地理信息共享與服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

◎ 蘇州高新區(qū)信息化辦公室 李康

1 引言

本文利用Web Services、UDDI、SOAP、WSDL、XML等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)GIS系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享和互操作，防止了“信息孤島”的產(chǎn)生，有效地解決了各部門之間的信息共享問題。本文充分考慮了政務(wù)空間信息服務(wù)、公眾空間信息服務(wù)和基礎(chǔ)測(cè)繪信息服務(wù)三大應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用，針對(duì)不同的部門應(yīng)用系統(tǒng)提供四種共享方式（數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)API接口、WebGIS 網(wǎng)站、Web服務(wù)接口），完全覆蓋了地理數(shù)據(jù)的各種應(yīng)用需求，具有很強(qiáng)的適用性、便捷性和擴(kuò)展性。并以蘇州高新區(qū)為例，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了“蘇州高新區(qū)地理信息共享與服務(wù)平臺(tái)”,項(xiàng)目正式運(yùn)行以來，已為 “高新區(qū)房產(chǎn)地理信息系統(tǒng)”、“高新區(qū)數(shù)字城管系統(tǒng)”、“高新區(qū)數(shù)字環(huán)保系統(tǒng)”提供了基礎(chǔ)地圖服務(wù)，這些系統(tǒng)的成功開發(fā)并投入使用驗(yàn)證了本平臺(tái)的先進(jìn)性和實(shí)用性。2010年，“蘇州高新區(qū)地理信息共享與服務(wù)平臺(tái)”榮獲“中國GIS優(yōu)秀工程金獎(jiǎng)”、“蘇州市信息貢獻(xiàn)獎(jiǎng)”。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

地理信息共享與服務(wù)平臺(tái)基于數(shù)字城市的整體角度來進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用Web Services、UDDI、SOAP、WSDL、XML等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)GIS系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享和互操作,主要包括數(shù)據(jù)庫建設(shè)、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)管理、基礎(chǔ)地理信息共享平臺(tái)、決策支持和公眾服務(wù)五個(gè)部分，如圖1所示。數(shù)據(jù)庫建設(shè)是實(shí)現(xiàn)地理信息共享與服務(wù)的基礎(chǔ)?；A(chǔ)地理數(shù)據(jù)管理實(shí)現(xiàn)地形圖、影像圖、電子地圖等基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換和監(jiān)理入庫，基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的管理、分析應(yīng)用、輸出、歷史數(shù)據(jù)管理等功能?；A(chǔ)地理信息共享平臺(tái)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理共享數(shù)據(jù)的在線共享應(yīng)用，提供多種格式、不同圖層、不同要素及不同屬性的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)共享服務(wù)。決策支持基于各專業(yè)數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之間信息共享，實(shí)現(xiàn)政務(wù)工程的協(xié)同督辦、各類綜合信息的深入挖掘與分析表現(xiàn)。公眾服務(wù)基于基礎(chǔ)地理信息的共享實(shí)現(xiàn)面向公眾的各類非涉密地理信息的發(fā)布與服務(wù)。

圖1 數(shù)字城市架構(gòu)圖

其中, 基礎(chǔ)地理信息共享平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)地理信息共享與服務(wù)的核心部分,基礎(chǔ)地理信息共享平臺(tái)的功能可被劃分為系統(tǒng)權(quán)限管理、GIS服務(wù)管理、本地地圖瀏覽、站點(diǎn)數(shù)據(jù)瀏覽和日志管理五大模塊，如圖2所示。

圖2 基礎(chǔ)地理信息共享平臺(tái)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

地理信息共享與服務(wù)平臺(tái)包括數(shù)據(jù)庫建設(shè)、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)管理、基礎(chǔ)地理信息共享平臺(tái)、決策支持和公眾服務(wù)五個(gè)部分。其中數(shù)據(jù)庫建設(shè)和基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)共享是關(guān)鍵。下面主要闡述本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫建設(shè)和基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)共享建設(shè)。

3.1 數(shù)據(jù)庫建設(shè)和訪問

地理信息共享與服務(wù)平臺(tái)的信息資源豐富，如圖3所示。數(shù)據(jù)庫平臺(tái)選用Oracle 10g ，同時(shí)采用ArcSDE做為數(shù)據(jù)管理的GIS平臺(tái)，元數(shù)據(jù)庫、屬性數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫一體化存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫Oracle 中，ArcSDE和Oracle數(shù)據(jù)庫駐留在服務(wù)器上，通過系統(tǒng)的安全機(jī)制可以保證空間數(shù)據(jù)的安全性。三維模型數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)、文件數(shù)據(jù)等主要以文件形式存儲(chǔ)。

采用B/S 架構(gòu)，主要通過數(shù)據(jù)庫訪問組件，實(shí)現(xiàn)對(duì)元數(shù)據(jù)庫的訪問和操作；平臺(tái)采用C/S 架構(gòu)，主要基于ArcGIS Engine 9開發(fā)，同時(shí)利用FME 轉(zhuǎn)換組件實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)之間的格式轉(zhuǎn)換；平臺(tái)采用B/S 架構(gòu)，主要基于ArcGIS Server 實(shí)現(xiàn)矢量數(shù)據(jù)的發(fā)布與管理，利用瓦片服務(wù)組件實(shí)現(xiàn)地理數(shù)據(jù)瓦片化發(fā)布與管理，如圖3所示。

