地理共享平臺的關鍵技術

地理信息共享平臺的關鍵技術和發(fā)展摘要：在經(jīng)濟全球化的背景下，地理信息共享技術的發(fā)展也漸漸成為全球競爭熱點。本文對地理信息共享平臺的三個關鍵技術進行了研究，它們分別是基于語義的異構空間數(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聚合。最后，闡述了地理信息共享平臺在未來發(fā)展中需要解決的問題。關鍵詞：地理信息；共享平臺；服務聚合；SOAKeyTechnologyandDevelopmentofGeographicInformation

SharingPlatformAbstract:Inthebackgroundofeconomicglobalization,geographicinformationsharingtechnologydevelopmentisalsobecomingahottopicofglobalcompetition.Thispaperdosomeresearchonthethreekeyoftechnologiesgeographicalinformationsharingplatform，includingthesemanticheterogeneityspatialdataintegrationtechnology,theServiceGISspatialdatasharingtechnologybasedonSOAandgeographicinformationservicecompositiontechnology.Inthelast,thispaperelaboratestheproblemneedtosolveinthefuturedevelopmentofthegeographicinformationsharingplatform.Keywords:geographicinformation;sharingplatform;servicecomposition;SOA0引言隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們對地理信息數(shù)據(jù)的需求與日劇增。但是不同行業(yè)、部門生產的地理數(shù)據(jù)彼此封閉、孤立、缺乏統(tǒng)一標準，無法實現(xiàn)空間地理信息數(shù)據(jù)和服務的最大共享。地理信息共享平臺能有效地消除信息孤島［1，］避免重復建設，使得區(qū)域內的地理信息更加快捷、方便地實現(xiàn)共享。此為，它增強了地理空間信息資源的可用性和可獲得性，讓用戶隨時隨地都能獲取需要的地理空間信息服務，最終起到提高政府或企業(yè)的信息化水平，達到促進政府或企業(yè)綜合決策的目的。要實現(xiàn)地理信息共享需要幾個前提條件：一是參與共享的地理空間數(shù)據(jù)都要符合一個統(tǒng)一的技術標準；二是要為地理信息用戶提供使用，訪問地理信息的技術手段。計算機和網(wǎng)絡技術是符合這一要求的重要手段之一。三是要提出一系列相關的政策，法律法規(guī)措施來規(guī)范地理共享行為。目前世界各國都在加速推進地理信息共享標準、政策的制定以及地理信息共享技術的研究工作。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。雖然目前我國地理空間信息資源日益豐富，地理空間信息產業(yè)不斷發(fā)展壯大，為社會經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮了重要作用，但仍存在一些亟待解決的問題，如重復建設嚴重、信息應用普及率低、信息共享機制不完善、信息服務社會化程度低等。地理信息共享平臺關鍵技術在地理信息共享平臺建設過程中，有三個關鍵技術問題需要解決。第一，面對來源眾多，格式不一的異構空間數(shù)據(jù)，如何進行數(shù)據(jù)的轉換和集成。第二，如何進行數(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。第三，如何進行服務的聚合，使得系統(tǒng)各個服務間的調用更加的高效合理。下面就這三個關鍵技術問題進行深入的研究和闡述?；谡Z義的異構空間數(shù)據(jù)交換傳統(tǒng)地理數(shù)據(jù)交換原理是對數(shù)據(jù)的直接訪問［2］。它是基于數(shù)據(jù)結構的交換，這種數(shù)據(jù)交換方式是面向特定的數(shù)據(jù)結構和數(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義的地理信息格式轉換是語義層次上的空間數(shù)據(jù)轉換，它除了數(shù)據(jù)結構的轉換外，更重要的是對數(shù)據(jù)模型的轉換和操作。