倪錫春

（1.德清縣地理信息中心，浙江 德清 313200）

目前，我國“數(shù)字城市”建設(shè)正如火如荼地展開[1,2]，德清縣作為基層的行政機(jī)構(gòu)以及全國唯一開展國家級(jí)“數(shù)字城市”建設(shè)推廣的縣級(jí)城市，與常規(guī)城市存在著財(cái)力、信息、建設(shè)方面的劣勢，在管理、組織結(jié)構(gòu)、人力資源、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)等方面也存在著較大的區(qū)別，因此不能照搬其他城市的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)?！皵?shù)字德清”地理空間框架以信息基礎(chǔ)設(shè)施為支撐，以地理信息資源為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了德清縣跨部門、跨行業(yè)地理信息資源的共享和交換[3]。本文針對(duì)統(tǒng)一的地理信息共享服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了探討，為數(shù)字城市建設(shè)提供思路。

1 一體化的共享服務(wù)平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)

“數(shù)字德清”地理空間框架由國家、省、市、縣分級(jí)共建，成果四方共享，采用多層式企業(yè)應(yīng)用構(gòu)架，實(shí)現(xiàn)國省市（縣）3級(jí)的互聯(lián)互通。其總體結(jié)構(gòu)分為數(shù)據(jù)層、管理層、服務(wù)層和應(yīng)用層。數(shù)據(jù)層包括GIS數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，GIS引擎鏈接GIS數(shù)據(jù)庫后將數(shù)據(jù)返回給服務(wù)層，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)則通過數(shù)據(jù)訪問組件返回給服務(wù)層。服務(wù)層包括服務(wù)器框架和服務(wù)，服務(wù)器框架管理所有的服務(wù)邏輯組件，并封裝了所有的服務(wù)單元。應(yīng)用層與服務(wù)層之間通過SOAP協(xié)調(diào)通信，服務(wù)層所有數(shù)據(jù)將通過接口通道返回給應(yīng)用框架，應(yīng)用層內(nèi)的所有組件不直接鏈接服務(wù)層接口，而是通過數(shù)據(jù)管理部件統(tǒng)一管理。所有應(yīng)用層組件以XML配置組裝成終端應(yīng)用[4,5]。

共享服務(wù)平臺(tái)采用一體化框架設(shè)計(jì)開發(fā)，通過服務(wù)框架和應(yīng)用框架來構(gòu)建整個(gè)平臺(tái) （見圖1），并為發(fā)布、發(fā)現(xiàn)和定位空間信息資源和各類空間信息交換服務(wù)目錄提供信息服務(wù)。一體化框架體系將分布在各處的資源綜合利用，可以將負(fù)載由單個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移到多個(gè)，從而提高效率，避免由于單個(gè)節(jié)點(diǎn)開發(fā)失效而使整個(gè)系統(tǒng)崩潰的危險(xiǎn)。應(yīng)用開發(fā)工程師關(guān)注應(yīng)用服務(wù)的開發(fā)，界面工程師關(guān)注界面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，他們只需要將自己設(shè)計(jì)的成果搭建到開發(fā)的框架當(dāng)中進(jìn)行組合。

2 基于混合模式的共享服務(wù)模式

目前，地理空間信息共享服務(wù)模式主要分為集中式和分布式2種。集中式共享服務(wù)模式（見圖2 a）是將服務(wù)及其共享數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯聚到一個(gè)數(shù)據(jù)中心，各相關(guān)部門定期向數(shù)據(jù)中心提交更新的數(shù)據(jù)，再由數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一更新后對(duì)外提供服務(wù)。數(shù)據(jù)中心或管理中心統(tǒng)一管理和調(diào)度數(shù)據(jù)，集中存儲(chǔ)、管理與發(fā)布服務(wù)。分布式共享服務(wù)模式（見圖2 b）由權(quán)威部門維護(hù)主要數(shù)據(jù)，各類專題數(shù)據(jù)分布在各數(shù)據(jù)生產(chǎn)部門，專業(yè)數(shù)據(jù)由專業(yè)部門維護(hù)，服務(wù)的提供者分布在各個(gè)部門，部門間采用共建共享的模式獲取、提供服務(wù)；再通過統(tǒng)一的門戶集中表現(xiàn)，邏輯上統(tǒng)一，不存在主從關(guān)系。在訪問過程中，站點(diǎn)端應(yīng)用程序利用了異步調(diào)用機(jī)制，根據(jù)數(shù)據(jù)需求情況向不同節(jié)點(diǎn)的空間信息服務(wù)分配請求。

