礦區(qū)基礎(chǔ)地理信息服務(wù)平臺的構(gòu)建與應(yīng)用

李太啟 孫尚宇 王崇倡 高榮久

(1.安徽省皖北煤電集團有限責(zé)任公司，安徽 宿州 234011；2.遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院，遼寧 阜新 123000；3.中煤科工集團唐山研究院有限公司，河北 唐山063012)

礦區(qū)基礎(chǔ)地理信息服務(wù)平臺的構(gòu)建與應(yīng)用

李太啟1孫尚宇2王崇倡2高榮久3

(1.安徽省皖北煤電集團有限責(zé)任公司，安徽 宿州 234011；2.遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院，遼寧 阜新 123000；3.中煤科工集團唐山研究院有限公司，河北 唐山063012)

主要論述了建設(shè)礦區(qū)基礎(chǔ)地理信息服務(wù)平臺的目的和意義，給出了服務(wù)平臺的數(shù)據(jù)內(nèi)容與服務(wù)模式，對平臺基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)的發(fā)現(xiàn)、獲取、調(diào)用方法做了詳細的介紹，并以礦區(qū)土地復(fù)墾規(guī)劃信息管理系統(tǒng)作為應(yīng)用案例展示服務(wù)平臺在數(shù)據(jù)集成、發(fā)布、共享等方面的優(yōu)勢。

礦區(qū) 地理信息 公共服務(wù)平臺 數(shù)據(jù)共享 架構(gòu)設(shè)計

礦區(qū)各種比例尺地形地貌數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、采礦工程設(shè)計、土地復(fù)墾等地理空間數(shù)據(jù)在煤礦日常生產(chǎn)、管理、規(guī)劃等方面發(fā)揮了巨大的作用。通常一個礦區(qū)下轄多個煤礦，每一個煤礦都有一整套的地理信息資料，并隨著采礦生產(chǎn)逐年增加，這些地理信息資料種類繁多、數(shù)量巨大、管理分散、查詢繁瑣、歸檔困難，給管理部門查詢、保管、使用、共享、交換信息帶來了巨大的障礙[1-3]。此外傳統(tǒng)的煤礦日常生產(chǎn)、管理、規(guī)劃資料管理基于紙質(zhì)資料和電子表格，而這些資料都常常涉及到特定的地理位置，因此如果能夠在一張地圖上管理所有的資料，集成各種各樣的與煤礦日常生產(chǎn)、管理、規(guī)劃相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，就能夠很大程度上解決存在的問題。因此整合地理信息資源，建設(shè)一個能夠集中存儲、管理、發(fā)布、共享煤礦各種地理空間數(shù)據(jù)的信息化平臺勢在必行。

1 礦區(qū)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容

礦區(qū)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫應(yīng)該包括礦區(qū)范圍內(nèi)的多種尺度的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和與采礦相關(guān)的工程數(shù)據(jù)以及礦區(qū)社會經(jīng)濟文化數(shù)據(jù)等，以井工開采煤礦礦區(qū)為例，基礎(chǔ)地理信息庫的主要數(shù)據(jù)內(nèi)容如表1所示。

2 礦區(qū)基礎(chǔ)地理信息服務(wù)平臺的架構(gòu)

地理信息服務(wù)平臺將地理空間數(shù)據(jù)與資源抽象為服務(wù)，通過采用一定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、數(shù)據(jù)交換格式、采用公布服務(wù)接口的形式發(fā)布在網(wǎng)絡(luò)上，供客戶端用戶隨時調(diào)用，并且能夠通過服務(wù)的mash-up(聚合)將多種數(shù)據(jù)疊加在一起提供更豐富的信息[4-5]。礦區(qū)基礎(chǔ)地理信息服務(wù)平臺是一種基于網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)系統(tǒng)，其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

