網(wǎng)絡(luò)眾籌和用戶自助相結(jié)合的新型地理信息共享應(yīng)用平臺研發(fā)

肖建華，彭清山，郭明武

(1. 武漢市測繪研究院，湖北 武漢 430022； 2. 精密工程與工業(yè)測量國家測繪局重點實驗室，湖北 武漢 430022)

作為國家基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性的信息資源，地理空間信息在國防安全和國民經(jīng)濟建設(shè)的諸多領(lǐng)域(如城市規(guī)劃、資源管理、生態(tài)保護、公共安全、應(yīng)急指揮等)發(fā)揮著越來越重要的作用，其社會化應(yīng)用需求正日益旺盛?！秶鴦?wù)院辦公廳關(guān)于促進地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見(國辦發(fā)〔2014〕2號)》提出要進一步推動地理信息跨部門、跨地區(qū)的共享應(yīng)用[1]。但目前，地理信息共享應(yīng)用總體呈現(xiàn)如下局面：①數(shù)據(jù)獨占化：即地理空間數(shù)據(jù)主要由數(shù)據(jù)生產(chǎn)部門(特別是政府部門)所獨占，沒有對外共享應(yīng)用；②共享部門化：即數(shù)據(jù)的共享程度較低，僅限于特定的部門內(nèi)部，沒有實現(xiàn)社會化共享；③系統(tǒng)封閉化：即構(gòu)建的GIS應(yīng)用系統(tǒng)是封閉的，難以擴展；④應(yīng)用孤島化：即系統(tǒng)與系統(tǒng)之間相互孤立、難以實現(xiàn)信息交換共享[2-3]。

除了受保護知識產(chǎn)權(quán)和保障信息安全等因素外影響外，常規(guī)GIS應(yīng)用系統(tǒng)(簡稱常規(guī)GIS)開放性與靈活性差的缺點是產(chǎn)生上述局面，并阻礙地理信息社會化共享應(yīng)用的重要因素。為了進一步促進地理信息低成本高效率的社會化共享應(yīng)用，本文研發(fā)了一套網(wǎng)絡(luò)眾籌和用戶自助相結(jié)合的新型地理信息共享應(yīng)用平臺(簡稱平臺)。應(yīng)用實踐表明，該平臺打破了地理信息傳統(tǒng)共享應(yīng)用模式，克服了常規(guī)GIS在數(shù)據(jù)共享應(yīng)用上的缺陷，能進一步促進地理信息的社會化共享應(yīng)用。

1　平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

1.1　概要設(shè)計

本文基于SOA架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)眾籌及組合搭建等思想，同時結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)開放性與參與性的特點，對平臺進行了如圖1所示的概要設(shè)計。平臺采用SOA架構(gòu)，并借助其松散耦合的特點來解決常規(guī)GIS各模塊之間緊耦合而難以擴展的問題；借鑒網(wǎng)絡(luò)眾籌思想，制定能滿足多方自由參與的開放式數(shù)據(jù)共享應(yīng)用模式[4]，以解決常規(guī)GIS資源獨占和重復建設(shè)等問題；采用組合搭建思想，通過數(shù)據(jù)及功能的集成組合，來解決常規(guī)GIS封閉固化和難以滿足用戶個性化需要的問題。

圖1　平臺概要設(shè)計

該平臺涉及3大主體，即地理信息需求方、供給方和管理運維方。需求方對應(yīng)于地理信息的使用者，供給方對應(yīng)于地理信息的提供者，管理運維方對應(yīng)于平臺的管理運維機構(gòu)。地理信息使用者又可能是地理信息的提供者和應(yīng)用開發(fā)者。

