郭瑋

摘 要：科技的進(jìn)步不僅改變了人們的生活，還影響了人們的工作和出行。近年來，數(shù)字地球平臺的建立極大地方便了人們的出行，也為更多企業(yè)提供了新的發(fā)展機(jī)會。隨著生活節(jié)奏的不斷加快，人們對于地理信息的需求越來越多，不僅要求數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和全面性，還對響應(yīng)速度有了更高的要求，如何利用數(shù)字地球平臺提供更高質(zhì)量的地理信息服務(wù)，將是本文要解決的主要問題。

關(guān)鍵詞：數(shù)字；地理信息；PostGIS

1 概述

近年來，地理信息服務(wù)已經(jīng)逐漸滲透到我們的日常生活當(dāng)中，為廣大人民群眾的出行提供了便利，也為眾多的商家和企業(yè)提供了更廣闊的發(fā)展空間和機(jī)會。地理信息服務(wù)之所以發(fā)展較為迅速，主要是由于數(shù)字地球平臺的構(gòu)建。隨著科技的不斷發(fā)展，人們的生活節(jié)奏和工作節(jié)奏更快，對各類信息服務(wù)的要求也逐漸提高，如何利用數(shù)字地球平臺在更多領(lǐng)域提供準(zhǔn)確的地理信息服務(wù)，成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)問題。

2 基于數(shù)字地球平臺的地理信息服務(wù)

2.1 數(shù)字地球平臺

2.1.1 數(shù)字地球平臺關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)字地球平臺是利用遙感技術(shù)、遙測技術(shù)、地理信息系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)獲取、傳輸、管理、存儲、分析和表現(xiàn)數(shù)據(jù)的一種共享性平臺，在構(gòu)建該平臺時(shí)需要用到的關(guān)鍵技術(shù)有衛(wèi)星遙感技術(shù)、超媒體空間信息系統(tǒng)、分布式計(jì)算、地理數(shù)據(jù)倉庫、地理數(shù)據(jù)融合、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、元數(shù)據(jù)、地理信息共享技術(shù)以及其他相關(guān)技術(shù)。

2.1.2 數(shù)字地球平臺研究對比

當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的數(shù)字地球平臺有Google Earth和NASA的World Wind，前者可結(jié)合本地搜索和衛(wèi)星圖片，為用戶提供建筑物或者地形的三維圖像，用戶可從任意角度瀏覽地圖，并搜索飯店、酒店甚至導(dǎo)航等功能；該平臺的關(guān)鍵功能有三維引擎和數(shù)據(jù)壓縮傳輸效率高；影響數(shù)據(jù)源和分類數(shù)控庫較為豐富；與搜索引擎結(jié)合緊密，提供免費(fèi)、快捷的服務(wù)；該系統(tǒng)的不足是只能看到建筑物的屋頂，無法對正面和側(cè)面信息進(jìn)行查看；World Wind可提供免費(fèi)下載源代碼的功能，用戶可根據(jù)自己需求進(jìn)行二次開發(fā)。該系統(tǒng)由美國國家航空航天局組織研發(fā)，主要面向科研、教育教學(xué)領(lǐng)域。

2.2 地理信息服務(wù)架構(gòu)與集成

Google Earth和World Wind都有其各自優(yōu)勢和特點(diǎn)，尤其是后者作為開源軟件，可為用戶提供按需求進(jìn)行定制的功能。以下將以 World Wind Java SDK為例，在對數(shù)字地球平臺進(jìn)行研發(fā)的基礎(chǔ)上，探討地理信息服務(wù)客戶端的開發(fā)。

2.2.1 基于World Wind Java SDK的客戶端的開發(fā)

World Wind Java SDK不僅是一個(gè)開源性的軟件，還能作為用戶程序中的組件獲取NASA的數(shù)據(jù)，供開發(fā)者使用；此外，該軟件還能提供地球以外的其他星球的影像，如月球等，擴(kuò)展了軟件的功能和可創(chuàng)造性。

軟件研發(fā)者利用frame、window canvas和監(jiān)聽系統(tǒng)，運(yùn)行程序后即可創(chuàng)建一個(gè)World Wind Java SDK組件；NASA擁有大量來自衛(wèi)星和太空望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)，這些海量數(shù)據(jù)以TB計(jì)算，但World Wind軟件的可視化技術(shù)能用便捷和低冗余的方式傳遞數(shù)據(jù)信息。World Wind API設(shè)計(jì)接口較多，用戶可根據(jù)實(shí)際需求替換組件，構(gòu)建不同功能的軟件系統(tǒng)，具體接口可見表1。

2.2.2 基于AJAX地理信息服務(wù)客戶端開發(fā)

