多節點協同地理信息公共平臺建設實踐

范新成

(臨沂市國土資源局測繪院，山東臨沂276004)

多節點協同地理信息公共平臺建設實踐

范新成

(臨沂市國土資源局測繪院，山東臨沂276004)

基于地理信息與專題信息縱橫互聯和共享，探討實現多節點協同服務的地理信息公共平臺建設的難點和創新點，通過建設實踐，為數字城市建設提供有利的案例參考。

多節點協同服務;任務解析分配;服務代理

一、引 言

2007年6月，國家測繪地理信息局批準臨沂市為全國數字城市地理空間框架試點工程建設示范城市。項目啟動前，項目組考察學習了許多城市，如北京、泰州、蘇州、南京，以及國家測繪地理信息局選定的試點城市太原、潛江、嘉興、惠州等。這些地方的公共平臺都做得很好，但大部分主要是只做一個節點的市級平臺和幾個應用，縣級和專題多節點協同的都未做。究竟是采用集中式還是分布式多節點來進行公共平臺建設是擺在項目組面前的難題。但是經過深入調研發現，采用多節點方式可以更好地滿足各部門的實際需求，因此，結合其他城市的情況，筆者按照本地需求，創新性地進行了多節點協同地理信息公共平臺的建設。

本文通過構建多節點協同的地理信息公共平臺，對其中涉及的若干難點和關鍵技術突破問題進行了探討。

二、主要技術特點

臨沂立項之前，全國已經啟動了27個城市。其中，太原、嘉興和潛江已初步建成，極大地促進了當地信息化建設。但是，這些地區的數字城市建設基本上是集中在一個節點，部署在市測繪行政主管部門，其他政府部門只是單向在線調用地理信息。這種情況對于臨沂來說遠遠不夠。

臨沂市包括6區9縣，共17 184 km2，面積廣、人口多、發展快，如果像其他城市一樣僅僅建立一個市級測繪主節點，盡管可以涵蓋6個區，但仍很難滿足要求，必須建立9個縣的測繪分節點。另外的一個突出特點是，政府各個部門共建共享熱情很高，在線調用測繪信息的同時，也愿意在線提供專題信息，技術架構是雙向對流，不再是單向提供地理信息。

因此，數字臨沂建設立足于從單一節點走向多節點，從單向提供走向雙向對流，如圖1所示。其技術特點可以概括為:測繪信息是分布式存儲、多節點協同;專題信息是通過在線注冊，構建虛擬數據中心;共享方式是從“點—點”走向“點—中心—點”。

圖1 數字臨沂技術框架圖

三、難點與創新

1.“1+9”測繪節點的任務分配

針對“1+9”測繪節點，需要解決的第1個難點是，當從任何部門的應用終端發出一個請求時，首先要把這項任務進行分解，并把子任務分派至相應節點。具體包括6個步驟:① 確定任務重要等級，進入排隊隊列;②將任務分解成測繪數據和功能操作兩大類;③細化數據從哪個節點獲取，及其范圍和類型;④判斷用戶權限;⑤同構服務的在線數據集成;⑥同時啟動運維記載服務狀況。

經過反復的研究和試驗，項目創新地提出并建立了任務解析分配模型(RAAM)。RAAM主要是基于動態知識庫，該庫由各節點關于數據、軟件功能和實時計算資源狀況3部分知識構成。在動態知識庫的基礎上，通過解釋器和基于知識的分配算子，對任務請求進行正確解釋和精確分配，并迅速定位適用的服務節點。任務解析分配模型的原理如圖2所示。

圖2 任務解析分配模型原理圖

2.30 個專題節點的服務代理

針對30多個專題節點，需要解決的第2個難點即各部門使用了ArcGIS、MapInfo、NewMap、Super-Map、MapGIS等國內外10多種軟件，不同專題節點在虛擬數據中心注冊的各種服務(數據、功能、流程等)存在較大差異，包括資源類型不同(WMS、WFS、WCS、WMTS等)、接口風格不同(SOAP RPC、REST等)、交換格式不同(WKT、GML、KML、GeoJSON等)、表現形式不同(符號、線型、色彩等)。

要對外實現“一站式”服務，必須要求能夠自動或智能地聚合各種服務資源。經過反復的研究和試驗，并完全遵照網絡服務規范(Web Services)，項目創新性地提出并建立了服務代理模型(SAM)。SAM模型具有以下特點:①支持文件、數據庫加載及網絡服務發現;② 根據服務規范進行適配、動態投影及融合;③ 依據標準或定制的模式進行渲染;④支持自身和網絡地圖服務與功能服務多種方式的聚合和再發布。其模型原理如圖3所示。