在轉換器中不僅有與數(shù)據(jù)相關的信息，還有語義信息。語義轉換具有以下特點：定義了數(shù)據(jù)集間的相互映射、使用要素操作語言、允許轉換方案的重定義、提供查找、復雜計算的函數(shù)、提供從原始數(shù)據(jù)生成過程數(shù)據(jù)的方法。地理信息共享平臺中基于語義轉換的數(shù)據(jù)交換模型如圖1-1所示。如圖1-1所示，通過語義轉換模型，實現(xiàn)異構空間數(shù)據(jù)的轉換。數(shù)據(jù)之間的轉換引申為數(shù)據(jù)模型之間的轉換，通過引入語義映射文件，進行源數(shù)據(jù)模型到目標數(shù)據(jù)模型的映射。模型轉換的過程是基于語義層次的轉換。在考慮數(shù)據(jù)模型的基礎上，映入語義信息，如元數(shù)據(jù)、轉換的規(guī)則與規(guī)范、轉換的機制與原則等，來解決模型之間的沖突。在地理信息共享平臺的交換系統(tǒng)的開發(fā)中，可以使用FME提供的一套API來進行開發(fā)。FME(FeatureManipulateEngineering)是加拿大SafeSoftware公司開發(fā)的空間數(shù)據(jù)轉換處理系統(tǒng)，它是完整的空間ETL解決方案。該方案基于OpenGIS組織新提出的轉換理念“語義轉換”［3-4］。它通過提供在轉換過程中重構數(shù)據(jù)的功能，實現(xiàn)了超過250種不同空間數(shù)據(jù)格式(模型)之間的轉換，為進行快速、高質量、多需求的數(shù)據(jù)轉換應用提供了高效、可靠的手段。1.2基于S0A的ServiceGIS構建地理信息服務平臺在地理信息共享平臺中，空間數(shù)據(jù)共享方式是一個關鍵問題。為了確保平臺的可持續(xù)發(fā)展，需要采用先進技術以確保平臺的技術架構和技術體系長期不落后。根據(jù)地理信息服務平臺公用性和基礎性的特點，系統(tǒng)軟件架構必須采用面向服務的軟件架構(Service-OrientedArchitecture)，即SOA。SOA是一種組件模型⑸。它通過應用程序功能單元(稱為服務)之間定義完善的接口和契約，來聯(lián)系應用程序中的不同服務?；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。

注冊服務(RegisterService)服務提供者(ServiceProvider)獲取服務提供者注冊服務(RegisterService)服務提供者(ServiceProvider)獲取服務提供者(GetServiceProvider)目錄服務/注冊(DirectoryService/Registry)調用服務(InvokeService)查找服務(LookupService服務消費者(ServiceConsumer)圖1-2SOA模型

Figure1-2:SOAmodelServiceGIS是一種基于面向服務的軟件工程方法的GIS技術體系，它支持按照一定規(guī)范把GIS的全部功能以服務的方式發(fā)布出來，可以跨平臺、跨網(wǎng)絡、跨語言地被多種客戶端調用，并具備服務聚合能力以集成來自其他服務器發(fā)布的GIS服務。ServiceGIS能更全面地支持SOA，通過對多種SOA實踐標準與空間信息服務標準的支持，可以使用于各種SOA架構體系中，與其它IT業(yè)務系統(tǒng)進行無縫的異構集成，從而可以更容易地讓應用開發(fā)者快速構建業(yè)務敏捷應用系統(tǒng)。與基于面向組件軟件工程方法的組件式GIS相比，服務式GIS繼承了前者的技術優(yōu)勢，但同時又有一個質的飛躍。1.3地理信息服務聚合在基礎地理信息共享應用中，涉及到大量數(shù)據(jù)的共享訪問，“地理信息服務聚合”方式以其強大的數(shù)據(jù)和服務聚合能力，成為地理信息共享服務過程中最佳解決方案。它從數(shù)據(jù)層的共享上升到服務層的共享［6。］在地理信息共享平臺的建設中，需要充分利用原有資源。在已建成的基礎地理信息平臺、公眾地理信息平臺和政務地理信息平臺的基礎上，利用服務聚合技術，參照OGC和ISO關于互操作規(guī)范服務的標準規(guī)范，通過地理信息共享平臺，實現(xiàn)對基礎地理信息平臺中的基礎數(shù)據(jù)，以及呈分布式存儲在各部門的基礎地理數(shù)據(jù)進行訪問和聚合；對政務地理信息平臺中的各部門服務進行服務聚合后，建成適合政府各部門公共基礎數(shù)據(jù)的需求和適用于各部門業(yè)務應用的服務，最后通過公共地理信息平臺，將基礎數(shù)據(jù)和服務進行統(tǒng)一對外發(fā)布，方便政府各部門與企業(yè)對基礎數(shù)據(jù)和服務的訪問。