福州市時(shí)空信息公共服務(wù)平臺(tái)之空間信息服務(wù)支撐分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張紅軍

(南京市測(cè)繪勘察研究院股份有限公司，江蘇 南京 210019)

0 引 言

地理信息公共平臺(tái)服務(wù)是以基礎(chǔ)地理空間信息資源為基礎(chǔ)，以地理空間框架數(shù)據(jù)為核心，利用現(xiàn)代信息服務(wù)技術(shù)，建立一個(gè)面向政府、公眾和行業(yè)用戶的、開放式的信息服務(wù)平臺(tái)，以便對(duì)各種分布式的、異構(gòu)的地理信息資源進(jìn)行一體化組織與管理，在多重網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)各種信息資源的整合與共享，實(shí)現(xiàn)各類信息(空間或非空間)網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)。構(gòu)建地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，對(duì)促進(jìn)城市信息化的建設(shè)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展有重要意義。

2016年7月，《福州市新型智慧城市標(biāo)桿市頂層設(shè)計(jì)》(以下簡(jiǎn)稱《頂層設(shè)計(jì)》)通過專家評(píng)審?！俄攲釉O(shè)計(jì)》的精髓，一是數(shù)據(jù)的接入，二是城市大數(shù)據(jù)中心的建立和城市運(yùn)營(yíng)管理中心的建立。而福州市時(shí)空信息公共服務(wù)平臺(tái)項(xiàng)目，也正是在這樣的背景下提出的。本文闡述了福州市時(shí)空信息公共服務(wù)平臺(tái)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

1.1 總體設(shè)計(jì)

根據(jù)福州市時(shí)空信息公共服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)目標(biāo)和建設(shè)內(nèi)容，平臺(tái)的總體框架設(shè)計(jì)如圖1所示，主要包括了基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)資源層、平臺(tái)服務(wù)層、服務(wù)支撐層和智慧應(yīng)用層等五個(gè)層次。

(1)基礎(chǔ)設(shè)施層

基礎(chǔ)設(shè)施層指計(jì)算機(jī)硬件支撐中心，解決政府信息資源的硬件支撐問題，主要由硬件集群、網(wǎng)絡(luò)集群、系統(tǒng)軟件以及OS等構(gòu)成，為各項(xiàng)數(shù)據(jù)承載和應(yīng)用服務(wù)提供基礎(chǔ)的軟硬件資源。

(2)數(shù)據(jù)資源層

數(shù)據(jù)資源層是城市的數(shù)據(jù)資源池，解決政府信息資源的更新完善和信息來源問題。包括空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)、動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)庫(kù)和公共信息數(shù)據(jù)庫(kù)的更新完善、數(shù)據(jù)遷移、數(shù)據(jù)匯交、數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)管理以及相關(guān)數(shù)據(jù)服務(wù)，提供實(shí)時(shí)的城市時(shí)空信息數(shù)據(jù)。

(3)平臺(tái)服務(wù)層

平臺(tái)服務(wù)層部署城市信息基礎(chǔ)支撐平臺(tái)相關(guān)內(nèi)容的各種環(huán)境，包括引擎集、基礎(chǔ)支撐組件和應(yīng)用服務(wù)組件。其中，引擎集包括目錄服務(wù)引擎、數(shù)據(jù)交換引擎、表單引擎、三維引擎等；基礎(chǔ)組件包括接入網(wǎng)關(guān)超融合基礎(chǔ)架構(gòu)、前置數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、統(tǒng)一認(rèn)證及審計(jì)、數(shù)據(jù)仿真等；應(yīng)用組件包括單點(diǎn)登錄服務(wù)、訪問控制服務(wù)、組織模型服務(wù)、日志服務(wù)等。

(4)服務(wù)支撐層

服務(wù)支撐層包括三類服務(wù)支撐系統(tǒng)，解決政府信息資源應(yīng)用支撐問題。三類服務(wù)支撐系統(tǒng)是空間信息服務(wù)支撐分系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)信息服務(wù)支撐分系統(tǒng)和公共信息服務(wù)支撐分系統(tǒng)。

(5)智慧應(yīng)用層

智慧應(yīng)用層包括七個(gè)專題服務(wù)示范，解決政府信息資源的信息應(yīng)用問題。七個(gè)專題服務(wù)示范主要包括智慧交通專題服務(wù)示范、網(wǎng)格化管理專題服務(wù)示范、車輛管理專題服務(wù)示范、流動(dòng)人群分析、環(huán)境污染影響分析、樓宇經(jīng)濟(jì)精細(xì)化管理主題、就業(yè)狀況分析等專題服務(wù)示范。

