(jù)共享平臺系統(tǒng)架構如圖1所示。

圖1 基于SOA的環(huán)境科學數(shù)據(jù)共享平臺架構Fig.1 Environmental data sharing platform based on service oriented architecture

平臺的數(shù)據(jù)層，包括平臺本地數(shù)據(jù)資源及外部數(shù)據(jù)資源，數(shù)據(jù)資源通過元數(shù)據(jù)注冊將其元數(shù)據(jù)信息存入平臺元數(shù)據(jù)庫。本地及第三方持有的空間數(shù)據(jù)服務、外部數(shù)據(jù)源、網(wǎng)絡發(fā)布數(shù)據(jù)、其他數(shù)據(jù)共享網(wǎng)站則也可以注冊服務的方式注冊為平臺的共享資源。數(shù)據(jù)資源及元數(shù)據(jù)庫、服務索引庫共同為服務應用層提供數(shù)據(jù)支撐。

平臺的服務層，主要業(yè)務應用功能以服務的形式提供，由服務策略、服務管理以及具體的服務構成。服務由Web服務（Web Service）及Service GIS服務構建，分別提供屬性數(shù)據(jù)服務及空間數(shù)據(jù)服務。二者分別基于XML、GML語言，采用通用的數(shù)據(jù)服務/協(xié)議/消息傳遞（SOAP/WSDL/UDDI）機制，共同構建數(shù)據(jù)共享服務，并以OGC服務、SOAP服務、API接口等不同形式發(fā)布。各類服務以組裝、集成的方式搭建成系統(tǒng)，共享平臺服務由元數(shù)據(jù)服務、空間數(shù)據(jù)服務、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)共享服務、異構數(shù)據(jù)資源注冊服務以及平臺管理服務等組建而成。由于采用通用的數(shù)據(jù)互操作協(xié)議，在SOA架構下，各種服務可進行統(tǒng)一注冊、管理、發(fā)現(xiàn)與應用，同時也可方便地進行服務或數(shù)據(jù)資源節(jié)點的擴展，從而保障了平臺的開放性和可擴展性。

平臺的應用層，面向環(huán)境管理與職能部門、科研部門、企業(yè)、公眾等各類用戶，用戶通過平臺界面提交指令并獲取共享平臺返回的各類數(shù)據(jù)服務功能。

2 數(shù)據(jù)整理及建庫

環(huán)境科學數(shù)據(jù)庫的構建是數(shù)據(jù)共享平臺的核心。環(huán)境科學數(shù)據(jù)類型復雜，存在多源、異構、海量等特點，包含空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)、多數(shù)據(jù)類型、多數(shù)據(jù)格式、多空間尺度和多時間尺度等。收集各類環(huán)境科學數(shù)據(jù)，設計其分類體系，構建共享平臺環(huán)境科學數(shù)據(jù)分類體系（圖2）。從提供數(shù)據(jù)服務的方式劃分，分為空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩大類。空間數(shù)據(jù)可提供空間數(shù)據(jù)服務及元數(shù)據(jù)服務，屬性數(shù)據(jù)可提供元數(shù)據(jù)服務?？臻g數(shù)據(jù)分為環(huán)境專題數(shù)據(jù)、基礎地理數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)以及數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)；其中矢量數(shù)據(jù)又按照空間尺度、時間尺度以及圖層進行組織。屬性數(shù)據(jù)包括環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)、環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及污染源數(shù)據(jù)；然后再按照時間尺度以及環(huán)境要素分類。

圖2 環(huán)境科學數(shù)據(jù)分類Fig.2 Environmental data classification

在共享平臺數(shù)據(jù)分類的基礎上，進行數(shù)據(jù)整理及建庫工作，流程如圖3所示。對各類環(huán)境數(shù)據(jù)進行規(guī)范化分類及編碼，其中空間數(shù)據(jù)需要進行坐標轉換、統(tǒng)一空間基礎、數(shù)據(jù)編輯等工作。對數(shù)據(jù)進行完整性、邏輯一致性、空間精度等數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查，確保數(shù)據(jù)庫質(zhì)量。

