基于OGC Web Service的主體功能區(qū)規(guī)劃支撐平臺研究

楊 慶，余 鵬，蔣旭東，蔣文明，湯麗潔

(1．安徽省經(jīng)濟(jì)研究院，安徽 合肥 230001； 2． 國家基礎(chǔ)地理信息中心，北京 100830； 3. 滁州學(xué)院，安徽 滁州 239000)

一、引 言

主體功能區(qū)是根據(jù)不同區(qū)域的資源環(huán)境承載能力、現(xiàn)有開發(fā)密度和發(fā)展?jié)摿?，統(tǒng)籌謀劃人口分布、經(jīng)濟(jì)布局、國土利用和城鎮(zhèn)化格局，將國土空間劃分為優(yōu)化開發(fā)、重點(diǎn)開發(fā)、限制開發(fā)和禁止開發(fā)4類。我國主體功能區(qū)由國家和省級主體功能區(qū)組成，省級主體功能區(qū)規(guī)劃是全國主體功能區(qū)規(guī)劃的組成部分，與全國主體功能區(qū)規(guī)劃共同構(gòu)成相對獨(dú)立、上下左右銜接、統(tǒng)一協(xié)調(diào)的整體[1-3]。

主體功能區(qū)規(guī)劃涉及的數(shù)據(jù)和模型量大、面廣、來源多，在編制過程中需要對主體功能區(qū)劃方案信息發(fā)布、網(wǎng)上公示、意見征集和交互式修改，是一項(xiàng)典型多部門群協(xié)作工作。如何實(shí)現(xiàn)多部門數(shù)據(jù)模型管理，將規(guī)劃過程與多部門協(xié)作有機(jī)結(jié)合，體現(xiàn)多部門協(xié)作特性，是一個比較困難的問題。目前，國家主體功能區(qū)規(guī)劃支撐平臺尚未建設(shè)，省級主體功能區(qū)支撐平臺建設(shè)僅有一例相關(guān)文獻(xiàn)，利用 GIS技術(shù)，采用Visual Basic 6. 0和 ArcGIS Engine 9. 2組件編程實(shí)現(xiàn)規(guī)劃支持系統(tǒng)，沒有解決多源數(shù)據(jù)管理、分布交互和多部門協(xié)作等問題[4-6]。

面向服務(wù)架構(gòu) (service-oriented architecture，SOA) 是一種新的分布式計算范式，通過獨(dú)立于硬件平臺和操作系統(tǒng)的Web服務(wù)描述語言 (web service description language，WSDL)發(fā)布服務(wù),采用簡單對象存取協(xié)議 (simple object access protocol，SOAP)交換數(shù)據(jù)，可提高分布式異構(gòu)系統(tǒng)之間互操作能力和數(shù)據(jù)共享能力[7]。目前，基于SOA的OGC Web服務(wù)體系已制訂了網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)(web map service，WMS)、網(wǎng)絡(luò)要素服務(wù)(web feature service，WFS)、網(wǎng)絡(luò)覆蓋服務(wù)(web coverage service，WCS)和網(wǎng)絡(luò)處理服務(wù) (web processing service，WPS)等標(biāo)準(zhǔn)[8-9]。

基于OGC Web服務(wù)的分布式的主體功能區(qū)規(guī)劃支撐平臺不僅可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、提供較強(qiáng)的模型管理和分析計算能力、可視化的規(guī)劃結(jié)果展示，而且能夠?qū)崿F(xiàn)多源分散數(shù)據(jù)的有效共享和交換，實(shí)現(xiàn)多部門協(xié)作進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和模型計算，將傳統(tǒng)區(qū)劃方法轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾絽⑴c的開放模式，協(xié)調(diào)各行業(yè)、部門的利益，保證區(qū)劃結(jié)果更符合當(dāng)?shù)貙?shí)際。

二、基于OGC Web Service的主體功能區(qū)決策支撐平臺總體結(jié)構(gòu)

平臺為3層體系結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)服務(wù)層、功能層及應(yīng)用層(如圖1所示)。

數(shù)據(jù)服務(wù)層將物理分散的各類數(shù)據(jù)庫和模型庫通過Web服務(wù)，從不同部門獲取規(guī)劃區(qū)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)社會、土地利用、礦產(chǎn)資源等各類數(shù)據(jù)和模型，在本地建立數(shù)據(jù)庫和模型庫。

功能層是在數(shù)據(jù)層基礎(chǔ)之上，實(shí)現(xiàn)文檔管理、分析評價、可視化、模型管理等各類功能的模塊。

應(yīng)用層由Web門戶組成，供桌面用戶、Web用戶、便攜設(shè)備用戶通過在線門戶進(jìn)入支撐平臺，根據(jù)不同管理權(quán)限實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)瀏覽、規(guī)劃管理、分析評價等功能。

