方丹

摘要： 本文探索完全運(yùn)用Geoserver、Openscale、PosGIS等開(kāi)源技術(shù)建設(shè)縣級(jí)數(shù)字城市地理信息平臺(tái)，搭建了電子地圖框架和門戶網(wǎng)站，不僅解決了縣級(jí)平臺(tái)與市級(jí)平臺(tái)互聯(lián)互通的問(wèn)題，更降低了經(jīng)濟(jì)成本，為實(shí)現(xiàn)縣級(jí)數(shù)字城市平臺(tái)探索免費(fèi)開(kāi)源的新思路。

Abstract： This paper explores the construction of county level digital geographic information public platform completely based on open source technology， such as Geoserver， Openscale， PosGIS， builds an electronic map framework and portal site， which not only solves the problem of the county level platform and the municipal platform interoperability， but also reduces the economic costs， in order to explore the new ideas of free and open source for digital city platform.

關(guān)鍵詞： 開(kāi)源；Geoserver；Openscale；GIS；地理信息公共平臺(tái)

Key words： open source；Geoserver；Openscale；GIS；geographic information public platform

中圖分類號(hào)：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）09-0084-03

0 引言

數(shù)字城市是城市信息化建設(shè)不可或缺的基礎(chǔ)支撐，自從2006年國(guó)家測(cè)繪地理信息局啟動(dòng)“數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)”以來(lái)，數(shù)字城市建設(shè)基本已覆蓋絕大部分的地級(jí)市，現(xiàn)已將逐步向縣級(jí)城市大力推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)化的國(guó)家、省級(jí)、市級(jí)、縣級(jí)互聯(lián)互通的地理信息公共平臺(tái)。然而，目前已有的大部分縣級(jí)數(shù)字城市建設(shè)絕大部分集中在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，中西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、基礎(chǔ)測(cè)繪條件相對(duì)較弱，推進(jìn)工作存在技術(shù)力量薄弱、資金缺乏、硬件老化等諸多困難。然而，經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展又使得這些縣（區(qū)）對(duì)建立該區(qū)域內(nèi)權(quán)威統(tǒng)一的基礎(chǔ)地理空間信息公共平臺(tái)有著非常迫切的需求。如何降低縣級(jí)數(shù)字城市平臺(tái)建設(shè)的成本，并實(shí)現(xiàn)與市級(jí)、省級(jí)的互通是經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)縣區(qū)面臨的重要課題。

軟件開(kāi)源目前已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢(shì)，開(kāi)源GIS平臺(tái)憑借其源代碼公開(kāi)，可以靈活修改、復(fù)制、再分發(fā)以實(shí)現(xiàn)不同需求等優(yōu)勢(shì)逐漸引起了廣泛的關(guān)注，運(yùn)用于欠發(fā)達(dá)地區(qū)的地理信息公共平臺(tái)搭建具有很強(qiáng)的適用性。本文目的在于探討完全利用開(kāi)源軟件搭建縣級(jí)地理信息公共平臺(tái)的技術(shù)路線和方法，結(jié)果表明，這種方式不僅可以降低該區(qū)域空間數(shù)據(jù)獲取與利用的技術(shù)難度與經(jīng)濟(jì)成本，還可以節(jié)約成本，對(duì)于豐富及完善市級(jí)與省級(jí)地理空間框架，促進(jìn)地方社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都有著極為重要的意義。

1 關(guān)鍵技術(shù)

近年來(lái)，隨著開(kāi)源技術(shù)的蓬勃發(fā)展，許多優(yōu)秀的開(kāi)源軟件大量涌出，這些平臺(tái)不受數(shù)據(jù)兼容性、易用性等問(wèn)題的限制，功能性強(qiáng)、技術(shù)較為先進(jìn)，受到許多技術(shù)狂熱者的大力支持。然而，由于這些開(kāi)源平臺(tái)多屬于底層開(kāi)發(fā)，和商業(yè)平臺(tái)比起來(lái)開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、難度大，在功能和界面上都有很大的局限性，尤其是在如何與商用軟件的耦合方面是一個(gè)很大的技術(shù)難題。經(jīng)過(guò)對(duì)比和研究，最終選定了以下幾個(gè)軟件作為本項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。（圖1）

