城市地理信息云服務(wù)平臺(tái)框架設(shè)計(jì)探討

胡洪良

摘 要：該文提出基于SOA架構(gòu)與云服務(wù)的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)理念，并完成了原型系統(tǒng)的建設(shè)，探索實(shí)現(xiàn)了基于全市基礎(chǔ)政務(wù)地理信息的“跨部門信息共享、跨部門復(fù)用”的政務(wù)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)模式。該原型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了公共地理框架數(shù)據(jù)的統(tǒng)一發(fā)布，包括電子地圖數(shù)據(jù)、地塊網(wǎng)格數(shù)據(jù)、地名地址數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)。為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行監(jiān)測(cè)、土地節(jié)約利用、重大項(xiàng)目投資、能源監(jiān)控等重點(diǎn)應(yīng)用方向提供了功能展示和原型示范。

關(guān)鍵詞：SOA 地理信息 云服務(wù) 平臺(tái) 設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）11（a）-0025-02

為了更好實(shí)現(xiàn)市縣產(chǎn)業(yè)與社會(huì)事業(yè)發(fā)展的空間布局，優(yōu)化人口、環(huán)境資源的配置，建立面向區(qū)內(nèi)各相關(guān)部門共享應(yīng)用的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，以全面提升區(qū)域信息化基礎(chǔ)設(shè)施，推進(jìn)城市精細(xì)化管理成為城市信息化部門重點(diǎn)研究解決的問題。該文提出基于SOA架構(gòu)與云服務(wù)的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)理念，并完成了原型系統(tǒng)的建設(shè)，探索實(shí)現(xiàn)了基于全市基礎(chǔ)政務(wù)地理信息的“跨部門信息共享、跨部門復(fù)用”的政務(wù)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)模式。

1 “云服務(wù)”工作模式

建設(shè)基于云服務(wù)的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，目的是要建立一個(gè)“共享且共用”的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)共享的環(huán)境，并提供一個(gè)多部門共用的基礎(chǔ)平臺(tái)。云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展為實(shí)現(xiàn)這種服務(wù)模式提供了技術(shù)支持。按照目前較為通行的分類方式，軟件即服務(wù)（SaaS，Software-as-a-Service）、平臺(tái)即服務(wù)（PaaS，Platform-as-a-Service）、基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS，Infrastructure-as-a-Service）是云服務(wù)的三種主流服務(wù)模式。關(guān)于地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的PaaS服務(wù)方式已有諸多研究。主要體現(xiàn)在基礎(chǔ)地理框架數(shù)據(jù)的發(fā)布功能上，對(duì)于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、存儲(chǔ)、入庫等操作依然停留在傳統(tǒng)的系統(tǒng)建設(shè)模式上。這一點(diǎn)阻礙了整個(gè)平臺(tái)的使用范圍，不利于整個(gè)平臺(tái)的復(fù)用和集約化建設(shè)。

針對(duì)實(shí)際應(yīng)用需求，按照軟件即服務(wù)（SaaS）的建設(shè)思路，對(duì)于區(qū)縣地理信息公共服務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)管理、存儲(chǔ)、入庫等功能進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和改造，將帶來諸多益處。軟件即服務(wù)（SaaS）有一個(gè)鮮明特點(diǎn)，即服務(wù)提供商提供與應(yīng)用相關(guān)的所有基礎(chǔ)設(shè)施及軟件，用戶通過基于Web的前端與此服務(wù)進(jìn)行交互。以軟件即服務(wù)的建設(shè)思路，對(duì)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)管理、存儲(chǔ)、入庫、運(yùn)維、監(jiān)控等功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，將實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的多部門復(fù)用，各部門將通過平臺(tái)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的服務(wù)，這一改變具有如下很高的實(shí)用價(jià)值：①各部門能夠通過遠(yuǎn)程調(diào)用的方式，實(shí)現(xiàn)各自業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的發(fā)布功能；②為有效地組織和整合地理信息服務(wù)資源，簡化地理信息相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)成本，提高系統(tǒng)的利用率和效率提供了可能；③平臺(tái)的運(yùn)維和管理實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一托管，使用和運(yùn)維工作得以分離，普通用戶不用擔(dān)心技術(shù)層面的問題；④統(tǒng)籌解決各政府應(yīng)用部門自有GIS平臺(tái)的建設(shè)經(jīng)費(fèi)問題，通過購買服務(wù)的方式即可直接獲取服務(wù)；⑤云服務(wù)提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展的虛擬化資源，各部門能夠以按需、易擴(kuò)展的方式通過網(wǎng)絡(luò)獲得所需服務(wù)，充分運(yùn)用地理信息共用服務(wù)平臺(tái)的計(jì)算、存儲(chǔ)和發(fā)布能力。

