李萬輝，郝苗

(1.遼寧省基礎(chǔ)地理信息中心，遼寧沈陽 110034； 2.ESRI中國(北京)有限公司，北京 100027)

遼寧省地理信息公共服務(wù)平臺框架建設(shè)及應(yīng)用

李萬輝1?，郝苗2

(1.遼寧省基礎(chǔ)地理信息中心，遼寧沈陽 110034； 2.ESRI中國(北京)有限公司，北京 100027)

地理信息的廣泛應(yīng)用迫切要求建立地理信息公共服務(wù)平臺，本文從遼寧省地理信息公共服務(wù)平臺的建設(shè)出發(fā)，介紹了多級互聯(lián)互通的建設(shè)模式，提出了“基礎(chǔ)支撐層－數(shù)據(jù)層－服務(wù)層－應(yīng)用層”的四層體系架構(gòu)，并對各層建設(shè)內(nèi)容和平臺總體技術(shù)路線進行了闡述，最后對示范性應(yīng)用系統(tǒng)進行了展示。

地理信息公共服務(wù)平臺；SOA；多級互聯(lián)互通；ArcGIS Server

1 引 言

地理信息是國家重要戰(zhàn)略信息資源，在政府管理決策、新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展、人民生活改善等方面發(fā)揮著越來越重要的作用[1]。隨著政府管理決策科學(xué)化、國家經(jīng)濟與社會發(fā)展信息化以及和諧社會建設(shè)的不斷推進，各級政府部門和社會公眾對權(quán)威、可靠的地理信息服務(wù)的需求與日俱增，迫切要求實現(xiàn)全國多尺度、多類型地理信息資源的綜合利用與在線服務(wù)。

國家測繪局于2009年啟動了國家地理信息公共服務(wù)平臺的規(guī)劃和建設(shè)工作，這是國家測繪系統(tǒng)及時作出的一項重要戰(zhàn)略決策，主要目的就是要以服務(wù)大局、服務(wù)社會、服務(wù)民生為宗旨，充分利用多方面資源，著力形成一個服務(wù)經(jīng)濟社會發(fā)展各個領(lǐng)域、各個方面的“一站式”在線地理信息服務(wù)系統(tǒng)。隨著國家級主節(jié)點“天地圖”網(wǎng)站的正式開通，全國各地公共服務(wù)平臺建設(shè)更加如火如荼，遼寧省地理信息公共服務(wù)平臺建設(shè)也隨之開展。

本文將對遼寧省地理信息公共服務(wù)平臺的建設(shè)模式、總體架構(gòu)、建設(shè)內(nèi)容、平臺實現(xiàn)的總體技術(shù)路線以及平臺示范性應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)等內(nèi)容進行介紹。

2 平臺總體設(shè)計

2.1 建設(shè)模式

目前，基于服務(wù)的空間信息共享有多種建設(shè)模式，包括集中式、分布式、數(shù)據(jù)打包服務(wù)和多級互聯(lián)互通等。

遼寧省地理信息公共服務(wù)平臺總體上遵循國家地理信息公共服務(wù)平臺統(tǒng)一規(guī)范、架構(gòu)設(shè)計及數(shù)據(jù)處理、發(fā)布流程，采用多級互聯(lián)互通的模式建設(shè)，即縱向上與國家級主節(jié)點“天地圖”和省內(nèi)14個地市信息基地實現(xiàn)多級分布，共享空間信息服務(wù)；橫向上與土地、交通、林業(yè)、水利、民政、公安等多部門、多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通，形成地理信息資源交換共享機制，如圖1所示。

圖1 多級互聯(lián)互通建設(shè)模式

2.2 總體架構(gòu)

平臺可以劃分為幾個層次:基礎(chǔ)支撐層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層以及標(biāo)準(zhǔn)體系，其總體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 平臺總體架構(gòu)

