地理共享平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)

地理信息共享平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展摘要：在經(jīng)濟(jì)全球化的背景下，地理信息共享技術(shù)的發(fā)展也漸漸成為全球競(jìng)爭(zhēng)熱點(diǎn)。本文對(duì)地理信息共享平臺(tái)的三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，它們分別是基于語(yǔ)義的異構(gòu)空間數(shù)據(jù)集成、基于SOA的ServiceGIS空間數(shù)據(jù)共享以及地理信息服務(wù)聚合。最后，闡述了地理信息共享平臺(tái)在未來(lái)發(fā)展中需要解決的問(wèn)題。關(guān)鍵詞：地理信息；共享平臺(tái)；服務(wù)聚合；SOAKeyTechnologyandDevelopmentofGeographicInformation

SharingPlatformAbstract:Inthebackgroundofeconomicglobalization,geographicinformationsharingtechnologydevelopmentisalsobecomingahottopicofglobalcompetition.Thispaperdosomeresearchonthethreekeyoftechnologiesgeographicalinformationsharingplatform，includingthesemanticheterogeneityspatialdataintegrationtechnology,theServiceGISspatialdatasharingtechnologybasedonSOAandgeographicinformationservicecompositiontechnology.Inthelast,thispaperelaboratestheproblemneedtosolveinthefuturedevelopmentofthegeographicinformationsharingplatform.Keywords:geographicinformation;sharingplatform;servicecomposition;SOA0引言隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)地理信息數(shù)據(jù)的需求與日劇增。但是不同行業(yè)、部門(mén)生產(chǎn)的地理數(shù)據(jù)彼此封閉、孤立、缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)空間地理信息數(shù)據(jù)和服務(wù)的最大共享。地理信息共享平臺(tái)能有效地消除信息孤島［1，］避免重復(fù)建設(shè)，使得區(qū)域內(nèi)的地理信息更加快捷、方便地實(shí)現(xiàn)共享。此為，它增強(qiáng)了地理空間信息資源的可用性和可獲得性，讓用戶隨時(shí)隨地都能獲取需要的地理空間信息服務(wù)，最終起到提高政府或企業(yè)的信息化水平，達(dá)到促進(jìn)政府或企業(yè)綜合決策的目的。要實(shí)現(xiàn)地理信息共享需要幾個(gè)前提條件：一是參與共享的地理空間數(shù)據(jù)都要符合一個(gè)統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；二是要為地理信息用戶提供使用，訪問(wèn)地理信息的技術(shù)手段。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是符合這一要求的重要手段之一。三是要提出一系列相關(guān)的政策，法律法規(guī)措施來(lái)規(guī)范地理共享行為。目前世界各國(guó)都在加速推進(jìn)地理信息共享標(biāo)準(zhǔn)、政策的制定以及地理信息共享技術(shù)的研究工作。城市地理空間信息資源的共享，是城市信息化發(fā)展的重要組成部分。雖然目前我國(guó)地理空間信息資源日益豐富，地理空間信息產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展壯大，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮了重要作用，但仍存在一些亟待解決的問(wèn)題，如重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重、信息應(yīng)用普及率低、信息共享機(jī)制不完善、信息服務(wù)社會(huì)化程度低等。地理信息共享平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)在地理信息共享平臺(tái)建設(shè)過(guò)程中，有三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題需要解決。第一，面對(duì)來(lái)源眾多，格式不一的異構(gòu)空間數(shù)據(jù)，如何進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和集成。第二，如何進(jìn)行數(shù)據(jù)的共享，數(shù)據(jù)的共享模式是什么，需要為用戶提供怎樣的地理信息服務(wù)。第三，如何進(jìn)行服務(wù)的聚合，使得系統(tǒng)各個(gè)服務(wù)間的調(diào)用更加的高效合理。