多源空間信息服務集成方法研究

黃雁,李黎

(武漢勘測設計研究院,湖北武漢 430022)

多源空間信息服務集成方法研究

黃雁*,李黎

(武漢勘測設計研究院,湖北武漢 430022)

Internet的不斷發展以及空間信息在各領域的廣泛應用,空間信息服務被廣泛的建設和使用,然而當前的眾多空間信息服務只提供相對單一的服務內容,如何將這些現有的單一空間信息服務動態有機的組合起來,實現空間信息服務的按需集成,達到為用戶按需服務就成為我們亟待解決的問題。本文的主要研究內容是空間信息服務的集成的技術方法,以實踐為基礎,對多源空間信息服務注冊管理、組合與集成等問題展開研究。

GIS;空間信息;空間信息服務;服務集成

1 引 言

2 空間信息服務

顧名思義,空間信息服務是空間信息在Web中服務化的表現方式。其本質是一種基于Web Services技術構建的、開放的GIS。ISO-TC211將空間信息服務定義為:網絡環境下的一組與空間信息相關的軟件功能實體,通過接口暴露封裝的功能。空間信息服務包括空間數據服務和空間信息處理服務,空間數據服務通過接口向外提供空間數據,空間信息處理服務通過接口向外提供空間數據處理功能。

空間信息服務的信息以空間信息為主,空間信息服務的特殊性是由空間信息的特殊性而來的。因此,空間信息服務具有區別于其他信息服務的特性:

(1)專業性與封閉性,這是由于空間是以地理數據為基礎,而基礎地理數據是由專業部門生產與保管的。同時,服務提供者往往需要具有一定的專業背景,而大眾用戶也需要推廣或培訓相關知識。

(2)安全性,高精度基礎地理數據屬于國家保密數據,服務策略也比較特殊,數據的安全性需要得到保障。

圖1 OWS框架

為了更好地將地理空間信息服務的概念擴展到網絡上來,以Web服務的方式構建地理空間信息應用,ISO和OGC發起了一系列大規模的研究計劃,其中,OGC于2001年開始的OWS(OGC Web Services)研究計劃中,其研究成果—OGC Web服務體系(OWS)已成為目前該領域事實上的標準。本文研究的對象,也主要都集中于基于OGC規范的Web服務上,其整體框架如圖1所示。

從圖1可見,OWS框架也是基于Web Service的“發布/查找/綁定”模式的,它是此模式下關于空間信息服務各類規范的一個總體框架。

黨的十八屆四中全會以“依法治國”作為會議主題，并提出了“各級黨政機關和人民團體普遍設立公職律師”“構建社會律師、公職律師、公司律師等優勢互補、結構合理的律師隊伍”等決議，為公職律師的發展指明了方向。公職律師在促進政府依法行政、推進民主法治建設、維護社會和諧穩定方面發揮著重要作用，日益成為法治國家尤其是法治政府建設的重要力量。本文旨在圍繞公職律師的制度建設問題，以稅務系統公職律師發展現狀為研究基礎，提出建設我國公職律師制度的初步設想，期望能對我國公職律師隊伍的規范發展、公職律師制度的逐步完善和全面推行有所幫助。

OWS服務可分為以下五大類:Registry Services (注冊服務)、Processing Services(處理服務)、Portrayal Services(繪制服務)、Data Services(數據服務)和Encodings(編碼)。

3 空間信息服務集成機制

在過去的空間信息集成中,集成的對象主要是分布的空間數據文件、異構的空間數據系統等等。但是在空間信息服務體系架構當中,集成的對象則是分布于Web之中的各類空間信息服務。與過去的集成對象相比,空間信息服務在查詢接口、數據訪問方法和應用模式等方面均存在著很大的不同。因此,其集成方法與原先相比也存在著較大的區別。這些問題都對空間信息集成機制提出了更高要求。根據集成過程中數據源注冊綁定的方法,可以把多源空間信息服務的集成分為以下幾類。

3.1 直接綁定

如圖2所示,直接綁定是指在集成空間信息服務過程中不存在注冊和發現的環節,直接將各個空間信息服務集成在一起的機制。此機制較為簡便易用,不用考慮空間信息服務的注冊而只需直接綁定即可,適用于小型規模、不復雜狀況下的空間信息服務集成。

圖2 直接綁定的空間信息集成

直接綁定的缺點是不夠靈活,這種只適合于對集成所涉及的所有空間信息服務相當了解的情況,即必須明確知道各個空間信息服務的地址、類型、調用參數等元數據信息才能完成集成過程。同時,如果采用直接綁定的集成機制,在集成完成之后若要向現有的集成中增加服務或者修改某一服務相當不便,必須修改空間信息服務集成程序,不僅操作復雜,還有可能因服務丟失而造成系統出現錯誤。

3.2 基于UDDI注冊中心

這種機制利用了Web服務中的UDDI注冊中心, UDDI定義了Web服務的發布與發現的方法。通過UDDI,簡化了傳統空間信息服務發現與綁定的方法。其主要流程為:空間信息服務提供者向服務注冊中心注冊服務,發布自己Web服務的描述(WSDL),空間信息服務請求者(或集成請求)在服務注冊中心檢索(通過查找操作)以獲取滿足某個標準的一個或多個服務描述即得到一個服務請求要求的服務描述清單并完成空間信息服務的綁定。

