面向行業(yè)應用的地理信息云服務平臺框架設計研究

劉文杰

摘 要：本文提出基于SOA架構與云服務的地理信息公共服務平臺的總體設計理念，探索了基于基礎地理信息的“跨行業(yè)信息共享、跨行業(yè)復用”的地理信息公共服務平臺的建設模式。該平臺將實現(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。為重大項目投資、經(jīng)貿(mào)合作、交通物流、能源監(jiān)控等行業(yè)應用提供了前景。

關鍵詞：SOA 地理信息 云服務 平臺 設計

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）10（a）-0000-00

地理信息資源共享問題已經(jīng)成為制約中國地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。借助不斷發(fā)展的地理信息技術，地理信息公共服務平臺主要針對在線地理信息服務的需要，以網(wǎng)絡化服務為手段，實現(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。為了在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)地理信息資源的互聯(lián)互通，2009年，國家測繪地理信息局發(fā)布了《國家地理信息公共服務平臺技術設計指南》，該指南也為建設地理信息公共服務平臺提供了架構參考和實踐指導。

為了更好實現(xiàn)相關行業(yè)與地理信息資源的交互配置，建立面向行業(yè)應用的地理信息公共服務平臺，以全面提升信息化基礎設施，推進共享應用成為地理信息企業(yè)重點研究解決的問題。本文提出基于SOA架構與云服務的地理信息公共服務平臺的總體設計理念，探索了基于基礎地理信息的“跨行業(yè)信息共享、跨行業(yè)復用”的地理信息公共服務平臺的建設模式。

1 “云服務”工作模式

建設基于云服務的地理信息公共服務平臺，目的是要建立一個“共享且共用”的空間信息基礎設施，實現(xiàn)一個數(shù)據(jù)共享的環(huán)境，并提供一個多行業(yè)共用的基礎平臺。針對實際應用需求，按照軟件即服務（SaaS）的建設思路，對于地理信息公共服務平臺數(shù)據(jù)管理、存儲、入庫等功能進行重新設計和改造，將帶來諸多益處。軟件即服務（SaaS）有一個鮮明特點，即服務提供商提供與應用相關的所有基礎設施及軟件，用戶通過基于Web的前端與此服務進行交互。以軟件即服務的建設思路，對地理信息公共服務平臺的數(shù)據(jù)管理、存儲、入庫、運維、監(jiān)控等功能進行設計，將實現(xiàn)平臺的多行業(yè)復用，相關行業(yè)將通過平臺實現(xiàn)個性化的服務，這一改變具有如下很高的實用價值：

①相關行業(yè)能夠通過遠程調(diào)用的方式，實現(xiàn)各自業(yè)務數(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資源，簡化地理信息相關應用系統(tǒng)的建設成本，提高系統(tǒng)的利用率和效率提供了可能；③平臺的運維和管理實現(xiàn)統(tǒng)一托管，使用和運維工作得以分離，普通用戶不用擔心技術層面的問題；④統(tǒng)籌解決其他行業(yè)自有GIS平臺的建設經(jīng)費問題，通過購買服務的方式即可直接獲取服務；⑤云服務提供動態(tài)易擴展的虛擬化資源，相關行業(yè)能夠以按需、易擴展的方式通過網(wǎng)絡獲得所需服務，充分運用地理信息共用服務平臺的計算、存儲和發(fā)布能力。

2 平臺建設模式選擇

信息化項目的建設模式選擇決定了信息系統(tǒng)的實施過程，也將直接影響到系統(tǒng)的應用效果與后續(xù)運維管理。目前可行的運維模式可總結為以下四種：自建模式、外包模式、云服務模式與綜合模式。

圖1 平臺建設模式

每種建設模式都存在優(yōu)勢與不足，自建模式人員與資金投入都較大，但在安全性與持續(xù)升級改造能力上最強；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，但對項目管理、質(zhì)量控制、信息安全等方面提出了挑戰(zhàn)；云服務模式在資金投入、服務質(zhì)量上具備明顯的優(yōu)勢，但作為近年來新興的理念與技術模式，依賴于云服務的技術成熟度；綜合模式適用于規(guī)模復雜、異構的系統(tǒng)整體設計，對規(guī)劃能力與架構設計能力提出了較高的要求。因此，采用集中地理信息公共服務平臺，并由企業(yè)信息化工作部門通過“云服務模式”實現(xiàn)對相關行業(yè)的系統(tǒng)支撐和運維服務保障就成為必然的選擇。

表1 建設模式對比分析

指標 自建模式 外包模式 云服務模式 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)務應用推廣 適合 不適用 不適合 不適合

項目管理 較高 很高 一般 較高

質(zhì)量控制 較難 很難 依賴于云服務質(zhì)量 依賴于架構設計質(zhì)量

總結 適用于核心的、安全性高的、相對穩(wěn)定的模塊 適用于非核心、重復性、變化性、節(jié)省人員的模塊 適用于復雜的、已有成熟云服務基礎、高效投入的系統(tǒng) 適用于復雜的、異構的、需要長遠規(guī)劃及持續(xù)升級的系統(tǒng)

