省級地理信息公共服務平臺服務體系建設

周耀學，衛 東，邱 文

(1.山西省綜合地理信息中心，山西太原030001;2.武大吉奧信息技術有限公司，湖北武漢430223)

省級地理信息公共服務平臺服務體系建設

周耀學1，衛 東1，邱 文2

(1.山西省綜合地理信息中心，山西太原030001;2.武大吉奧信息技術有限公司，湖北武漢430223)

通過服務規范體系、服務分類、服務聚合、服務部署和發布等幾方面對省級地理信息公共服務平臺服務體系作全面的介紹，并給出服務體系的軟件實現方法。

地理信息;公共服務平臺;服務體系;Web Services

一、引 言

地理信息是國家重要的戰略信息資源，在政府管理決策、國民經濟建設、人民生活改善等方面發揮著越來越重要的作用，而提供地理信息公共服務則是政府測繪部門的重要職能之一。省級地理信息公共服務平臺是國家三級公共信息平臺的重要組成部分。它以基礎地理信息數據體系中面向服務的數據產品、目錄與交換體系為基礎，并以網絡化的地理信息服務為表現形式，依托政務網和因特網，在電子政務、公共安全、位置服務等方面，構建權威、標準的基礎地理信息公共平臺，縱向與國家、地市節點互聯，橫向與省政府各部門互聯，提供分布式的數據服務和功能服務。以滿足政府部門、企業和公眾等用戶對基礎地理信息公共產品在線瀏覽、查詢、引用、開發各類地理信息等服務的需求。

地理信息公共服務平臺服務體系建設是公共服務平臺組成的核心部分，其結構設計遵循開放地理信息系統聯盟(Open GIS Consortium，OGC)空間信息服務模型和調用規范，利用Web Services技術提供的公共接口、交換協議和服務規范，提供基于面向服務架構(service oriented architecture，SOA)的思想和方法，并遵循網絡服務描述語言(web services description language，WSDL)規范的地理信息共享服務。

地理信息公共服務平臺服務體系的建設應該圍繞服務規范體系、服務分類、服務聚合、服務部署和發布等幾方面展開。

二、服務規范建設

為確保省級地理信息公共服務平臺的正常運行，服務必須具備統一的標準、遵守同樣的規范，因此服務規范對于公共服務平臺而言至關重要。可在測繪與地理信息標準體系框架下，并在引用現有國家、行業標準的基礎上，針對平臺的具體情況制定相應的服務規范，以實現在分布式環境下多源、異質、異構數據的流通、共事與系統互操作以及互聯互通。目前遵循的OGC的服務技術規范包括:網絡地圖服務(web map service，WMS)、網絡要素服務(web feature service，WFS)、網絡覆蓋服務(web coverage service，WCS)、網絡地址要素服務(web feature service-gazetteer，WFS-G)、網絡處理服務(web processing service，WPS)、網絡目錄服務(catalog service for web，CSW)等。

具體就省級地理信息公共服務平臺服務規范制定而言，其中包括《省級地理信息公共服務平臺服務元數據規范》、《省級地理信息公共服務平臺服務專題分類規范》、《省級地理信息公共服務平臺服務注冊、發現接口規范》、《省級地理信息公共服務平臺服務開發規范》、《省級地理信息公共服務平臺服務調用規范》、《省級地理信息公共服務平臺服務節點建設基本技術要求》、《省級地理信息公共服務平臺服務質量評價方法》、《省級地理信息公共服務平臺用戶管理規定》等。

三、服務體系的構成

省級地理信息公共服務平臺的服務體系主要包括目錄注冊服務、數據服務、表達服務和分析處理服務等(如圖1所示)。

平臺服務體系中首先需要集成用戶安全認證服務，并提供賬號認證、權限管理服務，以實現對用戶使用各項服務的資格驗證，最后獲得用戶調用服務的權限列表。

圖1 服務體系組成關系

數據服務、表達服務、分析處理服務是通過目錄注冊服務注冊到目錄中，然后組織成客戶業務需要的邏輯結構。客戶通過搜索和發現機制查找目錄注冊服務所提供的數據服務、表達服務、分析處理服務，并進行綁定實現調用。