3.2 基礎(chǔ)地理信息共享方案

無論在測(cè)繪規(guī)劃、國土、資源、環(huán)境等傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，還是在社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、公共服務(wù)等新興應(yīng)用領(lǐng)域，地理信息隨處可見?；A(chǔ)地理信息的數(shù)據(jù)需求、應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)模式均各不相同，所以為了滿足不同部門的具體需求，實(shí)施時(shí)針對(duì)不同應(yīng)用特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)四種共享方式。

圖3 地理信息共享與服務(wù)平臺(tái)空間數(shù)據(jù)管理

通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，提供數(shù)據(jù)拷貝方式

對(duì)于一些不常用的數(shù)據(jù)格式或是專業(yè)部門的特殊應(yīng)用需求，可直接對(duì)基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換操作，并通過數(shù)據(jù)拷貝的方式提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

通過數(shù)據(jù)API接口，直接在線訪問基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

針對(duì)一些具有一定技術(shù)實(shí)力，需要基于地理數(shù)據(jù)進(jìn)行較強(qiáng)的空間分析，提供基于ArcSDE數(shù)據(jù)庫的直接接口訪問。

通過WebGIS 網(wǎng)站，直接提供數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)

利用Intranet 網(wǎng)站（出于安全，可以是在專門構(gòu)建的GIS專網(wǎng)內(nèi)）實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的發(fā)布，同時(shí)還可為一些專業(yè)部門提供數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)（注冊(cè)會(huì)員服務(wù)）。各應(yīng)用部門只需準(zhǔn)備好指定格式的專題數(shù)據(jù)，可以利用信息交換服務(wù)，將專題數(shù)據(jù)上傳到地理信息共享與服務(wù)平臺(tái)服務(wù)器或是保留在客戶端；再通過應(yīng)用部門用戶登錄到該網(wǎng)站上，則可以瀏覽地圖數(shù)據(jù)，疊加顯示基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和上傳（或本地）的專題地圖數(shù)據(jù)，并具備基本的地圖操作功能，如放大、縮小、漫游、查詢、統(tǒng)計(jì)等。

通過服務(wù)接口，提供地圖發(fā)布服務(wù)

通過嵌入式服務(wù)技術(shù)，可以將地理信息共享與服務(wù)平臺(tái)的WebGIS 網(wǎng)頁嵌入到專業(yè)部門網(wǎng)站中，并加上專業(yè)應(yīng)用的功能；另外，專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)（或網(wǎng)站）可以讀取地理信息共享與服務(wù)平臺(tái)發(fā)布的WFS、WMS或瓦片服務(wù)，并疊加專業(yè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)專業(yè)應(yīng)用。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本系統(tǒng)以蘇州高新區(qū)為試點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)平臺(tái)環(huán)境下的具有區(qū)域特色的地理信息共享與服務(wù)平臺(tái)，并且提供了四種共享方案，以滿足不同的實(shí)際需求。

如圖4所示，通過設(shè)置輸出的圖層、數(shù)據(jù)范圍、數(shù)據(jù)格式等可以將基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫的地圖輸出按照用戶要求輸出為ArcGIS 或AutoCAD 等多種格式。如圖5所示，在某專業(yè)系統(tǒng)中可以配置多臺(tái)服務(wù)器的連接參數(shù)：一部分地圖數(shù)據(jù)（主要是影像圖等基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)）來源于共享的地圖服務(wù)器，另一部分專業(yè)地圖數(shù)據(jù)（如電信管道資源圖等）來源于專業(yè)部門的服務(wù)器，在專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)中可以將兩部分分布式存放的地圖數(shù)據(jù)疊加在一起，分析使用。

項(xiàng)目正式運(yùn)行以來，已為 “高新區(qū)房產(chǎn)地理信息系統(tǒng)”、“高新區(qū)數(shù)字城管系統(tǒng)”、“高新區(qū)數(shù)字環(huán)保系統(tǒng)”提供了基礎(chǔ)地圖服務(wù)，取得了良好效果。房產(chǎn)管理局的應(yīng)用系統(tǒng)如圖6、圖7所示。

5 結(jié)論

本文通過分析基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和應(yīng)用特色，提出了適用、便捷、可擴(kuò)展的地理信息共享與服務(wù)平臺(tái)概念，并在蘇州高新區(qū)建設(shè)成功了該平臺(tái)。該平臺(tái)整合了基礎(chǔ)地理信息資源、各部門數(shù)字應(yīng)用系統(tǒng)中的專業(yè)地理信息資源，不僅可以向高新區(qū)各級(jí)政府、企事業(yè)部門提供基礎(chǔ)地理信息服務(wù)，而且共享了各部門的專業(yè)地理信息，為建設(shè)“數(shù)字高新區(qū)”奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖4 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口參數(shù)設(shè)置及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)出效果

圖5 分布式地圖服務(wù)器設(shè)置以及利用數(shù)據(jù)API接口顯示數(shù)據(jù)疊加效果

圖6 “高新區(qū)數(shù)字城管系統(tǒng)”共享應(yīng)用示范

圖7 “高新區(qū)房產(chǎn)地理信息系統(tǒng)”共享應(yīng)用示范