圖3 服務代理模型原理圖

3.多節點存儲三維數據的快速服務

針對部署在多節點上的三維數據在網絡環境下實現高效服務的難題，項目創新性地提出并建立了一種適用于網絡三維模型優化的三維重建方法。該方法將模型的幾何形狀和紋理分成若干等級，建立多級LOD模型。在可視化顯示過程中，通過面向三維目標的方向、位置、拓撲等空間關系的描述與組合推理模型，參照人類的自然視覺原理，將顯示內容與視點緊密相關，并在保持屏幕顯示信息量固定的前提下，動態計算可視范圍，確定待顯示模型的等級，實現網絡環境下的大范圍三維模型的快速顯示。在網絡環境下從多節點調用的臨沂市區及縣駐地大面積三維模型數據情況如圖4所示。

圖4 網絡調用三維模型效果圖

4.多節點協同服務實現

上述3個技術難點突破以后，項目組建立了縱向貫通臨沂市縣、橫向跨接部門多節點協同的市級地理信息公共平臺，實現了臨沂市政務信息化空間支撐全覆蓋。平臺由1個市級主節點、9個縣級分節點、30個專題信息節點構成，分布式存放了覆蓋全市域總量4.2 TB的數據。同時，測繪信息和注冊來的部門信息之間可以雙向對流，通過虛擬數據中心，把共享方式從“點—點”推向“點—中心—點”，如圖5所示。

圖5 數據共享方式轉變示意圖

同時，研制了高可塑適配插件，實現了與多種通用軟件的無縫鏈接，豐富了平臺的服務模式。截至目前，臨沂市已有30個部門建立或擴展了42個專題應用系統，實現了臨沂市政務信息化空間支撐全覆蓋，極大地提高了部門的信息化水平。其部分相關專題應用系統列表如表1所示。

表1 部分專題應用系統列表

5.建立長效機制

在借鑒相關城市經驗的基礎上，結合臨沂實際，建立了政策有保障、技術有手段、落實有機構的平臺運行服務的整套長效機制。這是國內首次在市及下轄縣同時成立測繪地理信息局，負責測繪管理和數字城市建設及應用推廣，并由市政府出臺了《數字臨沂地理空間框架建設與管理辦法》，確立了平臺的唯一性和權威性地位;國內首次由測繪主管部門與相關30個部門簽訂共建共享書面協議;國內首次提出測繪數據和專題數據聯動更新的技術方法，并通過平臺實現了整個數據資源的一致性維護與更新;國內首次在地級市成功建立了公眾地圖網市場化運營機制。

四、實踐效果

通過3年時間、近百人的辛勤努力，數字臨沂順利建成，并于2010年9月份通過了國家測繪地理信息局組織的驗收。專家組一致認為該項目總體水平達到國際先進，在多節點動態協同、智能服務代理等方面國際領先，該項目的建設、應用及運營模式對促進地理信息產業發展和數字城市地理空間框架建設具有示范作用和推廣價值。

多節點協同地理信息公共平臺建設成果已在全國推廣，對我國數字城市建設起到了極大的示范帶動作用。截至2011年7月底，已有北京、江西、江蘇、河北等10多個省、直轄市的測繪行業相關人員到臨沂參觀、考察學習。

五、結束語

通過多節點協同地理信息公共平臺在臨沂的建設實踐，為分布式地理信息資源充分共享利用提供了一種切實可行的城市地理信息公共平臺建設思路。依托多節點協同服務，數字臨沂地理信息公共平臺已被臨沂市政府作為全市唯一、權威、通用的地理信息公共平臺在全市投入使用，并先后在30個市級部門、近40個縣級部門建立了應用系統，公眾系統點擊率已逾300萬人次。

［1］ 李成名，安真臻，王繼周，等.城市基礎地理空間信息共享原理與方法［M］.北京:科學出版社，2005.

［2］ 李成名，王繼周，馬照亭.數字城市三維地理空間框架原理與方法［M］.北京:科學出版社，2008.

［3］ 劉勇，壽春法，印潔，等.城市GIS社會化應用中的分布式數據組織方法研究［J］.測繪科學，2007，32(6): 96-98.

Practice of Construction of Multi-node Cooperative Information Public Platform

FAN Xincheng

0494-0911(2012)08-0069-03

P208

B

2012-02-20

范新成(1974—)，男，山東臨沂人，碩士生，工程師，主要從事數字城市建設與應用方面的工作。