市級地理信息共享服務構建研究

呂家騏，王雷，陳祥蔥

(1.哈爾濱市勘察測繪研究院，黑龍江哈爾濱 150010;2.哈爾濱數字城市科技有限公司，黑龍江哈爾濱 150010)

1 引言

近年來隨著國家測繪局“天地圖”項目的快速推進和地理信息技術的發展，各省都已建設省級節點的地理信息公共服務平臺，并融入天地圖實現與國家級節點的服務聚合。在市級節點上部分城市也已完成市級地理信息共享服務產臺的建設。市級地理信息服務具有服務模式單一、數據更新滯后、功能需求復雜、用戶數量大、網絡環境復雜等特點。如何構建市級的地理信息服務體系、規劃服務模式就成了公共服務平臺研究的重要內容。本文從建設市地理信息公共服務平臺的實際出發，介紹了市級地理信息平臺的服務體系、服務模式、服務層式等方面，研究市地理信息公共服務平臺的服務體系。

服務式GIS是在組件式GIS基礎上的質的飛躍，也是對組件式GIS順理成章的升級。在組件式GIS功能強大的組件群基礎上，服務式GIS采用面向服務的軟件工程方法，把GIS的全部功能封裝為Web服務，從而實現了被多種客戶端跨平臺、跨網絡、跨語言地調用，并具備了服務聚合能力以集成來自其他服務器發布的GIS服務。服務式GIS是一個完整的、面向服務的GIS軟件技術體系，它包括服務提供者、服務消費者和服務規范。服務式GIS同時也是一個全功能的GIS技術體系，遠遠超越了WebGIS時代的功能。

2 服務體系總體框架

2.1 服務體系規劃

圖1 服務內容規劃

平臺服務體系由支持系列互操作接口規范的地理信息服務基礎軟件、平臺管理軟件及二次開發接口庫組成。服務體系結構設計遵循OGC空間信息服務模型和調用規范，提供基于面向服務架構(SOA)的地理信息共享服務。服務體系建設包括基礎服務建設、服務拓展和服務目錄與接口建設。服務內容包括地圖服務、要素服務、地理處理服務、地理數據服務、元數據服務、地址匹配服務、網絡服務及其他開放服務。依據服務內容和服務方式，平臺將服務分割為兩類，即平臺基礎服務和專題應用服務:平臺基礎服務為地圖服務和影像服務，這兩類以圖片的形式提供平臺所有服務的底圖和基礎空間參考，是其他專業服務或行業應用數據應用的基礎載體;專題應用涵蓋要素服務、地理處理服務、地理數據服務、網絡服務及其他服務，這些服務與行業應用或專題結合，脫離單純的地理空間數據展示與表現，更側重于地理空間數據與業務結合的增值應用。

2.2 四個層次的共享服務

共享服務平臺考慮到用戶的多元化及各委辦局應用的多樣性，而將地理信息共享服務平臺構建深度不同的多級別服務。服務包括:數據服務共享、地圖服務共享、功能服務共享、應用服務共享這些服務不僅可以單獨提供應用，還可以通過服務聚合技術與相應的其他部門的信息資源服務聚合后再為相應的部門提供地理信息行業解決方案。

(1)數據服務共享

作為其他服務的基礎服務，可為用戶提供最基本的數據使用服務。平臺建立元數據管理目錄，方便各行業職能部門對空間基礎地理數據不同版本、不同類型的檢索、查詢、瀏覽等應用。為其他行業GIS應用提供根本的保障以及最直接的技術資源。客戶端可以通過Lan或Wan訪問空間數據庫。該服務擁有復制數據庫，提取數據，在數據庫中進行查詢的操作能力。數據服務也可以用來通過Internet定期同步不同數據庫中的數據。

(2)地圖服務共享

建立模板化的地圖配置工具，根據行業規范標準，實現地圖發布，提供地圖共享服務。具備滿足行業規范的，體現行業特點的，可以定制的地圖服務功能。

(3)功能服務共享

根據不同行業的應用需求，將傳統的組件式GIS的功能進行封裝，并通過WEB服務的方式進行調用。從而解決了用戶對專業化GIS的應用以及對傳統桌面GIS軟件的依賴。

(4)應用服務共享

應用服務是建立在數據服務、地圖服務和功能服務的基礎上，為職能部門行業管理提供GIS應用服務。應用服務可以被規劃為多層次的SOA應用架構，也可以被規劃為多角度的應用模型。通過共享平臺系統，為各職能部門提供應用服務，可以進一步優化資源配置，提升平臺系統利用效率，發揮平臺系統的應用價值。