地理信息服務(wù)平臺是礦區(qū)組織內(nèi)部共享和獲取基礎(chǔ)地理信息與專題數(shù)據(jù)的一站式平臺，它集成了服務(wù)數(shù)據(jù)的發(fā)布、檢索、獲取、應(yīng)用等功能。為了應(yīng)付復(fù)雜的部署環(huán)境和使用環(huán)境，采用多臺服務(wù)器構(gòu)建集群的方式部署地理信息服務(wù)平臺的軟件系統(tǒng)，地理信息服務(wù)平臺由數(shù)據(jù)服務(wù)器、GIS服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器組成[6-7]。數(shù)據(jù)服務(wù)器用于部署關(guān)系型數(shù)據(jù)庫與以文件格式存儲的各種類型的數(shù)據(jù)，如電子表格、掃描件等；GIS服務(wù)器通常由若干臺服務(wù)器構(gòu)成，主要包括服務(wù)器對象管理器、服務(wù)器對象容器、運維系統(tǒng)等組件；應(yīng)用服務(wù)器主要用于部署Web服務(wù)器、應(yīng)用系統(tǒng)。平臺邏輯結(jié)構(gòu)如圖2所示。

表1 基礎(chǔ)地理信息庫的主要數(shù)據(jù)內(nèi)容一覽

圖1 體系結(jié)構(gòu)

圖2 平臺邏輯結(jié)構(gòu)

3 服務(wù)模式與數(shù)據(jù)訪問方法

地理信息服務(wù)平臺對外的服務(wù)模式主要包含2種，一種是基于門戶站點的服務(wù)聚合；另一種是基于服務(wù)的應(yīng)用系統(tǒng)。Web服務(wù)以XML語言通過WSDL(Web服務(wù)描述語言)描述并且向UDDI(通用描述、發(fā)現(xiàn)與集成)進行注冊，采用服務(wù)聚合模式可以降低服務(wù)調(diào)用端獲取地理信息服務(wù)的復(fù)雜度，在一個集中的環(huán)境下瀏覽各種地理信息服務(wù)的元數(shù)據(jù)信息。由于Web服務(wù)具有開放的編程接口，因此可以通過編程的方式在客戶端系統(tǒng)中調(diào)用地理信息服務(wù)平臺發(fā)布的數(shù)據(jù)服務(wù)[8]。

3.1 服務(wù)發(fā)現(xiàn)方法

地理信息服務(wù)平臺的服務(wù)以服務(wù)目錄的形式公開，通過組合服務(wù)器名稱、實例名稱、文件夾等參數(shù)構(gòu)建一個可以訪問平臺服務(wù)目錄的URI，定義格式如下[5]：

http:∥{server name}/{instance name}/rest/services/{folder}

具體實現(xiàn)為通過向Web服務(wù)器提交URI地址，服務(wù)平臺會以HTTP、XML或JSON格式返回響應(yīng)結(jié)果，返回結(jié)果中包含了服務(wù)平臺版本、文件夾、目錄結(jié)構(gòu)等元數(shù)據(jù)信息。

3.2 服務(wù)API調(diào)用方法

由于服務(wù)平臺上所有的資源和對資源的操作都被抽象為URI地址，因此，如何構(gòu)建REST的URI地址、提交請求、接收響應(yīng)、解析和使用響應(yīng)構(gòu)成了整個服務(wù)API調(diào)用的全部內(nèi)容。

(1)構(gòu)建請求URL。URL由服務(wù)的端點加參數(shù)構(gòu)成。請求方法定義如下：

http:∥{server name}/{instance name}/rest/services/{folder name}/{service name}/{service type}/{operation}?{parameter1}={some values}¶meter2={some values}

(2)提交URL請求到服務(wù)平臺。提交請求的方式有多種，最簡單的方式是將URL發(fā)送到瀏覽的地址欄，也可通過編程的方式發(fā)送。

(3)接收服務(wù)平臺的響應(yīng)。服務(wù)平臺的響應(yīng)分為同步和異步2種方式，異步服務(wù)提交請求后無需用戶等待，接收到響應(yīng)后由系統(tǒng)調(diào)用回調(diào)函數(shù)對結(jié)果進行處理。

(4)解析和使用響應(yīng)。

4 應(yīng)用案例

礦區(qū)基礎(chǔ)地理信息服務(wù)平臺承載了基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、礦區(qū)專題數(shù)據(jù)并以服務(wù)的方式將資源發(fā)布到組織內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)上供客戶端發(fā)現(xiàn)、獲取和使用。以地理信息服務(wù)的方式共享礦區(qū)基礎(chǔ)地理信息和專題信息打破了以往以單機數(shù)據(jù)部署、重復(fù)投資、無法協(xié)作的缺陷，為數(shù)據(jù)共享提供了解決方案。

