張培，劉鵬，羅曉燕

(北京市測繪設(shè)計(jì)研究院，北京 100038)

北京市土地資源綜合決策空間信息服務(wù)技術(shù)研究

張培?，劉鵬，羅曉燕

(北京市測繪設(shè)計(jì)研究院，北京 100038)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，SOA作為構(gòu)建企業(yè)級分布式軟件系統(tǒng)的思想和方法學(xué)，已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本文討論了基于面向服務(wù)的北京市土地資源綜合決策平臺架構(gòu)，提出了平臺的服務(wù)建設(shè)框架，分析了平臺提供的空間信息服務(wù)內(nèi)容，簡要介紹了服務(wù)所采用的接口。

SOA；空間信息服務(wù)；土地資源綜合決策

近年來，北京城市的迅猛發(fā)展，對城市建設(shè)提出了更高的要求，需要更加科學(xué)化、系統(tǒng)化地對全市土地資源進(jìn)行管理。北京市規(guī)劃建設(shè)用地管理的數(shù)據(jù)主要分別掌握在發(fā)改、規(guī)劃、國土部門中，但又缺乏一個(gè)統(tǒng)一的平臺把規(guī)劃建設(shè)用地資源與國民經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展數(shù)據(jù)、土地儲備、土地供應(yīng)等數(shù)據(jù)整合起來，以至于市政府管理和決策部門還不能全面掌握全市范圍內(nèi)土地資源的利用情況，對可供開發(fā)建設(shè)的土地資源總量、空間和結(jié)構(gòu)不甚了解。為了應(yīng)對城市發(fā)展的新要求，北京市土地資源和建設(shè)用地綜合利用決策分析平臺應(yīng)運(yùn)而生。該平臺旨在建立一套能夠?qū)θ懈黝愅恋匦畔⑦M(jìn)行整合共享、綜合管理、統(tǒng)計(jì)分析、科學(xué)決策的綜合信息平臺，實(shí)現(xiàn)及時(shí)動(dòng)態(tài)的可建設(shè)用地監(jiān)管，為項(xiàng)目開展提供依據(jù)，為政策、計(jì)劃等的制定提供決策支撐，以提高土地資源管理和利用水平，增強(qiáng)規(guī)劃決策的科學(xué)性。

地理空間數(shù)據(jù)自身具有多時(shí)態(tài)、多存儲格式、多語義以及多尺度等特征，使得空間信息資源的整合共享利用率較低[1]。傳統(tǒng)的桌面型地理信息系統(tǒng)內(nèi)部耦合度強(qiáng)，系統(tǒng)之間相互孤立，難以實(shí)現(xiàn)共享和互操作[2]。但是，面向服務(wù)架構(gòu)(Service－Oriented Architecture，SOA)這種軟件架構(gòu)和Web Service技術(shù)的興起，為空間數(shù)據(jù)共享和地理處理的互操作提供了新的契機(jī)和技術(shù)支持。

1 平臺簡介

北京市土地資源和建設(shè)用地綜合利用決策分析平臺通過建立北京市土地資源和建設(shè)用地綜合管理信息數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了全市建設(shè)用地綜合信息的集成化管理和動(dòng)態(tài)更新。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)包括現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、規(guī)劃編制數(shù)據(jù)、規(guī)劃行政審批數(shù)據(jù)、市政交通數(shù)據(jù)、土地資源數(shù)據(jù)和國土管理信息數(shù)據(jù)六大類，通過平臺可以實(shí)現(xiàn)各類專題信息的查看和綜合查詢。

在數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，建立可利用建設(shè)用地篩選模型，以政府批復(fù)的北京城市總體規(guī)劃和控制性詳細(xì)規(guī)劃為依據(jù)，在限制要素的基本約束下，考慮用地的規(guī)劃性質(zhì)、現(xiàn)狀建設(shè)情況、利用程度等、規(guī)劃行政審批、國土管理以及土地利用現(xiàn)狀等信息，對土地資源的利用情況進(jìn)行判斷，篩選出有改造開發(fā)可能性的建設(shè)用地資源。