(1)基礎(chǔ)支撐層:主要包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器集群、存儲備份、安全保密系統(tǒng)、計算機機房改造等硬環(huán)境和技術(shù)規(guī)范與管理辦法等軟環(huán)境。

(2)數(shù)據(jù)層:主要是平臺公共地理框架數(shù)據(jù)的構(gòu)建、管理和更新。

(3)服務(wù)層:以多樣化的GIS服務(wù)為基礎(chǔ)，提供集服務(wù)發(fā)布、服務(wù)管理、服務(wù)調(diào)用為一體的服務(wù)管理系統(tǒng)，完整的安全管理和運行保障機制；提供進行資源共享和交換的門戶；并提供根據(jù)多數(shù)用戶對基礎(chǔ)地理信息應(yīng)用的共性需求而設(shè)計的系列標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口。

(4)應(yīng)用層:主要由基于平臺各類空間信息資源建立的各種業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)組成。

在上述四層結(jié)構(gòu)之外，還必須建立相應(yīng)的信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、系列數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)等，保證信息有序、平臺建設(shè)和運作有章可循。

2.3 建設(shè)內(nèi)容

按照平臺四層架構(gòu)的設(shè)計原則，平臺建設(shè)分層進行:

(1)基礎(chǔ)支撐層建設(shè)

平臺采用三層接入組網(wǎng)模型，保障網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的高可用性；構(gòu)建應(yīng)用服務(wù)器、GIS服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器集群以滿足政府與專業(yè)部門、社會公眾對平臺服務(wù)的大規(guī)模并發(fā)訪問和協(xié)同應(yīng)用；按照國家有關(guān)安全保密的要求，從物理安全、運行安全、信息安全保密和安全管理四個層面進行計算機信息系統(tǒng)分級保護建設(shè)；建設(shè)專用計算機機房環(huán)境，為計算機、網(wǎng)絡(luò)和安全保密系統(tǒng)以及各種應(yīng)用服務(wù)提供穩(wěn)定可靠的運行環(huán)境。

(2)數(shù)據(jù)層建設(shè)

以覆蓋遼寧全省范圍1∶25萬DLG數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，經(jīng)內(nèi)容提取、分層細化、模型對象化重構(gòu)、符號化表現(xiàn)、脫密處理等步驟，建立地理實體數(shù)據(jù)庫、電子地圖數(shù)據(jù)庫；基于1∶25萬DEM數(shù)據(jù)建立高程數(shù)據(jù)庫；基于2.5 m分辨率的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)建立影像數(shù)據(jù)庫；基于省到村級行政地名建立地名數(shù)據(jù)庫；采集餐飲、購物、住宿、出行等15類信息建立興趣點數(shù)據(jù)庫，作為平臺的數(shù)據(jù)支撐。

(3)服務(wù)層建設(shè)

建立平臺運維系統(tǒng)、門戶系統(tǒng)以及二次開發(fā)接口庫。其中運維系統(tǒng)實現(xiàn)對多源服務(wù)的統(tǒng)一管理、對用戶體系的安全管理，通過服務(wù)層監(jiān)控和日志系統(tǒng)對信息資源訪問、業(yè)務(wù)功能調(diào)用、系統(tǒng)管理等活動進行記錄，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)隱患、優(yōu)化系統(tǒng)管理，為平臺能夠7× 24小時穩(wěn)定對外提供服務(wù)給予支撐。

門戶系統(tǒng)是平臺資源交換共享的窗口，用戶通過訪問門戶系統(tǒng)可以在線查詢、申請平臺的各類資源，還可通過服務(wù)注冊的方式共享自己的資源。

平臺還提供二次開發(fā)接口庫以及開發(fā)幫助文檔，專業(yè)用戶通過調(diào)用二次開發(fā)接口，可以在平臺基礎(chǔ)上快速構(gòu)建自己的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。

(4)應(yīng)用層建設(shè)

