面向服務(wù)架構(gòu)的森林資源監(jiān)測服務(wù)實現(xiàn)

曾 鳴，張懷清，鞠洪波

（1.中國林業(yè)科學(xué)研究院資源信息研究所，北京 100091；2.杭州電子科技大學(xué)管理科學(xué)與信息工程研究所，浙江 杭州 310018）

1 森林資源監(jiān)測服務(wù)研究現(xiàn)狀及存在問題

目前，森林資源監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲于多個不同部門，空間數(shù)據(jù)的生產(chǎn)、維護都分散在各個不同級別的單位，缺乏共享機制，難以實現(xiàn)社會化信息服務(wù)，形成“信息孤島”[1]。而林業(yè)行業(yè)內(nèi)多軟件、硬件平臺，多空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和多信息服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，導(dǎo)致森林資源監(jiān)測信息服務(wù)系統(tǒng)各自為政，難以實現(xiàn)系統(tǒng)間互聯(lián)互通。如何有效地將分布于網(wǎng)絡(luò)中的各種功能服務(wù)利用起來，實現(xiàn)服務(wù)之間的無縫集成，為用戶提供增值服務(wù)是擺在林業(yè)科技工作者面前的重要課題。針對這些問題，森林資源監(jiān)測信息服務(wù)研究重點主要集中在兩個方面，一是數(shù)據(jù)資源服務(wù)，一是數(shù)據(jù)處理服務(wù)。前者主要研究不同層次的森林資源數(shù)據(jù)服務(wù)、空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)、林業(yè)專題空間數(shù)據(jù)服務(wù)等，簡稱數(shù)據(jù)共享服務(wù)。后者主要研究數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析服務(wù)、空間分析計算服務(wù)、空間信息服務(wù)等，簡稱功能共享服務(wù)[2]。兩者的著重點不同，前者更注重數(shù)據(jù)本身的應(yīng)用，后者更注重數(shù)據(jù)服務(wù)的宏觀質(zhì)量，即數(shù)據(jù)整體對于綜合應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量和支撐能力。

對此，本文提出了先構(gòu)建一個抽象的森林資源監(jiān)測空間信息服務(wù)模型，再根據(jù)該服務(wù)模型完成原型系統(tǒng)的服務(wù)實現(xiàn)的研究思路。

2 森林資源監(jiān)測信息服務(wù)模型

2.1 基于SOA的空間信息服務(wù)模型

2.1.1 SOA的概念 SOA（Service Oriented Architecture）本質(zhì)上是服務(wù)的集合，服務(wù)間彼此通信，這種通信可能是簡單的數(shù)據(jù)傳送，也可能是兩個或更多的服務(wù)協(xié)調(diào)進行某些活動。Web Services 支持的面向服務(wù)架構(gòu)的概念模型如圖1，該模型基于服務(wù)提供者、服務(wù)注冊中心和服務(wù)請求者這三種角色之間的交互，涉及服務(wù)的發(fā)布、查找、綁定和調(diào)用等操作。三種主要技術(shù)被專門開發(fā)以實施基于SOA的Web服務(wù)，即Web服務(wù)描述語言（WSDL），統(tǒng)一描述、發(fā)現(xiàn)、集成（UDDI）和簡單對象訪問協(xié)議（SOAP）?；赟OA的Web服務(wù)是以可擴展標(biāo)記語言XML為基礎(chǔ)，通過Web服務(wù)定義&描述語言WSDL來定義和描述服務(wù)接口，通過統(tǒng)一描述、發(fā)現(xiàn)和集成UDDI來注冊和發(fā)布服務(wù)，并通過簡單對象訪問協(xié)議SOAP來實現(xiàn)服務(wù)交互[3～4]。

圖1 面向服務(wù)架構(gòu)的概念模型Figure1 Conceptual model of SOA

2.1.2 基于SOA的常見空間信息服務(wù)模型 基于SOA的空間信息服務(wù)中包含三大要素，即服務(wù)使用者、服務(wù)提供者和服務(wù)內(nèi)容。目前基于SOA架構(gòu)的空間信息服務(wù)模型一般存在三種模式[5]，其一以服務(wù)使用者為中心，即在服務(wù)過程中，從服務(wù)使用者提出的需求和問題出發(fā)，滿足服務(wù)使用者信息需求和解決服務(wù)使用者問題為最終目標(biāo)。這種服務(wù)模式根據(jù)服務(wù)使用者提出的要求，進行服務(wù)模型構(gòu)建，具有很強的交互性、自主性和能動性。其二是以服務(wù)提供者為中心，即服務(wù)提供者在這一模式中處于主動，一切工作都以是否有利于服務(wù)提供者提供服務(wù)工作為目的。在這種模式下，服務(wù)使用者處于被動接受的地位，只能依靠服務(wù)提供者提供內(nèi)容，但不能得到完全滿足服務(wù)使用者需求的結(jié)果。其三是以服務(wù)內(nèi)容為中心，即服務(wù)關(guān)注的是服務(wù)內(nèi)容的加工和生產(chǎn)，服務(wù)提供者的特定服務(wù)和服務(wù)使用者的能動性被忽視，這是一種傳統(tǒng)的信息服務(wù)模式[6]。

2.2 森林資源監(jiān)測信息服務(wù)體系結(jié)構(gòu)

