李萬輝，郝苗

(1.遼寧省基礎地理信息中心，遼寧沈陽 110034； 2.ESRI中國(北京)有限公司，北京 100027)

遼寧省地理信息公共服務平臺框架建設及應用

李萬輝1?，郝苗2

(1.遼寧省基礎地理信息中心，遼寧沈陽 110034； 2.ESRI中國(北京)有限公司，北京 100027)

地理信息的廣泛應用迫切要求建立地理信息公共服務平臺，本文從遼寧省地理信息公共服務平臺的建設出發(fā)，介紹了多級互聯(lián)互通的建設模式，提出了“基礎支撐層－數(shù)據(jù)層－服務層－應用層”的四層體系架構，并對各層建設內(nèi)容和平臺總體技術路線進行了闡述，最后對示范性應用系統(tǒng)進行了展示。

地理信息公共服務平臺；SOA；多級互聯(lián)互通；ArcGIS Server

1 引 言

地理信息是國家重要戰(zhàn)略信息資源，在政府管理決策、新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展、人民生活改善等方面發(fā)揮著越來越重要的作用[1]。隨著政府管理決策科學化、國家經(jīng)濟與社會發(fā)展信息化以及和諧社會建設的不斷推進，各級政府部門和社會公眾對權威、可靠的地理信息服務的需求與日俱增，迫切要求實現(xiàn)全國多尺度、多類型地理信息資源的綜合利用與在線服務。

國家測繪局于2009年啟動了國家地理信息公共服務平臺的規(guī)劃和建設工作，這是國家測繪系統(tǒng)及時作出的一項重要戰(zhàn)略決策，主要目的就是要以服務大局、服務社會、服務民生為宗旨，充分利用多方面資源，著力形成一個服務經(jīng)濟社會發(fā)展各個領域、各個方面的“一站式”在線地理信息服務系統(tǒng)。隨著國家級主節(jié)點“天地圖”網(wǎng)站的正式開通，全國各地公共服務平臺建設更加如火如荼，遼寧省地理信息公共服務平臺建設也隨之開展。

本文將對遼寧省地理信息公共服務平臺的建設模式、總體架構、建設內(nèi)容、平臺實現(xiàn)的總體技術路線以及平臺示范性應用系統(tǒng)建設等內(nèi)容進行介紹。

2 平臺總體設計

2.1 建設模式

目前，基于服務的空間信息共享有多種建設模式，包括集中式、分布式、數(shù)據(jù)打包服務和多級互聯(lián)互通等。

遼寧省地理信息公共服務平臺總體上遵循國家地理信息公共服務平臺統(tǒng)一規(guī)范、架構設計及數(shù)據(jù)處理、發(fā)布流程，采用多級互聯(lián)互通的模式建設，即縱向上與國家級主節(jié)點“天地圖”和省內(nèi)14個地市信息基地實現(xiàn)多級分布，共享空間信息服務；橫向上與土地、交通、林業(yè)、水利、民政、公安等多部門、多領域?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通，形成地理信息資源交換共享機制，如圖1所示。

圖1 多級互聯(lián)互通建設模式

2.2 總體架構

平臺可以劃分為幾個層次:基礎支撐層、數(shù)據(jù)層、服務層、應用層以及標準體系，其總體架構如圖2所示。

圖2 平臺總體架構

(1)基礎支撐層:主要包括網(wǎng)絡、服務器集群、存儲備份、安全保密系統(tǒng)、計算機機房改造等硬環(huán)境和技術規(guī)范與管理辦法等軟環(huán)境。

(2)數(shù)據(jù)層:主要是平臺公共地理框架數(shù)據(jù)的構建、管理和更新。

(3)服務層:以多樣化的GIS服務為基礎，提供集服務發(fā)布、服務管理、服務調(diào)用為一體的服務管理系統(tǒng)，完整的安全管理和運行保障機制；提供進行資源共享和交換的門戶；并提供根據(jù)多數(shù)用戶對基礎地理信息應用的共性需求而設計的系列標準服務接口。

(4)應用層:主要由基于平臺各類空間信息資源建立的各種業(yè)務應用系統(tǒng)組成。

在上述四層結構之外，還必須建立相應的信息化技術標準、應用服務標準、系列數(shù)據(jù)標準等，保證信息有序、平臺建設和運作有章可循。

2.3 建設內(nèi)容

按照平臺四層架構的設計原則，平臺建設分層進行:

