智慧廣州時(shí)空云平臺(tái)功能即服務(wù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張鵬程，楊梅，何華貴，徐志杰

(廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510060)

1 引 言

為了全面加快推進(jìn)智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)的試點(diǎn)建設(shè)，國(guó)家測(cè)繪地理信息局于2017年8月出臺(tái)了《智慧城市時(shí)空大數(shù)據(jù)與云平臺(tái)建設(shè)技術(shù)大綱》[1](2017版，以下簡(jiǎn)稱《技術(shù)大綱》)，《技術(shù)大綱》明確規(guī)定了云平臺(tái)應(yīng)以計(jì)算存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)、功能、接口和知識(shí)服務(wù)為核心，形成服務(wù)資源池，功能即服務(wù)作為服務(wù)資源池中的五大服務(wù)之一，是云平臺(tái)中的重要建設(shè)內(nèi)容。

本文以廣州市為例，詳細(xì)介紹了智慧廣州時(shí)空云平臺(tái)中功能即服務(wù)的模塊設(shè)計(jì)、功能實(shí)現(xiàn)以及使用實(shí)例等，可為其他城市開(kāi)展類似的功能模塊提供借鑒和參考。

2 《技術(shù)大綱》對(duì)功能服務(wù)的要求

依據(jù)《技術(shù)大綱》，云平臺(tái)的功能即服務(wù)應(yīng)包括如下4類模塊，如圖1所示：①地圖必選模塊：包括注冊(cè)認(rèn)證、登錄認(rèn)證、權(quán)限認(rèn)證；地圖的放大、縮小、漫游、切換；距離、面積量測(cè)；屬性查詢、空間查詢、興趣點(diǎn)定位；二三維地圖瀏覽、歷史地圖切換、歷史資源疊加、歷史要素檢索展示等。②地圖可選模塊：包括服務(wù)加載；目錄瀏覽、查詢、訂閱和檢索；元數(shù)據(jù)注冊(cè)、查詢、下載、編輯、圖形預(yù)覽；角度量測(cè)；疊加、緩沖、最佳路徑、統(tǒng)計(jì)等空間分析；專題地圖；地理編碼；定制服務(wù)；數(shù)據(jù)發(fā)布；服務(wù)注冊(cè)、查詢、聚合和鏈接；服務(wù)元數(shù)據(jù)查詢、服務(wù)元數(shù)據(jù)自動(dòng)更新；服務(wù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、服務(wù)統(tǒng)計(jì)分析。③地圖專業(yè)模塊包括保密處理、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、投影轉(zhuǎn)換等。④其他非地圖類的功能服務(wù)，包括訪問(wèn)日志收集與分析、用戶注冊(cè)審核、用戶消息通知等。

圖1 時(shí)空云平臺(tái)對(duì)功能服務(wù)模塊

3 云平臺(tái)功能即服務(wù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 地圖必選功能服務(wù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

地圖必選操作功能服務(wù)包括：①注冊(cè)認(rèn)證：當(dāng)新服務(wù)需要注冊(cè)時(shí)，系統(tǒng)提供對(duì)服務(wù)內(nèi)容的審批與認(rèn)證功能；②登錄認(rèn)證：當(dāng)用戶需要登錄平臺(tái)時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)密碼輸入對(duì)用戶身份進(jìn)行安全認(rèn)證，如圖2所示；③權(quán)限認(rèn)證：當(dāng)用戶需要使用平臺(tái)某一部分系統(tǒng)功能或數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)權(quán)限關(guān)聯(lián)對(duì)該用戶信息進(jìn)行安全認(rèn)證；④地圖放大：對(duì)電子地圖進(jìn)行放大的操作；⑤地圖縮?。簩?duì)電子地圖進(jìn)行縮小的操作；⑥地圖漫游：對(duì)電子地圖進(jìn)行拖動(dòng)、視覺(jué)調(diào)整等操作；⑦地圖切換：對(duì)顯示地圖圖層進(jìn)行切換操作；⑧地圖比對(duì)：實(shí)現(xiàn)雙屏、三屏、四屏等多窗口的地圖對(duì)比，如圖3所示；⑨距離量測(cè)：量測(cè)地圖上任意兩點(diǎn)到多點(diǎn)的直線距離；⑩面積量測(cè)：對(duì)地圖上任意多邊形所覆蓋的面進(jìn)行面積量測(cè)；屬性查詢：提供根據(jù)地圖屬性值進(jìn)行查詢；空間查詢：提供識(shí)別查詢，用戶使用該工具點(diǎn)擊地圖要素，結(jié)果列表顯示識(shí)別查詢的實(shí)體要素以及要素屬性，高亮顯示要素實(shí)體；興趣點(diǎn)定位：通過(guò)查詢結(jié)果或者坐標(biāo)值對(duì)興趣點(diǎn)進(jìn)行圖上定位。

