張建輝，張 潔

（1.國家海洋信息中心，天津 300171）

近年來，隨著國家海洋綜合執(zhí)法能力的增強(qiáng)，各級(jí)執(zhí)法機(jī)構(gòu)在實(shí)際工作中積累了各類大量歷史資料信息,逐步形成了一定規(guī)模的海洋執(zhí)法信息資源。但是，由于這些數(shù)據(jù)格式多樣、結(jié)構(gòu)不一、存儲(chǔ)分散，從而造成部門間數(shù)據(jù)共享困難，數(shù)據(jù)利用率不高，無法滿足海洋管理人員對(duì)信息資源的有效需求。只有開展海洋信息共享，才能減少重復(fù)投資、重復(fù)調(diào)查，打破長期形成的各種數(shù)據(jù)壁壘，提高資源的使用效益[1]。面向Web服務(wù)的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)是一種理想的解決多源、異構(gòu)空間數(shù)據(jù)共享與互操作的模式，是當(dāng)今GIS發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是未來GIS發(fā)展的主流方向[2]。因此，采用地理空間信息技術(shù)，遵循統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，整合現(xiàn)有的海洋空間和業(yè)務(wù)信息，建立面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)架構(gòu)的、以空間信息采集、集成、服務(wù)為目標(biāo)的海洋執(zhí)法信息共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息資源共享與協(xié)同，加快形成面向海洋執(zhí)法與決策的信息服務(wù)能力顯得十分重要。

1 建設(shè)目標(biāo)和原則

平臺(tái)建設(shè)目標(biāo)是遵循面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)，利用二三維GIS技術(shù)、可視化技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立面向服務(wù)的海洋執(zhí)法信息共享服務(wù)平臺(tái)，通過企業(yè)服務(wù)總線按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、接口和規(guī)范對(duì)各種服務(wù)進(jìn)行集中注冊(cè)、管理和配置，實(shí)現(xiàn)信息資源的統(tǒng)一整合、共享和發(fā)布，為海洋執(zhí)法與管理提供信息服務(wù)和決策支持。

平臺(tái)建設(shè)的原則為 “服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)開放、共享集中發(fā)布、應(yīng)用方便快捷、運(yùn)行實(shí)時(shí)安全”。

2 平臺(tái)總體架構(gòu)

平臺(tái)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)考慮了已有業(yè)務(wù)系統(tǒng)、傳輸網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器等軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展性，即能夠基于此平臺(tái)擴(kuò)展業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和應(yīng)用系統(tǒng)。平臺(tái)整體架構(gòu)分為6個(gè)層次，自下而上包括網(wǎng)絡(luò)與硬件層、GIS基礎(chǔ)軟件層、數(shù)據(jù)層、GIS服務(wù)組件層、信息服務(wù)總線層以及業(yè)務(wù)應(yīng)用層，如圖1所示。

圖1 信息共享服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)與硬件層主要是上層實(shí)現(xiàn)與運(yùn)行的基礎(chǔ)，包括文件服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、GIS服務(wù)器、共享平臺(tái)服務(wù)器、入侵檢測(cè)設(shè)備、交換機(jī)和防火墻等。

GIS基礎(chǔ)軟件層包括SuperMap GIS桌面軟件、GIS網(wǎng)絡(luò)發(fā)布軟件、GIS數(shù)據(jù)引擎和Web客戶端等，還包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用中間件。GIS平臺(tái)軟件提供數(shù)據(jù)管理和地理數(shù)據(jù)的分發(fā)功能；應(yīng)用中間件提供信息分發(fā)功能。

數(shù)據(jù)層用于存儲(chǔ)和管理各種數(shù)據(jù)，主要包括海洋基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫、海洋執(zhí)法專題數(shù)據(jù)庫、海洋執(zhí)法業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)控制數(shù)據(jù)庫以及三維模型數(shù)據(jù)庫等。它是在分布式數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，在統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系下通過整合和提煉形成的面向應(yīng)用主題的數(shù)據(jù)框架[3]。

GIS服務(wù)組件層主要包括空間數(shù)據(jù)服務(wù)接口和空間數(shù)據(jù)服務(wù)組件2類。空間數(shù)據(jù)服務(wù)接口包括地圖顯示服務(wù)、地圖查詢、地圖分析、與業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)的查詢以及GIS服務(wù)擴(kuò)展。服務(wù)接口的實(shí)現(xiàn)依賴于GIS平臺(tái)中的服務(wù)組件，包括地理數(shù)據(jù)服務(wù)組件、影像數(shù)據(jù)服務(wù)組件、二三維一體化服務(wù)組件以及空間分析服務(wù)組件。本層提供的服務(wù)是應(yīng)用層的基礎(chǔ)，也是以后構(gòu)建其他應(yīng)用系統(tǒng)的前提。