“數(shù)字德清”共享服務(wù)平臺(tái)采用集中式與分布式相結(jié)合的混合服務(wù)共享模式，建立物理分散、邏輯集中的覆蓋全市范圍的分布式服務(wù)集成管理中心。地理空間服務(wù)資源由一個(gè)主數(shù)據(jù)中心和多個(gè)從數(shù)據(jù)中心進(jìn)行生產(chǎn)、管理和維護(hù)，這些數(shù)據(jù)中心邏輯上應(yīng)統(tǒng)一。建立一個(gè)集中管理地理空間服務(wù)資源的主中心即數(shù)據(jù)中心；建立一個(gè)地理空間服務(wù)資源管理中心即注冊中心，支持各類服務(wù)的注冊、管理和發(fā)布等，并管理和維護(hù)基礎(chǔ)地理信息服務(wù)，各政府部門提供并維護(hù)自身信息資源服務(wù)。在訪問過程中，客戶端向主結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)中心提出請求，主中心向從中心分配請求，共同處理一個(gè)請求任務(wù)，最后由主中心反饋給客戶端。這種服務(wù)模式呈多級(jí)分布式管理，服務(wù)安全需通過多級(jí)認(rèn)證。該模式的優(yōu)點(diǎn)是便于各類數(shù)據(jù)的管理和更新維護(hù)，能有效地整合空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)和管理的人力、物力資源。用戶無需再對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行專門的管理和維護(hù)，而且所使用的數(shù)據(jù)都是生產(chǎn)者所掌握的最新數(shù)據(jù)，減少了技術(shù)難度和使用成本，有利于促進(jìn)城市各部門之間數(shù)據(jù)共享，有利于培育數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)發(fā)現(xiàn)市場。

圖1 “數(shù)字德清”共享服務(wù)平臺(tái)總體框架體系圖

圖2 地理空間信息共享服務(wù)模式

3 基于SOA的資源服務(wù)管理中心

資源服務(wù)管理中心（見圖3）是保障平臺(tái)穩(wěn)定、安全運(yùn)行的后臺(tái)支撐系統(tǒng)，提供對(duì)平臺(tái)服務(wù)的管理（遠(yuǎn)程服務(wù)注冊、資源服務(wù)檢索和資源服務(wù)申請）、用戶體系的管理（用戶認(rèn)證與注冊管理、服務(wù)節(jié)點(diǎn)管理）、后臺(tái)監(jiān)控（通過設(shè)備監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、流量監(jiān)控等技術(shù)手段保證平臺(tái)的安全與穩(wěn)定，并對(duì)信息資源訪問、業(yè)務(wù)功能調(diào)用、系統(tǒng)管理等活動(dòng)進(jìn)行記錄）等，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)隱患、快速恢復(fù)系統(tǒng)故障和優(yōu)化系統(tǒng)管理，為平臺(tái)穩(wěn)定運(yùn)行給予支撐?！皵?shù)字德清”共享服務(wù)平臺(tái)采用面向服務(wù)的體系架構(gòu)（SOA）設(shè)計(jì)理念[6]，以服務(wù)的方式對(duì)外提供地理信息服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和應(yīng)用的分離。通過SOA，開發(fā)者可以對(duì)不同的服務(wù)或功能進(jìn)行組合以完成一系列的業(yè)務(wù)邏輯與展現(xiàn)，最終可讓用戶像使用本地桌面業(yè)務(wù)組件一樣方便地調(diào)用服務(wù)或功能。

