面向行業(yè)應(yīng)用的地理信息云服務(wù)平臺(tái)框架設(shè)計(jì)研究

劉文杰

摘 要：本文提出基于SOA架構(gòu)與云服務(wù)的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)理念，探索了基于基礎(chǔ)地理信息的“跨行業(yè)信息共享、跨行業(yè)復(fù)用”的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)模式。該平臺(tái)將實(shí)現(xiàn)公共地理框架數(shù)據(jù)的統(tǒng)一發(fā)布，包括電子地圖數(shù)據(jù)、地名地址數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)等。為重大項(xiàng)目投資、經(jīng)貿(mào)合作、交通物流、能源監(jiān)控等行業(yè)應(yīng)用提供了前景。

關(guān)鍵詞：SOA 地理信息 云服務(wù) 平臺(tái) 設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）10（a）-0000-00

地理信息資源共享問(wèn)題已經(jīng)成為制約中國(guó)地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。借助不斷發(fā)展的地理信息技術(shù)，地理信息公共服務(wù)平臺(tái)主要針對(duì)在線地理信息服務(wù)的需要，以網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)為手段，實(shí)現(xiàn)信息資源整合，是地理信息企業(yè)破解“信息孤島”難題的重要手段之一。為了在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)地理信息資源的互聯(lián)互通，2009年，國(guó)家測(cè)繪地理信息局發(fā)布了《國(guó)家地理信息公共服務(wù)平臺(tái)技術(shù)設(shè)計(jì)指南》，該指南也為建設(shè)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)提供了架構(gòu)參考和實(shí)踐指導(dǎo)。

為了更好實(shí)現(xiàn)相關(guān)行業(yè)與地理信息資源的交互配置，建立面向行業(yè)應(yīng)用的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，以全面提升信息化基礎(chǔ)設(shè)施，推進(jìn)共享應(yīng)用成為地理信息企業(yè)重點(diǎn)研究解決的問(wèn)題。本文提出基于SOA架構(gòu)與云服務(wù)的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)理念，探索了基于基礎(chǔ)地理信息的“跨行業(yè)信息共享、跨行業(yè)復(fù)用”的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)模式。

1 “云服務(wù)”工作模式

建設(shè)基于云服務(wù)的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，目的是要建立一個(gè)“共享且共用”的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)共享的環(huán)境，并提供一個(gè)多行業(yè)共用的基礎(chǔ)平臺(tái)。針對(duì)實(shí)際應(yīng)用需求，按照軟件即服務(wù)（SaaS）的建設(shè)思路，對(duì)于地理信息公共服務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)管理、存儲(chǔ)、入庫(kù)等功能進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和改造，將帶來(lái)諸多益處。軟件即服務(wù)（SaaS）有一個(gè)鮮明特點(diǎn)，即服務(wù)提供商提供與應(yīng)用相關(guān)的所有基礎(chǔ)設(shè)施及軟件，用戶通過(guò)基于Web的前端與此服務(wù)進(jìn)行交互。以軟件即服務(wù)的建設(shè)思路，對(duì)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)管理、存儲(chǔ)、入庫(kù)、運(yùn)維、監(jiān)控等功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，將實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的多行業(yè)復(fù)用，相關(guān)行業(yè)將通過(guò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的服務(wù)，這一改變具有如下很高的實(shí)用價(jià)值：

①相關(guān)行業(yè)能夠通過(guò)遠(yuǎn)程調(diào)用的方式，實(shí)現(xiàn)各自業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的發(fā)布功能；②為有效地組織和整合地理信息服務(wù)資源，簡(jiǎn)化地理信息相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)成本，提高系統(tǒng)的利用率和效率提供了可能；③平臺(tái)的運(yùn)維和管理實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一托管，使用和運(yùn)維工作得以分離，普通用戶不用擔(dān)心技術(shù)層面的問(wèn)題；④統(tǒng)籌解決其他行業(yè)自有GIS平臺(tái)的建設(shè)經(jīng)費(fèi)問(wèn)題，通過(guò)購(gòu)買服務(wù)的方式即可直接獲取服務(wù)；⑤云服務(wù)提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展的虛擬化資源，相關(guān)行業(yè)能夠以按需、易擴(kuò)展的方式通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲得所需服務(wù)，充分運(yùn)用地理信息共用服務(wù)平臺(tái)的計(jì)算、存儲(chǔ)和發(fā)布能力。

2 平臺(tái)建設(shè)模式選擇

信息化項(xiàng)目的建設(shè)模式選擇決定了信息系統(tǒng)的實(shí)施過(guò)程，也將直接影響到系統(tǒng)的應(yīng)用效果與后續(xù)運(yùn)維管理。目前可行的運(yùn)維模式可總結(jié)為以下四種：自建模式、外包模式、云服務(wù)模式與綜合模式。