基于平臺資源建立了兩個示范性應(yīng)用系統(tǒng):電子地圖應(yīng)用系統(tǒng)和應(yīng)急服務(wù)系統(tǒng)。此外，針對弱GIS需求的用戶，平臺還提供向?qū)降膽?yīng)用快速搭建模板，通過配置相應(yīng)地圖資源和平臺功能模塊，實現(xiàn)零代碼的應(yīng)用系統(tǒng)快速搭建工作。

3總體技術(shù)路線

3.1 基于SOA的平臺架構(gòu)

SOA是基于開放的Internet標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議、支持對應(yīng)用程序或應(yīng)用程序組件進行描述、發(fā)布、發(fā)現(xiàn)和使用的一種應(yīng)用架構(gòu)。SOA支持將可重用的數(shù)據(jù)應(yīng)用作為應(yīng)用服務(wù)或功能進行單獨開發(fā)集成，并可以在需要時通過網(wǎng)絡(luò)訪問這些服務(wù)或功能。通過SOA，開發(fā)者可以對不同的服務(wù)或功能進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)或功能等各種資源[2]。

基于SOA構(gòu)建地理信息公共服務(wù)平臺應(yīng)充分考慮GIS功能和地理空間信息應(yīng)用場景復(fù)雜度，提供從空間數(shù)據(jù)到空間服務(wù)的完整解決方案，提供豐富的服務(wù)和多種類型的應(yīng)用開發(fā)接口以滿足各組織集成地理信息系統(tǒng)到其現(xiàn)有的工作流程(B/S應(yīng)用和C/S應(yīng)用)中的業(yè)務(wù)需求，例如，服務(wù)類型包括:SOAP服務(wù)、REST服務(wù)、OGC服務(wù)；應(yīng)用開發(fā)接口包括:SOAP API、REST API、Web組件(Java、DotNet)、Javascript API、Flex API、SilverLight API等。

支持地理空間SOA的一些常用服務(wù)包括二維地圖服務(wù)(交通、人口、地理環(huán)境、資產(chǎn)地圖/三維地球模型)、定位服務(wù)(地理編碼和地名)、地理處理服務(wù)(選址模型、傳播/匯聚模型、網(wǎng)絡(luò)分析、柵格分析、圖像處理等)以及數(shù)據(jù)管理服務(wù)(復(fù)制、數(shù)據(jù)輸入/輸出、空間提取、轉(zhuǎn)換和加載、目錄服務(wù)等)。共享這些地理信息系統(tǒng)服務(wù)，可以增值已有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)和支持不同范圍內(nèi)的協(xié)同計算。

3.2 基于J2EE的平臺實現(xiàn)

J2EE是SUN公司定義的一個開發(fā)分布式企業(yè)級應(yīng)用的規(guī)范。它提供了一個多層次的分布式應(yīng)用模型和一系列客戶化技術(shù)規(guī)范。多層次分布式應(yīng)用模型是指根據(jù)功能把應(yīng)用邏輯分成多個層次，每個層次支持相應(yīng)的服務(wù)器和組件，組件在分布式服務(wù)器的組件容器中運行，容器間通過相關(guān)的協(xié)議進行通訊，實現(xiàn)組件間的相互調(diào)用[3]。

J2EE能夠保留原來的系統(tǒng)，是一種高效的開發(fā)方式，并且支持異構(gòu)環(huán)境，為搭建具有可伸縮性、靈活性、易維護性的信息系統(tǒng)提供了良好的機制。

3.3 基于ArcGIS Server構(gòu)建底層服務(wù)平臺

我們采用業(yè)內(nèi)較為成熟的ArcGIS Server作為底層服務(wù)平臺，ArcGIS Server是功能強大的基于服務(wù)器的GIS產(chǎn)品，可用于構(gòu)建集中管理的、支持多用戶的、具備高級GIS功能的企業(yè)級GIS應(yīng)用與服務(wù)。我們基于ArcGIS Server發(fā)布了多種類型的服務(wù)，如:二維地圖服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)分析服務(wù)、幾何服務(wù)、地理處理服務(wù)等，為上層應(yīng)用提供支撐。