信息服務(wù)總線層是本信息服務(wù)共享平臺(tái)建設(shè)的核心，它實(shí)現(xiàn)了對(duì)底層各種通信協(xié)議的支持，使開發(fā)人員不必考慮消息處理的底層物理實(shí)現(xiàn)，而將主要精力集中到消息內(nèi)容的處理上。它還消除了上層不同應(yīng)用之間的技術(shù)差異，讓不同的應(yīng)用服務(wù)器協(xié)調(diào)運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)了不同服務(wù)之間的通信與整合。

業(yè)務(wù)應(yīng)用層是根據(jù)海洋執(zhí)法部門業(yè)務(wù)需要，在軟硬件和各底層所提供服務(wù)支持的基礎(chǔ)上，通過二三維GIS一體化技術(shù)開發(fā)的Web客戶端應(yīng)用系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)信息在不同部門間的共享和可視化管理分析。

3 主要建設(shè)內(nèi)容

本平臺(tái)主要包括海洋執(zhí)法綜合庫、企業(yè)服務(wù)總線、應(yīng)用系統(tǒng)以及支撐體系等4個(gè)方面的建設(shè)。其中海洋執(zhí)法綜合庫建設(shè)是基礎(chǔ)，企業(yè)服務(wù)總線建設(shè)是核心，應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)是關(guān)鍵，支撐體系建設(shè)是保障。

3.1 海洋執(zhí)法綜合庫建設(shè)

海洋執(zhí)法綜合庫包括海洋基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫、海洋執(zhí)法專題數(shù)據(jù)庫、海洋執(zhí)法業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)控制數(shù)據(jù)庫等，海洋執(zhí)法綜合庫總體組成如圖2所示。

為了使數(shù)據(jù)庫在實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理的同時(shí)，能方便地進(jìn)行擴(kuò)展，空間數(shù)據(jù)庫按級(jí)別劃分為主數(shù)據(jù)庫和分?jǐn)?shù)據(jù)庫。主數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)更新頻率較小的GIS主數(shù)據(jù)庫以及元數(shù)據(jù)庫；分?jǐn)?shù)據(jù)庫則存儲(chǔ)海洋管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)以及其他更新頻率較高的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)主數(shù)據(jù)庫和分?jǐn)?shù)據(jù)庫在物理上是獨(dú)立的。

整個(gè)平臺(tái)采用SuperMap SDX+空間數(shù)據(jù)庫引擎中間件實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、海洋執(zhí)法專題庫以及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在Oracle 10g數(shù)據(jù)庫中的一體化存儲(chǔ)和管理。在Oracle數(shù)據(jù)庫中，通過在數(shù)據(jù)庫中劃分多個(gè)模式（Scheme）對(duì)不同類別的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，每個(gè)模式（Scheme）下只管理該類型的數(shù)據(jù)表。

圖2 平臺(tái)數(shù)據(jù)庫總體構(gòu)成

3.2 海洋執(zhí)法信息服務(wù)總線建設(shè)

企業(yè)服務(wù)總線（Enterprise Service Bus，簡稱ESB）提供了一種開放的、基于標(biāo)準(zhǔn)的消息機(jī)制，通過簡單的標(biāo)準(zhǔn)適配器和接口來完成粗粒度應(yīng)用（服務(wù)）和其他組件之間的互操作，能夠滿足大型異構(gòu)企業(yè)環(huán)境的集成需求[4]。

海洋執(zhí)法信息服務(wù)總線建設(shè)是信息共享服務(wù)平臺(tái)的核心層，是服務(wù)提供者和服務(wù)使用者的橋梁，它將服務(wù)提供者發(fā)布的服務(wù)進(jìn)行注冊(cè)和統(tǒng)一管理，將GIS服務(wù)和各種業(yè)務(wù)服務(wù)進(jìn)行集成，通過ESB的服務(wù)編制與編排對(duì)GIS數(shù)據(jù)、GIS功能、業(yè)務(wù)功能等進(jìn)行組合，生成新的服務(wù)，并為上層應(yīng)用系統(tǒng)（服務(wù)使用者）提供各類服務(wù)。海洋執(zhí)法信息服務(wù)總線功能結(jié)構(gòu)包括服務(wù)適配器、服務(wù)網(wǎng)關(guān)和服務(wù)注冊(cè)中心3個(gè)部分，如圖3所示。