通過分析可以發(fā)現(xiàn)，上述三種常用的空間信息服務(wù)模型各有利弊。本文提出以服務(wù)使用者為中心的動態(tài)服務(wù)模型和以服務(wù)內(nèi)容為中心的靜態(tài)服務(wù)模型相結(jié)合的森林資源監(jiān)測信息服務(wù)模型。具體實現(xiàn)是根據(jù)不同的服務(wù)使用者和服務(wù)內(nèi)容來建立服務(wù)的分類。即對于專業(yè)用戶來說，可以使用以服務(wù)使用者為中心的動態(tài)服務(wù)模型，而對于非專業(yè)的普通用戶而言，可以使用以服務(wù)內(nèi)容為中心的靜態(tài)服務(wù)模型。該服務(wù)模型既對于專業(yè)用戶具有很好的交互性、能動性，又保留了對非專業(yè)用戶傳統(tǒng)的信息服務(wù)模式。

圖2 森林資源監(jiān)測信息服務(wù)體系結(jié)構(gòu)Figure2 Service stucture of monitoring information of forest resources

在具體實現(xiàn)上，該服務(wù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)是將服務(wù)描述、服務(wù)分類、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、服務(wù)組合、服務(wù)綁定、服務(wù)調(diào)度等服務(wù)內(nèi)容放置在統(tǒng)一的架構(gòu)下進行管理，采用了Web服務(wù)管理與企業(yè)服務(wù)總線（ESB）模式結(jié)合的方式，實現(xiàn)了面向SOA的Web服務(wù)管理中間件，實現(xiàn)了森林資源監(jiān)測信息服務(wù)活動。具體見圖2所示。

2.3 面向服務(wù)的森林資源監(jiān)測信息服務(wù)層次

針對森林資源監(jiān)測信息服務(wù)體系結(jié)構(gòu)，我們將森林資源監(jiān)測信息服務(wù)劃分成資源層、服務(wù)層、應(yīng)用層、客戶層、安全控制層5層，如圖3所示。每層的功能如下：

2.3.1 資源層 主要包括森林資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)。這層主要是對異構(gòu)數(shù)據(jù)進行整合。

2.3.2 服務(wù)層 包括原子服務(wù)和服務(wù)組合，主要是利用Web服務(wù)實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的提供、空間數(shù)據(jù)的匯聚，及提供數(shù)據(jù)的預(yù)處理等功能。該層包括對原有的各分布式系統(tǒng)的延續(xù)使用和對新功能的組合產(chǎn)生新的服務(wù)。

2.3.3 應(yīng)用層 通過服務(wù)發(fā)現(xiàn)和服務(wù)綁定機制，構(gòu)建諸如GIS應(yīng)用系統(tǒng)、森林資源、森林災(zāi)害等各種服務(wù)的應(yīng)用系統(tǒng)。

圖3 森林資源監(jiān)測信息服務(wù)層次Figure3 Levels of monitoring information services

2.3.4 客戶層 為用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和可視化兩種信息服務(wù)方式。

2.3.5 安全控制層 保證整個服務(wù)系統(tǒng)的服務(wù)可發(fā)現(xiàn)性的同時，保證服務(wù)可用性。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 森林資源監(jiān)測信息服務(wù)系統(tǒng)的構(gòu)建

基于森林資源監(jiān)測信息服務(wù)體系結(jié)構(gòu)和服務(wù)層次，本文構(gòu)建了森林資源監(jiān)測信息服務(wù)系統(tǒng)。系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖4所示。

圖4 森林資源監(jiān)測信息服務(wù)系統(tǒng)總體架構(gòu)Figure4 Gener al framework of service system of monitoring information of f o rest resour ces

3.2 森林資源監(jiān)測信息服務(wù)系統(tǒng)功能

森林資源監(jiān)測信息服務(wù)系統(tǒng)基于SOA架構(gòu)，利用遙感、GIS、Web服務(wù)等技術(shù)，構(gòu)建組件化、基于GIS的森林資源監(jiān)測集成平臺，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測、分析和評價技術(shù)庫、方法和模型庫的有效集成和一體化管理，實現(xiàn)森林資源、濕地、森林災(zāi)害、重點林業(yè)工程管理、監(jiān)測和評價系統(tǒng)的高效集成和統(tǒng)一運行。實現(xiàn)了包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)集成與管理、屬性表操作、圖層管理、遙感信息提取、遙感數(shù)據(jù)處理、三維可視化及分析、空間分析、地圖制作等服務(wù)功能，如圖5、圖6、圖7、圖8。

圖5 數(shù)據(jù)查詢服務(wù)界面Figure5 Service interface of data

圖6 數(shù)據(jù)三維可視化分析服務(wù)界面Figure6 Service interface of 3D visualized analysis of data

圖7 數(shù)據(jù)空間分析服務(wù)界面Figure7 Service interface of spatial data analysis

圖8 遙感數(shù)據(jù)處理服務(wù)界面 Figure8 Service interface of remote sensing data processing

4 結(jié)論

本文在分析目前的森林資源監(jiān)測系統(tǒng)在數(shù)據(jù)共享服務(wù)和功能共享服務(wù)中存在的問題基礎(chǔ)上，提出了構(gòu)建一個靜態(tài)和動態(tài)結(jié)合的抽象的空間信息服務(wù)模型。根據(jù)該模型，形成了森林資源監(jiān)測信息服務(wù)體系結(jié)構(gòu)和信息服務(wù)層次圖。最后完成了森林資源監(jiān)測信息服務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)了包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)集成與管理、屬性表操作、圖層管理、遙感信息提取、遙感數(shù)據(jù)處理、三維可視化及分析、空間分析、地圖制作等服務(wù)功能。該系統(tǒng)已在全國選擇了包括北京、內(nèi)蒙、重慶、四川、福建和湖南等具有典型代表意義的6個應(yīng)用示范區(qū)，開展應(yīng)用示范研究，實現(xiàn)服務(wù)之間的無縫集成，為用戶提供增值服務(wù)，取得了良好的服務(wù)效果。

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