基于OGC Web Service的主體功能區規劃支撐平臺研究

楊 慶，余 鵬，蔣旭東，蔣文明，湯麗潔

(1．安徽省經濟研究院，安徽 合肥 230001； 2． 國家基礎地理信息中心，北京 100830； 3. 滁州學院，安徽 滁州 239000)

一、引 言

主體功能區是根據不同區域的資源環境承載能力、現有開發密度和發展潛力，統籌謀劃人口分布、經濟布局、國土利用和城鎮化格局，將國土空間劃分為優化開發、重點開發、限制開發和禁止開發4類。我國主體功能區由國家和省級主體功能區組成，省級主體功能區規劃是全國主體功能區規劃的組成部分，與全國主體功能區規劃共同構成相對獨立、上下左右銜接、統一協調的整體[1-3]。

主體功能區規劃涉及的數據和模型量大、面廣、來源多，在編制過程中需要對主體功能區劃方案信息發布、網上公示、意見征集和交互式修改，是一項典型多部門群協作工作。如何實現多部門數據模型管理，將規劃過程與多部門協作有機結合，體現多部門協作特性，是一個比較困難的問題。目前，國家主體功能區規劃支撐平臺尚未建設，省級主體功能區支撐平臺建設僅有一例相關文獻，利用 GIS技術，采用Visual Basic 6. 0和 ArcGIS Engine 9. 2組件編程實現規劃支持系統，沒有解決多源數據管理、分布交互和多部門協作等問題[4-6]。

面向服務架構 (service-oriented architecture，SOA) 是一種新的分布式計算范式，通過獨立于硬件平臺和操作系統的Web服務描述語言 (web service description language，WSDL)發布服務,采用簡單對象存取協議 (simple object access protocol，SOAP)交換數據，可提高分布式異構系統之間互操作能力和數據共享能力[7]。目前，基于SOA的OGC Web服務體系已制訂了網絡地圖服務(web map service，WMS)、網絡要素服務(web feature service，WFS)、網絡覆蓋服務(web coverage service，WCS)和網絡處理服務 (web processing service，WPS)等標準[8-9]。

基于OGC Web服務的分布式的主體功能區規劃支撐平臺不僅可實現數據的統一管理、提供較強的模型管理和分析計算能力、可視化的規劃結果展示，而且能夠實現多源分散數據的有效共享和交換，實現多部門協作進行數據處理和模型計算，將傳統區劃方法轉變為多方參與的開放模式，協調各行業、部門的利益，保證區劃結果更符合當地實際。

二、基于OGC Web Service的主體功能區決策支撐平臺總體結構

平臺為3層體系結構，即數據服務層、功能層及應用層(如圖1所示)。

數據服務層將物理分散的各類數據庫和模型庫通過Web服務，從不同部門獲取規劃區內的經濟社會、土地利用、礦產資源等各類數據和模型，在本地建立數據庫和模型庫。

功能層是在數據層基礎之上，實現文檔管理、分析評價、可視化、模型管理等各類功能的模塊。

應用層由Web門戶組成，供桌面用戶、Web用戶、便攜設備用戶通過在線門戶進入支撐平臺，根據不同管理權限實現數據瀏覽、規劃管理、分析評價等功能。

圖1 平臺總體結構

三、基于OGC Web Service的數據和模型服務

利用規范的公共接口、交換協議和服務體系，開展規劃數據和模型的共享和交換，實現多部門參與規劃編制工作。

1. 數據服務

以分散在各個編制參與單位的基礎地理、土地利用、人口、經濟社會、資源環境數據為基礎，通過WMS、WFS、WCS等各類服務，實現空間數據和統計數據的瀏覽和共享交換，其中空間信息數據一般通過WMS、WFS、WCS服務提供。

1) 空間數據服務：包括基礎地理數據、土地利用數據和遙感影像數據等數據服務，通過WMS、WFS、WCS服務提供。

2) 社會經濟數據服務：包括人口統計數據、國民經濟統計數據、社會發展統計數據等數據服務，以Web Service方式提供。

3) 資源背景數據服務：包括水資源、礦產資源、土地利用、能源資源、森林資源、生態環境、氣象、地質、地震等統計數據，以Web Service方式提供為主。

2. 模型服務

集成主體功能區規劃所需的空間信息、統計信息等決策模型，各規劃參與部門和行業部門建立模型服務，以Web Service方式，提供在線規劃模型計算服務，主要包括可利用土地資源、可利用水資源、環境容量、生態系統脆弱性、生態重要性、自然災害危險性、人口集聚度、經濟發展水平、交通優勢度等分項評價模型和綜合評價模型計算服務。

四、案例分析

利用安徽省自然資源和地理空間基礎信息庫[10]建立了基于SOA結構的信息交換共享平臺，提供符合SOA架構和OGC Web服務體系的各類Web Service。依托該信息交換共享平臺，建立了省級主體功能區規劃數據庫、決策分析模型庫，開發了分析評價系統，以及實現人機交互及規劃演示的可視化系統，從而實現了“數據—模型—分析評價—可視化”綜合集成的主體功能區規劃支撐平臺(如圖2所示)。