2 平臺(tái)建設(shè)模式選擇

政府信息化項(xiàng)目的建設(shè)模式選擇決定了信息系統(tǒng)的實(shí)施過程，也將直接影響到系統(tǒng)的應(yīng)用效果與后續(xù)運(yùn)維管理。目前可行的運(yùn)維模式可總結(jié)為以下四種：自建模式、外包模式、云服務(wù)模式與綜合模式。每種建設(shè)模式都存在優(yōu)勢(shì)與不足，自建模式人員與資金投入都較大，但在安全性與持續(xù)升級(jí)改造能力上最強(qiáng)；外包模式可以有效發(fā)揮杠桿作用，以有限的人力、物力辦更多的事情，但對(duì)項(xiàng)目管理、質(zhì)量控制、信息安全等方面提出了挑戰(zhàn)；云服務(wù)模式在資金投入、服務(wù)質(zhì)量上具備明顯的優(yōu)勢(shì)，但作為近年來新興的理念與技術(shù)模式，依賴于云服務(wù)的技術(shù)成熟度；綜合模式適用于規(guī)模復(fù)雜、異構(gòu)的系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)，對(duì)規(guī)劃能力與架構(gòu)設(shè)計(jì)能力提出了較高的要求。

政府信息化管理部門的組織架構(gòu)是決定系統(tǒng)建設(shè)模式選擇的關(guān)鍵因素。城市政府信息化的主管部門為管委會(huì)信息化工作辦公室（以下簡稱“信息辦”），其主要職能包括：負(fù)責(zé)擬訂城市信息化工作規(guī)劃和年度計(jì)劃并組織實(shí)施；統(tǒng)籌規(guī)劃城市信息基礎(chǔ)設(shè)施，研究信息化建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，審核城市各職能單位信息化建設(shè)項(xiàng)目等。城市信息中心在信息辦指導(dǎo)下開展工作，承擔(dān)區(qū)內(nèi)重大信息化項(xiàng)目建設(shè)、運(yùn)維等工作的具體實(shí)施。城市內(nèi)其他業(yè)務(wù)部門由于受制于人員編制限制，其信息化管理大部分由本部門兼職人員負(fù)責(zé)，更沒有獨(dú)立的信息化科室或信息中心。因此，采用集中地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，并由城市信息化工作部門通過“云服務(wù)模式”實(shí)現(xiàn)對(duì)各業(yè)務(wù)部門的系統(tǒng)支撐和運(yùn)維服務(wù)保障就成為必然的選擇。

3 平臺(tái)建設(shè)難點(diǎn)

3.1 權(quán)限控制與角色設(shè)計(jì)

以“云服務(wù)模式”建設(shè)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，用戶除了系統(tǒng)管理員、二次開發(fā)用戶、系統(tǒng)審計(jì)管理員、安全管理員等角色外，針對(duì)通過平臺(tái)發(fā)布私有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的委辦局設(shè)置了二級(jí)管理員的角色。二級(jí)管理員通過Web頁面方式，實(shí)現(xiàn)基于云服務(wù)的數(shù)據(jù)管理。在經(jīng)過系統(tǒng)管理員授權(quán)后，二級(jí)管理員具有私有的存儲(chǔ)空間，用來存儲(chǔ)和發(fā)布各類專題數(shù)據(jù)，并設(shè)定數(shù)據(jù)訪問的安全驗(yàn)證方式。由于二級(jí)管理員主要針對(duì)非信息中心的用戶，管理員用戶需要能夠授權(quán)和建立多個(gè)二級(jí)管理員用戶。

3.2 圖層管理的功能設(shè)計(jì)