平臺還可根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目對區(qū)位、用地規(guī)模、周邊交通市政條件、城市空間形態(tài)等的要求，從可利用建設(shè)用地資源或土地儲備中選出符合選址要求的用地，為公益性項(xiàng)目、全市重點(diǎn)項(xiàng)目以及中央單位、部隊(duì)等建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行規(guī)劃選址。

平臺還提供了對土地資源數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析功能，可以對不同地區(qū)的土地利用和建設(shè)信息進(jìn)行比較，還可以針對規(guī)劃建設(shè)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題進(jìn)行專項(xiàng)統(tǒng)計(jì)。

2 面向服務(wù)架構(gòu)

面向服務(wù)架構(gòu)是一種軟件體系統(tǒng)架構(gòu)概念。所謂軟件架構(gòu)，可以理解為:“是一系列相關(guān)的抽象模式，用于指導(dǎo)大型軟件系統(tǒng)各個(gè)方面的設(shè)計(jì)。”SOA作為一種架構(gòu)模型，可以根據(jù)需求通過網(wǎng)絡(luò)對松散耦合的粗粒度應(yīng)用組件進(jìn)行分布式部署、組合和使用[3]。SOA最重要的特點(diǎn)是把服務(wù)的實(shí)現(xiàn)和接口分離。SOA的關(guān)鍵是“服務(wù)”，W3C(World Wide Web Consortium)將服務(wù)定義為:“服務(wù)提供者完成一組工作，為服務(wù)使用者交付所需的最終結(jié)果。最終結(jié)果通常會使使用者的狀態(tài)發(fā)生變化，但也可能使提供者的狀態(tài)改變，或者雙方都產(chǎn)生變化”。而Web Service是實(shí)現(xiàn)SOA的最好方法，它完全基于 XML(The Extemsible Markup Language)、XSD(XML Schemas Definition)等獨(dú)立于平臺、獨(dú)立于軟件供應(yīng)商的標(biāo)準(zhǔn)，可以在Microsoft平臺下用.Net非常方便地實(shí)現(xiàn)，也可以用Java實(shí)現(xiàn)，從而達(dá)到跨平臺、分布式、可互操作的目標(biāo)。開放地理空間信息聯(lián)盟 OGC(Open Geospatial Consortium，OGC)在 Web Service標(biāo)準(zhǔn)之上，提出了WMS(Web Map Service)和WFS(Web Feature Service)，即柵格地圖服務(wù)和要素地圖服務(wù)。

空間信息服務(wù)的出現(xiàn)使我們能夠創(chuàng)建強(qiáng)大的應(yīng)用，并且能夠?qū)崿F(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)上功能的共享及集成。空間信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)為消除信息系統(tǒng)整合與交流之間的障礙提供了機(jī)會。這些障礙或者是由于數(shù)據(jù)存儲與應(yīng)用設(shè)計(jì)的限制性或垂直特性造成的，或者是由于數(shù)據(jù)格式、硬件或軟件的兼容性問題造成的。同時(shí)空間信息服務(wù)還打破了空間的障礙，用戶不論身在何處都可以獲得大量的數(shù)據(jù)和服務(wù)[4]。

3 平臺核心服務(wù)建設(shè)框架

北京市土地資源和建設(shè)用地綜合利用決策分析平臺要為建設(shè)項(xiàng)目選址、用地審批、土地儲備與開發(fā)提供決策支持服務(wù)，因此，需要整合全市范圍內(nèi)的建設(shè)用地資源的信息，建立起土地資源綜合信息數(shù)據(jù)庫，并在綜合信息數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上開發(fā)功能模塊，以實(shí)現(xiàn)地圖瀏覽查詢、可利用建設(shè)用地自動(dòng)篩選、專題數(shù)據(jù)更新維護(hù)、綜合信息統(tǒng)計(jì)分析等功能。