資源服務(wù)管理中心包括的具體內(nèi)容為：

1）用戶管理，要獲得地理信息的服務(wù)，需先注冊成為資源服務(wù)注冊中心的用戶；

2）服務(wù)注冊，當(dāng)服務(wù)發(fā)布后，需要將服務(wù)注冊到平臺(tái)中，而基于對(duì)服務(wù)現(xiàn)實(shí)管理的需要，注冊的服務(wù)需遵循嚴(yán)格的規(guī)則流程、滿足相應(yīng)的規(guī)范要求才能進(jìn)行注冊；

3）服務(wù)管理，對(duì)平臺(tái)中所有本地服務(wù)和遠(yuǎn)程服務(wù)進(jìn)行管理和維護(hù)，包括服務(wù)瀏覽、啟動(dòng)、暫停、停止、重啟、刪除、檢索、注冊、導(dǎo)入、導(dǎo)出和顯示全部服務(wù)；

4）服務(wù)請求，資源服務(wù)注冊中心將對(duì)用戶提交的服務(wù)請求進(jìn)行解析，形成可以完成的各項(xiàng)子任務(wù)，并利用管理中心的發(fā)現(xiàn)機(jī)制發(fā)現(xiàn)服務(wù)，再根據(jù)用戶的需求對(duì)地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而定制滿足用戶需求的地圖服務(wù)，以一定的模式將地圖服務(wù)提交給用戶。

4 共享服務(wù)接口

“數(shù)字德清”共享服務(wù)平臺(tái)所提供的服務(wù)主要包括數(shù)據(jù)服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)、地名地址服務(wù)、目錄與元數(shù)據(jù)服務(wù)、安全認(rèn)證服務(wù)、數(shù)據(jù)交換服務(wù)、系統(tǒng)定制服務(wù)和二次開發(fā)接口（見圖4）。

圖4 地理信息共享服務(wù)平臺(tái)示意圖

1）數(shù)據(jù)服務(wù)。該服務(wù)用于提供地理信息空間數(shù)據(jù)的服務(wù)，包括OGC標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)、瓦片地圖服務(wù)、矢量地圖服務(wù)、三維數(shù)據(jù)服務(wù)和其他數(shù)據(jù)服務(wù)等。OGC標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)指符合OGC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的數(shù)據(jù)服務(wù)，如WMS、WFS、WCS等。地圖瓦片服務(wù)指切片后的電子地圖、影像等。矢量地圖服務(wù)指可供編輯、查詢、分析等功能的電子地圖服務(wù)。三維數(shù)據(jù)服務(wù)指面向三維應(yīng)用的數(shù)據(jù)服務(wù)，包括三維影像服務(wù)、三維地形服務(wù)、三維模型服務(wù)等。其他數(shù)據(jù)服務(wù)指可供擴(kuò)展并提供的特殊數(shù)據(jù)服務(wù)，以滿足特定數(shù)據(jù)需求，如2.5維電子地圖服務(wù)以及一些特殊的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

2）應(yīng)用服務(wù)。該服務(wù)是在地圖數(shù)據(jù)服務(wù)的基礎(chǔ)上，提供基于地圖數(shù)據(jù)的應(yīng)用功能服務(wù)，根據(jù)需要進(jìn)行選擇或定制基于SOAP和REST的接口，主要包括數(shù)據(jù)處理服務(wù)、空間分析服務(wù)以及其他的服務(wù)。按照復(fù)雜性和開發(fā)難度，應(yīng)用服務(wù)分為標(biāo)準(zhǔn)版應(yīng)用服務(wù)和高級(jí)版應(yīng)用服務(wù)。高級(jí)版應(yīng)用服務(wù)是在標(biāo)準(zhǔn)版的基礎(chǔ)上添加了一些復(fù)雜、高級(jí)的分析、處理服務(wù)，如地址匹配服務(wù)、三維分析服務(wù)等。

3）地名地址服務(wù)。該服務(wù)是基于平臺(tái)地名地址數(shù)據(jù)庫，通過Web Service接口或REST接口對(duì)外發(fā)布的服務(wù)。實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)地名、地址數(shù)據(jù)的增刪、改、關(guān)鍵詞查詢、周邊查詢和范圍查詢等功能，以及對(duì)非空間數(shù)據(jù)的地址匹配服務(wù)。

