地理共享平台的关键技术

地理信息共享平台的关键技术和发展摘要：在经济全球化的背景下，地理信息共享技术的发展也渐渐成为全球竞争热点。本文对地理信息共享平台的三个关键技术进行了研究，它们分别是基于语义的异构空间数据集成、基于SOA的ServiceGIS空间数据共享以及地理信息服务聚合。最后，阐述了地理信息共享平台在未来发展中需要解决的问题。关键词：地理信息；共享平台；服务聚合；SOAKeyTechnologyandDevelopmentofGeographicInformation

SharingPlatformAbstract:Inthebackgroundofeconomicglobalization,geographicinformationsharingtechnologydevelopmentisalsobecomingahottopicofglobalcompetition.Thispaperdosomeresearchonthethreekeyoftechnologiesgeographicalinformationsharingplatform，includingthesemanticheterogeneityspatialdataintegrationtechnology,theServiceGISspatialdatasharingtechnologybasedonSOAandgeographicinformationservicecompositiontechnology.Inthelast,thispaperelaboratestheproblemneedtosolveinthefuturedevelopmentofthegeographicinformationsharingplatform.Keywords:geographicinformation;sharingplatform;servicecomposition;SOA0引言随着经济的发展，人们对地理信息数据的需求与日剧增。但是不同行业、部门生产的地理数据彼此封闭、孤立、缺乏统一标准，无法实现空间地理信息数据和服务的最大共享。地理信息共享平台能有效地消除信息孤岛［1，］避免重复建设，使得区域内的地理信息更加快捷、方便地实现共享。此为，它增强了地理空间信息资源的可用性和可获得性，让用户随时随地都能获取需要的地理空间信息服务，最终起到提高政府或企业的信息化水平，达到促进政府或企业综合决策的目的。要实现地理信息共享需要几个前提条件：一是参与共享的地理空间数据都要符合一个统一的技术标准；二是要为地理信息用户提供使用，访问地理信息的技术手段。计算机和网络技术是符合这一要求的重要手段之一。三是要提出一系列相关的政策，法律法规措施来规范地理共享行为。目前世界各国都在加速推进地理信息共享标准、政策的制定以及地理信息共享技术的研究工作。城市地理空间信息资源的共享，是城市信息化发展的重要组成部分。虽然目前我国地理空间信息资源日益丰富，地理空间信息产业不断发展壮大，为社会经济发展发挥了重要作用，但仍存在一些亟待解决的问题，如重复建设严重、信息应用普及率低、信息共享机制不完善、信息服务社会化程度低等。地理信息共享平台关键技术在地理信息共享平台建设过程中，有三个关键技术问题需要解决。第一，面对来源众多，格式不一的异构空间数据，如何进行数据的转换和集成。第二，如何进行数据的共享，数据的共享模式是什么，需要为用户提供怎样的地理信息服务。第三，如何进行服务的聚合，使得系统各个服务间的调用更加的高效合理。下面就这三个关键技术问题进行深入的研究和阐述。基于语义的异构空间数据交换传统地理数据交换原理是对数据的直接访问［2］。它是基于数据结构的交换，这种数据交换方式是面向特定的数据结构和数据格式的。由于不同地理信息数据格式及模型的不同，容易造成信息的丢失。基于语义的地理信息格式转换是语义层次上的空间数据转换，它除了数据结构的转换外，更重要的是对数据模型的转换和操作。在转换器中不仅有与数据相关的信息，还有语义信息。语义转换具有以下特点：定义了数据集间的相互映射、使用要素操作语言、允许转换方案的重定义、提供查找、复杂计算的函数、提供从原始数据生成过程数据的方法。地理信息共享平台中基于语义转换的数据交换模型如图1-1所示。如图1-1所示，通过语义转换模型，实现异构空间数据的转换。数据之间的转换引申为数据模型之间的转换，通过引入语义映射文件，进行源数据模型到目标数据模型的映射。模型转换的过程是基于语义层次的转换。在考虑数据模型的基础上，映入语义信息，如元数据、转换的规则与规范、转换的机制与原则等，来解决模型之间的冲突。在地理信息共享平台的交换系统的开发中，可以使用FME提供的一套API来进行开发。FME(FeatureManipulateEngineering)是加拿大SafeSoftware公司开发的空间数据转换处理系统，它是完整的空间ETL解决方案。该方案基于OpenGIS组织新提出的转换理念“语义转换”［3-4］。它通过提供在转换过程中重构数据的功能，实现了超过250种不同空间数据格式(模型)之间的转换，为进行快速、高质量、多需求的数据转换应用提供了高效、可靠的手段。1.2基于S0A的ServiceGIS构建地理信息服务平台在地理信息共享平台中，空间数据共享方式是一个关键问题。为了确保平台的可持续发展，需要采用先进技术以确保平台的技术架构和技术体系长期不落后。根据地理信息服务平台公用性和基础性的特点，系统软件架构必须采用面向服务的软件架构(Service-OrientedArchitecture)，即SOA。SOA是一种组件模型⑸。它通过应用程序功能单元(称为服务)之间定义完善的接口和契约，来联系应用程序中的不同服务。基于SOA的空间数据共享的核心思想是将地理信息数据如地图信息以地理信息WebService的方式分发给用户使用。

注册服务(RegisterService)服务提供者(ServiceProvider)获取服务提供者注册服务(RegisterService)服务提供者(ServiceProvider)获取服务提供者(GetServiceProvider)目录服务/注册(DirectoryService/Registry)调用服务(InvokeService)查找服务(LookupService服务消费者(ServiceConsumer)图1-2SOA模型