對實體數(shù)據(jù)庫整理完成之后，提取其元數(shù)據(jù)信息，包括數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)量、參照系統(tǒng)、數(shù)據(jù)質(zhì)量等基本信息，以及分發(fā)單位、聯(lián)系信息等，將元數(shù)據(jù)錄入到平臺的元數(shù)據(jù)庫。

圖3 環(huán)境科學數(shù)據(jù)整理與建庫流程Fig.3 Flow chart of environmental database building

經(jīng)過數(shù)據(jù)整理建庫工作，建成包含環(huán)境專題數(shù)據(jù)、基礎地理數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)以及DEM等各類空間數(shù)據(jù)庫。其中矢量數(shù)據(jù)采用ArcSDE空間數(shù)據(jù)引擎、Shape文件等方式存儲，遙感影像以文件方式存儲，屬性數(shù)據(jù)以及元數(shù)據(jù)采用Oracle數(shù)據(jù)庫進行存儲，總數(shù)據(jù)量超過4 GB。錄入元數(shù)據(jù)信息3 000多條。

3 系統(tǒng)核心服務設計與實現(xiàn)

環(huán)境科學數(shù)據(jù)共享平臺基于SOA架構，采用J2EE（Java 2 Platform，Enterprise Edition）開發(fā)平臺，開發(fā)工具為Eclipse 4.3，Web服務器為Tomcat 7.0。系統(tǒng)功能主要基于Web服務或Service GIS技術構建，主要功能包括元數(shù)據(jù)服務、空間數(shù)據(jù)服務、數(shù)據(jù)資源注冊服務、統(tǒng)計分析服務以及系統(tǒng)用戶與權限管理等功能。

3.1 元數(shù)據(jù)服務

根據(jù)不同的用戶權限提供元數(shù)據(jù)服務，包括元數(shù)據(jù)錄入與編輯、元數(shù)據(jù)注冊與審核、元數(shù)據(jù)查詢以及目錄管理等功能（圖4）。元數(shù)據(jù)編輯人員可進行元數(shù)據(jù)錄入、編輯、刪除等操作；平臺外部用戶注冊以后，可進行元數(shù)據(jù)注冊，并能管理自己注冊的所有元數(shù)據(jù)信息；系統(tǒng)管理員對提交注冊的元數(shù)據(jù)進行審核，審核通過以后，改元數(shù)據(jù)信息進入元數(shù)據(jù)庫，正式對外發(fā)布；平臺所有用戶均可使用元數(shù)據(jù)查詢以及元數(shù)據(jù)目錄服務。

圖4 元數(shù)據(jù)服務功能Fig.4 Functions of metadata services

元數(shù)據(jù)服務功能以Web服務形式提供，Web服務的開發(fā)流程如圖5所示。Web服務的實現(xiàn)包括服務器端開發(fā)及客戶端開發(fā)。

圖5 Web服務開發(fā)流程Fig.5 Development process of Web Services

服務器端開發(fā)步驟：1）創(chuàng)建一個Web服務項目；2）編寫Web Service類，只需要用＠Web Service標注Java類為Web Service類，＠Web Method標注類方法為Web Service方法，這些被標記的類和方法，在服務發(fā)布之后，就能被客戶端調(diào)用；3）在Web.xml文件中進行配置申明服務；4）在Web服務器Tomcat下發(fā)布服務；5）產(chǎn)生服務描述文件WSDL（Web Services description Language），供客戶端獲取。如以下幾行為在服務器端編寫的Web Service類及方法。

基于Eclipse的JAX－WS（Java API for XML Web Services）開發(fā)包進行客戶端的開發(fā)：1）獲取WSDL文檔；2）解析文件內(nèi)容，了解服務器端的服務信息以及調(diào)用方式，生成客戶端Stub，在這個過程中，可以調(diào)用EJB（Enterprise JavaBean）組件層中開發(fā)的組件，如元數(shù)據(jù)錄入、編輯、注冊等組件，實現(xiàn)復雜的業(yè)務邏輯操作，基于JDBC組件實現(xiàn)行數(shù)據(jù)庫的訪問；3）編寫客戶端SOAP請求消息（指定調(diào)用的方法以及調(diào)用的參數(shù)），發(fā)送給服務器端；4）等待服務器端返回的SOAP回應消息，解析得到的返回值；5）通過JSP（Java Server Pages）技術動態(tài)生成頁面，顯示最終結果。