1.2 功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)為C/S和B/S混合架構(gòu)，基于.NET和VUE.JS技術(shù)體系，數(shù)據(jù)庫(kù)采用Oracle 11g版本，基礎(chǔ)GIS軟件采用ESRI ArcGIS 10.4。福州市時(shí)空信息公共服務(wù)平臺(tái)之空間信息服務(wù)支撐分系統(tǒng)包括平臺(tái)門戶子系統(tǒng)、服務(wù)目錄子系統(tǒng)、服務(wù)監(jiān)控子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)入庫(kù)子系統(tǒng)四大系統(tǒng)，各子系統(tǒng)功能組件圖如圖1所示：

圖1 空間信息服務(wù)支撐分系統(tǒng)各子系統(tǒng)功能組件設(shè)計(jì)圖

(1) 平臺(tái)門戶子系統(tǒng)

門戶子系統(tǒng)包括門戶首頁(yè)、數(shù)據(jù)資源、開發(fā)中心、個(gè)人中心、應(yīng)用展示等模塊。

(2) 服務(wù)目錄子系統(tǒng)

服務(wù)目錄子系統(tǒng)包括服務(wù)注冊(cè)、服務(wù)更新、服務(wù)申請(qǐng)、服務(wù)審批、資源查詢、服務(wù)資源目錄、資源詳情等模塊。

(3) 服務(wù)監(jiān)控子系統(tǒng)

服務(wù)監(jiān)控子系統(tǒng)提供服務(wù)監(jiān)測(cè)功能，包括任務(wù)管理、服務(wù)管理、使用信息、服務(wù)鑒權(quán)、目錄管理、應(yīng)用對(duì)接管理、資源統(tǒng)計(jì)等模塊。

(4) 數(shù)據(jù)入庫(kù)子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)入庫(kù)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)綜合數(shù)據(jù)的入庫(kù)、更新管理，更新日志的查詢，圖層控制等功能模塊。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 基于SOA的Service GIS構(gòu)建地理信息服務(wù)平臺(tái)

系統(tǒng)軟件架構(gòu)采用面向服務(wù)的軟件架構(gòu)(Service-Oriented Architecture),即SOA。它將應(yīng)用程序的不同功能單元(稱為服務(wù))通過這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。接口是采用中立的方式進(jìn)行定義的，它應(yīng)該獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言。這使得構(gòu)建在各種這樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互。

2.2 信息資源規(guī)劃(IRP)技術(shù)

信息資源規(guī)劃是指對(duì)管理所需要的信息，全面系統(tǒng)的做好從采集、處理、傳輸?shù)绞褂玫囊?guī)劃?？梢酝ㄟ^信息資源規(guī)劃梳理業(yè)務(wù)流程、明確信息需求、建立信息標(biāo)準(zhǔn)和信息系統(tǒng)模型，再用這些標(biāo)準(zhǔn)和模型來衡量現(xiàn)有的信息系統(tǒng)及各種應(yīng)用，符合要求的將繼承并加以整合，不符合要求的將進(jìn)行改造優(yōu)化或重新開發(fā)，從而穩(wěn)步推進(jìn)信息化建設(shè)。

2.3 內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

福州市時(shí)空信息公共服務(wù)平臺(tái)中需要頻繁的記錄和查詢系統(tǒng)日志，對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)性有較高的要求，因此我們采用了H2數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)存版來解決此問題。H2數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)開源的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，是一個(gè)嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，采用java語(yǔ)言編寫，不受平臺(tái)的限制，同時(shí)H2提供了一個(gè)十分方便的web控制臺(tái)用于操作和管理數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容。它還提供兼容模式，可以兼容一些主流的數(shù)據(jù)庫(kù)，提供JDBC、ODBC訪問接口。H2數(shù)據(jù)庫(kù)有較好的兼容性，支持相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的sql標(biāo)準(zhǔn)，支持集群。

2.4 基于分布式網(wǎng)絡(luò)GIS服務(wù)技術(shù)

福州市時(shí)空信息公共服務(wù)平臺(tái)，要處理大量的信息數(shù)據(jù)，受到網(wǎng)絡(luò)的傳輸協(xié)議、實(shí)時(shí)訪問量、帶寬占用等約束，如何將用戶請(qǐng)求和結(jié)果數(shù)據(jù)有效地傳輸，成為影響系統(tǒng)性能的重要因素。福州市時(shí)空信息公共服務(wù)平臺(tái)依托大型的智慧城市信息基礎(chǔ)支撐平臺(tái)構(gòu)建的分布式WebGIS服務(wù)平臺(tái)，不僅具備空間數(shù)據(jù)操作、發(fā)布功能，而且還具備處理大量用戶的并發(fā)訪問的能力，確保系統(tǒng)響應(yīng)的速度和對(duì)服務(wù)器資源的最少占用，保證服務(wù)工作順利開展。