面向服務(wù)的平臺建設(shè)思想是將對土地資源綜合信息數(shù)據(jù)庫的訪問、操作以及相關(guān)的GIS地圖訪問、圖形編輯、土地信息更新、空間分析、圖形與屬性雙向查詢、統(tǒng)計(jì)分析等相關(guān)功能都封裝為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，即“土地資源信息服務(wù)”。北京市土地資源和建設(shè)用地綜合利用決策分析平臺則通過這些服務(wù)來間接訪問數(shù)據(jù)庫以及實(shí)現(xiàn)GIS相關(guān)地圖與空間分析功能。

依據(jù)SOA架構(gòu)的核心技術(shù)和工作原理，結(jié)合平臺建設(shè)的實(shí)際情況，搭建面向服務(wù)的平臺結(jié)構(gòu)模型，提出平臺的核心服務(wù)建設(shè)框架，如圖1所示。

圖1 核心服務(wù)建設(shè)框架

4 服務(wù)內(nèi)容和發(fā)布平臺

4.1 服務(wù)層的內(nèi)容

服務(wù)層的主要應(yīng)用服務(wù)內(nèi)容包括:

(1)地圖服務(wù)

地圖服務(wù)提供對地圖文檔內(nèi)容的訪問，包括地圖文檔中的圖層數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的符號化顯示方式。地圖文檔內(nèi)容包括土地資源現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、規(guī)劃編制數(shù)據(jù)、規(guī)劃行政審批數(shù)據(jù)、市政交通數(shù)據(jù)、土地資源數(shù)據(jù)、市政交通數(shù)據(jù)、國土管理信息數(shù)據(jù)。

(2)土地信息查詢服務(wù)

土地信息查詢服務(wù)提供通用查詢和專題屬性查詢。通用查詢實(shí)現(xiàn)屬性查詢、地名查詢、規(guī)劃路查詢、規(guī)劃行政審批數(shù)據(jù)外掛屬性表屬性查詢、幾何圖形查詢功能。專題查詢主要針對規(guī)劃意見書、控制性詳細(xì)規(guī)劃圖、建設(shè)功能規(guī)劃許可證、建設(shè)用地規(guī)劃許可證、地籍?dāng)?shù)據(jù)、土地利用現(xiàn)狀圖、可利用建設(shè)用地、土地儲備項(xiàng)目、土地供應(yīng)項(xiàng)目等數(shù)據(jù)特有的屬性進(jìn)行查詢。

(3)空間查詢服務(wù)

空間查詢服務(wù)提供對要素間拓?fù)潢P(guān)系的查詢功能，在本文中主要是對某一行政區(qū)、某兩條環(huán)路間、規(guī)劃界區(qū)、重點(diǎn)功能區(qū)、軌道周邊一定范圍內(nèi)的專題要素的查詢。

(4)可利用建設(shè)用地篩選服務(wù)

可利用建設(shè)用地篩選服務(wù)以政府批復(fù)的北京城市控制性詳細(xì)規(guī)劃和可利用建設(shè)用地篩選模型為依據(jù)，篩選出可作為建設(shè)用地的地塊。該服務(wù)為平臺的核心服務(wù)，為城市建設(shè)用地管理決策支持。

(5)項(xiàng)目選址服務(wù)

項(xiàng)目選址服務(wù)以可利用建設(shè)用地和土地儲備項(xiàng)目兩個(gè)圖層為主要數(shù)據(jù)源，綜合考慮用地性質(zhì)、用地規(guī)劃、布局、區(qū)位發(fā)展定位、市政交通情況、地籍權(quán)屬等因素進(jìn)行項(xiàng)目選址分析。

(6)綜合統(tǒng)計(jì)服務(wù)