例如，基于地理信息共享平臺的各個部門都可以提供各自業(yè)務范圍的地理信息服務；專門的部門負責空間信息庫的建設和維護，并發(fā)布基礎的地圖服務；交通部門負責全市道路交通信息服務的發(fā)布。則應急辦可將上述三種服務進行“服務聚合”后，再重新進行發(fā)布。地理信息共享平臺可采用了ESB總線技術進行服務集成，其中用到的開源ESB總線是ApacheSynapse企業(yè)服務總線。ApacheSynapse企業(yè)服務總線是一個易用的、輕量級的基于XML和WebService管理的集成代理。不要重寫任何程序，就可以直接將現(xiàn)有的系統(tǒng)轉化為SOA系統(tǒng)。ApacheSynapse和Axis2、CXF的主要區(qū)別在于后者是用來創(chuàng)建各種服務的，而ApacheSynapse是用來集成各類服務的。通過使用ApacheSynapse服務總線，我們將各類服務集成組合成為一個新的服務，而不用對原來的服務做修改，從而實現(xiàn)SOA的思想。地理信息共享平臺的發(fā)展從目前地理信息共享平臺建設現(xiàn)狀來看，其長遠發(fā)展需要解決時態(tài)問題、跨平臺銜接問題、應用推廣問題及多維問題?，F(xiàn)分別作以闡述。時態(tài)問題帶來的更新維護問題數(shù)據(jù)時態(tài)一體化是實現(xiàn)地理信息共享的基礎［7。］現(xiàn)實世界空間實體及其相互間關系隨時間不斷發(fā)生變化，為了向政府各部門和公眾提供現(xiàn)勢性強的地理空間框架數(shù)據(jù)及相應歷史數(shù)據(jù)，地理信息共享平臺的持續(xù)更新已成為今后面臨的最重要的問題。對于地理空間框架的大比例尺數(shù)據(jù)更新維護，研究實現(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)的技術系統(tǒng)及工藝流程；小比例尺數(shù)據(jù)更新維護，目前尚缺乏統(tǒng)一的技術政策和規(guī)范標準，需要在技術政策和規(guī)范方面進行深入研究并實施其更新維護?？缙脚_銜接的問題地理信息共享平臺未來發(fā)展，可能會在各省市的基礎地理信息共享平臺上，進行相互銜接建設，最后形成全國地理信息共享平臺。這就要求各地地理信息共享平臺需要研究提供適應用于平臺間公共標準的數(shù)據(jù)和服務公共接口，為未來的跨平臺地理信息大融合準備。應用深入推廣的需要隨著地理共享服務平臺的不斷完善，專業(yè)部門應用系統(tǒng)的后續(xù)建設，將在政府科學決策、公共服務等方面起到重要的作用。同時，成熟的建設應用模式，需進一步向下進行縱向推廣，才能構建覆蓋面廣的基礎地理共享平臺，服務于經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展。多維地理信息共享平臺的需要目前，各地地理信息共享平臺采用的數(shù)據(jù)模型主要是二維或2.5維，在三維方面的建設存在著對三維實體及其時空變化的表達不足等問題。隨著信息化的逐步深入和普及，社會對地理信息共享平臺的內容、維數(shù)、尺度、精度、現(xiàn)勢、共享、服務等提出了越來越高的需求，地理信息共享平臺需向多維動態(tài)地理空間框架發(fā)展，才能適應現(xiàn)實需求。因此，需要加強對多維動態(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)的動態(tài)性問題、三維問題、基礎地理空間數(shù)據(jù)的持續(xù)更新問題、多尺度問題的研究，為多維動態(tài)地理信息共享平臺的構建工作做準備，從而滿足政府、企業(yè)、公眾對基礎地理信息資源不斷增長的需求，實現(xiàn)將從二維地理空間框架數(shù)據(jù)向多維、動態(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、多時態(tài)、高精度的基礎地理空間數(shù)據(jù)資源。結語論文以地理信息共享平臺為研究對象，首先介紹了地理信息共享平臺的研究背景、意義，接著論述了其關鍵技術如基于語義的異構空間數(shù)據(jù)集成技術、基于SOA的ServiceGIS空間數(shù)據(jù)共享技術以及服務聚合技術等，最后分析了地理信息共享平臺發(fā)展需要解決的問題。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)范及標準的制定等。參考文獻［1］孫立堅，劉紀平，王亮等.基于WebServices技術的GIS體系結構研究［J］.地理信息世界，2005(6)：21-22.［2］曾巧玲，張書亮，姜永發(fā)，閭國年.利用FME實現(xiàn)GIS與CAD的語義轉換［J］.計算機工程與應用,2005,41(13)：214-217.［3］徐景中，朱