為了提高效率和改善用戶使用體驗(yàn)，系統(tǒng)可用AJAX技術(shù)作為瀏覽器端的開發(fā)技術(shù)，利用異步通訊提高數(shù)據(jù)訪問效率。AJAX技術(shù)是一種創(chuàng)建交互式網(wǎng)頁用的開發(fā)技術(shù)，該技術(shù)不同于傳統(tǒng)的靜態(tài)頁面開發(fā)，而是由少量的頁面組成，每個(gè)頁面是一個(gè)更小的AJAX應(yīng)用，不同組件使用異步方式與服務(wù)器通信，利用從服務(wù)器獲取的數(shù)據(jù)對頁面內(nèi)容進(jìn)行更新。這種刷新方式不用對整個(gè)頁面進(jìn)行刷新，且與服務(wù)器通信采用異步方式，無須打斷用戶操作，提高了相應(yīng)速率。AJAX技術(shù)的應(yīng)用提高了Web的動態(tài)應(yīng)用，提高了系統(tǒng)的智能化水平。

系統(tǒng)在AJAX的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了頁面的局部刷新和異步請求，在網(wǎng)絡(luò)傳輸中僅傳輸用戶所需數(shù)據(jù)，提高用戶滿意度，同時(shí)還縮短了響應(yīng)時(shí)間。系統(tǒng)遵循Open GIS的相關(guān)規(guī)范，其中WMS為地圖顯示提供了相應(yīng)的方法和接口；WFS可實(shí)現(xiàn)地圖互操作；WCS用于多種格式數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換；WPS是另一種利用Web Service方式進(jìn)行空間數(shù)據(jù)運(yùn)算處理的規(guī)范；以上4種規(guī)范使面向服務(wù)的地理信息共享客戶端的設(shè)計(jì)更加簡單化。

2.2.3 Post GIS地理信息引擎

Postgre SQL是一種功能強(qiáng)大、特性豐富和復(fù)雜的對象-關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，而Post GIS是對象性數(shù)據(jù)庫Postgre SQL的一個(gè)空間擴(kuò)展，是在原基礎(chǔ)上增加了存儲管理地理信息的功能；同時(shí)該系統(tǒng)也是一個(gè)開源的數(shù)據(jù)庫，能進(jìn)行二次開發(fā)。Post GIS遵循Open GIS的規(guī)范，具有空間對象、空間索引、空間操作函數(shù)和空間操作符等多種信息服務(wù)功能；該系統(tǒng)能支持多種地理信息類型，如點(diǎn)、線、多邊形、多線、多點(diǎn)、集合對象集等，能支持所有對象表達(dá)方法，如WKT、WKB以及Canonical Form形式等。

2.2.4 GeoServer地理信息集成與發(fā)布

GeoServer是一種開源服務(wù)器，用于連接用戶信息和Geospatial Web，正由于此，數(shù)據(jù)可進(jìn)行輕松、動態(tài)的格式轉(zhuǎn)換。GeoServer的應(yīng)用，簡化了地圖發(fā)布程序，還能允許用戶對部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行更新、刪除、插入等操作，實(shí)現(xiàn)用戶之間的信息共享。GeoServer通過樣式化圖層描述符對地圖樣式進(jìn)行格式化，該系統(tǒng)可控制服務(wù)器渲染地圖的方式，并且系統(tǒng)創(chuàng)建的SLD文件還能被其他系統(tǒng)重復(fù)利用。

2.2.5 數(shù)字地球平臺、PostGIS、GeoServer的集成構(gòu)架

以World Wind、PostGIS、GeoServer的集成為例，可通過WMS和WFS規(guī)范進(jìn)行地理信息服務(wù)集成。首先，World Wind向GeoServer發(fā)出請求，GeoServer根據(jù)請求內(nèi)容工作處判斷，轉(zhuǎn)到WMS服務(wù)模塊進(jìn)行處理；然后，WMS接收到信息后訪問圖層注冊信息文檔，將讀取的信息以及能夠提供的服務(wù)信息返回給World Wind；再次，用戶根據(jù)系統(tǒng)返回的信息進(jìn)行選擇，確認(rèn)后提交，同時(shí)World Wind向GeoServer發(fā)出WMS GetMap請求；GeoServer根據(jù)請求作出判斷后，再次轉(zhuǎn)到WMS服務(wù)模塊；WMS模塊則通過Data Tier向已經(jīng)連接好的PostGIS DataStore發(fā)出請求；PostGIS DataStore通過連接數(shù)據(jù)庫取出相應(yīng)數(shù)據(jù)，返回給WMS模塊，該模塊根據(jù)要求繪制地圖，并利用SLD文件對地圖進(jìn)行渲染，最后返回給World Wind。

3 結(jié)語

本文主要對數(shù)字地球平臺的地理信息服務(wù)的構(gòu)建進(jìn)行了簡要分析。文章首先對數(shù)字地球平臺的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行介紹，然后利用WebService技術(shù)、遵循OpenGIS規(guī)范，基于GeoServer平臺和PostGIS地理信息引擎，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了地理信息共享和服務(wù)，并在World Wind JavaSDK和AJAX技術(shù)的基礎(chǔ)上，對數(shù)字地球平臺客戶端的開發(fā)進(jìn)行了簡要分析。

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