圖1 平臺(tái)建設(shè)模式

每種建設(shè)模式都存在優(yōu)勢(shì)與不足，自建模式人員與資金投入都較大，但在安全性與持續(xù)升級(jí)改造能力上最強(qiáng)；外包模式可以有效發(fā)揮杠桿作用，以有限的人力、物力辦更多的事情，但對(duì)項(xiàng)目管理、質(zhì)量控制、信息安全等方面提出了挑戰(zhàn)；云服務(wù)模式在資金投入、服務(wù)質(zhì)量上具備明顯的優(yōu)勢(shì)，但作為近年來(lái)新興的理念與技術(shù)模式，依賴于云服務(wù)的技術(shù)成熟度；綜合模式適用于規(guī)模復(fù)雜、異構(gòu)的系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)，對(duì)規(guī)劃能力與架構(gòu)設(shè)計(jì)能力提出了較高的要求。因此，采用集中地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，并由企業(yè)信息化工作部門通過(guò)“云服務(wù)模式”實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)行業(yè)的系統(tǒng)支撐和運(yùn)維服務(wù)保障就成為必然的選擇。

表1 建設(shè)模式對(duì)比分析

指標(biāo) 自建模式 外包模式 云服務(wù)模式 綜合模式

資金投入 很高 較高 較低 較高

規(guī)劃決策能力 較高 一般 很高 很高

業(yè)務(wù)應(yīng)用推廣 適合 不適用 不適合 不適合

項(xiàng)目管理 較高 很高 一般 較高

質(zhì)量控制 較難 很難 依賴于云服務(wù)質(zhì)量 依賴于架構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量

總結(jié) 適用于核心的、安全性高的、相對(duì)穩(wěn)定的模塊 適用于非核心、重復(fù)性、變化性、節(jié)省人員的模塊 適用于復(fù)雜的、已有成熟云服務(wù)基礎(chǔ)、高效投入的系統(tǒng) 適用于復(fù)雜的、異構(gòu)的、需要長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃及持續(xù)升級(jí)的系統(tǒng)

3 平臺(tái)建設(shè)難點(diǎn)

3.1 權(quán)限控制與角色設(shè)計(jì)

以“云服務(wù)模式”建設(shè)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，用戶除了系統(tǒng)管理員、二次開發(fā)用戶、系統(tǒng)審計(jì)管理員、安全管理員等角色外，針對(duì)通過(guò)平臺(tái)發(fā)布私有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的相關(guān)行業(yè)設(shè)置了二級(jí)管理員的角色。二級(jí)管理員通過(guò)Web頁(yè)面方式，實(shí)現(xiàn)基于云服務(wù)的數(shù)據(jù)管理。在經(jīng)過(guò)系統(tǒng)管理員授權(quán)后，二級(jí)管理員具有私有的存儲(chǔ)空間，用來(lái)存儲(chǔ)和發(fā)布各類專題數(shù)據(jù)，并設(shè)定數(shù)據(jù)訪問(wèn)的安全驗(yàn)證方式。由于二級(jí)管理員主要針對(duì)非信息中心的用戶，管理員用戶需要能夠授權(quán)和建立多個(gè)二級(jí)管理員用戶。

云平臺(tái)針對(duì)多個(gè)二級(jí)管理員的操作可以自動(dòng)對(duì)進(jìn)入管理范圍內(nèi)的shape數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)分配。當(dāng)用戶增加數(shù)據(jù)時(shí)，只需要按照二級(jí)管理員權(quán)限將數(shù)據(jù)圖層配置控制權(quán)限，通過(guò)集中資源管理功能可以自動(dòng)將數(shù)據(jù)存入庫(kù)。以下為各類型角色的功能權(quán)限設(shè)計(jì)：

①管理員。針對(duì)信息化部門的平臺(tái)管理人員設(shè)計(jì)，管理員有新建、修改、刪除二級(jí)管理員用戶的云平臺(tái)資源的管理員功能。②二級(jí)管理員。針對(duì)相關(guān)行業(yè)的數(shù)據(jù)管理人員，由管理員新建和管理二級(jí)管理員用戶信息。③二次開發(fā)用戶。二次開發(fā)用戶可以通過(guò)Web服務(wù)接口，調(diào)用管理員或者二級(jí)管理員授權(quán)的圖層服務(wù)。④審計(jì)管理員與安全管理員。在平臺(tái)中主要起到審計(jì)管理和權(quán)限控制的作用，這里不再贅述。

3.2 圖層管理的功能設(shè)計(jì)

在以“云服務(wù)模式”建設(shè)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的過(guò)程中，數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)允許管理員、二級(jí)管理員執(zhí)行上傳圖層、配置圖層樣式等操作。圖層資源按照目錄的方式進(jìn)行管理。管理員以及二級(jí)管理員在管理圖層的同時(shí)，必須首先維護(hù)數(shù)據(jù)目錄。數(shù)據(jù)目錄記錄了圖層的元數(shù)據(jù)信息以及圖層的索引方式。圖層目錄上的節(jié)點(diǎn)與圖層一一對(duì)應(yīng)，并與圖層有一致的可見(jiàn)性。