3.2 空間與屬性數(shù)據(jù)互檢索功能

空間與屬性數(shù)據(jù)互檢索是指元數(shù)據(jù)及其空間位置的互相檢索功能，可通過元數(shù)據(jù)屬性中的空間位置信息定位到該元數(shù)據(jù)對應的空間數(shù)據(jù)，也可通過在地圖中進行空間查詢，獲取該空間區(qū)域的所有元數(shù)據(jù)信息，這樣用戶可方便地了解某一地區(qū)所有的數(shù)據(jù)資源。

如用戶通過元數(shù)據(jù)檢索獲取了一條元數(shù)據(jù)記錄，當點擊“查看數(shù)據(jù)集”時，如果該數(shù)據(jù)集是空間數(shù)據(jù)且發(fā)布了空間數(shù)據(jù)服務，則系統(tǒng)會打開該空間數(shù)據(jù)服務頁面；如果該數(shù)據(jù)集是屬性數(shù)據(jù)，則系統(tǒng)打開數(shù)據(jù)集的詳細屬性頁面。當用戶進行空間數(shù)據(jù)檢索時，通過在地圖窗口中拉框操作或者輸入行政區(qū)域名稱，則系統(tǒng)會查詢該空間區(qū)域范圍內(nèi)所包含的所有元數(shù)據(jù)信息（圖6）。

空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)互檢索功能的主要邏輯處理功能業(yè)務邏輯層通過EJB組件完成，然后將其封裝為Web服務，封裝流程同3.1節(jié)元數(shù)據(jù)服務開發(fā)流程，在服務器端增加申明空間數(shù)據(jù)檢索及屬性數(shù)據(jù)檢索Web服務類，然后在JAX－WS中增加相應Web服務類客戶端的開發(fā)。

3.3 空間數(shù)據(jù)聚合服務功能

目前大部分數(shù)據(jù)共享平臺直接提供的數(shù)據(jù)以屬性數(shù)據(jù)為主，空間數(shù)據(jù)的共享主要通過申請審批方式獲取，數(shù)據(jù)獲取手續(xù)繁瑣且周期較長。環(huán)境科學數(shù)據(jù)共享平臺提供集環(huán)境專題、基礎地理、遙感等多種類型、多種來源的空間數(shù)據(jù)聚合服務，用戶通過網(wǎng)絡就可直接獲取空間數(shù)據(jù)進行應用。

圖6 基于空間范圍查詢元數(shù)據(jù)Fig.6 Metadata retrieval by spatial dimensions

空間數(shù)據(jù)聚合服務通過服務式 GIS（Service GIS）技術構建［30］，Service GIS是一種面向SOA的GIS技術體系，以美國開放地理信息系統(tǒng)協(xié)會（OGC）指定的數(shù)據(jù)共享規(guī)范，將GIS功能以服務的形式發(fā)布，用統(tǒng)一協(xié)議的方式使客戶端能夠讀取任意數(shù)據(jù)服務器提供的空間數(shù)據(jù)，同時支持各種標準Web服務協(xié)議（如REST服務、OGC服務、SOAP服務等）之間的再聚合等，使服務端、客戶端及第三方應用能進行多層次的聚合，為客戶端應用提供矢量數(shù)據(jù)服務、柵格數(shù)據(jù)服務以及地圖服務（圖7）。共享平臺的空間數(shù)據(jù)聚合服務以幾種方式提供：1）平臺本身的環(huán)境專題數(shù)據(jù)直接以服務形式發(fā)布；2）調(diào)用其他網(wǎng)站發(fā)布的基礎地理數(shù)據(jù)作為底圖，加載本地環(huán)境專題數(shù)據(jù)，然后發(fā)布成服務；3）直接調(diào)用并發(fā)布其他網(wǎng)站的空間數(shù)據(jù)服務。

圖7 空間數(shù)據(jù)服務聚合服務Fig.7 Technology of spatial data aggregation services

客戶端可通過在瀏覽器中輸入服務的地址、在GIS軟件平臺中直接加載Web服務，獲取對空間數(shù)據(jù)的基本操作或高級分析功能。如果客戶端沒有GIS平臺，也可通過瀏覽器方式直接訪問服務，并通過網(wǎng)址加載其他的Web服務或者本地數(shù)據(jù)，進行聚合服務應用，實現(xiàn)多種客戶端跨平臺、跨網(wǎng)絡、跨語言調(diào)用。