該服務(wù)可對土地儲備項(xiàng)目、土地供應(yīng)項(xiàng)目、可利用建設(shè)用地資源等數(shù)據(jù)圖層進(jìn)行按區(qū)域、按屬性的綜合統(tǒng)計(jì)，得到用地的空間分布、總量及結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，并以柱狀圖、餅狀圖或表格的形式表達(dá)出來。

4.2 服務(wù)的發(fā)布平臺

空間信息服務(wù)根據(jù)服務(wù)提供的內(nèi)容不同，可分為空間數(shù)據(jù)服務(wù)和空間信息處理服務(wù)。數(shù)據(jù)服務(wù)通過服務(wù)接口向外提供空間數(shù)據(jù)，功能服務(wù)通過接口向外提供對空間數(shù)據(jù)的操作和處理功能。

ArcGIS Server將地圖文檔發(fā)布為服務(wù)，通過該服務(wù)，用戶可以訪問地圖數(shù)據(jù)和地圖表現(xiàn)樣式。地圖服務(wù)可以分為緩存地圖服務(wù)和動(dòng)態(tài)地圖服務(wù)。ArcGIS Server的緩存機(jī)制通過高速緩存預(yù)先創(chuàng)建金字塔而不是動(dòng)態(tài)渲染地圖，即可以直接從緩存獲取靜態(tài)切片來代替動(dòng)態(tài)渲染生成的地圖，以此顯著提高地圖傳輸?shù)乃俣取?/p>

土地信息查詢服務(wù)、空間查詢服務(wù)、可利用建設(shè)用地篩選服務(wù)、項(xiàng)目選址服務(wù)、綜合統(tǒng)計(jì)服務(wù)屬于空間信息處理服務(wù)。地理處理服務(wù)表現(xiàn)為一系列已發(fā)布的操作和分析地理信息的工具集?？臻g信息處理服務(wù)的開發(fā)有兩種方式:

第一種是通過ModelBuilder使用或組合已有的ArcToolbox中的工具和腳本來構(gòu)建地理處理模型，并將其發(fā)布成地理處理服務(wù)。

第二種是利用ArcGIS Server提供的二次開發(fā)組件和ASP.Net技術(shù)，創(chuàng)建新的地理處理服務(wù)，以滿足靈活多變的地理處理功能要求。

考慮到空間信息服務(wù)對空間數(shù)據(jù)表達(dá)和信息處理的特殊要求，本文選用ArcGIS Server作為空間信息服務(wù)開發(fā)和發(fā)布的平臺。ArcGIS Server是Esri公司基于SOA構(gòu)架設(shè)計(jì)的一款服務(wù)器端產(chǎn)品，它為空間信息服務(wù)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)提供了便利的開發(fā)環(huán)境和良好的技術(shù)平臺支持。利用ArcGIS Server API開發(fā)高級的空間數(shù)據(jù)處理功能，避免了從底層開發(fā)所需消耗的大量時(shí)間[5]。

5 空間信息服務(wù)接口

SOA采用分布式服務(wù)的架構(gòu)風(fēng)格，通過公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通訊和交互。開放地理空間信息聯(lián)盟(Open Geospatial Consortium，OGC)的OWS(Open Web Service)啟動(dòng)項(xiàng)目中定義的一系列空間數(shù)據(jù)服務(wù)的接口定義，如WMS、WFS、WCS(Web Coverage Service)得到GIS業(yè)界的廣泛認(rèn)可和采納，為空間信息處理服務(wù)接口的定義提供了經(jīng)驗(yàn)和參考。

本文中的地圖服務(wù)是通過ArcGIS Server發(fā)布的符合OGC規(guī)范的WMS服務(wù)，WMS服務(wù)是地圖描述服務(wù)，用戶可以通過URL傳送參數(shù)，獲取WMS服務(wù)的元數(shù)據(jù)、地圖和要素屬性。

