交通地理信息公共服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)與研究

黃夢(mèng)雄，朱勤東

（福州大學(xué)福建省空間信息工程研究中心空間數(shù)據(jù)挖掘與信息共享教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350002）

0 引言

隨著交通行業(yè)和地理信息共享的飛速發(fā)展，如何做到交通地理信息共用共享已然成為交通信息化和智能化建設(shè)的重點(diǎn)之一。然而，目前交通部門普遍存在著“信息孤島”［1］這一現(xiàn)象。隨著交通行業(yè)內(nèi)部應(yīng)用系統(tǒng)的不斷建設(shè)，應(yīng)用資源在各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中比較分散，面臨建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一以及重復(fù)建設(shè)等問(wèn)題，各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)難以做到信息資源的共享，不能滿足整個(gè)交通行業(yè)資源互操作的應(yīng)用需求。因此，對(duì)交通地理信息共享的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

交通地理信息公共服務(wù)平臺(tái)是為解決交通行業(yè)地理信息共享問(wèn)題而提出的，它能有效地解決交通地理信息應(yīng)用系統(tǒng)不斷建設(shè)中應(yīng)用資源分散、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等問(wèn)題，同時(shí)可提高信息資源的更新速度，為“智慧交通”［2］建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本文對(duì)交通地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的研究，旨在為建設(shè)共享的交通地理信息數(shù)據(jù)服務(wù)及功能服務(wù)平臺(tái)提供參考。

1 公共服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)

1.1 平臺(tái)定位

交通地理信息公共服務(wù)平臺(tái)是定位于交通行業(yè)應(yīng)用的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)［3］，是在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一交通數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)上，提供跨平臺(tái)、專業(yè)開(kāi)發(fā)要求低的交通地理信息服務(wù)及GIS-T［4］功能服務(wù)的技術(shù)體系。平臺(tái)在整個(gè)交通地理信息建設(shè)中，處于一個(gè)承上啟下的關(guān)鍵位置，是交通信息化建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施（如圖1所示）。同時(shí)，也是聯(lián)接交通數(shù)據(jù)中心和各類業(yè)務(wù)運(yùn)用的橋梁，既能統(tǒng)一規(guī)范服務(wù)接口和調(diào)用模式，并進(jìn)行強(qiáng)有力的監(jiān)控和支撐，也能實(shí)現(xiàn)交通數(shù)據(jù)中心與業(yè)務(wù)系統(tǒng)的松耦合，即業(yè)務(wù)系統(tǒng)只關(guān)心業(yè)務(wù)本身，并能從數(shù)據(jù)中心獲取更多的交通信息服務(wù)。

圖1 交通地理信息公共服務(wù)平臺(tái)定位

1.2 數(shù)據(jù)體系架構(gòu)

數(shù)據(jù)是平臺(tái)的“血液”，平臺(tái)本身不生產(chǎn)數(shù)據(jù)，但需要根據(jù)平臺(tái)涉及的數(shù)據(jù)類型及其應(yīng)用模式設(shè)計(jì)體系架構(gòu)。平臺(tái)數(shù)據(jù)體系構(gòu)成分別為核心存儲(chǔ)區(qū)、交換區(qū)、前置交換區(qū)、工作區(qū)、共享區(qū)、發(fā)布區(qū)，具體流程如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)體系架構(gòu)

前置交換區(qū)是與省級(jí)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)（天地圖）對(duì)接設(shè)立的交換區(qū)域，其存儲(chǔ)交換的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可以是瓦片、矢量，并實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的更新。交換區(qū)是交通行業(yè)專題數(shù)據(jù)進(jìn)入平臺(tái)的大門，解決的問(wèn)題是元數(shù)據(jù)的交換、目錄的交換、數(shù)據(jù)更新。平臺(tái)數(shù)據(jù)更新通過(guò)前置交換區(qū)和交換區(qū)匯集到工作區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)的ETL處理，然后入庫(kù)和更新到核心存儲(chǔ)區(qū)中，在核心存取區(qū)中數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)可直接進(jìn)行管理。同時(shí)核心存儲(chǔ)區(qū)可以提取相關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)工作區(qū)的處理，推送到發(fā)布區(qū)。發(fā)布區(qū)是用于存儲(chǔ)對(duì)外發(fā)布的交通數(shù)據(jù)產(chǎn)品，如自然庫(kù)交通專題信息產(chǎn)品，以及各級(jí)各部門向平臺(tái)申請(qǐng)使用的數(shù)據(jù)，都將存儲(chǔ)于該區(qū)。共享區(qū)主要是負(fù)責(zé)平臺(tái)對(duì)外發(fā)布數(shù)據(jù)，通過(guò)核心存儲(chǔ)區(qū)的自動(dòng)化和流程化處理，形成交通行業(yè)版數(shù)據(jù)和交通公眾版數(shù)據(jù)。