在以“云服務(wù)模式”建設(shè)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的過程中，數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)允許管理員、二級(jí)管理員執(zhí)行上傳圖層、配置圖層樣式等操作。圖層資源按照目錄的方式進(jìn)行管理。管理員以及二級(jí)管理員在管理圖層的同時(shí)，必須首先維護(hù)數(shù)據(jù)目錄。數(shù)據(jù)目錄記錄了圖層的元數(shù)據(jù)信息以及圖層的索引方式。圖層目錄上的節(jié)點(diǎn)與圖層一一對(duì)應(yīng)，并與圖層有一致的可見性。管理員通過圖層服務(wù)管理功能實(shí)現(xiàn)圖層組服務(wù)的啟動(dòng)、停止和刷新。由二級(jí)管理員建立的圖層組以及服務(wù)，只能由二級(jí)管理員自身來維護(hù)，其他管理員對(duì)這些圖層均不可見，保證了圖層數(shù)據(jù)的安全。

由于不同權(quán)限的用戶對(duì)于圖層數(shù)據(jù)集的可見程度有所差別，服務(wù)列表中圖層目錄是一個(gè)變化的集合。管理員、二級(jí)管理員對(duì)圖層的操作主要包括如下功能：目錄管理、圖層管理、查詢可見圖層組，配置圖層樣式，以及控制圖層的渲染操作。

3.3 云服務(wù)管理功能設(shè)計(jì)

圖層目錄服務(wù)和Web地圖服務(wù)是云服務(wù)的主要內(nèi)容。目錄服務(wù)是包含圖層數(shù)據(jù)的來源、目錄結(jié)構(gòu)、圖層名稱、數(shù)據(jù)更新時(shí)間、頻次等內(nèi)容的元數(shù)據(jù)信息。通過目錄服務(wù)，二次開發(fā)用戶能夠查詢、發(fā)現(xiàn)圖層數(shù)據(jù)資源。不同權(quán)限的管理員能夠發(fā)布各自的圖層目錄服務(wù)。通過用戶名和密碼進(jìn)行用戶訪問數(shù)據(jù)的權(quán)限控制。Web地圖服務(wù)，二次開發(fā)用戶通過調(diào)用地理公共服務(wù)平臺(tái)的基礎(chǔ)地理信息資源建立自己的應(yīng)用系統(tǒng)。通過OGC標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)規(guī)范WMS、WFS，將圖層數(shù)據(jù)加載到自己建立的應(yīng)用系統(tǒng)中。

4 系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用情況介紹

基于“云服務(wù)模式”建設(shè)的政務(wù)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)原型系統(tǒng)為城市各政府部門提供統(tǒng)一的“地理底圖”，通過集約化建設(shè)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)地理空間數(shù)據(jù)的共享和互聯(lián)，為各委辦局提供高效、安全、穩(wěn)定的透明數(shù)據(jù)服務(wù)、功能服務(wù)和模型服務(wù)。該原型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了委辦局用戶作為管理員、二級(jí)管理員通過Web能夠訪問平臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)目錄的定制、圖層數(shù)據(jù)配置和樣式發(fā)布。基于上述平臺(tái)原型系統(tǒng)，城市信息化部門整合了各相關(guān)業(yè)務(wù)部門的多種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。包括：城市監(jiān)控?cái)z像頭、法人單位、網(wǎng)格地塊、高新技術(shù)企業(yè)、五百強(qiáng)企業(yè)等信息。實(shí)現(xiàn)了各業(yè)務(wù)部門的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)共享利用統(tǒng)一的基礎(chǔ)政務(wù)地理信息資源的同時(shí)，滿足各部門的個(gè)性化業(yè)務(wù)需求。

5 結(jié)語

該文介紹的基于云服務(wù)的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)模式還不是十分成熟，例如針對(duì)不同用戶存儲(chǔ)空間的分配和管理，沒有實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)化和虛擬化；圖層樣式的定制功能，目前只能選擇定義好的有限種類，用戶不能夠自定義樣式文件；數(shù)據(jù)訪問權(quán)限的顆粒度控制在整個(gè)圖層，還不能精確地控制訪問區(qū)域。要解決上述問題，應(yīng)在此基礎(chǔ)上做出更深層次的研究。在地理信息技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代，地理信息公共服務(wù)模式也在不斷地革新。相信隨著非專業(yè)用戶使用地理信息公共服務(wù)平臺(tái)需求的增長，基于云服務(wù)的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)方式將在越來越多的建設(shè)部門中得到認(rèn)可和應(yīng)用。

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