多節(jié)點協(xié)同地理信息公共平臺建設(shè)實踐

范新成

(臨沂市國土資源局測繪院，山東臨沂276004)

多節(jié)點協(xié)同地理信息公共平臺建設(shè)實踐

范新成

(臨沂市國土資源局測繪院，山東臨沂276004)

基于地理信息與專題信息縱橫互聯(lián)和共享，探討實現(xiàn)多節(jié)點協(xié)同服務(wù)的地理信息公共平臺建設(shè)的難點和創(chuàng)新點，通過建設(shè)實踐，為數(shù)字城市建設(shè)提供有利的案例參考。

多節(jié)點協(xié)同服務(wù);任務(wù)解析分配;服務(wù)代理

一、引 言

2007年6月，國家測繪地理信息局批準臨沂市為全國數(shù)字城市地理空間框架試點工程建設(shè)示范城市。項目啟動前，項目組考察學習了許多城市，如北京、泰州、蘇州、南京，以及國家測繪地理信息局選定的試點城市太原、潛江、嘉興、惠州等。這些地方的公共平臺都做得很好，但大部分主要是只做一個節(jié)點的市級平臺和幾個應(yīng)用，縣級和專題多節(jié)點協(xié)同的都未做。究竟是采用集中式還是分布式多節(jié)點來進行公共平臺建設(shè)是擺在項目組面前的難題。但是經(jīng)過深入調(diào)研發(fā)現(xiàn)，采用多節(jié)點方式可以更好地滿足各部門的實際需求，因此，結(jié)合其他城市的情況，筆者按照本地需求，創(chuàng)新性地進行了多節(jié)點協(xié)同地理信息公共平臺的建設(shè)。

本文通過構(gòu)建多節(jié)點協(xié)同的地理信息公共平臺，對其中涉及的若干難點和關(guān)鍵技術(shù)突破問題進行了探討。

二、主要技術(shù)特點

臨沂立項之前，全國已經(jīng)啟動了27個城市。其中，太原、嘉興和潛江已初步建成，極大地促進了當?shù)匦畔⒒ㄔO(shè)。但是，這些地區(qū)的數(shù)字城市建設(shè)基本上是集中在一個節(jié)點，部署在市測繪行政主管部門，其他政府部門只是單向在線調(diào)用地理信息。這種情況對于臨沂來說遠遠不夠。

臨沂市包括6區(qū)9縣，共17 184 km2，面積廣、人口多、發(fā)展快，如果像其他城市一樣僅僅建立一個市級測繪主節(jié)點，盡管可以涵蓋6個區(qū)，但仍很難滿足要求，必須建立9個縣的測繪分節(jié)點。另外的一個突出特點是，政府各個部門共建共享熱情很高，在線調(diào)用測繪信息的同時，也愿意在線提供專題信息，技術(shù)架構(gòu)是雙向?qū)α鳎辉偈菃蜗蛱峁┑乩硇畔ⅰ?/p>

因此，數(shù)字臨沂建設(shè)立足于從單一節(jié)點走向多節(jié)點，從單向提供走向雙向?qū)α鳎鐖D1所示。其技術(shù)特點可以概括為:測繪信息是分布式存儲、多節(jié)點協(xié)同;專題信息是通過在線注冊，構(gòu)建虛擬數(shù)據(jù)中心;共享方式是從“點—點”走向“點—中心—點”。

圖1 數(shù)字臨沂技術(shù)框架圖

三、難點與創(chuàng)新

1.“1+9”測繪節(jié)點的任務(wù)分配

針對“1+9”測繪節(jié)點，需要解決的第1個難點是，當從任何部門的應(yīng)用終端發(fā)出一個請求時，首先要把這項任務(wù)進行分解，并把子任務(wù)分派至相應(yīng)節(jié)點。具體包括6個步驟:① 確定任務(wù)重要等級，進入排隊隊列;②將任務(wù)分解成測繪數(shù)據(jù)和功能操作兩大類;③細化數(shù)據(jù)從哪個節(jié)點獲取，及其范圍和類型;④判斷用戶權(quán)限;⑤同構(gòu)服務(wù)的在線數(shù)據(jù)集成;⑥同時啟動運維記載服務(wù)狀況。

