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省级地理信息公共服务平台总体设计技术研究

聂灿权

摘 要：本文以省级地理信息公共服务平台总体设计为研究对象，首先分析了平台的设计原则，进而探讨了平台的总体路线，在此基础上，分析了平台的总体架构和标准规范设计，相信对从事相关工作的同行能有所裨益。
关键词：地理信息 公共服务平台 省级 总体路线 架构
：P208 ：A ：1672-3791（2014）03（b）-0011-02
1 平台的设计原则
1.1 标准化与开放性原则
省级地理信息公共服务平台，其核心是提供地理信息公共服务，是一个公用性的服务平台，有着广泛的应用部门和需求，平台除了要提供传统系统要提供的静态功能模块以外，还要支持不同部门、不同系统、异构GIS平台与公共服务平台的对接及二次开发需求这就决定了公共平台在总体设计与实现上必须遵守标准化与开放性原则，遵循国家地理信息公共服务平台相关标准规范。
采用全省统一的坐标体系；制定标准的建库规范。釆用面向服务的开发思想；各系统模块功能要松賴合，表现层要与具体业务紧密结合；系统模块间统一釆用基于服务接口的方式进行交互等等，这些思想与技术措施是保证平台标准性和开放性的核心与关键。
1.2 先进性与实用性原则
平台设计及实现技术方面，采用成熟的软件体系架构和先进的开发技术，做到人机界面友好、操作简便、维护方便，确保建成系统的生命力。软件平台的选用要面向以后地理信息服务的发展方向，所选用的软件平台必须是现阶段同类产品中成熟的、主流的先进产品；在软件开发思想上，严格按照软件工程的标准和面向对象的理论来设计，管理和开发，保证系统开发的高起点。网络建设立足长远发展的要求，计算机硬件和软件、数据库及软件平台支撑工具采用先进、稳定的、能满足海量数据存储与管理的主流地理信息产品。平台的服务顾及非专业地理信息用户的需要，做到平台框架结构合理，访问速度快、实用性强。
1.3 可靠性与稳定性原则
由于地理信息公共服务平台需要支持实时运行的专业应用系统，因此，要求平台的稳定性极高。平台的安全可靠是一个优秀系统的必要待征，平台的安全保护措施是否有效是地理信息公共服务平台的主要性能指标之一。安全可靠性应作为平台建设的首要出发点，为了保证平台信息的安全可靠性，必须制定严格的权限管理规定和数据保密机制，以避免非法操作所造成的数据泄漏、修改或损坏。同时，还要有数据备份的功能，当数据被非法修改或者损坏时用于数据的恢复。平台组网时应选用高可靠性的产品和技术，在充分考虑平台运行时所有可能出现的情况下，提高各种情况下系统的应变能力来确保整个平台运行时的安全性和可靠性。平台软件不但要具备很强的容错能力，而且还要有优秀备份和恢复性能，使得整个软件平台的崩溃和损坏现象不会轻易出现。
1.4 平台性与可扩展性原则
地理信息公共服务平台的建设是一个长期的逐渐发展的过程，因此要求系统具有良好的可伸缩性。以后各行业应用项目的建设可能都需要地理信息公共服务平台为其提供数据、功能等服务。在平台设计时，项目的统筹规划、设计和开发等都需要站在全局的高度上，以充分发挥平台在政务信息资源共享和提供公用性、基础性信息服务方面的核心作用[39]，基础性和公用性数据库的重复建设也会得以避免。
2 平台的总体路线
省级地理信息公共服务平台采用面向服务架构（SOA）的理念与方法，设计融共享服务提供方、使用方和管理方为一体的“公共服务平台”总体架构，实现基于统一注册和分级授权的服务组织模式与运营管理机制，完成地理信息资源与服务的管理调度及动态装配。
采用Oracle公司的Web Logic Server 10.0作为应用服务器和Web服务器软件。Web Logic Server 10.0为部署到SOA的所有服务提供必需的事务、会话和上下文控制。WebLogic Server 10.0拥有强大的管理能力，并具有线性扩展，LAN、MAN和WAN集群，多个审计接入点。Web容器不仅具有Web服务器所有功能，而且完全支持Web服务，包括J2EE1.4规范中指定的WS会话、WSRP生产者托管、UDDI注册和完整的Servlet功能。地理信息服务软件平台釆用武大吉奥公司共享服务平台软件GeoGlobe 4.0。GeoGlobe 4.0（简称空间信息共享服务平台）是一种基于SOA架构的平台软件框架体系，为各级政府部门、企事业单位和社会公众提供标准空间信息服务。软件以空间数据为基础、信息网络为载体、服务为中心、应用为导向，基于Web Service技术，SOA体系架构，参照OGC标准服务规范建设，实现了空间信息资源分布式管理、集中共享与服务，集中体现了“多源异构、在线共享，多维集成、动态更新”的共享服务特点。建设过程中，由省级节点统一开发服务注册管理软件系统，分发给各地市节点和部门节点建设地理信息服务注册中心，形成全省统一的元数据（服务）与目录注册体系，各节点的注册中心保持同步和镜像，用户访问任何一个服务注册中心，都可以得到全省地理信息共享资源。