3.4 構(gòu)筑完整的平臺安全監(jiān)控體系

平臺采用用戶安全認證、服務(wù)分級授權(quán)、服務(wù)訪問實時監(jiān)控、日志管理相結(jié)合的方式全面保護共享數(shù)據(jù)及相關(guān)服務(wù)的安全，確保平臺穩(wěn)定、高效地運行。

平臺建立了完整的用戶體系，將用戶劃分為普通用戶、運維管理員和超級用戶三個級別，對不同級別的用戶進行服務(wù)的分級授權(quán)，保證服務(wù)訪問的安全性，如圖3所示，采用基于角色的批量授權(quán)，保證系統(tǒng)使用的靈活性。

圖3 用戶管理與分級授權(quán)

平臺采用基于令牌Token的安全機制識別和驗證用戶身份，令牌的安全機制可以對標(biāo)準(zhǔn)http請求和Soap請求進行攔截驗證。用戶請求各種類型的服務(wù)需要使用用戶名和密碼動態(tài)生成令牌Token，然后使用服務(wù)地址＋令牌就可以訪問GIS服務(wù)，GIS Service Handler(GIS服務(wù)處理器，部署于Web服務(wù)器上)解析令牌并驗證用戶身份?；诹钆芓oken的安全機制處理流程如圖4所示。

平臺通過服務(wù)訪問監(jiān)控的方式實時查看在線用戶訪問情況，監(jiān)控各類用戶的服務(wù)調(diào)用、并發(fā)訪問、熱點服務(wù)發(fā)現(xiàn)等內(nèi)容，能夠統(tǒng)計、分析服務(wù)調(diào)用狀態(tài)(調(diào)用時間、調(diào)用次數(shù))，跟蹤服務(wù)使用流程，以便對服務(wù)內(nèi)容和服務(wù)性能等方面進行優(yōu)化調(diào)整。

圖4 基于令牌Token的安全機制

由于服務(wù)器分布式部署，平臺采用分布式日志系統(tǒng)對平臺上的活動進行記錄，包括服務(wù)訪問日志、運維操作日志等，通過對日志的管理、統(tǒng)計、分析、審計來跟蹤系統(tǒng)的變化，為平臺維護及優(yōu)化提供必要的信息支持。分布式系統(tǒng)中的日志可定時或手動進行收割。

3.5 基于富客戶端Flex API的示范應(yīng)用展現(xiàn)

Flex是為滿足希望開發(fā)RIA(富互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序)的企業(yè)級程序員的需求而推出的表示服務(wù)器和應(yīng)用程序框架，它可以運行于J2EE和.NET平臺。Flex表示服務(wù)器提供基于標(biāo)準(zhǔn)的、聲明性的編程方法和流程，并提供運行時服務(wù)，用于開發(fā)和部署豐富客戶端應(yīng)用程序的表示層。Flex開發(fā)者使用直觀的基于XML的MXML來定義豐富的用戶界面。該語言由Flex服務(wù)器翻譯成SWF格式的客戶端應(yīng)用程序，在Flash Player中運行。

ArcGIS Flex API能夠?qū)rcGIS Server提供的地圖服務(wù)、功能服務(wù)等與Flex控件結(jié)合起來構(gòu)建RIA應(yīng)用，采用Flex API構(gòu)建業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)即擁有ArcGIS Server強大的底層支撐，又能帶來炫、酷的前端客戶體驗。

4 示范性應(yīng)用系統(tǒng)展示

公共服務(wù)平臺的核心資源是平臺中的各種服務(wù)，最終目的是基于這些服務(wù)建立各行業(yè)、各領(lǐng)域的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。我們基于平臺服務(wù)資源建立了兩個示范性的應(yīng)用系統(tǒng)。

4.1 電子地圖應(yīng)用系統(tǒng)