該平臺類似如地理信息淘寶網(wǎng)站。地理信息需求方和供給方以該平臺為紐帶，通過精準對接與雙向互動來實現(xiàn)地理信息資源的分建共享、在線集成和按需應(yīng)用[5]。需求方根據(jù)自身需要向網(wǎng)絡(luò)供給方發(fā)起資源應(yīng)用需求；供給方在自愿接入、數(shù)據(jù)合法、尊重隱私的前提下，結(jié)合自身優(yōu)勢和需求方的需求特點，按照預設(shè)數(shù)據(jù)規(guī)范與共享、交易機制[6]，通過平臺無償或有償向需求方提供地理數(shù)據(jù)或地理功能服務(wù)；管理運維方通過平臺連接供需雙方，并保證供需雙方良性互動。

該平臺將網(wǎng)絡(luò)中需求方的內(nèi)在需求轉(zhuǎn)化成了供給方的獲利點，激發(fā)了供給方(主要包括政府部門及企業(yè))貢獻智慧、共享地理信息資源的熱情。平臺的核心是眾籌互助+用戶自助，通過眾籌互助實現(xiàn)地理信息資源跨組織、跨部門的共享，讓用戶低成本、高效率的獲取數(shù)據(jù)及功能服務(wù)；通過用戶自助實現(xiàn)數(shù)據(jù)及功能服務(wù)的選擇與組合集成，讓用戶按需應(yīng)用地理信息資源；平臺通過眾籌互助+用戶自助讓地理信息資源應(yīng)用實現(xiàn)了從封閉獨占到開放合作，從重復建設(shè)到共建共享的轉(zhuǎn)變[7]。

1.2　相關(guān)配套機制

為了保障供需雙方能基于該平臺進行地理信息資源的交換共享與個性化應(yīng)用，本文建立并實現(xiàn)了“誰生產(chǎn)、誰維護，誰負責、誰受益，誰使用、誰付費”的地理信息共享應(yīng)用機制。即要求不同的地理信息資源提供者維護管理各自的地理信息資源，并以O(shè)GC標準地理服務(wù)的形式對平臺用戶提供數(shù)據(jù)或功能服務(wù)。各數(shù)據(jù)(或功能)服務(wù)提供單位為保障資源的安全，對自己提供的數(shù)據(jù)(或功能)服務(wù)進行授權(quán)管理。只有獲得供給方批準授權(quán)的用戶才能應(yīng)用相應(yīng)的地理服務(wù)資源。在使用計費方面，本文研究并實現(xiàn)了按量計費、按月計費和按年計費等方式。此外，還建立了資源評價機制和第三方監(jiān)管機制等。其中資源評價機制讓資源使用者可以對所授權(quán)使用資源的質(zhì)量進行在線評價，以督促資源提供方提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，同時也為其他用戶提供了參考。第三方監(jiān)管機制對應(yīng)于管理運維方的各種監(jiān)管手段(如非法用戶禁用等)。它主要用于協(xié)調(diào)供需雙方的各種行為，以確保平臺穩(wěn)定良性運行[8]。

1.3　功能設(shè)計與實現(xiàn)

依據(jù)上述概要設(shè)計，本文將平臺細分為3個既獨立又相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)：資源創(chuàng)建與更新維護系統(tǒng)、應(yīng)用授權(quán)與運維監(jiān)管系統(tǒng)和資源檢索與組合應(yīng)用系統(tǒng)。

資源創(chuàng)建與更新維護系統(tǒng)主要實現(xiàn)海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、編輯處理、服務(wù)創(chuàng)建及更新維護等功能。該系統(tǒng)采用桌面版的方式研發(fā)。由于目前最常用的地理空間數(shù)據(jù)主要包括ArcGIS數(shù)據(jù)和DWG數(shù)據(jù)，為此，本系統(tǒng)提供了處理這兩類數(shù)據(jù)的環(huán)境，即GIS環(huán)境和CAD環(huán)境。GIS環(huán)境主要對ArcGIS中的SHP、Geodatabase等數(shù)據(jù)進行處理；CAD環(huán)境主要實現(xiàn)DWG數(shù)據(jù)格式與SHP的轉(zhuǎn)換、DWG數(shù)據(jù)創(chuàng)建地圖服務(wù)等。其開發(fā)語言采用C#，集成開發(fā)環(huán)境為Visual Studio2010+ArcGIS+MxDraw CAD二次開發(fā)組件。