圖8為通過空間數(shù)據(jù)聚合服務組件提供的空間數(shù)據(jù)服務，左側為本地發(fā)布的環(huán)境專題數(shù)據(jù)服務，包括全國地貌、土壤類型等數(shù)據(jù)，中間的地圖是調(diào)用ArcGISOnline網(wǎng)站發(fā)布的基礎地理信息數(shù)據(jù)作為底圖（包括基礎地理數(shù)據(jù)、遙感影像等），環(huán)境專題數(shù)據(jù)可作為圖層直接加載到地圖中。每個空間數(shù)據(jù)服務同時提供獲取該服務的鏈接，包括URL地址、接口等，用戶可直接通過網(wǎng)絡訪問或在地圖GIS平臺中打開數(shù)據(jù)，與本地數(shù)據(jù)集成應用。

圖8 環(huán)境空間數(shù)據(jù)聚合服務Fig.8 Application of environmental data aggregation services

3.4 網(wǎng)絡數(shù)據(jù)抽取功能

基于中間件技術研制了網(wǎng)絡數(shù)據(jù)抽取功能，將國家水文水資源共享平臺、中國氣象科學數(shù)據(jù)共享服務網(wǎng)等網(wǎng)站每日發(fā)布的數(shù)據(jù)（氣象、水文等），抓取、存儲并發(fā)布到環(huán)境科學數(shù)據(jù)共享平臺，實現(xiàn)了異構網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的共享。

網(wǎng)絡數(shù)據(jù)抽取中間件由服務器端組件和客戶端組件構成，客戶端主要功能包括建立與服務端的連接通道；按照數(shù)據(jù)訪問協(xié)議，向數(shù)據(jù)抽取中間件服務端提交查詢字符串，接收并解析查詢結果。服務器端主要功能包括建立到數(shù)據(jù)服務器數(shù)據(jù)庫的連接；監(jiān)聽、探測客戶端的連接請求；根據(jù)通用數(shù)據(jù)訪問協(xié)議，解析客戶端的數(shù)據(jù)訪問請求并執(zhí)行SQL語句，將結果數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)請求的客戶端；判斷負載，實現(xiàn)服務端負載平衡。

通過網(wǎng)絡數(shù)據(jù)抽取中間件在網(wǎng)絡中查找數(shù)據(jù)，將查找的信息解析成結構化數(shù)據(jù)，同時提起其元數(shù)據(jù)信息，分別存入平臺的數(shù)據(jù)庫及元數(shù)據(jù)庫，然后將元數(shù)據(jù)及實體數(shù)據(jù)，以服務形式發(fā)布到環(huán)境科學數(shù)據(jù)共享平臺。

通過網(wǎng)絡數(shù)據(jù)抽取服務訪問國家水文水資源共享平臺（http：//xxfb.hydroinfo.gov.cn/），抽取其每日發(fā)布的全國重點雨情、大江大河水庫實時水情等數(shù)據(jù)，并將其發(fā)布到環(huán)境信息共享平臺，提供元數(shù)據(jù)及實體數(shù)據(jù)的下載（圖9）。

圖9 水文數(shù)據(jù)抽取及共享Fig.9 Data mining and sharing of hydrological data

3.5 異構數(shù)據(jù)資源注冊功能

共享平臺提供異構數(shù)據(jù)資源注冊功能，通過提供通用URL資源、空間信息服務、FTP資源以及網(wǎng)頁目錄服務等多種服務注冊方式［22］，每種類型封裝了對相應的數(shù)據(jù)規(guī)范和類型的支持，將其他網(wǎng)站的數(shù)據(jù)服務、空間信息服務、FTP以及目錄資源等注冊到共享平臺，實現(xiàn)更高效的資源共享服務的擴展。具體技術細節(jié)參見文獻［22］。共享平臺基于空間信息服務方式實現(xiàn)了ArcGISOnline網(wǎng)站空間數(shù)據(jù)資源的注冊及應用。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)與部署