圖3 信息服務(wù)總線功能結(jié)構(gòu)

服務(wù)適配器擔(dān)負(fù)著服務(wù)和消息的協(xié)議轉(zhuǎn)換工作，以實(shí)現(xiàn)不同協(xié)議格式服務(wù)間的交互。服務(wù)網(wǎng)關(guān)是Internet和Intranet之間的一個(gè)網(wǎng)關(guān)，就像第一道防火墻，起到對(duì)系統(tǒng)外部服務(wù)調(diào)用的安全控制和服務(wù)交互的作用。同時(shí)它根據(jù)來源數(shù)據(jù)的格式，如 SOAP、XML或文本等，進(jìn)行粗粒度的路由。服務(wù)注冊(cè)中心對(duì)服務(wù)提供者進(jìn)行注冊(cè)命名，對(duì)服務(wù)使用者進(jìn)行尋址管理。服務(wù)管理中心對(duì)發(fā)現(xiàn)、綁定、調(diào)用服務(wù)過程進(jìn)行統(tǒng)一的封裝，屏蔽調(diào)用不同服務(wù)的細(xì)節(jié)。

3.3 業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)

業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)是平臺(tái)建設(shè)的重要目標(biāo)，主要包括GIS服務(wù)功能和業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)2個(gè)部分。平臺(tái)GIS服務(wù)主要基于SuperMap GIS 6R iServer所提供的GIS服務(wù)接口和服務(wù)組件定制和開發(fā)，包括空間數(shù)據(jù)服務(wù)和空間數(shù)據(jù)處理功能服務(wù)，每一種服務(wù)都代表著一個(gè)位于服務(wù)器端的GIS資源，不同的服務(wù)可提供的功能會(huì)有所差別，為客戶端提供了豐富的空間數(shù)據(jù)和功能服務(wù)。平臺(tái)服務(wù)部署在組件層的GIS服務(wù)器上，是按照Web Service規(guī)范和OGC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行發(fā)布的，并在服務(wù)總線的注冊(cè)中心進(jìn)行注冊(cè)，通過服務(wù)總線的統(tǒng)一服務(wù)管理功能進(jìn)行重新編排，執(zhí)行GIS的相關(guān)任務(wù)，最終被各種客戶端應(yīng)用程序調(diào)用。

海洋執(zhí)法應(yīng)用系統(tǒng)主要是根據(jù)各業(yè)務(wù)部門的工作需要，基于平臺(tái)所提供的GIS服務(wù)而定制開發(fā)的，主要包括二三維GIS綜合信息查詢系統(tǒng)、案例管理系統(tǒng)、文書系統(tǒng)、裝備管理系統(tǒng)、人事管理系統(tǒng)及統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)等。圖4為系統(tǒng)裝備管理模塊。

圖4 裝備管理模塊

3.4 支撐體系建設(shè)

平臺(tái)支撐體系建設(shè)包括質(zhì)量保證管理規(guī)范和信息安全保密技術(shù)規(guī)范。它保障著關(guān)鍵數(shù)據(jù)、關(guān)鍵應(yīng)用的安全，并在框架安全、穩(wěn)定運(yùn)行方面也發(fā)揮著核心作用[5]。

1）系統(tǒng)質(zhì)量保證管理體系。系統(tǒng)建設(shè)的過程中，要嚴(yán)格按照計(jì)算機(jī)軟件工程建設(shè)規(guī)范，建立一套行之有效的海洋執(zhí)法信息化服務(wù)質(zhì)量保證管理體系，保證系統(tǒng)的長期穩(wěn)定高效運(yùn)行，保證海洋執(zhí)法信息服務(wù)產(chǎn)品的質(zhì)量。

2）信息安全保密技術(shù)規(guī)范。系統(tǒng)為各級(jí)執(zhí)法機(jī)構(gòu)及相關(guān)專業(yè)用戶提供海洋執(zhí)法信息共享服務(wù)，要遵循相關(guān)的信息安全保密制度。在充分吸收國家和海洋行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范與規(guī)程的基礎(chǔ)上，要結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)要求，建立一套嚴(yán)格統(tǒng)一的信息安全保密技術(shù)規(guī)范，包括數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)精度和獲取方法等。