圖2 時(shí)空云平臺(tái)登錄認(rèn)證功能

圖3 時(shí)空云平臺(tái)地圖比對(duì)功能

3.2 地圖可選編輯功能服務(wù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

地圖可選功能服務(wù)包括：①服務(wù)加載：系統(tǒng)對(duì)選擇的服務(wù)執(zhí)行加載操作；②目錄瀏覽：對(duì)服務(wù)目錄信息進(jìn)行瀏覽操作，如圖4所示；③目錄查詢：通過(guò)關(guān)鍵字等信息對(duì)目錄進(jìn)行查詢；④目錄訂閱：對(duì)選中目錄進(jìn)行訂閱的操作；⑤目錄檢索：對(duì)目錄信息進(jìn)行檢索的操作；⑥元數(shù)據(jù)注冊(cè)：對(duì)新增元數(shù)據(jù)信息進(jìn)行系統(tǒng)注冊(cè)的操作；⑦元數(shù)據(jù)查詢：通過(guò)關(guān)鍵字等信息對(duì)元數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢；⑧元數(shù)據(jù)下載：對(duì)選中的元數(shù)據(jù)信息執(zhí)行下載的操作；⑨元數(shù)據(jù)編輯：對(duì)選擇的元數(shù)據(jù)進(jìn)行增刪改等信息編輯操作；⑩圖形預(yù)覽：能夠以縮略圖形式預(yù)覽服務(wù)圖層；角度量測(cè)：選擇兩坐標(biāo)位置后，提供角度量測(cè)功能；疊加分析：根據(jù)用戶選擇的疊加圖層與分析圖層進(jìn)行疊加，產(chǎn)生一個(gè)新要素層的操作，綜合了原來(lái)兩層要素所具有的屬性；緩沖分析：主要提供點(diǎn)查詢、拉框查詢、圓形查詢、多邊形查詢、點(diǎn)周邊查詢、線周邊查詢等，可以查詢緩沖區(qū)范圍內(nèi)用戶關(guān)注的信息，如圖5所示；最佳路徑分析：基于Webservice[2]開(kāi)發(fā)路徑規(guī)劃接口，可對(duì)外提供路徑規(guī)劃服務(wù)。用戶輸入起始和目的地的位置以及時(shí)間最優(yōu)、費(fèi)用最優(yōu)、是否走高速的路徑規(guī)劃需求，由路徑規(guī)劃服務(wù)輸出最優(yōu)路徑或多條備選路徑，并在地圖上進(jìn)行展示及模擬；空間統(tǒng)計(jì)：通過(guò)空間篩選，將選中的信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算；專題地圖：以表格、柱狀圖、餅狀圖、熱點(diǎn)圖等多種方式專題展示；地理編碼：系統(tǒng)提供在線地理編碼服務(wù)；定制服務(wù)：用戶可以勾選所需圖層，定制自己所需要的服務(wù)；服務(wù)注冊(cè)：服務(wù)注冊(cè)支持OGC[3]、天地圖、ArcGIS[4]等各種類型的服務(wù)注冊(cè)；服務(wù)查詢：可以根據(jù)服務(wù)關(guān)鍵字查詢檢索所需的服務(wù)；服務(wù)聚合和鏈接：在后臺(tái)將多個(gè)服務(wù)進(jìn)行聚合[5]，聚合后的服務(wù)作為一個(gè)新服務(wù)發(fā)布出來(lái)，用戶只需要對(duì)新的服務(wù)進(jìn)行調(diào)用即可得到聚合后的效果；服務(wù)元數(shù)據(jù)查詢：通過(guò)關(guān)鍵字等信息對(duì)服務(wù)元數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢；服務(wù)元數(shù)據(jù)自動(dòng)更新：服務(wù)修改更新時(shí)，服務(wù)元數(shù)據(jù)自動(dòng)更新；服務(wù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)：系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)當(dāng)前的服務(wù)是否可用；服務(wù)統(tǒng)計(jì)分析：統(tǒng)計(jì)平臺(tái)某時(shí)間段內(nèi)各類服務(wù)被使用的流量，通過(guò)柱狀圖、表格形式展示統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

圖4 時(shí)空云平臺(tái)目錄瀏覽功能

圖5 時(shí)空云平臺(tái)緩沖區(qū)分析功能

3.3 地圖專業(yè)功能服務(wù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

地圖專業(yè)功能服務(wù)包括：①保密處理：按照國(guó)家數(shù)據(jù)保密要求，通過(guò)數(shù)據(jù)脫密插件，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保密處理；②坐標(biāo)轉(zhuǎn)換：提供相同橢球基準(zhǔn)不同坐標(biāo)形式的轉(zhuǎn)換以及不同橢球基準(zhǔn)之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換[6，7]等，每個(gè)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)均使用合適的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，如圖6、圖7所示；③投影轉(zhuǎn)換：將一種地圖投影點(diǎn)的坐標(biāo)變換為另一種地圖投影點(diǎn)的坐標(biāo)的功能。