1.1 OpenScales地圖框架 OpenScales是一個(gè)優(yōu)秀的前臺(tái)地圖框架，開(kāi)發(fā)者可以用來(lái)開(kāi)發(fā)各種網(wǎng)絡(luò)版、手機(jī)版和桌面版的地圖程序。它是基于ActionScript 3 和 Flex寫(xiě)的，能夠支持各種標(biāo)準(zhǔn)的地圖服務(wù)，比如WMS、WFS、TMS、OSM等。它是基于LGPL開(kāi)源協(xié)議的，從出道就極受歡迎，因?yàn)榕c Google Map Flex API 和 ArcGIS Flex API 等其他基于FLEX的前臺(tái)地圖框架相比，它是開(kāi)源免費(fèi)的，這意味著無(wú)限的潛力。它的功能主要包括：能夠支持多種圖層；兼容各種地圖服務(wù)軟件；強(qiáng)大的矢量描繪功能；支持點(diǎn)擊、拖拽完成地圖編輯操作；內(nèi)置地圖控件；多平臺(tái)支持。

1.2 GeoServer GeoServer基于JAVA語(yǔ)言編寫(xiě)的。利用GeoServer可以方便的發(fā)布地圖數(shù)據(jù)，允許用戶對(duì)特征數(shù)據(jù)進(jìn)行更新、刪除、插入操作，通過(guò)GeoServer可以方便地在用戶之間迅速共享空間地理信息。它可以兼容WMS和 WFS特性；支持PostGIS 、Shapefile 、ArcSDE、 Oracle等數(shù)據(jù)格式；支持上百種投影；能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)地圖輸出為jpeg、gif、png 等格式；能夠運(yùn)行在任何基于J2EE/Servlet容器之上，是目前最為流行的WebGIS開(kāi)源平臺(tái)。

1.3 Flex Flex是一個(gè)高效、免費(fèi)的開(kāi)源框架，可用于構(gòu)建具有表現(xiàn)力的 Web應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序利用Adobe Flash Player和Adobe AIR，運(yùn)行時(shí)跨瀏覽器、桌面和操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一致的部署。它是目前公認(rèn)的流媒體技術(shù)支持最好的應(yīng)用。豐富絢麗的界面元素，可以給用戶最好的使用體驗(yàn)。

1.4 HTML5 HTML5是用于取代1999年所制定的 HTML 4.01 和 XHTML 1.0 標(biāo)準(zhǔn)的HTML標(biāo)準(zhǔn)版本；現(xiàn)在仍處于發(fā)展階段。HTML 5有兩大特點(diǎn)：首先，強(qiáng)化了Web網(wǎng)頁(yè)的表現(xiàn)性能。其次，追加了本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)等 Web 應(yīng)用的功能。廣義論及HTML5時(shí)，實(shí)際指的是包括HTML、CSS和JavaScript在內(nèi)的一套技術(shù)組合。它希望能夠減少瀏覽器對(duì)于需要插件的豐富性網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)，如Adobe Flash、Microsoft Silverlight，與Oracle JavaFX的需求，并且提供更多能有效增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)集。

1.5 PostGIS PostGIS是一種對(duì)象關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)PostgreSQL的一個(gè)擴(kuò)展，PostgreSQL也是目前功能最強(qiáng)大、特性最豐富和最復(fù)雜的自由軟件數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，是目前最重要的開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)項(xiàng)目之一。PostGIS在對(duì)象關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)PostgreSQL上增加了存儲(chǔ)管理空間數(shù)據(jù)的能力，相當(dāng)于Oracle的spatial部分。PostGIS最大的特點(diǎn)是符合并且實(shí)現(xiàn)了OpenGIS的一些規(guī)范，是最著名的開(kāi)源GIS數(shù)據(jù)庫(kù)。

2 實(shí)施方案

數(shù)字縣級(jí)地理信息公共平臺(tái)是一個(gè)集數(shù)據(jù)、資源、信息供享為一體的平臺(tái)，其中的最重要的部分就是電子地圖框架。在試驗(yàn)中，整個(gè)平臺(tái)以TomCat為Web應(yīng)用服務(wù)器，以Geosrerver為地圖數(shù)據(jù)發(fā)布的服務(wù)器，以openscale為地圖展示框架，實(shí)現(xiàn)地圖資源的顯示、瀏覽、操作，以及對(duì)空間信息的查詢、搜索、繪制等功能。

2.1 系統(tǒng)架構(gòu) 平臺(tái)是B/S架構(gòu)，主要分為數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層三個(gè)基本架構(gòu)，其體系架構(gòu)圖如圖2所示。

①數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層以試驗(yàn)區(qū)地理空間框架數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，主要包括平臺(tái)所需的地理實(shí)體數(shù)據(jù)、電子地圖、地名地址、道路、影像等基礎(chǔ)地理空間框架數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)主要由開(kāi)源軟件PostGIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行組織管理。