圖2 主體功能區支撐平臺功能

1. 功能模塊

(1) 數據管理

主體功能區規劃平臺的數據管理實際上是將數據處理分成相對獨立的3步：①數據整合。按照統一的地理編碼、元數據、數據字典和空間數據交換等標準進行數據校驗、分類和編碼，建立元數據，生產數據字典。②空間化集成。通過OGC服務，調用所屬數據進行空間柵格化處理、要素(主要是行政區劃)關聯等空間化集成。③建立本地數據庫?？臻g數據庫包括安徽省1∶50萬基礎地理、土地利用和遙感影像數據；社會經濟數據庫包括人口、國民經濟、社會發展等統計數據；資源背景數據庫包括水資源、礦產資源、土地利用、能源資源、森林資源、生態環境、氣象、地質、地震等統計數據。如圖3所示。

(2) 模型管理

為了實現主體功能區規劃的各種分析評價及決策功能，集成主體功能區規劃所需的空間信息、統計信息等決策模型，建立規劃模型庫，對主體功能區規劃涉及的分項評價模型和綜合評價模型進行管理，提供在線規劃模型計算服務。分項評價模型包括可利用土地資源、可利用水資源、環境容量、生態系統脆弱性、生態重要性、自然災害危險性、人口集聚度、經濟發展水平、交通優勢度等評價模型。綜合評價模型包括指數評價模型和判別評價模型等。

圖3 平臺數據服務調用及數據庫建設流程

主體功能區規劃的模型庫建設與規劃數據庫建設類似，規劃支撐平臺通過信息庫共享服務平臺從各部門的模型服務抽取已有模型進行必要的改造，建立分項評價模型和綜合評價模型。

(3) 分析評價

分析評價系統主要是運用模型對數據進行分析計算，得到具體的技術評價結果，并將技術評價結果可視化，主要包括分項評價和綜合評價。

分項評價包括可利用土地資源、可利用水資源、環境容量、生態系統脆弱性、生態重要性、自然災害危險性、人口集聚度、經濟發展水平、交通優勢度等評價。綜合評價包括指數評價和判別評價等。

(4) 成果管理

包括規劃表格、文本和圖件管理，提供目錄新建、刪除、修改、查詢等功能。其中圖件管理包括規劃圖件編制和在線演示可視化子系統。

圖件編制子系統集成主體功能區規劃各種圖件共性功能，實現圖件編制模板，為快速圖件編制提供技術支持。規劃圖件包括區劃方案圖、國土空間綜合評價圖，以及其他區劃數據圖。

在線演示可視化子系統包括各類文件、分析評價結果和規劃圖件等的在線顯示，實現了主體功能區規劃相關信息及圖件、各類分析評價的適時直觀準確顯示。

(5) 規劃文檔管理

按照文件分類分部門進行管理，將文件分為收文和發文類，再對文件進行分部門管理。

2. 平臺開發與部署

(1) 平臺開發

平臺采用Windows操作系統和Geodatabase數據庫管理技術，以Microsoft Visual Studio 2010為開發平臺，基于.NET和ArcGIS 10.0進行開發。采用C#語言開發各類服務，依托ArcGIS API for Silverlight等開發工具，設計用戶界面和動畫，界面設計結果嵌入到網頁中運行。

(2) 平臺和服務部署

平臺目前部署在安徽省經濟研究院、安徽省基礎測繪信息中心和安徽省林業信息中心。其中，安徽省基礎測繪信息中心負責基礎地理數據整合和基礎地理數據服務管理；安徽省林業信息中心負責森林資源數據整合及相關數據服務管理；分項評價模型服務和綜合評價模型服務部署在安徽省經濟研究院。應用層部署在Windows Server 2003的IIS 6.0 Web服務器上，通過本地的Silverlight引擎，展示功能，并與用戶交互。功能層及規劃數據庫部署在安徽省經濟研究院。

(3) 平臺實現

目前基本實現了設計的功能,建立了規劃數據庫和模型數據庫，實現了對規劃文件和模型的管理，以及規劃所需的分類評價和綜合評價等分析評價功能，實現了分析評價結果和規劃圖件等的在線顯示(如圖4所示)。

圖4 安徽省主體功能區支撐平臺實現的功能界面

五、結束語

實踐表明，安徽省主體功能區規劃支撐平臺的運行實現了數據共享，較好地實現了規劃編制的交互協作，減少了規劃編制人員數據管理、模型計算、分析評價等工作量，對規劃編制起到了較好的支撐作用，對各類主體功能區規劃具有一定的指導示范作用，為主體功能區規劃的監測積累了經驗和技術平臺。

目前，在支撐平臺的研發過程中，也存在一些關鍵問題有待解決，如模型組合、模型管理等問題有待進一步研究；另外，如何與主體功能區規劃的實施工程有機結合，拓展平臺的監測功能，也需要進一步研究。

參考文獻：

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[9] 曾瀾.21世紀初我國國家空間信息基礎設施發展總體思路[C]∥第十三屆全國遙感技術學術交流會論文集.福州：[s.n.],2001.

[10] 楊慶,馬眾模,蔣旭東.基于服務的大規模自然資源與地理空間信息共享系統研究[J].測繪通報,2012(2):62-64.