Figure1-2:SOAmodelServiceGIS是一种基于面向服务的软件工程方法的GIS技术体系，它支持按照一定规范把GIS的全部功能以服务的方式发布出来，可以跨平台、跨网络、跨语言地被多种客户端调用，并具备服务聚合能力以集成来自其他服务器发布的GIS服务。ServiceGIS能更全面地支持SOA，通过对多种SOA实践标准与空间信息服务标准的支持，可以使用于各种SOA架构体系中，与其它IT业务系统进行无缝的异构集成，从而可以更容易地让应用开发者快速构建业务敏捷应用系统。与基于面向组件软件工程方法的组件式GIS相比，服务式GIS继承了前者的技术优势，但同时又有一个质的飞跃。1.3地理信息服务聚合在基础地理信息共享应用中，涉及到大量数据的共享访问，“地理信息服务聚合”方式以其强大的数据和服务聚合能力，成为地理信息共享服务过程中最佳解决方案。它从数据层的共享上升到服务层的共享［6。］在地理信息共享平台的建设中，需要充分利用原有资源。在已建成的基础地理信息平台、公众地理信息平台和政务地理信息平台的基础上，利用服务聚合技术，参照OGC和ISO关于互操作规范服务的标准规范，通过地理信息共享平台，实现对基础地理信息平台中的基础数据，以及呈分布式存储在各部门的基础地理数据进行访问和聚合；对政务地理信息平台中的各部门服务进行服务聚合后，建成适合政府各部门公共基础数据的需求和适用于各部门业务应用的服务，最后通过公共地理信息平台，将基础数据和服务进行统一对外发布，方便政府各部门与企业对基础数据和服务的访问。例如，基于地理信息共享平台的各个部门都可以提供各自业务范围的地理信息服务；专门的部门负责空间信息库的建设和维护，并发布基础的地图服务；交通部门负责全市道路交通信息服务的发布。则应急办可将上述三种服务进行“服务聚合”后，再重新进行发布。地理信息共享平台可采用了ESB总线技术进行服务集成，其中用到的开源ESB总线是ApacheSynapse企业服务总线。ApacheSynapse企业服务总线是一个易用的、轻量级的基于XML和WebService管理的集成代理。不要重写任何程序，就可以直接将现有的系统转化为SOA系统。ApacheSynapse和Axis2、CXF的主要区别在于后者是用来创建各种服务的，而ApacheSynapse是用来集成各类服务的。通过使用ApacheSynapse服务总线，我们将各类服务集成组合成为一个新的服务，而不用对原来的服务做修改，从而实现SOA的思想。地理信息共享平台的发展从目前地理信息共享平台建设现状来看，其长远发展需要解决时态问题、跨平台衔接问题、应用推广问题及多维问题。现分别作以阐述。时态问题带来的更新维护问题数据时态一体化是实现地理信息共享的基础［7。］现实世界空间实体及其相互间关系随时间不断发生变化，为了向政府各部门和公众提供现势性强的地理空间框架数据及相应历史数据，地理信息共享平台的持续更新已成为今后面临的最重要的问题。对于地理空间框架的大比例尺数据更新维护，研究实现基于已有数字地图和最新遥感影像更新地理空间框架数据的技术系统及工艺流程；小比例尺数据更新维护，目前尚缺乏统一的技术政策和规范标准，需要在技术政策和规范方面进行深入研究并实施其更新维护。跨平台衔接的问题地理信息共享平台未来发展，可能会在各省市的基础地理信息共享平台上，进行相互衔接建设，最后形成全国地理信息共享平台。这就要求各地地理信息共享平台需要研究提供适应用于平台间公共标准的数据和服务公共接口，为未来的跨平台地理信息大融合准备。应用深入推广的需要随着地理共享服务平台的不断完善，专业部门应用系统的后续建设，将在政府科学决策、公共服务等方面起到重要的作用。同时，成熟的建设应用模式，需进一步向下进行纵向推广，才能构建覆盖面广的基础地理共享平台，服务于经济的持续快速发展。多维地理信息共享平台的需要目前，各地地理信息共享平台采用的数据模型主要是二维或2.5维，在三维方面的建设存在着对三维实体及其时空变化的表达不足等问题。随着信息化的逐步深入和普及，社会对地理信息共享平台的内容、维数、尺度、精度、现势、共享、服务等提出了越来越高的需求，地理信息共享平台需向多维动态地理空间框架发展，才能适应现实需求。因此，需要加强对多维动态空间数据模型的理论研究：包括地理空间框架数据的动态性问题、三维问题、基础地理空间数据的持续更新问题、多尺度问题的研究，为多维动态地理信息共享平台的构建工作做准备，从而满足政府、企业、公众对基础地理信息资源不断增长的需求，实现将从二维地理空间框架数据向多维、动态地理空间框架数据发展，逐步地向用户提供真三维、多时态、高精度的基础地理空间数据资源。结语论文以地理信息共享平台为研究对象，首先介绍了地理信息共享平台的研究背景、意义，接着论述了其关键技术如基于语义的异构空间数据集成技术、基于SOA的ServiceGIS空间数据共享技术以及服务聚合技术等，最后分析了地理信息共享平台发展需要解决的问题。本论文的研究还有一定的局限性，下一步的研究方向有：系统安全性方面、地理信息共享规范及标准的制定等。参考文献［1］孙立坚，刘纪平，王亮等.基于WebServices技术的GIS体系结构研究［J］.地理信息世界，2005(6)：21-22.［2］曾巧玲，张书亮，姜永发，闾国年.利用FME实现GIS与CAD的语义转换［J］.计算机工程与应用,2005,41(13)：214-217.［3］徐景中，朱