管理員通過(guò)圖層服務(wù)管理功能實(shí)現(xiàn)圖層組服務(wù)的啟動(dòng)、停止和刷新。由二級(jí)管理員建立的圖層組以及服務(wù)，只能由二級(jí)管理員自身來(lái)維護(hù)，其他管理員對(duì)這些圖層均不可見(jiàn)，保證了圖層數(shù)據(jù)的安全。

由于不同權(quán)限的用戶對(duì)于圖層數(shù)據(jù)集的可見(jiàn)程度有所差別，服務(wù)列表中圖層目錄是一個(gè)變化的集合。管理員、二級(jí)管理員對(duì)圖層的操作主要包括如下功能：目錄管理、圖層管理、查詢可見(jiàn)圖層組，配置圖層樣式，以及控制圖層的渲染操作。

3.3 云服務(wù)管理功能設(shè)計(jì)

圖層目錄服務(wù)和Web地圖服務(wù)是云服務(wù)的主要內(nèi)容。目錄服務(wù)是包含圖層數(shù)據(jù)的來(lái)源、目錄結(jié)構(gòu)、圖層名稱、數(shù)據(jù)更新時(shí)間、頻次等內(nèi)容的元數(shù)據(jù)信息。通過(guò)目錄服務(wù)，二次開發(fā)用戶能夠查詢、發(fā)現(xiàn)圖層數(shù)據(jù)資源。不同權(quán)限的管理員能夠發(fā)布各自的圖層目錄服務(wù)。通過(guò)用戶名和密碼進(jìn)行用戶訪問(wèn)數(shù)據(jù)的權(quán)限控制。Web地圖服務(wù)，二次開發(fā)用戶通過(guò)調(diào)用地理公共服務(wù)平臺(tái)的基礎(chǔ)地理信息資源建立自己的應(yīng)用系統(tǒng)。通過(guò)OGC標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)規(guī)范WMS、WFS，將圖層數(shù)據(jù)加載到自己建立的應(yīng)用系統(tǒng)中。

4 平臺(tái)建設(shè)和應(yīng)用前景

基于“云服務(wù)模式”建設(shè)的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)能夠?yàn)橄嚓P(guān)行業(yè)提供統(tǒng)一的“地理底圖”，通過(guò)集約化建設(shè)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)地理空間數(shù)據(jù)的共享和互聯(lián)，為相關(guān)行業(yè)提供高效、安全、穩(wěn)定的透明數(shù)據(jù)服務(wù)、功能服務(wù)和模型服務(wù)。該平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)行業(yè)用戶作為管理員、二級(jí)管理員通過(guò)Web能夠訪問(wèn)平臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)目錄的定制、圖層數(shù)據(jù)配置和樣式發(fā)布。能夠?qū)崿F(xiàn)行業(yè)數(shù)據(jù)的共享利用基于統(tǒng)一的基礎(chǔ)地理信息資源，能夠滿足行業(yè)的個(gè)性化業(yè)務(wù)需求。

特別需要指出的是，基于“云服務(wù)模式”建設(shè)的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)具備如下優(yōu)勢(shì)：一是節(jié)省了其他行業(yè)單獨(dú)建設(shè)GIS系統(tǒng)的經(jīng)費(fèi)，避免了重復(fù)投資和信息孤島的形成；二是借助地理信息企業(yè)的專業(yè)運(yùn)維機(jī)制解決了平臺(tái)數(shù)據(jù)的更新和維護(hù)問(wèn)題；三是通過(guò)上述方式建設(shè)的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)能夠無(wú)縫銜接其他行業(yè)的專題信息。也正是基于上述分析，該平臺(tái)必將在支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展、區(qū)域建設(shè)、招商引資、城市運(yùn)行、政府管理、社會(huì)服務(wù)等多個(gè)領(lǐng)域得到深入的應(yīng)用，地理信息企業(yè)的地理空間應(yīng)用服務(wù)整體能力也將得到顯著提升。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文探討的基于云服務(wù)的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)模式還不是十分成熟，例如針對(duì)不同用戶存儲(chǔ)空間的分配和管理，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)化和虛擬化；數(shù)據(jù)訪問(wèn)權(quán)限的顆粒度控制在整個(gè)圖層，還不能精確地控制訪問(wèn)區(qū)域。要解決上述問(wèn)題，應(yīng)在具體行業(yè)應(yīng)用中進(jìn)行實(shí)踐，在實(shí)踐基礎(chǔ)上做出更深層次的研究。在地理信息技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代，地理信息公共服務(wù)模式也在不斷地革新。相信隨著非專業(yè)用戶使用地理信息公共服務(wù)平臺(tái)需求的增長(zhǎng)，基于云服務(wù)的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)將在越來(lái)越多的行業(yè)中得到認(rèn)可和應(yīng)用。

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