基于ArcGIS构建地理信息公共服务平台

1、基于ArcGIS构建地理信息公共服务平台    摘要：地理信息公共服务平台是以基础GIS数据为数据基础构建的公共服务平台，各政府部门可以基于该平台进行开发和整合专题应用，有效解决了不同部门、不同专题应用系统之间的地理信息孤岛和重复投资问题。本文介绍了如何基于ArcGIS中间件构建地理信息公共服务平台，探讨了平台的架构设计、接口设计和关键技术等，为省级地理信息公共服务平台的建设提供借鉴。关键词：ArcGIS；地理信息；电子地图；公共服务平台；数据服务中图分类号：P208文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 06-0000-02Geogr

2、aphic Information Public Service Platform Construction Based on ArcGISYang Kailin(Information Technology and Development Center of Yunnan Province,Kunming650228,China)Abstract:The public service platform of GIS (Geographic Information System) is a public service platform which builds base on GIS dat

3、a.Government departments can develop and integrate their special project base on this platform.The platform is an effective solution for the duplicated investment and isolated information island between different departments and different projects.This essay describes how to build a public service p

4、latform of GIS base on the ArcGIS middleware.It also will introduce the architecture,interfaces and key points of the platform.This essay is a reference for building the public service platform at provincial level.Keywords:ArcGIS;Geographic information;Digital map;Public service platform;Data servic

5、e一、概述地理信息是政府在决策时重要的基础信息，是国民经济和社会信息化不可或缺的基础支撑，以往的地理信息系统是各部门“各自为政”独立建设，往往造成各部门地理信息系统之间完全独立形成信息孤岛，导致数据参差不齐，特别是基础数据无法及时更新，时效性得不到保障，同时还造成了系统建设的重复投资。为此，从国家层面开始启动了地理信息公共服务平台的建设，各省市根据实际情况按照国家地理空间公共服务平台建设理念和框架，采用统一的数据模型和数据标准，建设多源、多时态、多尺度的专业地理空间框架数据库，并提供地理信息公共服务的基础平台。平台在设计时不仅要从功能上考虑满足不同行业、不同操作系统、不同开发语言的专题应用接入

6、，在性能上也要考虑能支持海量数据、支持大并发访问，为此，合理的设计及技术选型是成功构建地理信息公共服务平台的关键。二、平台总体架构及功能（一）总体架构。平台的架构设计应在国家的建设性指导思路下，依照各地的实际情况进行设计。一般来说主要采用结构分层的设计思想，把平台设计为五层：应用层，服务层，管理业务层，数据层以及运行支撑层：1.应用层主要负责部署应用系统，主要包括平台门户网站和各个专题应用系统。2.服务层主要是提供基于地理信息资源的数据接口、功能接口以及平台自身调用的内部接口，通过组合和封装服务层提供的各类服务接口资源，可以快速搭建各种专题应用系统，实现地理信息的分布式共享交换服务。3.管理业

7、务层由数据库管理系统、平台服务系统、在线标绘与审核系统、平台运维管理系统共同构成。它主要实现平台数据的生产、数据在线采集和审核、空间数据入库与更新、框架数据的管理维护以及数据交换、用户权限、平台安全、服务注册、服务管理与监控和服务日志等业务，管理业务层是支撑平台安全、高效、稳定运行的核心和关键。4.数据层是对平台所有数据的组织管理，由各种地理信息资源数据组成。包括公共地理框架数据库、专题应用数据库，其中公共地理框架数据库是平台服务的数据主体。5.运行支撑层包括运行环境体系和平台保障体系两部分。平台运行环境体系包括平台硬件设备、网络系统和基础软件等，平台保障体系包括数据规范、服务规范和应用规范。

8、五层的系统架构如下图所示：另外，平台设计时有两个问题应重点考虑，一是GIS中间件的选择，应选择功能强大、高性能、高稳定性、扩展性良好，并支持大规模并发的GIS中间件；二是平台接口的设计，不仅要符合相应的标准规范，还要充分考虑不同专题应用系统的接入。在选择GIS中间件时，可考虑选择ArcGIS作为平台GIS中间件，其全功能产品体系能够支持面向服务的空间信息共享和开发的各种需求。其中：（1）应用ArcGIS Engine地理信息引擎可进行的数据组织和地图创建，如基础数据生产、编辑更新、数据入库、数据转换、专题制图、空间分析、网络分析等。（2）应用Arc SDE数据库管理系统可以把海量的地理信息空间

9、数据快速交换到现有主流的DBMS中，并在进行空间数据组织时保证空间数据的并发编辑、数据完整性。（3）应用ArcGIS Server核心组件库不仅可实现服务发布功能，还能提供灵活的数据编辑和分析功能，并支持集群和负载均衡等大规模并发方案。（二）平台功能。以省级地理信息公共服务平台为例，平台建设将完成国家服务平台建设规划中省级节点的建设，完成后将提供覆盖全省地形图以及中、高分辨率影像、数据高程模型等框架数据库，能提供二维电子地图服务和三维模型的影像服务。平台功能按子系统划分可分为平台服务系统、平台运维管理系统、数据库管理系统、在线标绘与审核系统、应用系统等五个部分。1.平台服务系统主要负责对数据的