電子地圖應(yīng)用系統(tǒng)以遼寧省矢量地圖服務(wù)、暈渲地圖服務(wù)作為基礎(chǔ)底圖，并與“天地圖”服務(wù)進行了聚合，其上疊加興趣點服務(wù)，提供了地圖導(dǎo)航、地圖搜索、書簽管理、繪制測量、卷簾/放大鏡、地圖打印、地圖糾錯、我的地圖等功能，并基于平臺的幾何服務(wù)、最短路徑分析服務(wù)、服務(wù)區(qū)分析服務(wù)提供了周邊查詢、駕車路線查詢及配送路線查詢等功能，如圖5所示。

圖5 遼寧省電子地圖應(yīng)用系統(tǒng)

圖6 遼寧省應(yīng)急服務(wù)系統(tǒng)

4.2 應(yīng)急服務(wù)系統(tǒng)

對于突發(fā)事件，進行及時響應(yīng)，并提出有建設(shè)性的解決方案，是具有現(xiàn)實意義的，我們基于平臺資源建立了遼寧省應(yīng)急服務(wù)系統(tǒng)，接入醫(yī)院、消防機構(gòu)、派出所等相關(guān)服務(wù)，并接入了交通電子眼的監(jiān)控服務(wù)，可及時了解當(dāng)前的交通狀況，為車輛調(diào)度或策略部署提供充實的前提條件。此外，我們還提供了態(tài)勢標(biāo)繪的功能，可以為應(yīng)急救災(zāi)等提供在線指揮圖的創(chuàng)建功能，如圖6所示。

5 結(jié) 語

遼寧省地理信息公共服務(wù)平臺的建設(shè)與投入運行改變了遼寧省傳統(tǒng)測繪成果的服務(wù)模式，全面提升了全省地理信息服務(wù)的能力和水平。然而平臺還存在很大不足，進一步完善平臺、豐富平臺數(shù)據(jù)并加快數(shù)據(jù)更新速度、積極推廣平臺應(yīng)用將成為下一階段研究的重點內(nèi)容。

[1] 徐開明.地理信息公共服務(wù)平臺建設(shè)與現(xiàn)代測繪服務(wù)模式[J].地理信息世界，2006，4(3)

[2] 黃厚，夏蘭芳.SOA架構(gòu)在城市地理信息公共服務(wù)平臺建設(shè)中的應(yīng)用研究[J].上海地質(zhì)，2010(2)

[3] 梁俊斌，翁鳴，蘇德富.在J2EE平臺下進行多層分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)的研究[J].航空計算技術(shù)，2003，12(4)

[4] 袁存忠.基礎(chǔ)地理信息公共服務(wù)平臺的設(shè)計和實現(xiàn)[J].地理空間信息，2009，2(1)

[5] 王延亮，儲曉雷.地理信息公共服務(wù)平臺模式探討[J].測繪與空間地理信息，2007，30(2)

[6] 李志剛.建設(shè)地理信息公共服務(wù)平臺開辟測繪成果應(yīng)用新途徑[J].地理信息世界，2006，4(2)

Framework Construction and Application of Liaoning Geographic Information Public Service Platform

Li WanHui1，Hao Miao2
(1.Liaoning Geographic Information Center，Shenyang Liaoning 110034，China；2.Esri China(Beijing)Limited，Beijing 100027，China)

The extensive applications of geographic information urgently demand to establish the geographic information public service platform.Based on the construction of Liaoning public service platform，this paper introduced the construction mode of multi－level interoperability，proposed a“base support layer－data layer－service layer－application layer”architecture，described the content of each layer and the major technical of the platform，and also showed the electronic map application system and the emergency service system.

geographic information public service platform；SOA；multi－level interoperability；ArcGIS Server

1672－8262(2010)03－5－04

P208

A

2010—12—06

李萬輝(1976—)，男，高級工程師，主要從事地理信息系統(tǒng)應(yīng)用軟件研發(fā)工作。

“十一五”國家科技支撐計劃(2006BAB10B00－2)