1)目錄注冊服務:是用來管理空間信息服務體系中所有服務的開放式目錄組織結構。能夠發現和管理各類地理空間數據元數據，并將自身的信息注冊在目錄服務中。應用者可通過目錄服務檢索需要的服務注冊信息，響應地理空間數據查詢、顯示和應用系統的請求，發送支持這些服務的元數據信息。應用系統根據這些元數據信息，連接和定向到所請求的服務并完成服務請求。

2)空間信息數據服務:提供對數據存儲和數據庫中地理空間數據集的訪問機制。數據服務可訪問資源通常按照名稱(如標識符、地址等)來引用，包含提高查詢速度的各種索引。數據服務包括符合OGC標準的網絡地圖服務(WMS)、網絡要素服務(WFS)、網絡覆蓋服務(WCS)等。同時，提供適應二維和三維快速顯示的分塊(瓦片)柵格服務(TS)、分塊要素服務(WTFS)，還支持基于互聯網環境的地理信息空間數據圖片和要素訪問。

3)空間信息表達服務:提供支持地理空間信息可視化的專業功能。有一個或多個輸入，可通過強大、有效的地圖系統，將復雜的空間和屬性數據以圖形圖像的形式展現出來，從而挖掘出數據之間的關聯性和發展趨勢，輔助作出及時、正確的判斷與決策。

4)空間分析處理服務:是對大量數據進行大規模計算的服務。如臨近、包含查詢、坐標轉換、路徑分析、疊加分析、緩沖區分析、網絡分析等，還包括地理編碼服務、地名匹配服務、數據交換服務等。

四、服務聚合

為了解決復雜的空間數據處理、分析和決策問題，需要將多種服務按照一定的方式組織起來，以構成服務鏈(組合服務)，協同完成復雜的任務。基于服務組合和工作流技術的地理信息服務鏈，將會更加充分、高效地利用分散在網絡的服務資源，從而實現地理信息的價值增值。其松耦合、面向任務、分布式、跨平臺和按需集成的特點，將極大地推動地理信息產業的發展。

地理信息服務鏈子系統采用3層架構，包括客戶端、服務器端和資源層，系統總體架構如圖2所示。

圖2 地理信息服務鏈子系統總體架構

1)客戶端:采用C/S模式構建地理信息服務鏈的可視化建模工具，該工具提供和服務鏈建模者交互的界面，提供對注冊中心注冊內容(數據和服務元數據信息)的查詢、顯示、緩存以及服務鏈的注冊功能。

2)服務器端:目前主要由注冊中心和工作流引擎組成。其中，注冊中心用于管理地理數據和服務的元數據，客戶端的服務鏈可視化建模工具是從注冊中心獲取關于服務和數據的元數據信息，以此構建可執行的服務鏈;工作流引擎是服務鏈的執行及管理監控工具，服務鏈由引擎實例化執行，在執行過程起到中央協調處理的功能，并實現執行狀態監控和部署服務鏈的版本管理等功能。

3)資源層:即分布式環境下部署的各種地理信息服務和數據資源，這些資源需注冊在注冊中心才可以被可視化建模工具客戶端發現。這些資源包括注冊的各種地理數據以及各種影像處理服務、空間分析服務、通信服務和通用服務(如上傳/下載、加密/解密、壓縮/解壓、導入/導出工作區)等。

五、服務部署和發布

公共服務平臺中服務經過部署與發布后，可以被其他應用程序或其他網絡服務調用。平臺的服務是一種包含自描述模塊的網絡應用程序，它們能夠被發布定位并通過Web實現動態調用，能提供從簡單的顯示圖片到復雜的空間分析等全方位的服務。空間數據服務發布流程如圖3所示。

圖3 空間數據服務發布流程

1)服務部署:針對不同環境，服務部署方式也有所不同。以目前最主流的.NET和Java平臺為例:當服務是以.NET框架進行開發時，服務可以部署在基于Windows平臺的IIS上，并通過IIS將應用服務配置好，這時其他用戶就可以訪問了;如果服務是以Java框架開發，服務的部署則相對靈活一些，它可以實現跨平臺的部署，只要有相對通用的服務容器，如TomCat、WebLogic或WebSphere等，就可以將開發完成的服務部署上去。