基于SOA架構思想，采用J2EE平臺的SSH開發(fā)框架，綜合應用Web服務、Service GIS、中間件等技術，建立了中國環(huán)境科學數(shù)據(jù)共享平臺，基于Tomcat 6.0對平臺進行部署及網(wǎng)絡發(fā)布。該平臺實現(xiàn)了環(huán)境專題數(shù)據(jù)，基礎地理數(shù)據(jù)，遙感影像、水文、氣象等各類異構環(huán)境資源的共享服務；實現(xiàn)了國家水文水資源科學數(shù)據(jù)共享網(wǎng)、中國氣象科學數(shù)據(jù)共享服務網(wǎng)的數(shù)據(jù)抓取及共享；實現(xiàn)了ArcGISOnline等網(wǎng)站的空間數(shù)據(jù)注冊及聚合服務。

5 結論

探討了基于SOA的系統(tǒng)技術架構，開發(fā)了環(huán)境科學數(shù)據(jù)共享平臺，建立了環(huán)境科學數(shù)據(jù)庫及元數(shù)據(jù)庫，綜合應用SOA、Web服務、Service GIS、中間件等技術實現(xiàn)了元數(shù)據(jù)服務，空間與屬性數(shù)據(jù)互檢索服務，空間數(shù)據(jù)聚合服務，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)抽取服務以及異構資源注冊服務等功能，集成了環(huán)境專題數(shù)據(jù)，基礎地理數(shù)據(jù)，遙感影像、水文、氣象、空間數(shù)據(jù)服務等各類異構環(huán)境資源，實現(xiàn)了各類異構環(huán)境數(shù)據(jù)資源的共享及注冊服務。平臺為構建我國大型綜合性環(huán)境共享平臺提供了可供參考的模式。該平臺已為國家水體污染控制與治理科技重大專項“流域水環(huán)境風險評估與預警平臺”等多個科研項目提供了數(shù)據(jù)服務支持，具有較強的實用性和可擴展性。

環(huán)境科學數(shù)據(jù)共享平臺的數(shù)據(jù)資源共享模式及長效運行機制有待進一步探討。以環(huán)境科學數(shù)據(jù)分中心的模式不斷集成、擴展環(huán)境科學數(shù)據(jù)共享資源，構建資源更為豐富、多節(jié)點的環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺；在此基礎上，構建深層次的環(huán)境數(shù)據(jù)挖掘與應用服務，以進一步提升共享平臺的服務價值與應用水平。

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Design and Implementation of Environmental Data Sharing Platform Based on SOA

FANG Li1，WANG Wen-jie1，GAO Zhen-ji1，WANG Ming-hao1，HUA Jie1，ZENG Xiu-li1，2
1.Chinese Research Academy of Environmental Sciences，Beijing 100012，China
2.College of Architecture and Urban Planning，Hunan University of Science and Technology，Xiangtan 411201，China

An environmental data sharing platform based on service oriented architecture was designed and implemented to share heterogeneous environmental data scattered in various systems and locations characterized by heterogeneous and lack of spatial data sharing.Some key technologies such as service oriented architecture（SOA），Web Service，Service GIS，and middleware technology were integrated and applied in this platform to realize functions such as metadata service，attribute data and spatial data mutually retrieving service，spatial data aggregation service，web data mining service，and multi-service register service.The platform can share different environmental data such as environmental thematic data，fundamental geographic data，remote sensing images，hydrological and meteorological data，and spatial data services based on environmental databases and metabase.In addition，the platform based on service oriented architecture bears openness and expansibility so that various environmental data resources and spatial data services from networks can be integrated into the platform.

environmental data；data sharing platform；metadata；SOA；Service GIS；middleware

X320

A

10.3969/j.issn.1674-991X.2014.04.054

1674－991X（2014）04－0333－08

2013－11－19

國家水體污染控制與治理科技重大啟動專項項目（2009ZX07528－004）；中國環(huán)境科學研究院改革啟動專項項目（2010GGQD04）

方利（1979—），女，副研究員，博士，主要從事GIS理論研究及技術應用、環(huán)境信息集成等方向研究工作，fangdanli＠163.com

*責任作者：高振記（1971—），男，副研究員，博士，主要從事地理信息系統(tǒng)應用、地下水污染防治等方向研究工作，gaozj＠craes.org.cn