下面就這三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行深入的研究和闡述?；谡Z(yǔ)義的異構(gòu)空間數(shù)據(jù)交換傳統(tǒng)地理數(shù)據(jù)交換原理是對(duì)數(shù)據(jù)的直接訪問(wèn)［2］。它是基于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的交換，這種數(shù)據(jù)交換方式是面向特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)格式的。由于不同地理信息數(shù)據(jù)格式及模型的不同，容易造成信息的丟失?；谡Z(yǔ)義的地理信息格式轉(zhuǎn)換是語(yǔ)義層次上的空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，它除了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換外，更重要的是對(duì)數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換和操作。在轉(zhuǎn)換器中不僅有與數(shù)據(jù)相關(guān)的信息，還有語(yǔ)義信息。語(yǔ)義轉(zhuǎn)換具有以下特點(diǎn)：定義了數(shù)據(jù)集間的相互映射、使用要素操作語(yǔ)言、允許轉(zhuǎn)換方案的重定義、提供查找、復(fù)雜計(jì)算的函數(shù)、提供從原始數(shù)據(jù)生成過(guò)程數(shù)據(jù)的方法。地理信息共享平臺(tái)中基于語(yǔ)義轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)交換模型如圖1-1所示。如圖1-1所示，通過(guò)語(yǔ)義轉(zhuǎn)換模型，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換引申為數(shù)據(jù)模型之間的轉(zhuǎn)換，通過(guò)引入語(yǔ)義映射文件，進(jìn)行源數(shù)據(jù)模型到目標(biāo)數(shù)據(jù)模型的映射。模型轉(zhuǎn)換的過(guò)程是基于語(yǔ)義層次的轉(zhuǎn)換。在考慮數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上，映入語(yǔ)義信息，如元數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換的規(guī)則與規(guī)范、轉(zhuǎn)換的機(jī)制與原則等，來(lái)解決模型之間的沖突。在地理信息共享平臺(tái)的交換系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中，可以使用FME提供的一套API來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。FME(FeatureManipulateEngineering)是加拿大SafeSoftware公司開(kāi)發(fā)的空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理系統(tǒng)，它是完整的空間ETL解決方案。該方案基于OpenGIS組織新提出的轉(zhuǎn)換理念“語(yǔ)義轉(zhuǎn)換”［3-4］。它通過(guò)提供在轉(zhuǎn)換過(guò)程中重構(gòu)數(shù)據(jù)的功能，實(shí)現(xiàn)了超過(guò)250種不同空間數(shù)據(jù)格式(模型)之間的轉(zhuǎn)換，為進(jìn)行快速、高質(zhì)量、多需求的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換應(yīng)用提供了高效、可靠的手段。1.2基于S0A的ServiceGIS構(gòu)建地理信息服務(wù)平臺(tái)在地理信息共享平臺(tái)中，空間數(shù)據(jù)共享方式是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。為了確保平臺(tái)的可持續(xù)發(fā)展，需要采用先進(jìn)技術(shù)以確保平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)和技術(shù)體系長(zhǎng)期不落后。根據(jù)地理信息服務(wù)平臺(tái)公用性和基礎(chǔ)性的特點(diǎn)，系統(tǒng)軟件架構(gòu)必須采用面向服務(wù)的軟件架構(gòu)(Service-OrientedArchitecture)，即SOA。SOA是一種組件模型⑸。它通過(guò)應(yīng)用程序功能單元(稱為服務(wù))之間定義完善的接口和契約，來(lái)聯(lián)系應(yīng)用程序中的不同服務(wù)?；赟OA的空間數(shù)據(jù)共享的核心思想是將地理信息數(shù)據(jù)如地圖信息以地理信息WebService的方式分發(fā)給用戶使用。

注冊(cè)服務(wù)(RegisterService)服務(wù)提供者(ServiceProvider)獲取服務(wù)提供者注冊(cè)服務(wù)(RegisterService)服務(wù)提供者(ServiceProvider)獲取服務(wù)提供者(GetServiceProvider)目錄服務(wù)/注冊(cè)(DirectoryService/Registry)調(diào)用服務(wù)(InvokeService)查找服務(wù)(LookupService服務(wù)消費(fèi)者(ServiceConsumer)圖1-2SOA模型