(1)基礎支撐層建設

平臺采用三層接入組網(wǎng)模型，保障網(wǎng)絡環(huán)境的高可用性；構建應用服務器、GIS服務器與數(shù)據(jù)庫服務器集群以滿足政府與專業(yè)部門、社會公眾對平臺服務的大規(guī)模并發(fā)訪問和協(xié)同應用；按照國家有關安全保密的要求，從物理安全、運行安全、信息安全保密和安全管理四個層面進行計算機信息系統(tǒng)分級保護建設；建設專用計算機機房環(huán)境，為計算機、網(wǎng)絡和安全保密系統(tǒng)以及各種應用服務提供穩(wěn)定可靠的運行環(huán)境。

(2)數(shù)據(jù)層建設

以覆蓋遼寧全省范圍1∶25萬DLG數(shù)據(jù)為基礎，經(jīng)內(nèi)容提取、分層細化、模型對象化重構、符號化表現(xiàn)、脫密處理等步驟，建立地理實體數(shù)據(jù)庫、電子地圖數(shù)據(jù)庫；基于1∶25萬DEM數(shù)據(jù)建立高程數(shù)據(jù)庫；基于2.5 m分辨率的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)建立影像數(shù)據(jù)庫；基于省到村級行政地名建立地名數(shù)據(jù)庫；采集餐飲、購物、住宿、出行等15類信息建立興趣點數(shù)據(jù)庫，作為平臺的數(shù)據(jù)支撐。

(3)服務層建設

建立平臺運維系統(tǒng)、門戶系統(tǒng)以及二次開發(fā)接口庫。其中運維系統(tǒng)實現(xiàn)對多源服務的統(tǒng)一管理、對用戶體系的安全管理，通過服務層監(jiān)控和日志系統(tǒng)對信息資源訪問、業(yè)務功能調(diào)用、系統(tǒng)管理等活動進行記錄，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)隱患、優(yōu)化系統(tǒng)管理，為平臺能夠7× 24小時穩(wěn)定對外提供服務給予支撐。

門戶系統(tǒng)是平臺資源交換共享的窗口，用戶通過訪問門戶系統(tǒng)可以在線查詢、申請平臺的各類資源，還可通過服務注冊的方式共享自己的資源。

平臺還提供二次開發(fā)接口庫以及開發(fā)幫助文檔，專業(yè)用戶通過調(diào)用二次開發(fā)接口，可以在平臺基礎上快速構建自己的業(yè)務應用系統(tǒng)。

(4)應用層建設

基于平臺資源建立了兩個示范性應用系統(tǒng):電子地圖應用系統(tǒng)和應急服務系統(tǒng)。此外，針對弱GIS需求的用戶，平臺還提供向?qū)降膽每焖俅罱０澹ㄟ^配置相應地圖資源和平臺功能模塊，實現(xiàn)零代碼的應用系統(tǒng)快速搭建工作。

3總體技術路線

3.1 基于SOA的平臺架構

SOA是基于開放的Internet標準和協(xié)議、支持對應用程序或應用程序組件進行描述、發(fā)布、發(fā)現(xiàn)和使用的一種應用架構。SOA支持將可重用的數(shù)據(jù)應用作為應用服務或功能進行單獨開發(fā)集成，并可以在需要時通過網(wǎng)絡訪問這些服務或功能。通過SOA，開發(fā)者可以對不同的服務或功能進行組合以完成一系列的業(yè)務邏輯與展現(xiàn)，最終可讓用戶像使用本地桌面業(yè)務組件一樣方便地調(diào)用服務或功能等各種資源[2]。

基于SOA構建地理信息公共服務平臺應充分考慮GIS功能和地理空間信息應用場景復雜度，提供從空間數(shù)據(jù)到空間服務的完整解決方案，提供豐富的服務和多種類型的應用開發(fā)接口以滿足各組織集成地理信息系統(tǒng)到其現(xiàn)有的工作流程(B/S應用和C/S應用)中的業(yè)務需求，例如，服務類型包括:SOAP服務、REST服務、OGC服務；應用開發(fā)接口包括:SOAP API、REST API、Web組件(Java、DotNet)、Javascript API、Flex API、SilverLight API等。