1.3 平臺(tái)總體架構(gòu)

交通地理信息公共服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)基于面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA），可分為四個(gè)層次：支撐層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層，其總體架構(gòu)如圖3所示。

支撐層包括網(wǎng)絡(luò)硬件環(huán)境體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和安全保障體系三個(gè)體系，該體系貫穿整個(gè)平臺(tái)。

圖3 平臺(tái)總體架構(gòu)

數(shù)據(jù)層是整個(gè)平臺(tái)的基礎(chǔ)，交通地理數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)監(jiān)理入庫(kù)后，由交通地理信息管理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一數(shù)據(jù)抽取和管理，最終形成行業(yè)版交通地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)和公眾版交通地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，這兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)共同構(gòu)成交通地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的共享數(shù)據(jù)庫(kù)。

交通地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的核心是服務(wù)層。服務(wù)層將所提供的數(shù)據(jù)服務(wù)和功能服務(wù)封裝并發(fā)布為Web Server服務(wù)，通過(guò)服務(wù)管理模塊向各組件或業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供服務(wù)。

應(yīng)用層是交通行業(yè)部門和公眾用戶對(duì)平臺(tái)使用的集合，包含基于平臺(tái)服務(wù)建立的各種業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。

2 平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 SOA的平臺(tái)架構(gòu)

面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA）使用自治的平臺(tái)、獨(dú)立的松散耦合且可重用的服務(wù)作為基本元素來(lái)快速低成本地構(gòu)建可互操作的可進(jìn)化的分布式軟件應(yīng)用，能夠靈活快速地應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)的頻繁變化［5］。通過(guò)SOA開(kāi)發(fā)者可以對(duì)不同的服務(wù)或功能進(jìn)行組合以完成一系列的業(yè)務(wù)邏輯與展現(xiàn)，最終可讓用戶像使用本地桌面業(yè)務(wù)組件一樣方便地調(diào)用服務(wù)或功能等各種資源［6］。

交通地理信息公共服務(wù)平臺(tái)采用面向服務(wù)的軟件架構(gòu)SOA，它將流程邏輯與業(yè)務(wù)邏輯相分離。業(yè)務(wù)邏輯作為服務(wù)提供，流程邏輯通過(guò)將這些服務(wù)連接在一起來(lái)構(gòu)成，可以基于各種服務(wù)接口實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端聚合和客戶端聚合，在一個(gè)開(kāi)放的、靈活的、可擴(kuò)展的架構(gòu)上增強(qiáng)系統(tǒng)的服務(wù)能力。

2.2 數(shù)據(jù)監(jiān)理

數(shù)據(jù)監(jiān)理［7］是對(duì)數(shù)據(jù)按照一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查與管理，以保證數(shù)據(jù)的生產(chǎn)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范。平臺(tái)的數(shù)據(jù)監(jiān)理可分為前置數(shù)據(jù)監(jiān)理和后置數(shù)據(jù)監(jiān)理。前置監(jiān)理主要是對(duì)地方采集的公路數(shù)據(jù)存在重復(fù)路段、飛點(diǎn)、長(zhǎng)直線、打折、自相交、空間拓?fù)溴e(cuò)誤及存在屬性未按規(guī)范填寫(xiě)的問(wèn)題進(jìn)行監(jiān)理，然后通過(guò)交通專網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入。后置監(jiān)理是通過(guò)交通地理信息管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的二次監(jiān)理，主要任務(wù)是對(duì)原圖精度檢查、屬性數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、數(shù)據(jù)的完整性等方面進(jìn)行的質(zhì)量控制。通過(guò)數(shù)據(jù)的前置和后置監(jiān)理手段，能為平臺(tái)底層數(shù)據(jù)質(zhì)量提供有力保障。具體數(shù)據(jù)監(jiān)理流程如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)監(jiān)理流程圖

