田宇馳

（成都理工大學，四川 成都 610059）

應急管理GIS的數據管理

田宇馳

（成都理工大學，四川 成都 610059）

面對國內外自然災害頻發(fā)的現(xiàn)狀，GIS的應用越來越廣泛，尤其是在應急管理中的應用。本文主要通過分析應急管理GIS系統(tǒng)數據管理現(xiàn)存的問題，提出一種基于DOA架構的數據一體化管理方法。最后，基于WebService技術，在省級應急指揮GIS系統(tǒng)中驗證該方法，使空間數據得到了一體化管理。

GIS；WebService；數據管理；數據注冊中心；XML

1．引言

近年來，在全國乃至全世界的范圍內，自然災害時有發(fā)生，給人民生命財產安全帶來嚴重威脅。在這樣的大背景下，GIS應用越來越廣泛和深入，在各行各業(yè)都得到了體現(xiàn)。然而，在GIS系統(tǒng)應用中，涉及到的數據種類繁多、結構復雜，尤其在數據存儲以及系統(tǒng)架構上都存在一定程度的不同，致使數據管理成為GIS應用的重要問題之一，直接影響GIS應用的效果?，F(xiàn)有的解決辦法多為分布式數據存儲管理辦法。這樣的方式不僅增加了數據的冗余，也增加了數據更新維護的代價，影響了數據顯示的效率。本文基于DOA架構，G/S訪問模式，采用數據注冊的方式，為應急管理GIS系統(tǒng)的數據管理提供一種可行的方案。

2．應急管理GIS系統(tǒng)中數據管理現(xiàn)存問題

應急管理GIS應用中數據量巨大。同時，因數據采集方式、技術的不同，產生的數據種類和格式也不同，如結構化/非結構化、空間/非空間數據。如何有效管理海量、異構數據，成為GIS應用的關鍵問題。

通過對現(xiàn)有GIS系統(tǒng)的構建分析可知：2．1 應急管理GIS系統(tǒng)存在的問題(1)應急管理系統(tǒng)需要整合以空間信息為主的各類數據，對異構數據的交換、共享和協(xié)同要求高；

(2)空間信息的數據處理過程復雜，專業(yè)性強；(3)空間信息的網絡服務能力差，數據管理效率低下；(4)基于空間信息的建模、評估、分析、輔助決策過程復雜。

2．2 應急管理GIS大眾化應用特點

(1)便捷性：用戶可以方便快捷地利用GIS得到所需的空間信息服務；

(2)真實性：為用戶提供數據和服務，真實地表達地理環(huán)境和周圍的事物及實時狀態(tài)；

(3)體驗性：用戶能夠在GIS的三維可視化環(huán)境中任意漫游和交互；

(4)自主性：用戶可以按照自己的需要對GIS提供的數據和服務進行訪問、定制和發(fā)布；

(5)并發(fā)性：允許多個用戶對GIS進行同時訪問，用戶數量不斷增長；

(6)分散性：GIS提供的數據和服務具有分布的特性。

針對上述問題，現(xiàn)有架構C/S、B/S模式無法一一支持。G/S模式借鑒了C/S和B/S模式的優(yōu)點，基于數據注冊中心，設計統(tǒng)一數據交換命名規(guī)范，利用元數據對各類數據（結構化/非結構化、實時/非實時、空間/非空間數據等）進行標識和注冊，為客戶端提供快速查詢、定位等服務，有效地解決GIS系統(tǒng)應用中存儲管理、服務響應、信息表達、操作控制、技術復雜、分析服務等空間信息服務的瓶頸問題，真正實現(xiàn)數據一體化管理。

