基于云平臺的地理處理服務模型研究

張肖肖

摘 要：針對GIS所提供的單個地理處理功能難以完成跨流程、綜合性的地理處理任務的缺陷，探討利用工作流建模技術(shù)，基于云平臺和ArcGIS，構(gòu)建GP服務模型，將多種操作流程融合并封裝打包成一個模型工具箱，實現(xiàn)綜合復雜任務的自動化操作。以遙感圖像變化檢測為例，驗證了本文模型和方法的有效性。

關(guān)鍵詞：云平臺；地理處理模型；工作流；變化檢測

1 前言

越來越多的GIS既需要訪問其他系統(tǒng)提供的網(wǎng)絡(luò)服務，也需要向其他系統(tǒng)提供空間信息服務[1]。且GP模型涵蓋綜合復雜的功能，在ArcGIS中構(gòu)建模型時過程繁雜，其適用范圍有限，不利于成果的推廣。需將GP模型共享于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，方便用戶以跨平臺的方式調(diào)用該模型，節(jié)約工作量、資源占用和時間。利用ArcGIS Server可將GIS資源發(fā)布為服務，向GIS服務器提供該服務自帶的存儲資源、發(fā)布服務、GIS運算，結(jié)果反饋等功能。一個GIS服務器可涵蓋多種類型的GIS服務。Geoprocessing模型工具經(jīng)過ArcGIS Server封裝為GP服務，該服務能提供全方位的在線Geoprocessing功能[2]，方便用戶通過搜索引擎、Web瀏覽器快速查找發(fā)布的服務、應用程序或調(diào)用其系統(tǒng)的功能。通過服務的方式使資源在不同客戶端共同享用。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1 國外研究現(xiàn)狀

20世紀60年代，ESRI公司研發(fā)了一套完整的GIS應用平臺，即由實現(xiàn)空間分析和地理數(shù)據(jù)處理的共享組件構(gòu)成的ArcGIS。它為用戶創(chuàng)建了一套功能強大、界面友好、方便系統(tǒng)的平臺，可完成GIS開發(fā)、地理信息的瀏覽、地理數(shù)據(jù)的編輯、分析和存儲、地理信息的發(fā)布等任務[2]，能滿足社會眾領(lǐng)域的需求。Web GIS是地理信息系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)融合后誕生的新技術(shù)[1]，其服務價值巨大。伴隨網(wǎng)絡(luò)服務的興起，地理信息產(chǎn)業(yè)得到一定發(fā)展，如今GIS已經(jīng)離不開網(wǎng)絡(luò)媒介，Web GIS已然是GIS應用的主流[3]，其便捷簡單、良好的封裝性、易操作性、集成的特點，為GIS的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。

2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

目前在國內(nèi)，伴隨GIS技術(shù)的普及應用和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，中國的GIS應用已經(jīng)從傳統(tǒng)的國防建設(shè)、國民經(jīng)濟建設(shè)等應用延伸到交通、便民服務、手機檢索等新興社會應用領(lǐng)域[1]，拓展為非專業(yè)、大眾化的共享公共服務和個人地理信息服務。GIS技術(shù)已發(fā)展到了服務階段。研究者對GIS服務的研究也逐步從理論研究走向?qū)嶋H應用[1]。能提供強大、穩(wěn)定、高性能、安全、低成本GIS功能的GIS云服務迅速發(fā)展起來[4]。但由于對數(shù)據(jù)的安全和保密性比較敏感，所以國內(nèi)對GIS云服務的運用有些保守。

3 地理處理服務模型設(shè)計

ArcGIS具備對地理數(shù)據(jù)的顯示與發(fā)布、管理、查詢、處理、模擬、地理處理分析等功能。地理處理是對已有數(shù)據(jù)進行操作的處理過程，即可是單個的地理操作，也可依次執(zhí)行多個地理任務。模型開發(fā)者利用建模工具把具體的操作過程用分別代表輸入數(shù)據(jù)、處理工具、輸出數(shù)據(jù)的圖形繪制成流程。在構(gòu)建完模型的圖形表達后，整個模型的處理功能同時完成。地理處理模型就是地理建模的結(jié)果，是對地理環(huán)境中具體空間分析操作的抽象簡化表達，將具體地理處理過程整合在一起并流程化，封裝成統(tǒng)一的空間分析模型。地理處理服務要滿足客戶的特殊需求提供完整體系的地理處理工具。需實現(xiàn)地理處理模型共享，為用戶提供一體化、一戰(zhàn)式服務。地理處理服務模型設(shè)計涉及到概念模型設(shè)計、模型的構(gòu)建和模型的發(fā)布。

4 遙感圖像變化檢測

4.1 遙感圖像變化檢測原理

遙感圖像變化檢測是對待研究區(qū)域的兩期或多期影像做光譜特征差異或空間結(jié)構(gòu)特征差異，分析出地物隨時間、空間變遷的特征，定性、定量地辨別目標類型轉(zhuǎn)變、位置分布狀況，分析變化走向及變化程度[17]。最終確定目標地物的空間位置變化分布及其類型轉(zhuǎn)變結(jié)果的信息。變化檢測的實質(zhì)是分類，將檢測得到的差異圖像分為變化、未變化兩大類。

4.2 遙感圖像變化檢測流程

變化檢測的一般操作流程：涵蓋圖像的選擇與預處理、目標變化特征的識別、檢測結(jié)果的分析、精度評估。首先對兩期圖像進行幾何配準、輻射校正等預處理；再提取其紋理特征并將兩期圖像中各波段的紋理特征與光譜特征對應做代數(shù)（差值）運算、得到紋理和光譜差值圖像后，將其疊合為一幅差值圖像；再對該差值圖像分析比較圖像差異是否大于某一閾值，以確定并獲得變化的信息圖像。

5 結(jié)束語

本文對GP服務模型構(gòu)建及GIS云平臺的實現(xiàn)進行探討與研究，得出結(jié)論如下：

（1）單機的GIS地理處理功能單一，無法滿足復雜應用的需求，只有經(jīng)過一定方式將其組合后才能充分發(fā)揮GIS空間處理功能的優(yōu)勢。

（2）依據(jù)Geoprocessing工作流建模技術(shù)，實現(xiàn)地理處理（GP）模型的構(gòu)建。模型開發(fā)者基于ArcGIS Server的服務器實現(xiàn)發(fā)布，用戶可基于服務器可訪問此模型并獲取回饋的結(jié)果。此GP模型服務的優(yōu)勢在于用戶可方便快捷地在服務器上訪問調(diào)用此模型，整套圖像變化檢測流程可被多次重復使用。這有助于改善傳統(tǒng)基于專業(yè)ENVI軟件實現(xiàn)變化檢測的難題，解放資源的占用并提高檢測速度。

參考文獻

[1] 李瑋顧，郝香山，程俊來等.GIS云服務平臺體系架構(gòu)與技術(shù)實現(xiàn)[J].北京：測繪與空間地理信息.2011（34）：58-63.

[2] 盧延玉，孫大龍.在ArcGIS Server中構(gòu)建地理處理服務及客戶端調(diào)用[J].哈爾濱：測繪與空間地理信息.2012（5）：90-93.

[3] 石永閣，邊馥苓.基于云平臺的遙感信息公共服務研究[J].武漢：地理信息世界.2011：29-31.

[4] Graham S and Simeonov S.Building Web services with Java.SAMS，2001.