無論采用哪種平臺開發和部署，只要遵循共享服務平臺的相關規范，都可以在公共服務平臺中注冊和發布，對于客戶端而言，開發和部署的環境沒有影響。

2)服務注冊:是發布中的重要環節，經過注冊的服務才能被公共服務平臺認可，成為公共平臺的一部分。公共服務平臺提供統一的注冊服務(registry service)對各Web Services進行分類注冊，一個服務通過注冊，就能被其他應用搜索和訪問。注冊服務允許網絡服務的提供者發布服務的類型和服務實例的描述信息。

六、地理信息公共服務體系的軟件實現

總體上，采用Oracle+GeoGlobe+WebLogic組合，J2EE(Java 2 platform，enterprise edition)體系，實現平臺的面向服務架構(service oriented architecture，SOA)。

省級地理信息公共服務平臺采用面向服務架構(SOA)的理念與方法，設計融共享服務提供方、使用方和管理方為一體的公共服務平臺總體架構，實現基于統一注冊和分級授權的服務組織模式與運營管理機制，完成地理信息資源與服務的管理調度及動態裝配。

考慮跨平臺應用因素，采用Java的Web技術。軟件架構采用J2EE體系進行構建，便于實現跨平臺與互操作。J2EE是一種利用Java 2平臺來簡化企業解決方案的開發、部署和管理相關的復雜問題的體系結構，J2EE核心是一組技術規范與指南，其中所包含的各類組件、服務架構及技術層次，均有共通的標準及規格，這讓各種依循J2EE架構的不同平臺之間存在良好的兼容性。

具體而言，平臺的軟件架構如下所述:

1)采用Oracal公司的Oracle 11g作為數據庫管理平臺。

2)采用Oracal公司的WebLogic Server 10.0作為應用服務器和Web服務器軟件。

3)省級地理信息公共服務平臺將涉及多種GIS數據，這些信息的來源各不相同。因此，需建立有效的集成機制，充分利用多個信息源，將GIS數據合理集成到統一的框架中，以獲得對象的一致性解釋或描述，從而對數據進行有效的管理、維護、獲取以及可視化表達。

Web Services和服務聚合技術已成為目前解決地理信息數據共享和功能互操作的主要技術手段。通過OGC操作規范，可將各類異構GIS平臺發布的數據集成到公共平臺中，再對外提供統一的數據服務。如采用武大吉奧GeoGlobe提供的地理資源門戶和注冊中心以及二、三維一體化數據服務能力，以及超圖軟件SuperMap的富客戶端開發能力，再加上Esri公司的ArcGIS系列軟件提供的空間功能服務。這樣就建立了多源空間信息網絡共享與互操作平臺軟件，可向各級政府部門、社會公眾、行業應用提供標準空間信息服務的框架平臺軟件體系。

七、結束語

以服務為中心的地理信息公共服務平臺建設，是從建立服務型、開放型、創新型信息化測繪體系的角度出發，分析共享服務的目標、服務對象、任務，并以滿足公共、共享服務需求為導向，制定相關的標準與規范，并對測繪的業務過程進行梳理，從而構建面向服務的地理信息公共服務平臺體系架構，建設分布式地理信息共享與服務的數據和網絡環境，提供面向政府部門的地理信息服務及面向公眾的地圖與地理信息服務。

［1］ 龔健雅.地理信息系統基礎［M］.北京:科學出版社，2001.

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［5］ 賈文玨，龔健雅，李斌.Web要素服務的優化方法［J］.測繪學報，2005，34(2):168-174.

Construction of Provincial Geographic Information Service System of Public Service Platform

ZHOU Yaoxue，WEI Dong，QIU Wen

0494-0911(2011)08-0023-03

P208

B

2010-12-01

周耀學(1964—)，男，山西芮城人，教授級高級工程師，主要從事地理信息研究工作。