圖1 平臺總體結(jié)構(gòu)

三、基于OGC Web Service的數(shù)據(jù)和模型服務(wù)

利用規(guī)范的公共接口、交換協(xié)議和服務(wù)體系，開展規(guī)劃數(shù)據(jù)和模型的共享和交換，實(shí)現(xiàn)多部門參與規(guī)劃編制工作。

1. 數(shù)據(jù)服務(wù)

以分散在各個編制參與單位的基礎(chǔ)地理、土地利用、人口、經(jīng)濟(jì)社會、資源環(huán)境數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過WMS、WFS、WCS等各類服務(wù)，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)的瀏覽和共享交換，其中空間信息數(shù)據(jù)一般通過WMS、WFS、WCS服務(wù)提供。

1) 空間數(shù)據(jù)服務(wù)：包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)和遙感影像數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)服務(wù)，通過WMS、WFS、WCS服務(wù)提供。

2) 社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)：包括人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)、國民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計數(shù)據(jù)、社會發(fā)展統(tǒng)計數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)服務(wù)，以Web Service方式提供。

3) 資源背景數(shù)據(jù)服務(wù)：包括水資源、礦產(chǎn)資源、土地利用、能源資源、森林資源、生態(tài)環(huán)境、氣象、地質(zhì)、地震等統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以Web Service方式提供為主。

2. 模型服務(wù)

集成主體功能區(qū)規(guī)劃所需的空間信息、統(tǒng)計信息等決策模型，各規(guī)劃參與部門和行業(yè)部門建立模型服務(wù)，以Web Service方式，提供在線規(guī)劃模型計算服務(wù)，主要包括可利用土地資源、可利用水資源、環(huán)境容量、生態(tài)系統(tǒng)脆弱性、生態(tài)重要性、自然災(zāi)害危險性、人口集聚度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、交通優(yōu)勢度等分項(xiàng)評價模型和綜合評價模型計算服務(wù)。

四、案例分析

利用安徽省自然資源和地理空間基礎(chǔ)信息庫[10]建立了基于SOA結(jié)構(gòu)的信息交換共享平臺，提供符合SOA架構(gòu)和OGC Web服務(wù)體系的各類Web Service。依托該信息交換共享平臺，建立了省級主體功能區(qū)規(guī)劃數(shù)據(jù)庫、決策分析模型庫，開發(fā)了分析評價系統(tǒng)，以及實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互及規(guī)劃演示的可視化系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了“數(shù)據(jù)—模型—分析評價—可視化”綜合集成的主體功能區(qū)規(guī)劃支撐平臺(如圖2所示)。

圖2 主體功能區(qū)支撐平臺功能

1. 功能模塊

(1) 數(shù)據(jù)管理

主體功能區(qū)規(guī)劃平臺的數(shù)據(jù)管理實(shí)際上是將數(shù)據(jù)處理分成相對獨(dú)立的3步：①數(shù)據(jù)整合。按照統(tǒng)一的地理編碼、元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)字典和空間數(shù)據(jù)交換等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)、分類和編碼，建立元數(shù)據(jù)，生產(chǎn)數(shù)據(jù)字典。②空間化集成。通過OGC服務(wù)，調(diào)用所屬數(shù)據(jù)進(jìn)行空間柵格化處理、要素(主要是行政區(qū)劃)關(guān)聯(lián)等空間化集成。③建立本地數(shù)據(jù)庫。空間數(shù)據(jù)庫包括安徽省1∶50萬基礎(chǔ)地理、土地利用和遙感影像數(shù)據(jù)；社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫包括人口、國民經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展等統(tǒng)計數(shù)據(jù)；資源背景數(shù)據(jù)庫包括水資源、礦產(chǎn)資源、土地利用、能源資源、森林資源、生態(tài)環(huán)境、氣象、地質(zhì)、地震等統(tǒng)計數(shù)據(jù)。如圖3所示。

(2) 模型管理

為了實(shí)現(xiàn)主體功能區(qū)規(guī)劃的各種分析評價及決策功能，集成主體功能區(qū)規(guī)劃所需的空間信息、統(tǒng)計信息等決策模型，建立規(guī)劃模型庫，對主體功能區(qū)規(guī)劃涉及的分項(xiàng)評價模型和綜合評價模型進(jìn)行管理，提供在線規(guī)劃模型計算服務(wù)。分項(xiàng)評價模型包括可利用土地資源、可利用水資源、環(huán)境容量、生態(tài)系統(tǒng)脆弱性、生態(tài)重要性、自然災(zāi)害危險性、人口集聚度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、交通優(yōu)勢度等評價模型。綜合評價模型包括指數(shù)評價模型和判別評價模型等。

