數(shù)字南極地理信息公共服務平臺設計研究

關顯明，劉禹鑫，譚繼強

（1.國家測繪地理信息局黑龍江基礎地理信息中心，黑龍江 哈爾濱 150086；2.黑龍江測繪地理信息局，黑龍江 哈爾濱 150081）

數(shù)字南極地理信息公共服務平臺設計研究

關顯明1，劉禹鑫1，譚繼強2

（1.國家測繪地理信息局黑龍江基礎地理信息中心，黑龍江 哈爾濱 150086；2.黑龍江測繪地理信息局，黑龍江 哈爾濱 150081）

針對我國南極數(shù)據(jù)分布式存儲、沒有公共數(shù)據(jù)展示平臺的現(xiàn)狀，研究了應用地理信息技術、數(shù)據(jù)庫技術和WebGIS技術，采用面向服務架構的理念搭建數(shù)字南極地理信息公共服務平臺，統(tǒng)籌南極地理信息數(shù)據(jù)資源。不同地理位置和不同需求的用戶可以“一站式”獲得與南極相關的地理信息數(shù)據(jù)服務，為南極資源調(diào)查、多學科綜合考察提供地理信息服務。

數(shù)字南極；地理信息；公共服務平臺

國外數(shù)字極地地理空間基礎設施建設起步較早，且有一定進展，當前美國、英國、澳大利亞等21個國家相繼建立了國家層面的南極數(shù)據(jù)中心，我國也在上海、武漢設有中國南極測繪研究中心，各個國家的數(shù)據(jù)中心都以不同模式提供測繪地理信息服務，為極地科考的信息化服務和支撐起到促進作用。

雖然我國已建有自己的南極數(shù)據(jù)研究中心，但從目前南極測繪地理信息數(shù)據(jù)共享和服務方面來看，我國測繪地理信息管理部門在面向南極科考的地理信息管理與服務及技術支撐方面還沒有充分發(fā)揮作用[1]。在南極科考方面，提供的地理信息資源服務的內(nèi)容和形式還不夠豐富，未搭建南極數(shù)據(jù)資源共享平臺，測繪部門的技術服務優(yōu)勢和能力未完全發(fā)揮。因此，本研究設計利用地理信息技術、數(shù)據(jù)庫技術和Web Service技術構建數(shù)字南極地理信息公共服務平臺，為南極科考的信息化提供保障。

1 平臺架構設計

以服務為中心的數(shù)字南極地理信息公共服務平臺是從服務型、開放型、創(chuàng)新型信息化測繪體系角度[2]，以共享南極數(shù)據(jù)服務為目標，以滿足各類用戶的南極數(shù)據(jù)需求為導向，采用先進的地理信息技術和平臺共享技術來建設數(shù)字南極地理信息與數(shù)據(jù)服務共享平臺，為南極科學考察的管理者、研究者、現(xiàn)場考察實施者等不同用戶提供一個統(tǒng)一的、高效的數(shù)據(jù)共享平臺，并且平臺應該具有一定的可復制性，可為其他成果公布提供共享服務原型平臺。

1）收集上海、武漢等地南極科研機構已有的南極科考數(shù)據(jù)成果，制作形成適合在線服務發(fā)布的數(shù)據(jù)集。應用GeoGlobe Server服務管理系統(tǒng)對發(fā)布數(shù)據(jù)集進行數(shù)據(jù)資源管理，采用Web Service等開放式標準協(xié)議為廣大用戶提供符合OGC標準化接口的在線南極地理信息數(shù)據(jù)服務（包括WMTS，WFS等）[3]。

2）服務管理系統(tǒng)用于平臺的數(shù)據(jù)服務發(fā)布以及服務管理，前端用戶不可見，只對平臺管理人員開放，系統(tǒng)對平臺數(shù)據(jù)進行服務發(fā)布、服務注冊、服務監(jiān)控、用戶權限管理等操作，建設一體化的在線南極地理信息服務資源共享展示平臺。服務管理系統(tǒng)功能模塊如圖1所示。

圖1 服務管理系統(tǒng)功能框架圖

3）數(shù)字南極地理信息公共服務平臺不僅集成服務管理系統(tǒng)發(fā)布的數(shù)據(jù)服務，還包括其他南極數(shù)據(jù)研究中心面向公眾提供的數(shù)據(jù)服務，或者直接鏈接其可公開的數(shù)據(jù)庫，通過網(wǎng)絡實現(xiàn)各南極數(shù)據(jù)機構地理信息服務資源的互聯(lián)互通和服務調(diào)度，建設一體化的南極科考數(shù)據(jù)標準化服務平臺。

根據(jù)上述思路，數(shù)字南極地理信息公共服務平臺作為南極科考地理信息數(shù)據(jù)服務載體，其目的是使分布在網(wǎng)絡上的不同地理位置的用戶可以“一站式”獲得與南極相關的地理信息數(shù)據(jù)服務。平臺總體結構主要由數(shù)據(jù)層、服務層、應用層3部分組成。

數(shù)據(jù)層為平臺所提供的南極地區(qū)的DLG數(shù)據(jù)、DOM數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、地名數(shù)據(jù)和南極科考專題數(shù)據(jù)等組成的在線數(shù)據(jù)集服務。

服務層提供滿足OGC標準的接口服務。在滿足相應規(guī)范的同時，提供對此類數(shù)據(jù)服務進行監(jiān)管的服務管理系統(tǒng)，實現(xiàn)服務監(jiān)控、服務審核、服務發(fā)布、服務管理等操作。