經(jīng)過反復的研究和試驗，項目創(chuàng)新地提出并建立了任務(wù)解析分配模型(RAAM)。RAAM主要是基于動態(tài)知識庫，該庫由各節(jié)點關(guān)于數(shù)據(jù)、軟件功能和實時計算資源狀況3部分知識構(gòu)成。在動態(tài)知識庫的基礎(chǔ)上，通過解釋器和基于知識的分配算子，對任務(wù)請求進行正確解釋和精確分配，并迅速定位適用的服務(wù)節(jié)點。任務(wù)解析分配模型的原理如圖2所示。

圖2 任務(wù)解析分配模型原理圖

2.30 個專題節(jié)點的服務(wù)代理

針對30多個專題節(jié)點，需要解決的第2個難點即各部門使用了ArcGIS、MapInfo、NewMap、Super-Map、MapGIS等國內(nèi)外10多種軟件，不同專題節(jié)點在虛擬數(shù)據(jù)中心注冊的各種服務(wù)(數(shù)據(jù)、功能、流程等)存在較大差異，包括資源類型不同(WMS、WFS、WCS、WMTS等)、接口風格不同(SOAP RPC、REST等)、交換格式不同(WKT、GML、KML、GeoJSON等)、表現(xiàn)形式不同(符號、線型、色彩等)。

要對外實現(xiàn)“一站式”服務(wù)，必須要求能夠自動或智能地聚合各種服務(wù)資源。經(jīng)過反復的研究和試驗，并完全遵照網(wǎng)絡(luò)服務(wù)規(guī)范(Web Services)，項目創(chuàng)新性地提出并建立了服務(wù)代理模型(SAM)。SAM模型具有以下特點:①支持文件、數(shù)據(jù)庫加載及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)發(fā)現(xiàn);② 根據(jù)服務(wù)規(guī)范進行適配、動態(tài)投影及融合;③ 依據(jù)標準或定制的模式進行渲染;④支持自身和網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)與功能服務(wù)多種方式的聚合和再發(fā)布。其模型原理如圖3所示。

圖3 服務(wù)代理模型原理圖

3.多節(jié)點存儲三維數(shù)據(jù)的快速服務(wù)

針對部署在多節(jié)點上的三維數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實現(xiàn)高效服務(wù)的難題，項目創(chuàng)新性地提出并建立了一種適用于網(wǎng)絡(luò)三維模型優(yōu)化的三維重建方法。該方法將模型的幾何形狀和紋理分成若干等級，建立多級LOD模型。在可視化顯示過程中，通過面向三維目標的方向、位置、拓撲等空間關(guān)系的描述與組合推理模型，參照人類的自然視覺原理，將顯示內(nèi)容與視點緊密相關(guān)，并在保持屏幕顯示信息量固定的前提下，動態(tài)計算可視范圍，確定待顯示模型的等級，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的大范圍三維模型的快速顯示。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下從多節(jié)點調(diào)用的臨沂市區(qū)及縣駐地大面積三維模型數(shù)據(jù)情況如圖4所示。

圖4 網(wǎng)絡(luò)調(diào)用三維模型效果圖

4.多節(jié)點協(xié)同服務(wù)實現(xiàn)

上述3個技術(shù)難點突破以后，項目組建立了縱向貫通臨沂市縣、橫向跨接部門多節(jié)點協(xié)同的市級地理信息公共平臺，實現(xiàn)了臨沂市政務(wù)信息化空間支撐全覆蓋。平臺由1個市級主節(jié)點、9個縣級分節(jié)點、30個專題信息節(jié)點構(gòu)成，分布式存放了覆蓋全市域總量4.2 TB的數(shù)據(jù)。同時，測繪信息和注冊來的部門信息之間可以雙向?qū)α鳎ㄟ^虛擬數(shù)據(jù)中心，把共享方式從“點—點”推向“點—中心—點”，如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)共享方式轉(zhuǎn)變示意圖