圖2 項(xiàng)目選址服務(wù)模型

本文中的空間信息處理服務(wù)則是采用發(fā)布地理處理模型和基于ASP.Net技術(shù)封裝ArcGIS Server提供的API來創(chuàng)建地理處理服務(wù)，對外提供參數(shù)接口，只要滿足參數(shù)規(guī)范，則可以調(diào)用該服務(wù)。以圖2所展示的地理服務(wù)為例，該服務(wù)為項(xiàng)目選址服務(wù)的一部分，用戶需要選擇距地鐵口一定范圍內(nèi)的項(xiàng)目用地，即在某條指定軌道線路上的站點(diǎn)做緩沖分析，可分別設(shè)置位于中心城和郊區(qū)的站點(diǎn)的緩沖范圍。它是通過構(gòu)建地理處理模型發(fā)布成的地理服務(wù)，通過符合參數(shù)接口規(guī)范的函數(shù)進(jìn)行交互。通過ExpriRoute和ExpriRoute2傳入SQL語句，例如:

6 結(jié) 語

空間信息服務(wù)的出現(xiàn)使我們能夠創(chuàng)建強(qiáng)大的應(yīng)用，并且能在互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和功能的共享及集成，且這些應(yīng)用不依賴于任何平臺，維護(hù)和升級簡單而經(jīng)濟(jì)，并且可以被潛在的全世界用戶所使用?？臻g信息服務(wù)為消除信息系統(tǒng)整合與交流之間的障礙提供了機(jī)會。這些障礙或者是由于數(shù)據(jù)存儲與應(yīng)用設(shè)計(jì)的限制性或垂直性造成的，或者是由于數(shù)據(jù)格式、硬件或軟件的兼容性問題造成的。同時(shí)，空間信息服務(wù)還打破了空間的障礙，用戶不論身在何處都可以獲得大量的數(shù)據(jù)和服務(wù)[6，7]。

北京市土地資源綜合決策平臺的開發(fā)中納入空間信息服務(wù)技術(shù)，最大限度地實(shí)現(xiàn)了空間信息和功能的共享以及異構(gòu)性的互操作，為其他信息系統(tǒng)的建設(shè)工作奠定了良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)。

[1] 王方雄，邊馥苓.從GISystem到GIService:GISystem發(fā)展的必然趨勢[J].華中師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，38(4):528～532

[2] 李琦，黃曉斌.基于GeoAgent的地理信息服務(wù)[J].測繪通報(bào)，2002(6):44～47

[3] 蔣許鋒，李承鑫，王冬.基于SOA的城市道路橋梁巡查GIS系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J].城市勘測，2010(4):67～69

[4] Esri Press.Connecting Our World:GIS Web Services[M]. Beijing:Science Press 2003

[5] 易敏.面向服務(wù)架構(gòu)(SOA)的空間信息服務(wù)研究[D].上海:華東師范大學(xué)，2008

[6] 常小慧.地理信息Web服務(wù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用研究[D].南京:解放軍信息工程大學(xué)，2006

[7] 鄧紅艷，武芳，王卓芋等.基于Web Service的空間信息服務(wù)研究[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2006，27(23):4450～4452

Research on Spatial Information Service Technology of Beijing Land Resources Integrated Decision－making Platform

Zhang Pei，Liu Peng，Luo Xiaoyan
(Beijing Institute of Surveying and mapping，Beijing 100038，China)

With the rapid development of network technologies，SOA，which is a methodology of construction the enterprise distributed software systems，has been widely used nowadays.This paper discussed about the architecture of Beijing land resources integrated decision－making platform，proposed framework of the services，analyzed of spatial information service technology，provided a brief introduction to the standard adopted by service，realized creation and publishing of sevices using ArcGIS Server and ASP.Net technology.

SOA；Spatial information service；Land resources integrated decision－making

2011—07—07

張培(1985—)，女，助理工程師，主要從事地理信息系統(tǒng)的行業(yè)應(yīng)用研究與開發(fā)。

北京市科委課題(Z090006016709003)

1672－8262(2011)06－23－04

P208.2

A