②服務(wù)層。服務(wù)層支撐著應(yīng)用層地圖應(yīng)用服務(wù)、數(shù)據(jù)接口服務(wù)等功能。所有服務(wù)均遵循標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口規(guī)范。Geoserver地圖服務(wù)器是整個(gè)平臺(tái)的核心，它接收瀏覽器發(fā)送的對(duì)空間數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，調(diào)用WMS/WFS服務(wù)完成用戶請(qǐng)求的地圖數(shù)據(jù)的查詢分析功能，并通過(guò)Web服務(wù)器將操作的結(jié)果返回給客戶端瀏覽器或其他地圖平臺(tái)。

③應(yīng)用層。應(yīng)用層只要是客戶端用戶與平臺(tái)服務(wù)器的交互接口，當(dāng)用戶通過(guò)瀏覽器端發(fā)出瀏覽、查詢等操作時(shí)，服務(wù)器端就會(huì)進(jìn)行處理和運(yùn)算，并將結(jié)果在客戶端瀏覽器顯示。

2.2 功能實(shí)現(xiàn)

①電子地圖框架。電子地圖框架的功能主要包括，地圖瀏覽、興趣點(diǎn)查詢、路徑分析、地圖對(duì)比、書(shū)簽管理、打印輸出、全屏展示、公交換乘等基本的功能。功能難點(diǎn)主要在地圖調(diào)用上，由于該平臺(tái)采用的開(kāi)源的OpenScale不具備調(diào)用市、省級(jí)發(fā)布的ArcGISServer MapServer服務(wù)類型的接口，因此，需要編寫(xiě)轉(zhuǎn)換接口進(jìn)行服務(wù)的調(diào)用，還要解決互相疊加顯示的問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)不同平臺(tái)的互聯(lián)互通。另外，平臺(tái)還實(shí)現(xiàn)了調(diào)用天地圖、谷歌、NASA地圖等其他網(wǎng)絡(luò)共享地圖。

②門戶網(wǎng)站。門戶網(wǎng)站是各類應(yīng)用、資源、信息的匯聚中心，是平臺(tái)資源交換共享的門戶。目前，門戶網(wǎng)站主要包括以下幾個(gè)版塊：首頁(yè)、電子地圖、服務(wù)資源、市縣直通、下載中心等功能。用戶通過(guò)電子地圖可以進(jìn)行地圖瀏覽及操作，通過(guò)服務(wù)資源可以查看數(shù)據(jù)服務(wù)的詳細(xì)信息，也可以通過(guò)下載中心下載平臺(tái)的二次開(kāi)發(fā)接口及相關(guān)學(xué)習(xí)資料。將來(lái)還可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐奶攸c(diǎn)定制具有當(dāng)?shù)靥厣慕缑婧凸δ堋?/p>

3 結(jié)論與展望

目前，開(kāi)源GIS平臺(tái)已逐漸從從實(shí)驗(yàn)室走向了實(shí)用化和商業(yè)化，雖然在很多方面距離商業(yè)GIS平臺(tái)或獨(dú)立底層開(kāi)發(fā)平臺(tái)有一定的差距，但它具有擴(kuò)展性強(qiáng)、部署靈活性好、軟件成本低廉等優(yōu)勢(shì)，尤其是在存在資金困難的地區(qū)或者中小企業(yè)會(huì)有非常好的運(yùn)用價(jià)值。本文通過(guò)研究和嘗試開(kāi)源技術(shù)運(yùn)用于縣級(jí)數(shù)字城市地理信息平臺(tái)，取得了一定的成效，探索了一種新的解決方案。下一步除了繼續(xù)完善已有的成果以外，還將繼續(xù)研發(fā)后臺(tái)運(yùn)維管理系統(tǒng)，使平臺(tái)形成一個(gè)集空間資源整合、管理、服務(wù)發(fā)布、應(yīng)用搭建及運(yùn)維保障為一體的完整解決方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱俊豐，趙俊三.基于開(kāi)源平臺(tái)的中小型WebGIS應(yīng)用研究[J].地理空間信息，2008，6（1）：92-94.

[2]李光師.基于開(kāi)源平臺(tái)構(gòu)建WebGIS應(yīng)用系統(tǒng)[J].測(cè)繪科學(xué)，2011，36（6）：259-261.

[3]趙慧芬.基于MapServer和Openlayer的WebGIS開(kāi)發(fā)[J].測(cè)繪與空間地理信息，2013，36（9）：100-101.

[4]銀正彤，鄭文鋒，袁軼，等.基于GeoServer的WebGIS在旅游服務(wù)中的應(yīng)用[J].國(guó)土資源遙感，2009，80（2）：106-109.