同時，研制了高可塑適配插件，實現(xiàn)了與多種通用軟件的無縫鏈接，豐富了平臺的服務(wù)模式。截至目前，臨沂市已有30個部門建立或擴展了42個專題應(yīng)用系統(tǒng)，實現(xiàn)了臨沂市政務(wù)信息化空間支撐全覆蓋，極大地提高了部門的信息化水平。其部分相關(guān)專題應(yīng)用系統(tǒng)列表如表1所示。

表1 部分專題應(yīng)用系統(tǒng)列表

5.建立長效機制

在借鑒相關(guān)城市經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合臨沂實際，建立了政策有保障、技術(shù)有手段、落實有機構(gòu)的平臺運行服務(wù)的整套長效機制。這是國內(nèi)首次在市及下轄縣同時成立測繪地理信息局，負責測繪管理和數(shù)字城市建設(shè)及應(yīng)用推廣，并由市政府出臺了《數(shù)字臨沂地理空間框架建設(shè)與管理辦法》，確立了平臺的唯一性和權(quán)威性地位;國內(nèi)首次由測繪主管部門與相關(guān)30個部門簽訂共建共享書面協(xié)議;國內(nèi)首次提出測繪數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)聯(lián)動更新的技術(shù)方法，并通過平臺實現(xiàn)了整個數(shù)據(jù)資源的一致性維護與更新;國內(nèi)首次在地級市成功建立了公眾地圖網(wǎng)市場化運營機制。

四、實踐效果

通過3年時間、近百人的辛勤努力，數(shù)字臨沂順利建成，并于2010年9月份通過了國家測繪地理信息局組織的驗收。專家組一致認為該項目總體水平達到國際先進，在多節(jié)點動態(tài)協(xié)同、智能服務(wù)代理等方面國際領(lǐng)先，該項目的建設(shè)、應(yīng)用及運營模式對促進地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展和數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)具有示范作用和推廣價值。

多節(jié)點協(xié)同地理信息公共平臺建設(shè)成果已在全國推廣，對我國數(shù)字城市建設(shè)起到了極大的示范帶動作用。截至2011年7月底，已有北京、江西、江蘇、河北等10多個省、直轄市的測繪行業(yè)相關(guān)人員到臨沂參觀、考察學習。

五、結(jié)束語

通過多節(jié)點協(xié)同地理信息公共平臺在臨沂的建設(shè)實踐，為分布式地理信息資源充分共享利用提供了一種切實可行的城市地理信息公共平臺建設(shè)思路。依托多節(jié)點協(xié)同服務(wù)，數(shù)字臨沂地理信息公共平臺已被臨沂市政府作為全市唯一、權(quán)威、通用的地理信息公共平臺在全市投入使用，并先后在30個市級部門、近40個縣級部門建立了應(yīng)用系統(tǒng)，公眾系統(tǒng)點擊率已逾300萬人次。

［1］ 李成名，安真臻，王繼周，等.城市基礎(chǔ)地理空間信息共享原理與方法［M］.北京:科學出版社，2005.

［2］ 李成名，王繼周，馬照亭.數(shù)字城市三維地理空間框架原理與方法［M］.北京:科學出版社，2008.

［3］ 劉勇，壽春法，印潔，等.城市GIS社會化應(yīng)用中的分布式數(shù)據(jù)組織方法研究［J］.測繪科學，2007，32(6): 96-98.

Practice of Construction of Multi-node Cooperative Information Public Platform

FAN Xincheng

0494-0911(2012)08-0069-03

P208

B

2012-02-20

范新成(1974—)，男，山東臨沂人，碩士生，工程師，主要從事數(shù)字城市建設(shè)與應(yīng)用方面的工作。