利用服務(wù)平臺提供的服務(wù)，采用調(diào)用服務(wù)提供的編程接口的方式開發(fā)了某礦區(qū)土地復(fù)墾規(guī)劃信息系統(tǒng)，為礦區(qū)征遷管理部門掌握全礦區(qū)土地復(fù)墾、村莊搬遷、河堤修復(fù)以及復(fù)墾規(guī)劃信息提供了強有力的輔助。系統(tǒng)集成了土地復(fù)墾現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、煤層開采結(jié)題數(shù)據(jù)、復(fù)墾規(guī)劃數(shù)據(jù)、沉陷預(yù)測數(shù)據(jù)以及統(tǒng)計數(shù)據(jù)、復(fù)墾工程協(xié)議等文件，經(jīng)過統(tǒng)一的處理、入庫，并發(fā)布到地理信息服務(wù)平臺上供系統(tǒng)調(diào)用。

該系統(tǒng)基于B/S(瀏覽器/服務(wù)器)模式開發(fā)，客戶端無需部署，能夠適應(yīng)分布式環(huán)境下的應(yīng)用，客戶端計算機只需打開瀏覽器就能登陸系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)了地圖瀏覽、地圖切換、量測、要素識別、查詢、圖層管理、打印等基礎(chǔ)GIS工具，同時還實現(xiàn)了針對復(fù)墾數(shù)據(jù)的專業(yè)查詢工具和報表輸出功能，系統(tǒng)功能界面如圖3、圖4所示。

圖3 基本功能與界面

圖4 信息提取功能

5 結(jié) 論

本研究著眼于在礦區(qū)組織內(nèi)部共享基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)，通過提出建設(shè)礦區(qū)基礎(chǔ)地理空間框架這一存儲、發(fā)布數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)平臺，使得分散著的與煤礦生產(chǎn)相關(guān)的多種信息有效地集成在一起，使得在網(wǎng)絡(luò)上簡單快捷地發(fā)現(xiàn)、獲取、使用基礎(chǔ)地理信息和專題信息成為現(xiàn)實，消除了部門之間產(chǎn)生的信息孤島。同時基于公共服務(wù)平臺發(fā)布的服務(wù)，針對礦區(qū)土地復(fù)墾的實際業(yè)務(wù)需求開發(fā)了土地復(fù)墾規(guī)劃信息管理系統(tǒng)，集成了來自于服務(wù)平臺豐富的數(shù)據(jù)，解決了礦區(qū)土地復(fù)墾實際工作過程中資料管理、輔助決策的問題，提升了部門信息化管理水平。依此類推，礦區(qū)的土地、房產(chǎn)、規(guī)劃及生產(chǎn)部門都可以在此平臺基礎(chǔ)上，快速搭建基于地圖平臺的各種應(yīng)用系統(tǒng)，從而提升礦區(qū)地理信息的共享應(yīng)用，具有重要的推廣應(yīng)用價值。

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(責(zé)任編輯 石海林)

Construction and Application of Service Platform for Basic Geographic Information in Mining Area

Li Taiqi1Sun Shangyu2Wang Chongchang2Gao Rongjiu3

(1.WanbeiCoal-electricityGroupCo.，Ltd.，Suzhou234011，China;2.CollegeofMiningEngineering,LiaoningTechnicaluniversity，F(xiàn)uxin，Liaoning123000,China; 3.TangshanResearchInstitute，ChinaCoalTechnologyandEngineeringGroupCorp，Tangshan063012，China)

The purpose and significance of the service platform for basic geographic information in mining area are mainly discussed，and the data content and service mode of the service platform are given.A detailed introduction to discovery，acquisition，calling method of basic geography spatial data for the platform is made.Then，its advantages of data integration，publishing，sharing are shown with the mine land reclamation planning information management system as a case.

Mining area，Geographic information，Public service platform，Data sharing，Architecture design

2015-02-04

李太啟(1964—)，男，高級工程師，碩士。

TD88，TD178

A

1001-1250(2015)-04-246-04