3．DOA架構——面向數據的體系架構

DOA架構，即棉紡數據的體系架構，是一種用于解決大數據管理和服務問題的面向海量異構數據組織管理架構。它包括了云端，即物理采集云、網絡采集云和存儲云；客戶端，即移動通訊設備、個人電腦、服務器等設備；以及數據注冊云平臺。DOA以大數據注冊機制為核心，通過統(tǒng)一數據標識和數據交換規(guī)范，實現(xiàn)對多系統(tǒng)中海量、異構、實時數據的有效管理，為數據服務在客戶端的動態(tài)聚合提供支持。G/ S（General-Browser/Service-Cloud，通用瀏覽器/服務云）模式，是基于DOA架構的網絡信息訪問與服務模式，以HGML（Hyper Geographic Markup Language，超地理標記語言）為核心，以基于XML的數據注冊與數據交換機制為主線，通過云服務下的海量數據管理及客戶端聚合服務機制，有效解決存儲管理、服務響應、網絡帶寬、信息表達、操作控制、技術和分析等瓶頸問題。（DOA架構示意圖，如圖1）

該架構中的“存儲云”、“物理采集云”和“網絡采集云”的數據向數據注冊云平臺中進行注冊。使用者通過向數據注冊云平臺請求有關元數據來請求數據服務，通過在數據注冊云平臺中的查詢結果返回元數據信息。則使用者根據元數據內容對服務器進行訪問，并實現(xiàn)數據的交互?！按鎯υ啤焙汀拔锢聿杉啤?、“網絡采集云”有著如數據轉儲、交換等等緊密數據關聯(lián)。

該架構以應急管理為應用背景，以基于HGML的海量、異構數據交換標記語言EMML（Emergency Management Markup Language）為核心，在分布式普適計算環(huán)境下構建而成。在此說明基于XML的HGML、EMML等關系，如表1：

表1HGML、EMML、XXML關系

4．應急管理GIS系統(tǒng)的數據管理實現(xiàn)

4．1 基于HGML的數據注冊中心

DRC（Data-Registration Center，數據注冊中心）是一種管理環(huán)境，用于統(tǒng)一管理數據的定義與命名規(guī)范。通過元數據對各類數據（空間/非空間數據、結構化/非結構化數據、實時/非實時數據等）進行標識和注冊[26]。通過對數據進行統(tǒng)一管理，為客戶端和云端（服務器群）提供數據查詢和定位服務。數據注冊中心DRC使用HGML管理元數據。存儲數據資源的地址，是實現(xiàn)數據統(tǒng)一管理的基礎。DRC主要由數據分級管理、元數據注冊發(fā)布、數據信息查詢、定位管理模塊組成。HGML作為空間數據共享交換規(guī)范，在海量異構空間數據的交換和管理中起到重要作用。

基于G/S模式，在空間信息服務云中，數據注冊中心在空間信息資源的管理和應用中發(fā)揮著至關重要的作用：

(1)提供統(tǒng)一的數據注冊與管理平臺

數據注冊中心用于解決分散數據集中管理的問題。DRC通過以HGML為載體的數據交換規(guī)范實現(xiàn)分散數據的集中管理和維護，從而實現(xiàn)海量異構數據的統(tǒng)一管理與訪問。

(2)提供可靠的數據查詢定位機制

數據注冊中心要為數據訪問者提供數據查詢定位機制，保證客戶端快速查詢數據，同時準確定位，便于空間信息資源的高效訪問。

數據注冊中心用于實現(xiàn)分布式數據注冊以及為查詢請求返回服務地址。下面，以應急管理應用為大的背景，以基于HGML的EMML為核心，數據注冊中心簡單工作模型如圖2所示：

圖2 數據注冊中心簡單工作模型

EMML作為應急管理應用中空間數據統(tǒng)一交換規(guī)范，結合Web服務等技術，及數據注冊中心工作模型，解決分布式異構環(huán)境下的空間數據共享和系統(tǒng)互操作等問題。EMML（是XXML的一種，具體關系見表1）因其簡單靈活的標準化格式，具備較強的實用性和廣闊的發(fā)展前景，已經被GIS相關行業(yè)認可和使用。值得注意的是，由于利用Internet傳輸數據，數據的安全性需引起重視，本文將不作進一步研究。