4）目錄與元數(shù)據(jù)服務(wù)。該服務(wù)負(fù)責(zé)對(duì)地理空間信息資源的元數(shù)據(jù)和目錄以及平臺(tái)本身提供的服務(wù)資源列表進(jìn)行創(chuàng)建、維護(hù)、管理和對(duì)地理信息資源的導(dǎo)航訪問。通過該服務(wù)，用戶能夠按照需求查找到地理信息資源，并根據(jù)所提供資源服務(wù)列表按指定方式訪問資源。各部門和行業(yè)節(jié)點(diǎn)通過注冊、交換目錄與元數(shù)據(jù)信息，形成統(tǒng)一信息資源共享機(jī)制和分布式多源異構(gòu)地理空間信息資源，實(shí)現(xiàn)地理空間信息資源的統(tǒng)一描述與整合發(fā)布。

5）安全認(rèn)證服務(wù)。系統(tǒng)用戶訪問平臺(tái)提供的其他服務(wù)必須攜帶用戶身份信息，否則無法訪問。系統(tǒng)用戶身份信息主要包括IP、用戶名、密碼、用戶權(quán)限和密鑰等。認(rèn)證服務(wù)可以采用Cookie或Http頭等信息來實(shí)現(xiàn)。

6）數(shù)據(jù)交換服務(wù)。主要用于支持公共平臺(tái)與其他政府部門的數(shù)據(jù)中心之間的雙向數(shù)據(jù)交換，包括數(shù)據(jù)上傳和數(shù)據(jù)下載服務(wù)。

7）系統(tǒng)定制服務(wù)。通過聚合調(diào)用平臺(tái)發(fā)布的各種地理信息服務(wù)和二次開發(fā)接口，為用戶提供快速搭建專題應(yīng)用系統(tǒng)的功能展示。

8）二次開發(fā)接口服務(wù)。它提供平臺(tái)二次開發(fā)接口，用戶可以調(diào)用這些接口，組裝自己的專題應(yīng)用系統(tǒng)。

5 平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

“數(shù)字德清”共享服務(wù)平臺(tái)建設(shè)完成了地理信息公共平臺(tái)門戶、信息資源系統(tǒng)（見圖5）、服務(wù)管理系統(tǒng)（見圖6）和三維景觀系統(tǒng)（見圖7）等。同時(shí)基于該平臺(tái)開發(fā)了數(shù)字氣象三維顯示系統(tǒng)、警用地理信息平臺(tái)、天地圖·德清等應(yīng)用系統(tǒng)，為德清縣氣象、公安、公眾服務(wù)和規(guī)劃決策等提供了豐富的數(shù)據(jù)資源和技術(shù)支撐。

圖5 信息資源系統(tǒng)界面

圖6 服務(wù)管理系統(tǒng)界面

圖7 三維景觀系統(tǒng)界面

[1]李景文,趙福君,董星星，等.數(shù)字城市地理空間框架模式設(shè)計(jì)[J].桂林工學(xué)院學(xué)報(bào),2008,28(2):208

[2]魏雪梅.數(shù)字黃山地理空間框架建設(shè)探討[J].地理空間信息,2012，10 (4):34-35,39

[3]肖劍平,肖建華,王厚之，等.城市地理信息服務(wù)平臺(tái)體系架構(gòu)[J].地理空間信息, 2011，9 (1):13-15

[4]張周平,歐長紅,馬哲元.數(shù)字西安地理信息公共服務(wù)臺(tái)的建設(shè)與應(yīng)用 [J].城市勘測,2010 (5):22-26

[5]陳軍,蔣捷,周旭，等.地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的總體技術(shù)設(shè)計(jì)研究[J].地理信息世界, 2009(3):8-11

[6]衛(wèi)東.面向服務(wù)的山西省地理信息公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)[J].地理信息世界,2012(1): 76-79

[7]黃崢.關(guān)于數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)和研究[J].測繪與空間地理信息,2012(10): 164-166