3 平台的总体架构
3.1 平台的建设模式
省级地理信息公共服务平台釆用多级互联互通的建设模式，即纵向上与国家级主节点“天地图”和省内各个地市信息基地实现多级分布，共享空间信息服务；横向上与国土、交通、城规、水利、医疗、公安等多部门、多领域实现互联互通，形成地理信息资源交换共享机制，如图1所示。
3.2 平台的总体架构
省级地理信息公共服务平台作为一种分布式的服务提供形式，其目的是使分布在网络上的不同地理位置和不同平台的用户可以获得服务。平台的总体架构是一种基于“4+1”模式的架构，主要由运行支撑层、数据层、服务层、应用层和标注规范体系五个部分组成，结构图如图1所示。运行支撑层：主要包括网络、服务器集群、存储备份、安全保密系统、计算机机房改造等硬环境和技术规范与管理办法等软环境。数据层是指通过服务层提供给应用层的空间数据库内容。它是面向地理信息网络化服务需求，依据统一技术标准和规范而构建的一体化地理信息资源体系。服务层是根据多数用户对地理信息应用的共性需求而设计并实现的系列标准服务接口，以及在此基础上建立的在线服务系统和运维管理系统。通过在线服务系统向应用层提供所需的各种应用服务，如数据服务、处理服务、表现服务、目录服务、信息交换服务、业务访问、业务集成、安全可信和可管理等通用性的服务。应用层面向平台服务的对象一政府、企业、公众。应用层构造了各种电子政务应用、门户网站系统，是电子政务系统中面向最终用户的层面标准规范体系建立了相应的信息化技术标准、应用服务标准、系列数据标准等，保证信息有序，平台建设和运作有章可循。endprint
4 标准体系规范设计（见图1）
统一要素表达规范、目录服务规范、几何关系规范等，基于统一的标准，共享服务提供了各种服务功能和服务注册发布机制，实现空间信息的“共恪共享”，是省级地理信息公共服务平台的建设任务之一。
标准体系建设是建设省级地理信息公共服务平台推动空间信息共享的核心工作。标准与规范体系和管理法规与制度体系是在参考国家标准、部门标准、行业标准、地方标准以及国际标准，采用直接引用和自行制定相结合的办法提供一套可供省级空间信息共享框架系统建设的标准、规范和切实可行的管理办法，用以保障框架平台顺利建设和公共信息的共享环境的形成，为整个省级空间信息共享环境的建设打下基础。标准体系建设是一个广义的概念，它不仅指地理信息共享所需各项标准的研究、制定和实施，还包含确立统一的空间参照系统、建立统一的地理信息空间定位载体即共享平台等。平台标准体系建设遵循和参照国家和有关主管部门制定和发布的法律法规、一系列与地理信息公共服务平台建设相关的技术标准、规范和管理规定，同时根据省级的地理信息应用与服务的情况，制定出符合省级省情的系列标准和技术规范，主要包括数据规范、服务规范、应用规范和其它规范等。
4.1 数据规范设计
为保证各类数据资源的共享与集成服务，需要制定相应的《公共地理框架数据规范》。一些需要遵守的现行国家或行业技术标准与规范将作为规范性引用文件纳入这些制定的规范中。公共地理框架数据规范主要包括地理实体数据规范、地名地址数据规范、地图数据规范、高程数据规范和影像数据规范等。
（1）地理实体数据规范：规定地理实体数据的定义、构成与表达方式，包括基本数据模型、要素和属性内容、数据分层及组织、实体及分类编码、几何表达与拓扑处理、数据集划分等。主要内容包括概念数据模型、信息编码、数据分层与命名、属性结构与值域。（2）地名地址数据规范：规定地名地址数据的分类、描述、编码以及地理位置信息表达的规则与方法。主要内容包括地名地址数据的分类与唯一实体标识、描述规则、地理位置表达规则等。（3）地图数据规范：规定地理底图数据的内容组合规则，矢量数据、影像数据、地名地址数据的选取规则，以及可视化表达相关规定，包括坐标、投影、比例尺、各种要素的符号、注记、颜色等基本要求。（4）三维景观模型数据规范：规定数字高程模型、三维构筑物模型数据的处理、表达等技术要求。（5）影像数据规范：规定地面影像数据的处理（融合、拼接、勾色、金字塔建立）、构筑物纹理数据的获取及处理、立面街景数据的获取及处理、影像数据的存储。（6）行业专题数据规范：规定每类行业专题数据的规范，包括行业数据的命名规则、必有字段命名规则以及行业数据采集要求等。（7）数据维护与更新规范：规定数据维护与更新的操作流程、数据版本控制要求、一致性维护要求等。