4 關(guān)鍵技術(shù)

4.1 面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)技術(shù)

面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（Service Oriented Architecture，SOA）是一種業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)的、粗粒度、松耦合的服務(wù)結(jié)構(gòu)，支持對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行整合，使其成為一種相互聯(lián)系、可重用的業(yè)務(wù)任務(wù)或服務(wù)，現(xiàn)成為主流的軟件工程方法[6]。

SOA體現(xiàn)了當(dāng)今企業(yè)應(yīng)用集成技術(shù)領(lǐng)域的最佳方案，本平臺(tái)基于SOA思想構(gòu)建，以規(guī)范的Web Service接口提供GIS的全部功能，并以服務(wù)聚合專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)多級(jí)嵌套服務(wù)聚合，不僅可實(shí)現(xiàn)異構(gòu)GIS平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)共享，還可實(shí)現(xiàn)GIS功能共享。

4.2 二三維GIS一體化技術(shù)

本平臺(tái)采用SuperMap二三維GIS一體化的解決方案，實(shí)現(xiàn)了二維與三維GIS技術(shù)的無縫融合，從根本上解決了海洋執(zhí)法管理中二維和三維2類數(shù)據(jù)、2種系統(tǒng)互操作的難題，充分發(fā)揮了二維空間分析和三維可視化展示的優(yōu)勢(shì)。

SuperMap GIS 6R二三維GIS一體化包括二維與三維在數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)管理、可視化和分析功能的一體化，提供海量二維數(shù)據(jù)直接在三維場(chǎng)景中的高性能可視化、二維分析功能在三維場(chǎng)景中的直接操作和強(qiáng)大的三維分析功能，突破三維GIS以前只能滿足查一查看一看的應(yīng)用瓶頸，推動(dòng)三維GIS的深度應(yīng)用[7]。

4.3 Universal GIS技術(shù)

Universal GIS（共相式GIS）是SuperMap提出的一種高性能、跨操作系統(tǒng)的GIS技術(shù)架構(gòu)體系，基于標(biāo)準(zhǔn)C++完全重構(gòu)了GIS的功能內(nèi)核，開發(fā)GIS系列平臺(tái)軟件，支持在Unix、Linux和Windows等多種操作系統(tǒng)上高性能運(yùn)行[8]。

基于該技術(shù)體系，海洋執(zhí)法管理信息共享平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)的部署與運(yùn)行，有效利用了不同類型高端的計(jì)算機(jī)、服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備資源，為海量計(jì)算和大規(guī)模用戶訪問提供了安全穩(wěn)定的硬件支撐。

4.4 Web富客戶端開發(fā)技術(shù)

富客戶端開發(fā)（Rich Internet Applications，RIA）技術(shù)是下一代的、將桌面應(yīng)用程序交互的用戶體驗(yàn)與傳統(tǒng)的Web應(yīng)用的部署靈活性和低成本性結(jié)合起來的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序[9]。RIA具有“富”客戶技術(shù)，其概念包含2個(gè)方面，分別是數(shù)據(jù)模型的豐富和用戶界面的豐富。其客戶端應(yīng)用程序使用異步客戶/服務(wù)器架構(gòu)連接現(xiàn)有的后端應(yīng)用服務(wù)器，因此是一種安全、可升級(jí)、具有良好適應(yīng)性的面向服務(wù)模型[10]。

目前在眾多的RIA技術(shù)中，F(xiàn)lex、JavaFX、 Silverlight等技術(shù)已成為主流。本平臺(tái)二維GIS系統(tǒng)就是基于RIA技術(shù)的SuperMap iClient 6R for Flex API開發(fā)實(shí)現(xiàn)的。它不僅實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)強(qiáng)大的GIS分析功能，還帶來流暢、良好的用戶體驗(yàn)。

5 結(jié) 語

海洋執(zhí)法信息服務(wù)共享平臺(tái)建設(shè)實(shí)現(xiàn)了海洋基礎(chǔ)空間信息、海洋執(zhí)法專題信息及業(yè)務(wù)信息的有效整合與集成，建立了海洋執(zhí)法信息資源交換服務(wù)體系，打破了各級(jí)海洋執(zhí)法部門“條塊分割”的現(xiàn)狀，推動(dòng)了跨部門的互聯(lián)互通與信息共享，提高了海洋執(zhí)法信息化應(yīng)用水平。

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