3 服務體系建設

服務體系基于ArcGIS Server 10進行服務發布，采用REST風格的WebService進行服務封裝。服務體系建設包括基礎服務建設、服務拓展和服務目錄與接口建設。在平臺體系中，服務內容包括地圖服務、要素服務、地理處理服務、地理數據服務、網絡服務及其他開放服務。依據服務內容和服務方式，平臺將服務分割為兩類，即平臺基礎服務和專題應用服務:平臺基礎服務為地圖服務和影像服務，這兩類以圖片的形式提供平臺所有服務的底圖和基礎空間參考，是其他專業服務或行業應用數據應用的基礎載體;專題應用涵蓋要素服務、地理處理服務、地理數據服務、網絡服務及其他服務，這些服務與行業應用或專題結合，脫離單純的地理空間數據展示與表現，更側重于地理空間數據與業務結合的增值應用。

3.1 基礎地圖服務

平臺基礎服務是行業應用服務的承載平臺，是用戶使用空間數據和調用服務的基礎背景。平臺基礎服務主要由Web地圖服務(WMS)、Web要素服務(WFS)和Web覆蓋服務(WCS)組成。其中，Web地圖服務返回的是圖層級的地圖影像;Web要素服務返回的是要素級的GML編碼，并提供對要素的增加、修改、刪除等事務操作，是對Web地圖服務的進一步深入;Web覆蓋服務面向空間影像數據，它將包含地理位置的地理空間數據作為“覆蓋(Coverage)”。對于WMS和WCS服務，實現的基本原理是將地圖或影像切割為瓦片，通過瓦片在客戶端得重新組合形成完整的地圖。

圖3 地圖服務構建流程

3.2 空間位置服務

空間位置服務的主要內容包括空間位置識別、空間位置數據轉換以及空間位置關聯信息。空間位置識別包括地名識別和編碼識別。識別步驟包括地名分詞、地名模糊匹配、最優結果選取等步驟。該服務接收用戶反饋的地名信息。基于地名詞典庫和編碼規則實現地名分詞和編碼語義識別。運用正向最大匹配或逆向最大匹配實現地名的模糊匹配。對所有模糊匹配的結果進行優選，與地名地址數據庫結合，獲取地名的精確定位。關聯相關信息并反饋用戶，完成空間位置服務。采用WebService技術實現空間位置服務的發布。

3.3 地圖功能服務

后臺服務開發主要有兩種方式，即基于ArcGIS Server的REST API開發和基于ArcGIS Server Object Extension開發。兩種開發屬于不同應用級別的開發。地圖功能服務采用二者結合的方式進行開發。REST API開發開發速度快，方式簡單，適用于后臺服務的大部分開發。包括地圖服務、要素服務、網絡服務等。Server Object開發基于ArcObject開發，開發難度較高，但可供開發定制的空間較大，適用于自定義服務的開發。如空間地址匹配、空間地址識別等自定義服務的開發。基于AO開發的工具封裝程度高，能得到很好的重用。通過WebService方式對各種地圖功能服務進行發布，實現平臺服務使用戶的快速調用。

4 服務應用模式

數據服務、分析處理服務、表達服務等通過注冊服務注冊到目錄中，組織成應用客戶業務需要的邏輯結構。應用客戶通過搜索和發現機制查找目錄服務訪問門戶提供的瀏覽服務、數據服務、分析處理服務、表達服務，進行綁定實現調用。基礎地理信息共享服務提供的各類服務可以通過以下5類方式進行應用。

(1)直接應用

通過瀏覽器在線調用各種地圖服務，實現業務數據與政務底圖的結合應用。

(2)定制應用

利用二次開發接口，結合用戶的特殊需求進行個性化圖形界面的封裝及功能的開發和擴展進而定制專題應用系統。

(3)標準服務

遵循OGC的WMS和WFS等標準規范，實現地圖和地理要求的共享網絡服務，支持客戶端采用其他GIS系統開發專題應用系統，采用分布式調用系統資源。

(4)內嵌調用

支持用戶已經投入使用的業務運行系統在不作任何改動的前提下，嵌入式在線調用地理信息服務。

(5)地址匹配

支持用戶上傳已有的業務地址數據通過共享服務平臺解譯出空間標識數據，從而進行行業地理定位。

5 結語

近年來，越來越多的政府部門提出要使用和建設GIS系統和GIS數據，然而由于缺少統一的技術標準和空間數據共享平臺，各部門在空間數據采集和系統建設上往往只根據自身的行業特點進行，導致了數據格式，空間參考，GIS系統等方面的不一致性，形成一個個信息孤島。為了解決這種局面，基礎地理信息共享服務平臺通過“市級一張圖”的概念，應用服務聚合、SOA等多種技術為行業政府部門GIS需求提供解決方案。各行業可根據自身的行業特點、數據基礎、領域模型等資源與共享平臺進行整合。這樣消除了“信息孤島”，有效地避免了空間數據的重復采集和GIS系統的重復開發，大大節省了政府投資。

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