4.2 服务接口规范设计
服务接口规范设计是指为了实现平台的多级互联，确保平台的各个节点能够协同提供统一的服务，需要制定的相应服务技术规范。其中需要遵循的服务技术规范包括WMS、WFS、WCS、WFS-G、WPS、CSW。
平台需要制定的服务技术规范包括《基于服务器缓存的地图服务规范》《平台服务元数据信息模型》《平台服务的专题分类》《平台服务发现接口规范》《平台服务的服务质量评价方法》《平台用户管理规范》《平台服务节点建设基本技术要求》《各类服务接口的浏览器端应用开发接口》《平台应用分析功能开发技术要求》等。
（1）基于服务器缓存的地图服务规范：在保证与WMS规范兼容的基础上对WMS进行扩展，定义可以实现对服务器缓存方法自动识别和缓存地图进行访问的功能接口。
（2）平台服务元数据信息模型：在《OG
C Web服务通用规范》《ISO19119地理信息服务》的基础上，结合现行国家标准《地理信息元数据》以及最新的《ISO19115地理信息元数据》的内容，根据平台中对各类网络服务的应用需求，按照OGC Web服务的要求，规定描述各类地理信息服务的信息模型。
（3）平台服务的专题分类：针对地理信息服务不同于地理信息的特征，需要按照常用的分类依据规定可扩展的支持多分类依据的平台服务专题分类体系，并给出编码规则和代码，以支持服务的快速发现、聚合，并支持服务之间的语义组合。
（4）平台服务发现接口规范：结合多种较为成熟的目录服务规范，根据平台提供服务的特点和运行机制，规定平台服务查询、选择服务的接口，同时规定支持地名搜索、语义搜索等功能的技术机制。
（5）平台服务的服务质量评价方法：确定评价平台各类服务的服务质量的指标体系和质量评价方法，作为对各类在线服务进行科学合理的质量评价的依据。
（6）平台用户管理规范：规定平台用户的主要角色和各个角色的用户类别，以及用户使用平台功能的前置程序（如注册、申请、审批等）和事中要件（如身份认证、访问审计等）。
（7）地图API接口规范：各类服务接口的浏览器端应用开发接口（API）规范：主要是JavaScript、Flex、SilverLight等类型的接口。其是对相关互操作规范接口的包装，减少用户的开发工作量。平台应用分析功能开发技术要求：基于WPS规范，结合平台的特点，规定在WPS框架下实现各类应用功能（如模型计算、地形分析、空间统计、综合空间查询、数据挖掘等）的方法和要求，规定各个功能的描述文件的基本内容。
（8）应用规范设计：制定包括《地理信息公共服务平台用户指南》《地理信息公共服务应用规范》。地理信息公共服务平台用户指南：介绍了平台的服务接口和使用说明，规定了用户注册时的注册内容、技术流程和用户认证时的方法、流程等。地理信息公共服务应用规范：规定专题地理信息与框架地理信息关联技术要求，专题地理信息加载、管理与扩展规范，应用系统开发技术规范等。
4.3 运行管理制度
制定用于保障省级公共服务平台运行的政策制度，包括《省级地理信息公共平台管理规定》《省级地理信息共享与合作协议》《省级地理信息公共平台保密协议》等制度。
（1）公共平台管理规定：为促进省级地理信息资源的共享交换应用，提高省级地理信息数据资源的服务和管理水平，促进地理信息数据资源开发、集成、共享和应用，更好地为我国的经济发展和社会信息化建设服务而需要制定的管理规范。
本管理规定主要包括：公共平台的组成、地理信息共享服务的范围与等级以及共享平台服务提供方、服务使用方、管理维护方等各方的责权利。
（2）公共平台共享合作协议：对使用省级地理信息公共服务平台的单位部门签订的共享合作内容，明晰共享合作单位的责权利内容。
（3）公共平台保密协议：对使用省级地理信息公共服务平台的单位部门签订的保密要求内容，明晰使用公共平台的单位部门必须遵守的保密要求。
5 结语
省级地理信息公共服务平台是以全省基础地理空间信息资源为基础，以省公共地理空间框架数据为核心，利用现代信息服务技术，建立一个面向政府、公众和行业用户的、开放式的信息服务平台，对各种分布式的、异构的地理信息资源进行一体化组织与管理，提供分布式的数据服务和功能服务。本文提出了省级地理信息公共服务平台的总体架构，其建设和运行是一个不断完善的过程，后续笔者将对该平台的功能进行不断丰富和完善。
参考文献
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[4] 马照亭，李志刚，孙伟，等.一种基于地址分词的自动地理编码算法[J].测绘通报，2011（2）：59-61.endprint

-全文完-