2.5 在線分析處理與數(shù)字儀表盤技術(shù)

項(xiàng)目采用多維數(shù)據(jù)庫(kù)(Multi Dimensional Database，MDD)、在線分析處理(OLAP)以及數(shù)字“儀表盤”等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)城市時(shí)空信息資源總量、結(jié)構(gòu)、布局、分布、時(shí)序、趨勢(shì)等綜合統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)基于時(shí)空信息的數(shù)據(jù)挖掘，為領(lǐng)導(dǎo)宏觀決策提供了科學(xué)的分析依據(jù)。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 平臺(tái)門戶子系統(tǒng)

門戶子系統(tǒng)是對(duì)用戶在線提供空間信息資源及空間服務(wù)的入口，用戶通過時(shí)空信息基礎(chǔ)支撐平臺(tái)的單點(diǎn)登錄就可以訪問平臺(tái)門戶系統(tǒng)；門戶系統(tǒng)是數(shù)字辦或委辦局各類數(shù)據(jù)資源、各種應(yīng)用系統(tǒng)的集中展示中心。實(shí)現(xiàn)一站式服務(wù)，同時(shí)向政府、企事業(yè)單位提供全方位、不同層次的政務(wù)空間信息和公共空間信息服務(wù)。

3.2 服務(wù)目錄子系統(tǒng)

服務(wù)目錄管理子系統(tǒng)為分系統(tǒng)的各類數(shù)據(jù)服務(wù)提供統(tǒng)一的管理界面，包括平臺(tái)服務(wù)資源的檢索查看、服務(wù)的申請(qǐng)與注冊(cè)、服務(wù)審批等功能，保證用戶能實(shí)現(xiàn)對(duì)空間信息的在線獲取與應(yīng)用。

3.3 服務(wù)監(jiān)控子系統(tǒng)

服務(wù)監(jiān)控子系統(tǒng)提供服務(wù)監(jiān)測(cè)功能，使管理員能夠查看服務(wù)使用情況、服務(wù)資源統(tǒng)計(jì)情況、平臺(tái)運(yùn)行狀態(tài)等，發(fā)現(xiàn)問題或故障能及時(shí)報(bào)警，確保服務(wù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境正常、安全運(yùn)行，保障平臺(tái)安全、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。

圖2 服務(wù)監(jiān)控子系統(tǒng)主界面

3.4 數(shù)據(jù)入庫(kù)子系統(tǒng)

空間信息服務(wù)支撐分系統(tǒng)所管理的數(shù)據(jù)包括基礎(chǔ)空間信息數(shù)據(jù)、地下管線數(shù)據(jù)、地表部件數(shù)據(jù)、地下空間數(shù)據(jù)、地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)?？臻g信息服務(wù)支撐分系統(tǒng)所應(yīng)用管理的數(shù)據(jù)類型眾多、格式復(fù)雜、時(shí)間特征明顯，需要通過數(shù)據(jù)入庫(kù)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的入庫(kù)、更新管理，在利用好現(xiàn)勢(shì)性數(shù)據(jù)的同時(shí)確保歷史數(shù)據(jù)的完整性。

4 結(jié) 語(yǔ)

福州市時(shí)空信息公共服務(wù)平臺(tái)之空間信息服務(wù)支撐分系統(tǒng)采用集中式數(shù)據(jù)管理，以網(wǎng)絡(luò)化的地圖與地理信息服務(wù)為表現(xiàn)形式，采用了面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)、信息資源規(guī)劃技術(shù)、內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、基于分布式的網(wǎng)絡(luò)GIS服務(wù)技術(shù)等信息化技術(shù)。將城市信息資源池的多種基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)以 WMS、WFS等形式發(fā)布，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)共享、權(quán)限控制、空間數(shù)據(jù)發(fā)布及服務(wù)監(jiān)控等功能，從而促進(jìn)各部門空間地理信息的共享和廣泛應(yīng)用，為各行業(yè)的應(yīng)用提供權(quán)威的、精確的、現(xiàn)勢(shì)性較好的地理空間數(shù)據(jù),為接入平臺(tái)的各個(gè)系統(tǒng)提供專題數(shù)據(jù)服務(wù).同時(shí)，以城市信息基礎(chǔ)支撐平臺(tái)為主要開發(fā)與應(yīng)用平臺(tái)，為開展后期的智慧應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

福州市時(shí)空信息公共服務(wù)平臺(tái)之空間信息服務(wù)支撐分系統(tǒng)還產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益，提升城市形象，加快城市信息化建設(shè)，提高政府宏觀決策能力，減少相關(guān)決策失誤或調(diào)控措施出臺(tái)滯后而引起的損失，保證城市可持續(xù)發(fā)展。