圖6 時(shí)空云平臺(tái)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能C/S

圖7 時(shí)空云平臺(tái)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能B/S

在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及投影轉(zhuǎn)換方面，智慧廣州時(shí)空云平臺(tái)針對(duì)廣州地方坐標(biāo)數(shù)據(jù)、北京1954坐標(biāo)數(shù)據(jù)、西安1980坐標(biāo)數(shù)據(jù)、WGS84坐標(biāo)數(shù)據(jù)、國(guó)家2000坐標(biāo)數(shù)據(jù)，通過(guò)調(diào)用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)API二次開(kāi)發(fā)服務(wù)接口，實(shí)現(xiàn)幾類坐標(biāo)數(shù)據(jù)在平臺(tái)中互相轉(zhuǎn)換，圖6為C/S模式下的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能界面，圖7為B/S模式下的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能界面。

3.4 非地圖類功能服務(wù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

非地圖類功能服務(wù)包括：①部門管理：提供部門機(jī)構(gòu)管理、部門用戶管理等功能操作；②用戶管理：提供用戶信息管理、用戶角色管理等功能操作；③角色管理：提供角色用戶管理、角色目錄管理、角色權(quán)限分配等功能，如圖8所示；④日志管理：提供用戶訪問(wèn)日志、平臺(tái)運(yùn)維日志、平臺(tái)異常日志、日志備份恢復(fù)等功能；⑤監(jiān)控管理：提供在線用戶監(jiān)控、在線時(shí)長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)、服務(wù)響應(yīng)時(shí)間、服務(wù)并發(fā)監(jiān)測(cè)、服務(wù)流量監(jiān)測(cè)等功能，如圖9所示；⑥服務(wù)管理：提供服務(wù)資源注冊(cè)、服務(wù)資源查詢、服務(wù)資源瀏覽、服務(wù)資源詳細(xì)查看、服務(wù)資源申請(qǐng)、服務(wù)資源更新與刪除、服務(wù)啟用/停用、服務(wù)資源下載等功能；⑦流程管理：提供對(duì)流程的增、刪、查、改以及對(duì)節(jié)點(diǎn)的管理等功能操作。

圖8 時(shí)空云平臺(tái)角色管理功能

圖9 時(shí)空云平臺(tái)監(jiān)控管理功能

智慧廣州時(shí)空云平臺(tái)的所有功能服務(wù)均是按照用戶在前端申請(qǐng)，平臺(tái)管理員在后臺(tái)進(jìn)行授權(quán)審批的模式：云平臺(tái)的用戶可在門戶網(wǎng)站首頁(yè)瀏覽、查看所有功能服務(wù)，如圖10所示；當(dāng)需要調(diào)用某個(gè)功能服務(wù)時(shí)，只需提交申請(qǐng)，經(jīng)平臺(tái)管理員在后臺(tái)運(yùn)維管理子系統(tǒng)審批后，即可申請(qǐng)使用，如圖11所示。

圖10 云平臺(tái)門戶網(wǎng)站中的功能服務(wù)

圖11 運(yùn)維管理子系統(tǒng)的后臺(tái)審批

4 結(jié) 語(yǔ)

本文以智慧廣州時(shí)空云平臺(tái)為例，介紹了平臺(tái)中功能即服務(wù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，得出如下主要結(jié)論：①功能即服務(wù)作為智慧城市時(shí)空云平臺(tái)服務(wù)資源池中的五大服務(wù)之一，其數(shù)量的多少、功能及易用性等是衡量云平臺(tái)功能是否強(qiáng)大的重要指標(biāo)；②智慧廣州時(shí)空云平臺(tái)按照《技術(shù)大綱》的要求，實(shí)現(xiàn)了地圖必選服務(wù)、地圖可選服務(wù)、非地圖類功能服務(wù)以及地圖專業(yè)功能服務(wù)等；③云平臺(tái)用戶通過(guò)前端門戶網(wǎng)站查看、瀏覽并申請(qǐng)相應(yīng)的功能服務(wù)，平臺(tái)管理員在后臺(tái)通過(guò)運(yùn)維管理子系統(tǒng)進(jìn)行授權(quán)、審批，體現(xiàn)了服務(wù)資源池功能服務(wù)的“集中共享，分級(jí)管理”理念；④地圖即服務(wù)是智慧城市時(shí)空云平臺(tái)的基本功能，除地圖即服務(wù)之外，云平臺(tái)還包括計(jì)算存儲(chǔ)服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)、接口服務(wù)、知識(shí)服務(wù)、地名地址引擎、業(yè)務(wù)流引擎、服務(wù)引擎、知識(shí)化引擎以及云服務(wù)系統(tǒng)等。