應(yīng)用授權(quán)與運維監(jiān)管系統(tǒng)主要對地理數(shù)據(jù)服務(wù)、功能服務(wù)進行注冊管理、使用控制，并對平臺進行運維管理。其主要功能包括：用戶管理、服務(wù)注冊、服務(wù)管理、授權(quán)管理、訪問控制、日志管理、運營監(jiān)控、服務(wù)計量等。地理信息供給方通過該系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)服務(wù)及功能服務(wù)的注冊、使用授權(quán)、訪問控制及服務(wù)計量等；管理運維方通過該平臺完成用戶管理、運營監(jiān)控等管理工作。該系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，基于JQuery二次開發(fā)完成。

資源檢索與組合應(yīng)用系統(tǒng)主要實現(xiàn)地理數(shù)據(jù)資源展示、檢索(如圖2所示)、應(yīng)用申請及組合應(yīng)用等。組合后的系統(tǒng)提供了GIS常用的視圖操作、圖層控制、符號化、數(shù)據(jù)疊加、地圖保存(如圖3(a)所示)、關(guān)鍵詞查詢、空間查詢、要素統(tǒng)計、緩沖區(qū)分析、疊加分析等空間分析功能(如圖3(b)所示)。用戶還可以根據(jù)自己的需要，通過采用自己開發(fā)或從平臺中申請的功能服務(wù)來擴展系統(tǒng)功能資源池中的功能。該系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，基于ArcGIS Portal二次開發(fā)完成。

圖2　地理數(shù)據(jù)資源展示檢索截圖

資源創(chuàng)建與更新維護系統(tǒng)以工具包的形式在資源檢索與組合應(yīng)用系統(tǒng)上提供下載鏈接。平臺中的注冊用戶都可以登錄資源創(chuàng)建與更新維護系統(tǒng)下載后進行數(shù)據(jù)處理。應(yīng)用授權(quán)與運維監(jiān)管系統(tǒng)和資源檢索與組合應(yīng)用系統(tǒng)相互聯(lián)系。地理信息供給方在應(yīng)用授權(quán)與運維監(jiān)管系統(tǒng)中注冊的地理數(shù)據(jù)或地理功能服務(wù)均可在資源檢索與組合應(yīng)用系統(tǒng)中展示或檢索。用戶在資源檢索與組合應(yīng)用系統(tǒng)中的操作行為可以通過應(yīng)用授權(quán)與運維監(jiān)管系統(tǒng)展示。

1.4　應(yīng)用流程

用戶基于該平臺實現(xiàn)地理信息共享應(yīng)用的一般流程為：需求發(fā)布(需求方)→服務(wù)創(chuàng)建(供給方)→服務(wù)注冊(供給方)→服務(wù)檢索(需求方)→應(yīng)用申請(需求方)→應(yīng)用授權(quán)(供給方)→系統(tǒng)組合(需求方)→系統(tǒng)應(yīng)用(需求方)→資源評價(需求方)→應(yīng)用審計(管理運維方)。即地理信息需求方通過應(yīng)用授權(quán)與運維監(jiān)管系統(tǒng)發(fā)布資源需求；地理信息提供方結(jié)合需求方發(fā)布的資源需求和自身優(yōu)勢，在利益驅(qū)動(或免費提供)下利用資源創(chuàng)建與更新維護系統(tǒng)創(chuàng)建地理數(shù)據(jù)或功能服務(wù)，接著采用應(yīng)用授權(quán)與運維監(jiān)管系統(tǒng)向平臺注冊服務(wù)；地理信息需求方通過資源檢索與組合應(yīng)用系統(tǒng)檢索服務(wù)對檢索到的服務(wù)提出應(yīng)用申請(如果收費，同時先向管理運維方付費)；地理信息提供方通過應(yīng)用授權(quán)與運維監(jiān)管系統(tǒng)進行使用授權(quán)；地理信息需求方將獲得授權(quán)的數(shù)據(jù)及功能服務(wù)通過資源檢索與組合應(yīng)用系統(tǒng)組合成GIS應(yīng)用系統(tǒng)后進行應(yīng)用。應(yīng)用完畢后，可以對資源進行評價(如數(shù)據(jù)完整性、現(xiàn)勢性等)；管理運維方可以通過該平臺對上述過程進行審計、監(jiān)管，以確保平臺的良性運行。