3 平臺建設難點

3.1 權限控制與角色設計

以“云服務模式”建設地理信息公共服務平臺，用戶除了系統(tǒng)管理員、二次開發(fā)用戶、系統(tǒng)審計管理員、安全管理員等角色外，針對通過平臺發(fā)布私有業(yè)務數(shù)據(jù)的相關行業(yè)設置了二級管理員的角色。二級管理員通過Web頁面方式，實現(xiàn)基于云服務的數(shù)據(jù)管理。在經(jīng)過系統(tǒng)管理員授權后，二級管理員具有私有的存儲空間，用來存儲和發(fā)布各類專題數(shù)據(jù)，并設定數(shù)據(jù)訪問的安全驗證方式。由于二級管理員主要針對非信息中心的用戶，管理員用戶需要能夠授權和建立多個二級管理員用戶。

云平臺針對多個二級管理員的操作可以自動對進入管理范圍內(nèi)的shape數(shù)據(jù)進行存儲分配。當用戶增加數(shù)據(jù)時，只需要按照二級管理員權限將數(shù)據(jù)圖層配置控制權限，通過集中資源管理功能可以自動將數(shù)據(jù)存入庫。以下為各類型角色的功能權限設計：

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

3.2 圖層管理的功能設計

在以“云服務模式”建設地理信息公共服務平臺的過程中，數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)允許管理員、二級管理員執(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行管理。管理員以及二級管理員在管理圖層的同時，必須首先維護數(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)點與圖層一一對應，并與圖層有一致的可見性。

管理員通過圖層服務管理功能實現(xiàn)圖層組服務的啟動、停止和刷新。由二級管理員建立的圖層組以及服務，只能由二級管理員自身來維護，其他管理員對這些圖層均不可見，保證了圖層數(shù)據(jù)的安全。

由于不同權限的用戶對于圖層數(shù)據(jù)集的可見程度有所差別，服務列表中圖層目錄是一個變化的集合。管理員、二級管理員對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 云服務管理功能設計

圖層目錄服務和Web地圖服務是云服務的主要內(nèi)容。目錄服務是包含圖層數(shù)據(jù)的來源、目錄結構、圖層名稱、數(shù)據(jù)更新時間、頻次等內(nèi)容的元數(shù)據(jù)信息。通過目錄服務，二次開發(fā)用戶能夠查詢、發(fā)現(xiàn)圖層數(shù)據(jù)資源。不同權限的管理員能夠發(fā)布各自的圖層目錄服務。通過用戶名和密碼進行用戶訪問數(shù)據(jù)的權限控制。Web地圖服務，二次開發(fā)用戶通過調(diào)用地理公共服務平臺的基礎地理信息資源建立自己的應用系統(tǒng)。通過OGC標準地圖服務規(guī)范WMS、WFS，將圖層數(shù)據(jù)加載到自己建立的應用系統(tǒng)中。

4 平臺建設和應用前景

基于“云服務模式”建設的地理信息公共服務平臺能夠為相關行業(yè)提供統(tǒng)一的“地理底圖”，通過集約化建設實現(xiàn)業(yè)務地理空間數(shù)據(jù)的共享和互聯(lián)，為相關行業(yè)提供高效、安全、穩(wěn)定的透明數(shù)據(jù)服務、功能服務和模型服務。該平臺能夠?qū)崿F(xiàn)行業(yè)用戶作為管理員、二級管理員通過Web能夠訪問平臺數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實現(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)一的基礎地理信息資源，能夠滿足行業(yè)的個性化業(yè)務需求。

特別需要指出的是，基于“云服務模式”建設的地理信息公共服務平臺具備如下優(yōu)勢：一是節(jié)省了其他行業(yè)單獨建設GIS系統(tǒng)的經(jīng)費，避免了重復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)運維機制解決了平臺數(shù)據(jù)的更新和維護問題；三是通過上述方式建設的地理信息公共服務平臺能夠無縫銜接其他行業(yè)的專題信息。也正是基于上述分析，該平臺必將在支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展、區(qū)域建設、招商引資、城市運行、政府管理、社會服務等多個領域得到深入的應用，地理信息企業(yè)的地理空間應用服務整體能力也將得到顯著提升。

5 結束語

本文探討的基于云服務的地理信息公共服務平臺建設模式還不是十分成熟，例如針對不同用戶存儲空間的分配和管理，沒有實現(xiàn)真正的自動化和虛擬化；數(shù)據(jù)訪問權限的顆粒度控制在整個圖層，還不能精確地控制訪問區(qū)域。要解決上述問題，應在具體行業(yè)應用中進行實踐，在實踐基礎上做出更深層次的研究。在地理信息技術不斷發(fā)展的時代，地理信息公共服務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平臺需求的增長，基于云服務的地理信息公共服務平臺將在越來越多的行業(yè)中得到認可和應用。

參考文獻

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