基于開源技術(shù)的數(shù)字縣級地理信息公共平臺構(gòu)建

方丹

摘要： 本文探索完全運用Geoserver、Openscale、PosGIS等開源技術(shù)建設(shè)縣級數(shù)字城市地理信息平臺，搭建了電子地圖框架和門戶網(wǎng)站，不僅解決了縣級平臺與市級平臺互聯(lián)互通的問題，更降低了經(jīng)濟成本，為實現(xiàn)縣級數(shù)字城市平臺探索免費開源的新思路。

Abstract： This paper explores the construction of county level digital geographic information public platform completely based on open source technology， such as Geoserver， Openscale， PosGIS， builds an electronic map framework and portal site， which not only solves the problem of the county level platform and the municipal platform interoperability， but also reduces the economic costs， in order to explore the new ideas of free and open source for digital city platform.

關(guān)鍵詞： 開源；Geoserver；Openscale；GIS；地理信息公共平臺

Key words： open source；Geoserver；Openscale；GIS；geographic information public platform

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）09-0084-03

0 引言

數(shù)字城市是城市信息化建設(shè)不可或缺的基礎(chǔ)支撐，自從2006年國家測繪地理信息局啟動“數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)”以來，數(shù)字城市建設(shè)基本已覆蓋絕大部分的地級市，現(xiàn)已將逐步向縣級城市大力推進，實現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)化的國家、省級、市級、縣級互聯(lián)互通的地理信息公共平臺。然而，目前已有的大部分縣級數(shù)字城市建設(shè)絕大部分集中在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，中西部欠發(fā)達地區(qū)的經(jīng)濟、技術(shù)、基礎(chǔ)測繪條件相對較弱，推進工作存在技術(shù)力量薄弱、資金缺乏、硬件老化等諸多困難。然而，經(jīng)濟的飛速發(fā)展又使得這些縣（區(qū)）對建立該區(qū)域內(nèi)權(quán)威統(tǒng)一的基礎(chǔ)地理空間信息公共平臺有著非常迫切的需求。如何降低縣級數(shù)字城市平臺建設(shè)的成本，并實現(xiàn)與市級、省級的互通是經(jīng)濟欠發(fā)達縣區(qū)面臨的重要課題。

軟件開源目前已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢，開源GIS平臺憑借其源代碼公開，可以靈活修改、復(fù)制、再分發(fā)以實現(xiàn)不同需求等優(yōu)勢逐漸引起了廣泛的關(guān)注，運用于欠發(fā)達地區(qū)的地理信息公共平臺搭建具有很強的適用性。本文目的在于探討完全利用開源軟件搭建縣級地理信息公共平臺的技術(shù)路線和方法，結(jié)果表明，這種方式不僅可以降低該區(qū)域空間數(shù)據(jù)獲取與利用的技術(shù)難度與經(jīng)濟成本，還可以節(jié)約成本，對于豐富及完善市級與省級地理空間框架，促進地方社會經(jīng)濟的發(fā)展都有著極為重要的意義。

1 關(guān)鍵技術(shù)

近年來，隨著開源技術(shù)的蓬勃發(fā)展，許多優(yōu)秀的開源軟件大量涌出，這些平臺不受數(shù)據(jù)兼容性、易用性等問題的限制，功能性強、技術(shù)較為先進，受到許多技術(shù)狂熱者的大力支持。然而，由于這些開源平臺多屬于底層開發(fā)，和商業(yè)平臺比起來開發(fā)周期長、難度大，在功能和界面上都有很大的局限性，尤其是在如何與商用軟件的耦合方面是一個很大的技術(shù)難題。經(jīng)過對比和研究，最終選定了以下幾個軟件作為本項目的開發(fā)平臺。（圖1）

1.1 OpenScales地圖框架 OpenScales是一個優(yōu)秀的前臺地圖框架，開發(fā)者可以用來開發(fā)各種網(wǎng)絡(luò)版、手機版和桌面版的地圖程序。它是基于ActionScript 3 和 Flex寫的，能夠支持各種標準的地圖服務(wù)，比如WMS、WFS、TMS、OSM等。它是基于LGPL開源協(xié)議的，從出道就極受歡迎，因為與 Google Map Flex API 和 ArcGIS Flex API 等其他基于FLEX的前臺地圖框架相比，它是開源免費的，這意味著無限的潛力。它的功能主要包括：能夠支持多種圖層；兼容各種地圖服務(wù)軟件；強大的矢量描繪功能；支持點擊、拖拽完成地圖編輯操作；內(nèi)置地圖控件；多平臺支持。

1.2 GeoServer GeoServer基于JAVA語言編寫的。利用GeoServer可以方便的發(fā)布地圖數(shù)據(jù)，允許用戶對特征數(shù)據(jù)進行更新、刪除、插入操作，通過GeoServer可以方便地在用戶之間迅速共享空間地理信息。它可以兼容WMS和 WFS特性；支持PostGIS 、Shapefile 、ArcSDE、 Oracle等數(shù)據(jù)格式；支持上百種投影；能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)地圖輸出為jpeg、gif、png 等格式；能夠運行在任何基于J2EE/Servlet容器之上，是目前最為流行的WebGIS開源平臺。

1.3 Flex Flex是一個高效、免費的開源框架，可用于構(gòu)建具有表現(xiàn)力的 Web應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序利用Adobe Flash Player和Adobe AIR，運行時跨瀏覽器、桌面和操作系統(tǒng)實現(xiàn)一致的部署。它是目前公認的流媒體技術(shù)支持最好的應(yīng)用。豐富絢麗的界面元素，可以給用戶最好的使用體驗。