圖3　組合系統(tǒng)功能截圖

1.5　應(yīng)用實例

目前，本文平臺已在武漢市多個不同的團體內(nèi)進行了成功的推廣。這些不同的團體基于各自不同的應(yīng)用目標，在各自不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境里基于本文平臺構(gòu)建了不同的地理信息共享應(yīng)用朋友圈，實現(xiàn)了地理信息資源在各自團體的不同部門間互助共享與自助應(yīng)用。其中代表性的應(yīng)用實例是在武漢市最近一次三規(guī)修編工作中的應(yīng)用。

2015年，武漢市國土資源和規(guī)劃局(簡稱市局)啟動了新一輪城市總體規(guī)劃、土地利用總體規(guī)劃和綜合交通規(guī)劃(簡稱三規(guī))修編工作。本次三規(guī)修編工作涉及的參編單位和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提供單位包括市局各處室和市局下屬的11家二級單位(如武漢市測繪研究院、武漢市規(guī)劃設(shè)計院、武漢市國土規(guī)劃信息中心、武漢市交通發(fā)展戰(zhàn)略研究院等)。與以往其他規(guī)劃編制工作一樣，如何解決海量地理空間數(shù)據(jù)跨部門共享應(yīng)用壁壘仍然是本次三規(guī)修編工作面臨的最突出問題。按照市局相關(guān)文件要求，武漢市本次三規(guī)修編工作采用了本文平臺作為數(shù)據(jù)交換與共享應(yīng)用平臺。各參編單位及課題組結(jié)合自己承擔的編制任務(wù)，通過本平臺與數(shù)據(jù)所有方對接，在獲得使用權(quán)限后，結(jié)合自己應(yīng)用需要，組合搭建自己個性化的應(yīng)用系統(tǒng)。該平臺首次打破了以往規(guī)劃編制過程中長期面臨的數(shù)據(jù)被動共享或難共享的局面，實現(xiàn)了14大類、213小類地理空間數(shù)據(jù)在各參編單位之間主動與自組織式的高效共享。為各參編單位獲取與應(yīng)用地理空間數(shù)據(jù)提供了強有力的支撐。

2　平臺的創(chuàng)新

表1從用戶對象、服務(wù)方式和建設(shè)目標等17個方面對比分析了本文平臺與常規(guī)GIS的區(qū)別。從該表可以看出，本文平臺具有常規(guī)GIS無法比擬的諸多優(yōu)點。其中最顯著的區(qū)別是常規(guī)GIS的服務(wù)方式為“我提供什么，用戶接受什么；用戶怎么應(yīng)用由我決定”，而本文平臺是“用戶需要什么，我提供什么；用戶怎么應(yīng)用由用戶自己決定”[9]。

表1　本文平臺與常規(guī)GIS的區(qū)別

3　結(jié)　語

本文成果開創(chuàng)了地理信息共享應(yīng)用的新模式、提升了地理信息的服務(wù)能力、降低了地理信息共享應(yīng)用的專業(yè)門檻。它對解決地理信息社會化應(yīng)用過程中長期暴露的各自為政、重復投入等問題，以及促

進我國地理信息科技進步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展均具有重要作用。為了讓該平臺能得到更好的推廣應(yīng)用，下一步將進一步增強平臺的個性化定制能力和數(shù)據(jù)安全保密防護能力。此外，還將引入并實現(xiàn)積分制等數(shù)據(jù)共享激勵機制。

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