支持地理空間SOA的一些常用服務包括二維地圖服務(交通、人口、地理環(huán)境、資產(chǎn)地圖/三維地球模型)、定位服務(地理編碼和地名)、地理處理服務(選址模型、傳播/匯聚模型、網(wǎng)絡分析、柵格分析、圖像處理等)以及數(shù)據(jù)管理服務(復制、數(shù)據(jù)輸入/輸出、空間提取、轉換和加載、目錄服務等)。共享這些地理信息系統(tǒng)服務，可以增值已有的業(yè)務系統(tǒng)和支持不同范圍內(nèi)的協(xié)同計算。

3.2 基于J2EE的平臺實現(xiàn)

J2EE是SUN公司定義的一個開發(fā)分布式企業(yè)級應用的規(guī)范。它提供了一個多層次的分布式應用模型和一系列客戶化技術規(guī)范。多層次分布式應用模型是指根據(jù)功能把應用邏輯分成多個層次，每個層次支持相應的服務器和組件，組件在分布式服務器的組件容器中運行，容器間通過相關的協(xié)議進行通訊，實現(xiàn)組件間的相互調(diào)用[3]。

J2EE能夠保留原來的系統(tǒng)，是一種高效的開發(fā)方式，并且支持異構環(huán)境，為搭建具有可伸縮性、靈活性、易維護性的信息系統(tǒng)提供了良好的機制。

3.3 基于ArcGIS Server構建底層服務平臺

我們采用業(yè)內(nèi)較為成熟的ArcGIS Server作為底層服務平臺，ArcGIS Server是功能強大的基于服務器的GIS產(chǎn)品，可用于構建集中管理的、支持多用戶的、具備高級GIS功能的企業(yè)級GIS應用與服務。我們基于ArcGIS Server發(fā)布了多種類型的服務，如:二維地圖服務、網(wǎng)絡分析服務、幾何服務、地理處理服務等，為上層應用提供支撐。

3.4 構筑完整的平臺安全監(jiān)控體系

平臺采用用戶安全認證、服務分級授權、服務訪問實時監(jiān)控、日志管理相結合的方式全面保護共享數(shù)據(jù)及相關服務的安全，確保平臺穩(wěn)定、高效地運行。

平臺建立了完整的用戶體系，將用戶劃分為普通用戶、運維管理員和超級用戶三個級別，對不同級別的用戶進行服務的分級授權，保證服務訪問的安全性，如圖3所示，采用基于角色的批量授權，保證系統(tǒng)使用的靈活性。

圖3 用戶管理與分級授權

平臺采用基于令牌Token的安全機制識別和驗證用戶身份，令牌的安全機制可以對標準http請求和Soap請求進行攔截驗證。用戶請求各種類型的服務需要使用用戶名和密碼動態(tài)生成令牌Token，然后使用服務地址＋令牌就可以訪問GIS服務，GIS Service Handler(GIS服務處理器，部署于Web服務器上)解析令牌并驗證用戶身份。基于令牌Token的安全機制處理流程如圖4所示。

平臺通過服務訪問監(jiān)控的方式實時查看在線用戶訪問情況，監(jiān)控各類用戶的服務調(diào)用、并發(fā)訪問、熱點服務發(fā)現(xiàn)等內(nèi)容，能夠統(tǒng)計、分析服務調(diào)用狀態(tài)(調(diào)用時間、調(diào)用次數(shù))，跟蹤服務使用流程，以便對服務內(nèi)容和服務性能等方面進行優(yōu)化調(diào)整。

圖4 基于令牌Token的安全機制

由于服務器分布式部署，平臺采用分布式日志系統(tǒng)對平臺上的活動進行記錄，包括服務訪問日志、運維操作日志等，通過對日志的管理、統(tǒng)計、分析、審計來跟蹤系統(tǒng)的變化，為平臺維護及優(yōu)化提供必要的信息支持。分布式系統(tǒng)中的日志可定時或手動進行收割。

3.5 基于富客戶端Flex API的示范應用展現(xiàn)

Flex是為滿足希望開發(fā)RIA(富互聯(lián)網(wǎng)應用程序)的企業(yè)級程序員的需求而推出的表示服務器和應用程序框架，它可以運行于J2EE和.NET平臺。Flex表示服務器提供基于標準的、聲明性的編程方法和流程，并提供運行時服務，用于開發(fā)和部署豐富客戶端應用程序的表示層。Flex開發(fā)者使用直觀的基于XML的MXML來定義豐富的用戶界面。該語言由Flex服務器翻譯成SWF格式的客戶端應用程序，在Flash Player中運行。