10、分发、服务的管理，主要包括测绘成果分发服务系统、地理信息在线服务系统、服务管理系统。2.平台运维管理系统主要负责平台服务的运行监控、权限管理、数据安全保障以及信息的统计分析。3.数据库管理系统主要实现平台的数据的管理，为平台提供基础数据，包括框架数据、专题数据以及三维数据等，为平台的运行提供数据支持。4.在线标绘与审核系统提供交互式信息标注功能，是各部门采集专题数据的主要工具，数据标注后由管理员对标注的数据进行审核、发布，通过此系统平台快速实现数据的更新。5.应用系统包含了门户系统和二次开发组件，以及在二次开发组件的基础上开发的各个专题应用系统。门户系统为平台用户提供使用指南和综合服务，二次开

11、发组件提供平台的基础地理信息服务给各类专题应用系统做二次开发，实现对平台资源的在线利用。三、接口设计平台接口为了满足不同操作系统、不同开发语言对平台服务的灵活调用，可设计三种访问服务接口方式提供服务，三种接口访问方式分别是OGC、REST、SOAP。专题应用系统根据需要，选择相应访问接口类型，并遵行相应服务接口规范进行服务调用。对于这三种接口，其各有特点，专题应用系统可根据需要选取相应接口接入平台。（一）OGC类接口，该类接口是基于开放地理信息联盟规范标准化实现的数据互操作接口，可以实现异构空间数据库的互操作，只要是支持OGC服务的GIS软件均可以通过该接口接入平台，主要提供给异构型的GIS应

12、用接入平台使用。（二）REST类接口，所有的接口访问都是通过URL地址实现，输入网址即可实现服务调用，使用非常简便灵活，同时还支持多种开发语言和多种返回格式。该种接口由于相对简单，所有具有效率高，操作简单的特点，非异构型的应用系统推荐优先使用。（三）SOAP类接口，是一种轻量的、简单的、基于XML的协议接口。其支持标准的面向对象编程，可以使用·net、Java、C+等语言进行调用，但其运行效率因需要双向解析XML会有所减低，推荐在其它接口类型无法满足需求的情况下使用。另外，对于平台提供的各种接口服务，主要通过两种模式进行实现。其中一是封装并转发ArcGIS的服务；二是开发并提供平台特

13、有的服务。对于封装并转发ArcGIS服务，主要是一些需要按照标准提供给第三方应用的服务，如电子地图服务，专题数据服务等；而对于一些平台特有的服务则由平台按照标准开发实现，如元数据目录服务、订阅服务等。四、关键技术及实现（一）空间服务的无缝聚合。空间服务的聚合主要是通过多种语言的服务接口封装进行聚合，这种基于接口的封装可以实现平台服务聚合的功能，即解决不同来源、不同结构、不同形式服务之间聚合问题，真正实现信息交换共享的畅通。平台通过预先对所提供的服务进行封装，形成三大类API：JavaScript、Flex和Silverlight。当第三方应用需要调用平台服务时，可以利用这三类API通过网络直接

14、访问平台所提供的各种服务，而不需要再次对平台的各种服务进行编码访问。在提高平台聚合性的同时，也避免了由于第三方应用编码质量的不同，引起的平台服务性能不同。对于服务接口进行的调用，平台将利用SSL通道进行以保证数据的正确性和保密性。服务接口的调用者只有取得合法的安全令牌后，才能通过平台的安全认证，并进行接口的调用和服务的访问。（二）高效的切片管理技术。针对大规模并发访问，平台采用ArcGIS缓存切片技术，迅速响应大数据量、大用户量的在线地图请求，同时对于精细地图的加载不会对服务器的响应速度造成显著影响。但由于传统切片是由大量的零散图片构成，切片复制乃至更新过程所需时间代价巨大，为了解决此类问题，

15、公共服务平台在引入了紧凑型切片技术。这种新方法将地图缓存切片归组到大文件中，而不是以单独的文件形式存储切片。通过采用分组存储切片技术可以减少切片文件数、降低了缓存所占的总磁盘空间，同时，也降低了网络访问流量。因此，采用紧凑型切片技术可有效提升共享平台切片的使用与管理效率。（三）支持一键抽取的空间数据ETL技术。在生产公共服务平台框架数据时，为了减少人力成本和提高生产效率，可开发对基础地理信息数据的一键抽取功能，其主要包括数据提取、数据转换以及数据加载三个过程。首先建立与基础地理数据相关数据内容对应的数据层与要素类对应表，从相应基础地理数据中提取数据；然后对数据分层命名，使提取转换后的数据层与数

16、据标准规范中定义的数据层一一对应；最后生成所需要的空间数据推送装载到目标数据库中。一键抽取基于ArcGIS空间数据Spatial ETL功能进行编码实现，使平台可以自动且智能的完成数据提取、数据转换和数据加载的工作。在平台中只需要简单的点击ETL功能，平台就能自动化的完成整个数据抽取流程，在提高了数据抽取的效率和准确率的同时彻底免除了人工干预的弊端，使平台的可靠性和可用性得到提高。五、结语基于ArcGIS所构建的地理信息公共服务平台，拥有强大的GIS业务功能、良好的架构和开放性，以及灵活易用的二次开发接口，并支持大规模并发访问等优点。通过该平台提供的二次开发接口，各政府部门和企事业单位能够灵活快速的构建专题应用系统，不仅实现了地理信息的资源共享，还能解决重复投资问题。相信随着地理信息公共服务平台的不断应用及发展，将会形