4．2 Web Service技術

Web Service相關協(xié)議簡單介紹如下：

(1)XML

XML（Extensible Markup Language），作為一種數據交換標準，是Web Service跨平臺的基礎。XML是信息描述、信息交換的標準手段，它以標準化的文本格式將復雜數據進行格式化。XML可以獨立使用，也可以與多種相關技術組合。用戶可根據需求基于XML定義元素標記或其它屬性。XML具有易移植性和可讀性好等特點。

(2)SOAP

SOAP（Simple Object Access Protocol），是基于XML為消息載體的Web Service的核心成員之一，用于信息交換，以保證消息的正確發(fā)送和接收。SOAP主要有文件頭（Header）和消息體（Message Body）組成，文件頭是可選擇的部分，消息體是SOAP中必須定義的部分。

(3)WSDL

WSDL(Web Service Description Language)，是Web Service描述語言，是Web服務的接口定義。通過WSDL可以說明具體如何與Web服務進行通信?；赬ML規(guī)定用戶調用Web服務位置、支持協(xié)議、參數信息等。WSDL主要包括消息類型（Type）、消息（Message）、消息參數（Part）、操作（Operation）、端口類型（Port Type）等基本元素。

4．3 應用實例

DOA架構的特點是以數據為中心，以標示為主線作為基礎，在應急管理GIS平臺上通過EMML實現(xiàn)數據的統(tǒng)一管理。通過Web Service技術，實現(xiàn)對應急數據的一體化管理?；贒OA的一體化數據管理方案在省級應急指揮GIS系統(tǒng)中進行了驗證，確定該方案為可行性方案。

在省級應急指揮GIS系統(tǒng)中，數據注冊中心是服務器到客戶端之間聯(lián)系的紐帶，它以EMML為數據載體，標識資源位置以及共享數據存儲，是實現(xiàn)數據交換的核心，通過數據注冊中心提供的數據服務，客戶端獲取數據資源位置并進行數據訪問。應急管理GIS中一體化數據管理的技術實現(xiàn)流程如圖3所示：

圖3 應急管理GIS中一體化數據管理的技術實現(xiàn)流程

5．總結

傳統(tǒng)色數據管理方法對于如何在存儲系統(tǒng)中有效組織空間數據，如何充分利用云服務的高計算能力、高分析能力等問題并沒有得到有效的解決。本文基于DOA架構，G/S訪問模式，采用數據注冊的方式，為應急管理GIS系統(tǒng)的數據管理提供一種可行的方案。

[1]陳懇．基于DOA的應急管理指揮系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[Z]．北京：中國地質災害與防治學報,2013．

[2]Martin Kalin．Java Web服務構建與運行[M]．任增剛譯．北京：電子工業(yè)出版社,2009．

[3]苗放，袁宏永，楊文暉等．應急管理空間信息云服務體系架構[J]．2011,11．

[4]劉霞，嚴曉，劉世宏．非常規(guī)突發(fā)事件的性質和特征探析[J]．北京：北京航空航天大學學報(社會科學版)，2011，03．

[5]苗放．支持空間信息應用的海量數據管理體系結構及機制研究[J]．國家自然科學基金申請書，2012．

[6]Ken Chen,Fang Miao,Wenhui Yang．Research on a New Digital Earth Platform Service Mechanism Based on G/S Model．7th International Symposium on Digital Earth Secretariat(ISDE2011),2011．

Research of Data Management in Emergency Management GIS

Tian Yuchi
(Chengdu University of Technology,Chengdu 610059,Sichuan)

With the frequent natural disasters at home and abroad,the application of GIS is used more widely,especially in emergency management.This paper analyzes the existing problems of data management in GIS system of emergency management,proposes a method of integrated management based on DOA.Finally,based on WebService technology,this method is checked in GIS system of provincial emergency management,enabling the spatial data to be in integrated management.

GIS;WebService;data management;data registry Center;XML

田宇馳，女，四川華鎣人，碩士研究生，研究方向：計算機軟件與理論。