Figure1-2:SOAmodelServiceGIS是一種基于面向服務(wù)的軟件工程方法的GIS技術(shù)體系，它支持按照一定規(guī)范把GIS的全部功能以服務(wù)的方式發(fā)布出來(lái)，可以跨平臺(tái)、跨網(wǎng)絡(luò)、跨語(yǔ)言地被多種客戶端調(diào)用，并具備服務(wù)聚合能力以集成來(lái)自其他服務(wù)器發(fā)布的GIS服務(wù)。ServiceGIS能更全面地支持SOA，通過(guò)對(duì)多種SOA實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)與空間信息服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的支持，可以使用于各種SOA架構(gòu)體系中，與其它IT業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)縫的異構(gòu)集成，從而可以更容易地讓?xiě)?yīng)用開(kāi)發(fā)者快速構(gòu)建業(yè)務(wù)敏捷應(yīng)用系統(tǒng)。與基于面向組件軟件工程方法的組件式GIS相比，服務(wù)式GIS繼承了前者的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)又有一個(gè)質(zhì)的飛躍。1.3地理信息服務(wù)聚合在基礎(chǔ)地理信息共享應(yīng)用中，涉及到大量數(shù)據(jù)的共享訪問(wèn)，“地理信息服務(wù)聚合”方式以其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)和服務(wù)聚合能力，成為地理信息共享服務(wù)過(guò)程中最佳解決方案。它從數(shù)據(jù)層的共享上升到服務(wù)層的共享［6。］在地理信息共享平臺(tái)的建設(shè)中，需要充分利用原有資源。在已建成的基礎(chǔ)地理信息平臺(tái)、公眾地理信息平臺(tái)和政務(wù)地理信息平臺(tái)的基礎(chǔ)上，利用服務(wù)聚合技術(shù)，參照OGC和ISO關(guān)于互操作規(guī)范服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，通過(guò)地理信息共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)基礎(chǔ)地理信息平臺(tái)中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以及呈分布式存儲(chǔ)在各部門(mén)的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn)和聚合；對(duì)政務(wù)地理信息平臺(tái)中的各部門(mén)服務(wù)進(jìn)行服務(wù)聚合后，建成適合政府各部門(mén)公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的需求和適用于各部門(mén)業(yè)務(wù)應(yīng)用的服務(wù)，最后通過(guò)公共地理信息平臺(tái)，將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和服務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一對(duì)外發(fā)布，方便政府各部門(mén)與企業(yè)對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和服務(wù)的訪問(wèn)。例如，基于地理信息共享平臺(tái)的各個(gè)部門(mén)都可以提供各自業(yè)務(wù)范圍的地理信息服務(wù)；專門(mén)的部門(mén)負(fù)責(zé)空間信息庫(kù)的建設(shè)和維護(hù)，并發(fā)布基礎(chǔ)的地圖服務(wù)；交通部門(mén)負(fù)責(zé)全市道路交通信息服務(wù)的發(fā)布。則應(yīng)急辦可將上述三種服務(wù)進(jìn)行“服務(wù)聚合”后，再重新進(jìn)行發(fā)布。地理信息共享平臺(tái)可采用了ESB總線技術(shù)進(jìn)行服務(wù)集成，其中用到的開(kāi)源ESB總線是ApacheSynapse企業(yè)服務(wù)總線。ApacheSynapse企業(yè)服務(wù)總線是一個(gè)易用的、輕量級(jí)的基于XML和WebService管理的集成代理。不要重寫(xiě)任何程序，就可以直接將現(xiàn)有的系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為SOA系統(tǒng)。ApacheSynapse和Axis2、CXF的主要區(qū)別在于后者是用來(lái)創(chuàng)建各種服務(wù)的，而ApacheSynapse是用來(lái)集成各類服務(wù)的。通過(guò)使用ApacheSynapse服務(wù)總線，我們將各類服務(wù)集成組合成為一個(gè)新的服務(wù)，而不用對(duì)原來(lái)的服務(wù)做修改，從而實(shí)現(xiàn)SOA的思想。地理信息共享平臺(tái)的發(fā)展從目前地理信息共享平臺(tái)建設(shè)現(xiàn)狀來(lái)看，其長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展需要解決時(shí)態(tài)問(wèn)題、跨平臺(tái)銜接問(wèn)題、應(yīng)用推廣問(wèn)題及多維問(wèn)題?