圖3 基于UDDI注冊中心的空間信息服務集成

圖3顯示了通過UDDI注冊中心對空間信息服務進行注冊和查找的結構框架。通過該圖可以看出空間信息服務的注冊,實際上是將服務的元數據注冊到UDDI注冊中心。在注冊空間信息服務的時候,對于不與空間數據緊密耦合的服務則只需要將服務本身的元數據注冊到UDDI注冊中心即可,而對于與空間數據緊密耦合的服務,不僅要將服務本身的元數據注冊到UDDI注冊中心,還要將與其相關的空間數據的元數據注冊到UDDI注冊中心。

和直接綁定的空間信息服務集成相比,用戶不必單獨的處理每個空間信息服務,而是通過UDDI注冊中心來完成發現和綁定工作,整個機制明顯更為方便和靈活,在集成完成之后也能方便的增加空間信息服務或修改某一空間信息服務的參數等信息。

3.3 基于動態發現

基于動態發現的空間信息服務集成關鍵點在于空間信息服務的搜索,由于空間信息服務的特殊性,與傳統的Web服務搜索相比,空間信息服務無論是在搜索查找或是索引方面都有相當大的差異,這一領域仍處于研究階段,尚無可靠的空間信息搜索引擎。

圖4 基于動態發現的空間信息服務集成結構

如圖4所示,基于動態發現的空間信息服務集成指的是在空間數據服務的注冊和綁定階段由程序來完成空間信息服務的搜索、注冊和綁定。和其他兩者集成機制相比,基于動態發現的集成將空間信息服務的發現與綁定及搜索交給空間信息服務搜索引擎來完成,適應性更強,同時能更好地處理分布式的空間信息服務集成。缺點是過于復雜,尤其是空間信息服務搜索引擎實現難度較大。

4 空間信息服務集成方法

根據以上對空間信息服務集成機制的研究可知:注冊中心可以用來實現空間信息服務的注冊,并可以進行服務的動態綁定,服務鏈用來實現空間信息服務的動態組合集成,即根據特定需求,將多個空間信息服務按一定規則組合來完成新的任務的處理,從而實現空間信息服務的動態集成。

本文采用半透明鏈的服務鏈方式進行。其中半透明鏈中要求設置一個流程服務,用于控制服務鏈的執行,并可以監控鏈的執行。該模式的一個主要的特征是在用戶執行之前,已存在一個預先定義的服務流程,因此要求用戶預先指定服務流程,并將指定的流程送入工作流引擎執行,通過工作流管理監控服務鏈中空間信息服務的執行。這種方式提高了空間信息服務平臺的擴展性和易用性,大大擴大了系統的用戶群,特別適合與當前空間信息服務集成的應用。所以本文選定半透明鏈的組合方式作為多源空間信息服務集成的方法。

基于半透明鏈方法來對空間信息服務的組合集成使得分散在網絡上的空間信息服務能更加充分、有效地被利用,用戶可以按需組合現有的GIS服務,具有松散耦合、面向任務、分布式跨平臺、按需集成服務等特點,其流程如圖5所示。

圖5 基于流程管理的空間信息服務集成流程

從圖5可以看出空間信息服務集成的方法和流程,包括如下內容。

(1)按照集成的目標與需求,設計服務集成的工作流程。在此流程中各服務之間的關系不一定是鏈式的,也可能存在著層級關系,這與初始的空間信息服務集成的目標和要求有關。

(2)工作流程執行程序按照所設計的工作流程,執行整個工作流程。主要是根據當前執行到的流程階段從注冊中心中動態查詢獲得所需服務,根據服務的WSDL信息中得到操作訪問這些服務的方法接口,執行服務功能并接收服務的返回值,用于下一流程階段的處理。

(3)將生成的集成結果傳遞給用戶,或將整體的集成工作流程封裝成一個總體Web服務并發布給用戶,供其調用。

圖6 空間信息服務集成框架

按照上述設計思想,完成如圖6所示的空間信息服務集成框架設計。

集成框架包括三部分:客戶端網頁應用程序,服務器端服務程序和注冊中心。其中客戶端網頁應用程序主要負責將各個數據節點以服務形式發送來的數據進行集成顯示并處理用戶的交互操作,將用戶操作的請求發往服務器。服務器端程序主要負責接收以Web-Service化的空間信息服務(即對基于OGC規范的空間信息服務)提供的數據。UDDI注冊中心負責對空間信息服務資源的注冊、管理與查詢。

5 結 語

空間信息服務是GIS發展的趨勢,如何集成應用多源空間信息服務也是GIS研究的熱點問題之一。本文分析了當前空間信息服務特點以及服務集成機制,就多源空間信息服務如何集成方面,提出了基于UDDI注冊中心與半透明鏈相結合的集成方法,該方法有效結合了注冊中心和動態服務鏈的優點,大大提高了多源空間信息服務的集成效率,同時應用該方法設計了服務集成框架,利于集成方法的進一步實現。

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An Integration Approach To Multi-source Spatial Information Services

Huang Yan,Li Li
(Wuhan Geotechnical Engineering and Surveying Institute,Wuhan 430022,China)

With the continuous development of Internet and spatial information widely used in various fields,spatial information services are broadly constructed and used.However the current numerous spatial information services only provide relatively single service content.How to put together these present single spatial information services dynamically and organically so as to realize the required integration of spatial information services and achieve serving according to the needs for users has become our problem urgently to be solved.The main content of this paper is the technical method of spatial information services integration.Based on practice,this article focuses on the research of multi-source spatial information service registration management,combination and integration issues,in order to provide a useful reference and try for research and application in related fields.

GIS;spatial information;spatial information services;services integration

1672-8262(2011)04-50-04

P208.1

B

2010—11—25

黃雁(1977—),女,工程師,主要從事GIS應用研究工作。