圖3 平臺數(shù)據(jù)服務(wù)調(diào)用及數(shù)據(jù)庫建設(shè)流程

主體功能區(qū)規(guī)劃的模型庫建設(shè)與規(guī)劃數(shù)據(jù)庫建設(shè)類似，規(guī)劃支撐平臺通過信息庫共享服務(wù)平臺從各部門的模型服務(wù)抽取已有模型進(jìn)行必要的改造，建立分項(xiàng)評價模型和綜合評價模型。

(3) 分析評價

分析評價系統(tǒng)主要是運(yùn)用模型對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算，得到具體的技術(shù)評價結(jié)果，并將技術(shù)評價結(jié)果可視化，主要包括分項(xiàng)評價和綜合評價。

分項(xiàng)評價包括可利用土地資源、可利用水資源、環(huán)境容量、生態(tài)系統(tǒng)脆弱性、生態(tài)重要性、自然災(zāi)害危險性、人口集聚度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、交通優(yōu)勢度等評價。綜合評價包括指數(shù)評價和判別評價等。

(4) 成果管理

包括規(guī)劃表格、文本和圖件管理，提供目錄新建、刪除、修改、查詢等功能。其中圖件管理包括規(guī)劃圖件編制和在線演示可視化子系統(tǒng)。

圖件編制子系統(tǒng)集成主體功能區(qū)規(guī)劃各種圖件共性功能，實(shí)現(xiàn)圖件編制模板，為快速圖件編制提供技術(shù)支持。規(guī)劃圖件包括區(qū)劃方案圖、國土空間綜合評價圖，以及其他區(qū)劃數(shù)據(jù)圖。

在線演示可視化子系統(tǒng)包括各類文件、分析評價結(jié)果和規(guī)劃圖件等的在線顯示，實(shí)現(xiàn)了主體功能區(qū)規(guī)劃相關(guān)信息及圖件、各類分析評價的適時直觀準(zhǔn)確顯示。

(5) 規(guī)劃文檔管理

按照文件分類分部門進(jìn)行管理，將文件分為收文和發(fā)文類，再對文件進(jìn)行分部門管理。

2. 平臺開發(fā)與部署

(1) 平臺開發(fā)

平臺采用Windows操作系統(tǒng)和Geodatabase數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)，以Microsoft Visual Studio 2010為開發(fā)平臺，基于.NET和ArcGIS 10.0進(jìn)行開發(fā)。采用C#語言開發(fā)各類服務(wù)，依托ArcGIS API for Silverlight等開發(fā)工具，設(shè)計用戶界面和動畫，界面設(shè)計結(jié)果嵌入到網(wǎng)頁中運(yùn)行。

(2) 平臺和服務(wù)部署

平臺目前部署在安徽省經(jīng)濟(jì)研究院、安徽省基礎(chǔ)測繪信息中心和安徽省林業(yè)信息中心。其中，安徽省基礎(chǔ)測繪信息中心負(fù)責(zé)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)整合和基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)服務(wù)管理；安徽省林業(yè)信息中心負(fù)責(zé)森林資源數(shù)據(jù)整合及相關(guān)數(shù)據(jù)服務(wù)管理；分項(xiàng)評價模型服務(wù)和綜合評價模型服務(wù)部署在安徽省經(jīng)濟(jì)研究院。應(yīng)用層部署在Windows Server 2003的IIS 6.0 Web服務(wù)器上，通過本地的Silverlight引擎，展示功能，并與用戶交互。功能層及規(guī)劃數(shù)據(jù)庫部署在安徽省經(jīng)濟(jì)研究院。

(3) 平臺實(shí)現(xiàn)

目前基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計的功能,建立了規(guī)劃數(shù)據(jù)庫和模型數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了對規(guī)劃文件和模型的管理，以及規(guī)劃所需的分類評價和綜合評價等分析評價功能，實(shí)現(xiàn)了分析評價結(jié)果和規(guī)劃圖件等的在線顯示(如圖4所示)。

圖4 安徽省主體功能區(qū)支撐平臺實(shí)現(xiàn)的功能界面

五、結(jié)束語

實(shí)踐表明，安徽省主體功能區(qū)規(guī)劃支撐平臺的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，較好地實(shí)現(xiàn)了規(guī)劃編制的交互協(xié)作，減少了規(guī)劃編制人員數(shù)據(jù)管理、模型計算、分析評價等工作量，對規(guī)劃編制起到了較好的支撐作用，對各類主體功能區(qū)規(guī)劃具有一定的指導(dǎo)示范作用，為主體功能區(qū)規(guī)劃的監(jiān)測積累了經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)平臺。

目前，在支撐平臺的研發(fā)過程中，也存在一些關(guān)鍵問題有待解決，如模型組合、模型管理等問題有待進(jìn)一步研究；另外，如何與主體功能區(qū)規(guī)劃的實(shí)施工程有機(jī)結(jié)合，拓展平臺的監(jiān)測功能，也需要進(jìn)一步研究。

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