，F(xiàn)分別作以闡述。時(shí)態(tài)問(wèn)題帶來(lái)的更新維護(hù)問(wèn)題數(shù)據(jù)時(shí)態(tài)一體化是實(shí)現(xiàn)地理信息共享的基礎(chǔ)［7。］現(xiàn)實(shí)世界空間實(shí)體及其相互間關(guān)系隨時(shí)間不斷發(fā)生變化，為了向政府各部門(mén)和公眾提供現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)的地理空間框架數(shù)據(jù)及相應(yīng)歷史數(shù)據(jù)，地理信息共享平臺(tái)的持續(xù)更新已成為今后面臨的最重要的問(wèn)題。對(duì)于地理空間框架的大比例尺數(shù)據(jù)更新維護(hù)，研究實(shí)現(xiàn)基于已有數(shù)字地圖和最新遙感影像更新地理空間框架數(shù)據(jù)的技術(shù)系統(tǒng)及工藝流程；小比例尺數(shù)據(jù)更新維護(hù)，目前尚缺乏統(tǒng)一的技術(shù)政策和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，需要在技術(shù)政策和規(guī)范方面進(jìn)行深入研究并實(shí)施其更新維護(hù)?？缙脚_(tái)銜接的問(wèn)題地理信息共享平臺(tái)未來(lái)發(fā)展，可能會(huì)在各省市的基礎(chǔ)地理信息共享平臺(tái)上，進(jìn)行相互銜接建設(shè)，最后形成全國(guó)地理信息共享平臺(tái)。這就要求各地地理信息共享平臺(tái)需要研究提供適應(yīng)用于平臺(tái)間公共標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)和服務(wù)公共接口，為未來(lái)的跨平臺(tái)地理信息大融合準(zhǔn)備。應(yīng)用深入推廣的需要隨著地理共享服務(wù)平臺(tái)的不斷完善，專業(yè)部門(mén)應(yīng)用系統(tǒng)的后續(xù)建設(shè)，將在政府科學(xué)決策、公共服務(wù)等方面起到重要的作用。同時(shí)，成熟的建設(shè)應(yīng)用模式，需進(jìn)一步向下進(jìn)行縱向推廣，才能構(gòu)建覆蓋面廣的基礎(chǔ)地理共享平臺(tái)，服務(wù)于經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展。多維地理信息共享平臺(tái)的需要目前，各地地理信息共享平臺(tái)采用的數(shù)據(jù)模型主要是二維或2.5維，在三維方面的建設(shè)存在著對(duì)三維實(shí)體及其時(shí)空變化的表達(dá)不足等問(wèn)題。隨著信息化的逐步深入和普及，社會(huì)對(duì)地理信息共享平臺(tái)的內(nèi)容、維數(shù)、尺度、精度、現(xiàn)勢(shì)、共享、服務(wù)等提出了越來(lái)越高的需求，地理信息共享平臺(tái)需向多維動(dòng)態(tài)地理空間框架發(fā)展，才能適應(yīng)現(xiàn)實(shí)需求。因此，需要加強(qiáng)對(duì)多維動(dòng)態(tài)空間數(shù)據(jù)模型的理論研究：包括地理空間框架數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)性問(wèn)題、三維問(wèn)題、基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)的持續(xù)更新問(wèn)題、多尺度問(wèn)題的研究，為多維動(dòng)態(tài)地理信息共享平臺(tái)的構(gòu)建工作做準(zhǔn)備，從而滿足政府、企業(yè)、公眾對(duì)基礎(chǔ)地理信息資源不斷增長(zhǎng)的需求，實(shí)現(xiàn)將從二維地理空間框架數(shù)據(jù)向多維、動(dòng)態(tài)地理空間框架數(shù)據(jù)發(fā)展，逐步地向用戶提供真三維、多時(shí)態(tài)、高精度的基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)資源。結(jié)語(yǔ)論文以地理信息共享平臺(tái)為研究對(duì)象，首先介紹了地理信息共享平臺(tái)的研究背景、意義，接著論述了其關(guān)鍵技術(shù)如基于語(yǔ)義的異構(gòu)空間數(shù)據(jù)集成技術(shù)、基于SOA的ServiceGIS空間數(shù)據(jù)共享技術(shù)以及服務(wù)聚合技術(shù)等，最后分析了地理信息共享平臺(tái)發(fā)展需要解決的問(wèn)題。本論文的研究還有一定的局限性，下一步的研究方向有：系統(tǒng)安全性方面、地理信息共享規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)的制定等。參考文獻(xiàn)［1］孫立堅(jiān)，劉紀(jì)平，王亮等.基于WebServices技術(shù)的GIS體系結(jié)構(gòu)研究［J］.地理信息世界，2005(6)：21-22.［2］曾巧玲，張書(shū)亮，姜永發(fā)，閭國(guó)年.利用FME實(shí)現(xiàn)GIS與CAD的語(yǔ)義轉(zhuǎn)換［J］.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2005,41(13)：214-217.［3］徐景中，朱