1.4 HTML5 HTML5是用于取代1999年所制定的 HTML 4.01 和 XHTML 1.0 標準的HTML標準版本；現(xiàn)在仍處于發(fā)展階段。HTML 5有兩大特點：首先，強化了Web網(wǎng)頁的表現(xiàn)性能。其次，追加了本地數(shù)據(jù)庫等 Web 應(yīng)用的功能。廣義論及HTML5時，實際指的是包括HTML、CSS和JavaScript在內(nèi)的一套技術(shù)組合。它希望能夠減少瀏覽器對于需要插件的豐富性網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)，如Adobe Flash、Microsoft Silverlight，與Oracle JavaFX的需求，并且提供更多能有效增強網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的標準集。

1.5 PostGIS PostGIS是一種對象關(guān)系型數(shù)據(jù)庫PostgreSQL的一個擴展，PostgreSQL也是目前功能最強大、特性最豐富和最復(fù)雜的自由軟件數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，是目前最重要的開源數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品開發(fā)項目之一。PostGIS在對象關(guān)系型數(shù)據(jù)庫PostgreSQL上增加了存儲管理空間數(shù)據(jù)的能力，相當于Oracle的spatial部分。PostGIS最大的特點是符合并且實現(xiàn)了OpenGIS的一些規(guī)范，是最著名的開源GIS數(shù)據(jù)庫。

2 實施方案

數(shù)字縣級地理信息公共平臺是一個集數(shù)據(jù)、資源、信息供享為一體的平臺，其中的最重要的部分就是電子地圖框架。在試驗中，整個平臺以TomCat為Web應(yīng)用服務(wù)器，以Geosrerver為地圖數(shù)據(jù)發(fā)布的服務(wù)器，以openscale為地圖展示框架，實現(xiàn)地圖資源的顯示、瀏覽、操作，以及對空間信息的查詢、搜索、繪制等功能。

2.1 系統(tǒng)架構(gòu) 平臺是B/S架構(gòu)，主要分為數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層三個基本架構(gòu)，其體系架構(gòu)圖如圖2所示。

①數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層以試驗區(qū)地理空間框架數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，主要包括平臺所需的地理實體數(shù)據(jù)、電子地圖、地名地址、道路、影像等基礎(chǔ)地理空間框架數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)主要由開源軟件PostGIS空間數(shù)據(jù)庫進行組織管理。

②服務(wù)層。服務(wù)層支撐著應(yīng)用層地圖應(yīng)用服務(wù)、數(shù)據(jù)接口服務(wù)等功能。所有服務(wù)均遵循標準服務(wù)接口規(guī)范。Geoserver地圖服務(wù)器是整個平臺的核心，它接收瀏覽器發(fā)送的對空間數(shù)據(jù)的請求，調(diào)用WMS/WFS服務(wù)完成用戶請求的地圖數(shù)據(jù)的查詢分析功能，并通過Web服務(wù)器將操作的結(jié)果返回給客戶端瀏覽器或其他地圖平臺。

③應(yīng)用層。應(yīng)用層只要是客戶端用戶與平臺服務(wù)器的交互接口，當用戶通過瀏覽器端發(fā)出瀏覽、查詢等操作時，服務(wù)器端就會進行處理和運算，并將結(jié)果在客戶端瀏覽器顯示。

2.2 功能實現(xiàn)

①電子地圖框架。電子地圖框架的功能主要包括，地圖瀏覽、興趣點查詢、路徑分析、地圖對比、書簽管理、打印輸出、全屏展示、公交換乘等基本的功能。功能難點主要在地圖調(diào)用上，由于該平臺采用的開源的OpenScale不具備調(diào)用市、省級發(fā)布的ArcGISServer MapServer服務(wù)類型的接口，因此，需要編寫轉(zhuǎn)換接口進行服務(wù)的調(diào)用，還要解決互相疊加顯示的問題，以實現(xiàn)不同平臺的互聯(lián)互通。另外，平臺還實現(xiàn)了調(diào)用天地圖、谷歌、NASA地圖等其他網(wǎng)絡(luò)共享地圖。

②門戶網(wǎng)站。門戶網(wǎng)站是各類應(yīng)用、資源、信息的匯聚中心，是平臺資源交換共享的門戶。目前，門戶網(wǎng)站主要包括以下幾個版塊：首頁、電子地圖、服務(wù)資源、市縣直通、下載中心等功能。用戶通過電子地圖可以進行地圖瀏覽及操作，通過服務(wù)資源可以查看數(shù)據(jù)服務(wù)的詳細信息，也可以通過下載中心下載平臺的二次開發(fā)接口及相關(guān)學(xué)習資料。將來還可以根據(jù)當?shù)氐奶攸c定制具有當?shù)靥厣慕缑婧凸δ堋?/p>

3 結(jié)論與展望

目前，開源GIS平臺已逐漸從從實驗室走向了實用化和商業(yè)化，雖然在很多方面距離商業(yè)GIS平臺或獨立底層開發(fā)平臺有一定的差距，但它具有擴展性強、部署靈活性好、軟件成本低廉等優(yōu)勢，尤其是在存在資金困難的地區(qū)或者中小企業(yè)會有非常好的運用價值。本文通過研究和嘗試開源技術(shù)運用于縣級數(shù)字城市地理信息平臺，取得了一定的成效，探索了一種新的解決方案。下一步除了繼續(xù)完善已有的成果以外，還將繼續(xù)研發(fā)后臺運維管理系統(tǒng)，使平臺形成一個集空間資源整合、管理、服務(wù)發(fā)布、應(yīng)用搭建及運維保障為一體的完整解決方案。

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