ArcGIS Flex API能夠?qū)rcGIS Server提供的地圖服務、功能服務等與Flex控件結合起來構建RIA應用，采用Flex API構建業(yè)務應用系統(tǒng)即擁有ArcGIS Server強大的底層支撐，又能帶來炫、酷的前端客戶體驗。

4 示范性應用系統(tǒng)展示

公共服務平臺的核心資源是平臺中的各種服務，最終目的是基于這些服務建立各行業(yè)、各領域的業(yè)務應用系統(tǒng)。我們基于平臺服務資源建立了兩個示范性的應用系統(tǒng)。

4.1 電子地圖應用系統(tǒng)

電子地圖應用系統(tǒng)以遼寧省矢量地圖服務、暈渲地圖服務作為基礎底圖，并與“天地圖”服務進行了聚合，其上疊加興趣點服務，提供了地圖導航、地圖搜索、書簽管理、繪制測量、卷簾/放大鏡、地圖打印、地圖糾錯、我的地圖等功能，并基于平臺的幾何服務、最短路徑分析服務、服務區(qū)分析服務提供了周邊查詢、駕車路線查詢及配送路線查詢等功能，如圖5所示。

圖5 遼寧省電子地圖應用系統(tǒng)

圖6 遼寧省應急服務系統(tǒng)

4.2 應急服務系統(tǒng)

對于突發(fā)事件，進行及時響應，并提出有建設性的解決方案，是具有現(xiàn)實意義的，我們基于平臺資源建立了遼寧省應急服務系統(tǒng)，接入醫(yī)院、消防機構、派出所等相關服務，并接入了交通電子眼的監(jiān)控服務，可及時了解當前的交通狀況，為車輛調(diào)度或策略部署提供充實的前提條件。此外，我們還提供了態(tài)勢標繪的功能，可以為應急救災等提供在線指揮圖的創(chuàng)建功能，如圖6所示。

5 結 語

遼寧省地理信息公共服務平臺的建設與投入運行改變了遼寧省傳統(tǒng)測繪成果的服務模式，全面提升了全省地理信息服務的能力和水平。然而平臺還存在很大不足，進一步完善平臺、豐富平臺數(shù)據(jù)并加快數(shù)據(jù)更新速度、積極推廣平臺應用將成為下一階段研究的重點內(nèi)容。

[1] 徐開明.地理信息公共服務平臺建設與現(xiàn)代測繪服務模式[J].地理信息世界，2006，4(3)

[2] 黃厚，夏蘭芳.SOA架構在城市地理信息公共服務平臺建設中的應用研究[J].上海地質(zhì)，2010(2)

[3] 梁俊斌，翁鳴，蘇德富.在J2EE平臺下進行多層分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)的研究[J].航空計算技術，2003，12(4)

[4] 袁存忠.基礎地理信息公共服務平臺的設計和實現(xiàn)[J].地理空間信息，2009，2(1)

[5] 王延亮，儲曉雷.地理信息公共服務平臺模式探討[J].測繪與空間地理信息，2007，30(2)

[6] 李志剛.建設地理信息公共服務平臺開辟測繪成果應用新途徑[J].地理信息世界，2006，4(2)

Framework Construction and Application of Liaoning Geographic Information Public Service Platform

Li WanHui1，Hao Miao2
(1.Liaoning Geographic Information Center，Shenyang Liaoning 110034，China；2.Esri China(Beijing)Limited，Beijing 100027，China)

The extensive applications of geographic information urgently demand to establish the geographic information public service platform.Based on the construction of Liaoning public service platform，this paper introduced the construction mode of multi－level interoperability，proposed a“base support layer－data layer－service layer－application layer”architecture，described the content of each layer and the major technical of the platform，and also showed the electronic map application system and the emergency service system.

geographic information public service platform；SOA；multi－level interoperability；ArcGIS Server

1672－8262(2010)03－5－04

P208

A

2010—12—06

李萬輝(1976—)，男，高級工程師，主要從事地理信息系統(tǒng)應用軟件研發(fā)工作。

“十一五”國家科技支撐計劃(2006BAB10B00－2)