應用層是在數(shù)據(jù)層與服務層的支撐下，利用平臺提供的南極數(shù)據(jù)服務接口及地圖API，根據(jù)用戶需求，開發(fā)和南極相關的GIS服務系統(tǒng)。

圖2 數(shù)字南極地理信息公共服務平臺結構圖

2 關鍵技術探討

1）地理信息Web服務技術。地理信息Web 服務是Web Service 技術在GIS領域中的應用，是指使用數(shù)據(jù)和相關功能以完成基本地學處理任務的Internet 應用程序。這些任務包括：地圖服務、南極專題展示分析等[4]。具體地說，地理信息Web 服務是部署在服務供應商提供的網(wǎng)絡訪問平臺上的軟件模塊，是GIS 的業(yè)務邏輯軟件，它通過由服務描述定義的地理信息Web服務接口與外界實現(xiàn)交互。Web 服務給地理信息服務提供了一個新的集成思路，即在不改變原有系統(tǒng)的基礎上，通過構建基于XML 的系統(tǒng)間的標準通信協(xié)議實現(xiàn)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)和功能的互操作。

2） 數(shù)據(jù)服務監(jiān)管技術。應用服務監(jiān)管技術將上海、武漢等極地研究中心的數(shù)據(jù)服務統(tǒng)一管理，即將所有發(fā)布的、可公開訪問的服務注冊到本平臺的服務管理系統(tǒng)中，通過本平臺的服務管理系統(tǒng)實現(xiàn)對服務的發(fā)現(xiàn)、狀態(tài)監(jiān)測和質(zhì)量評價，并實現(xiàn)訪問量統(tǒng)計、服務代理等功能。對于需要授權訪問的服務，通過逐步建立統(tǒng)一的訪問控制體系來實現(xiàn)。

3）數(shù)據(jù)庫技術。數(shù)據(jù)庫技術解決南極科考中涉及到的大量數(shù)據(jù)的有效組織和存儲問題，以減少數(shù)據(jù)存儲冗余、實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、保障數(shù)據(jù)安全以及高效地檢索數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)。平臺數(shù)據(jù)庫選取Oracle11g數(shù)據(jù)庫軟件平臺為支撐，完成南極科考方面的空間數(shù)據(jù)建模、組織和管理，實現(xiàn)多類型、多尺度、多時態(tài)的南極地理信息數(shù)據(jù)的集成化管理。

4）采用SOA 和Web Service技術搭建平臺。平臺采用面向服務架構（SOA）的理念與方法，實現(xiàn)分布式的運營模式與管理機制，完成地理信息資源與服務的管理調(diào)度及動態(tài)裝配[5]。采用Web Service 等開放式標準協(xié)議，設計便于服務描述、發(fā)布、發(fā)現(xiàn)和調(diào)用的技術結構與接口，以“共建共享、權威數(shù)據(jù)由南極相關部門維護”的原則，形成跨地區(qū)、跨部門的分布式地理信息共享與應用服務平臺。

5）平臺日志管理。平臺日志管理記錄后臺發(fā)布的數(shù)據(jù)服務和前端地圖展示系統(tǒng)的安全事件、訪問記錄、系統(tǒng)運行日志、系統(tǒng)運行狀態(tài)等各類信息，經(jīng)過規(guī)范化、格式化等處理后，以系統(tǒng)日志的形式進行存儲和管理，結合日志統(tǒng)計匯總、分析功能，實現(xiàn)對平臺信息系統(tǒng)日志的管理。

3 結 語

數(shù)字南極地理信息公共平臺的建設，將統(tǒng)籌各科考機構的南極科考數(shù)據(jù)資源進行存儲、展示，為已有的南極科考成果以及南極環(huán)境的動態(tài)變化過程提供一個在線資源共享平臺，對于部門溝通和科考效益提高，以及促進我國南極科學考察和研究具有重要意義。同時，隨著以后南極科考工作的開展和不斷推進，數(shù)字南極地理信息公共平臺也將在原有基礎上不斷擴展與更新，整合最新的南極地理信息成果，為極地科學考察管理者、研究者、現(xiàn)場實施者提供更加豐富、權威的南極數(shù)據(jù)服務。

[1] 徐開明．地理信息公共服務平臺建設與現(xiàn)代測繪服務模式[J]．地理信息世界,2006(3):41-48

[2] 衛(wèi)東．面向服務的山西省地理信息公共服務平臺建設[J]．地理信息世界,2012(1):76-79

[3] 陳軍,蔣捷,周旭．地理信息公共服務平臺的總體技術設計研究[J]．地理信息世界, 2009(3):7-11

[4] 張勇生,陳鑫祥,吳永靜．基于GeoGlobe的地理信息公共平臺建設及應用[J]．測繪地理信息,2014(3):79-81

[5] 袁存忠． 基礎地理信息公共平臺的設計和實現(xiàn)[J]．地理空間信息,2009(1):22-24

[6] 楊旭,張文燕．數(shù)字南極建設又有新進展[N]．中國測繪報,2004-06-08

[7] Sandy Carter．SOA &Web 2．0 [M]．北京:清華大學出版社, 2007

P208

B

1672-4623（2016）12-0011-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.12.004

關顯明，碩士研究生，主要從事地理信息系統(tǒng)研究與開發(fā)工作。

2015-05-25。

項目來源：測繪地理信息公益性行業(yè)科研專項資金資助項目（201412009）；極地專項資金資助項目（CHINARE2014-04-07）。