2.3 ArcGIS Server的底層服務(wù)支撐

ArcGIS Server是一個(gè)由多個(gè)可以分布于多臺(tái)機(jī)器的組件構(gòu)成的分布式系統(tǒng)，它包含一個(gè)可共享的GIS軟件對(duì)象庫(kù)（ArcObjects），能在企業(yè)和Web計(jì)算框架中建立以服務(wù)器為中心、集中式管理并以網(wǎng)絡(luò)為核心支持多用戶的GIS應(yīng)用，擁有制圖、查詢分析和地理編碼的全部功能［8］。

交通地理信息公共服務(wù)平臺(tái)基于底層ArcGIS Server進(jìn)行服務(wù)發(fā)布，ArcGIS Server提供創(chuàng)建和發(fā)布REST/SOAP架構(gòu)風(fēng)格的Web服務(wù)功能。可以使用ArcCatalog發(fā)布，或者直接進(jìn)入ArcGIS Server Manager發(fā)布各種服務(wù)資源，包括數(shù)據(jù)、Geometry、Geoprocessing服務(wù)等，為平臺(tái)的上層應(yīng)用提供支撐。

2.4 B/S、C/S 的混合開(kāi)發(fā)模式

交通地理信息公共服務(wù)平臺(tái)是一種松散耦合的異構(gòu)式環(huán)境，各交通部門對(duì)于數(shù)據(jù)交換平臺(tái)的訪問(wèn)一般在政務(wù)網(wǎng)或?qū)＞W(wǎng)內(nèi)進(jìn)行，應(yīng)用請(qǐng)求和服務(wù)是一種分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。為保證平臺(tái)架構(gòu)的可伸縮性，以及數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)防火墻等方面的安全限制，這種訪問(wèn)連接和服務(wù)部署不能采用傳統(tǒng)的兩層C/S結(jié)構(gòu)模式，而應(yīng)當(dāng)采用B/S和C/S相結(jié)合的混合模式建設(shè)。

這種混合模式是根據(jù)不同的部門對(duì)空間地理信息應(yīng)用的特點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)的狀況，在客戶端和服務(wù)器端進(jìn)行空間處理功能的分配。這種混合模式將基于常用的Web協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，諸如HTTP、JSON來(lái)進(jìn)行信息的交互和傳輸，這樣有助于實(shí)現(xiàn)交通行業(yè)各級(jí)各部門間異構(gòu)程序和平臺(tái)之間的互操作性，從而使存在的應(yīng)用能夠被廣泛的用戶所訪問(wèn)。

3 平臺(tái)服務(wù)模式

交通地理信息公共服務(wù)平臺(tái)可以在保持服務(wù)靈活性和擴(kuò)展性的前提下，實(shí)現(xiàn)交通地理信息數(shù)據(jù)的整合、管理和網(wǎng)絡(luò)化共享的在線服務(wù)模式，并與不同部門業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)共享與交換，可對(duì)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供空間數(shù)據(jù)服務(wù)以及功能服務(wù)，同時(shí)降低使用門檻，以滿足交通業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)和GIS-T功能服務(wù)的需求。

無(wú)論是弱GIS部門還是強(qiáng)GIS部門，對(duì)平臺(tái)的使用都可以基于以下四類服務(wù)模式：

a）可以直接登入平臺(tái)門戶網(wǎng)站進(jìn)行相關(guān)操作，如公交查詢、地圖標(biāo)會(huì)、全文檢索查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)展示等；

b）在交通行業(yè)已經(jīng)存在的C/S架構(gòu)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，通過(guò)開(kāi)通底層數(shù)據(jù)訪問(wèn)權(quán)限，對(duì)空間數(shù)據(jù)引擎接口進(jìn)行對(duì)接；對(duì)于B/S架構(gòu)的系統(tǒng)，除使用上述對(duì)底層數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)外，還可通過(guò)遵循相同的服務(wù)接口標(biāo)準(zhǔn)，與平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)接；

c）可以將第三方服務(wù)注冊(cè)到平臺(tái)中，服務(wù)可以包括數(shù)據(jù)服務(wù)和業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)中的平臺(tái)沒(méi)有的功能服務(wù)接口，注冊(cè)進(jìn)來(lái)的服務(wù)經(jīng)過(guò)管理員審核和入庫(kù)后，可以供其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)調(diào)用；

d）能通過(guò)平臺(tái)提供的數(shù)據(jù)服務(wù)和GIS-T功能服務(wù)接口，進(jìn)行快速二次開(kāi)發(fā)，搭建自己的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著交通信息化建設(shè)的不斷發(fā)展，交通地理信息共享的問(wèn)題已經(jīng)成為信息化建設(shè)部門關(guān)注的焦點(diǎn)。本文根據(jù)交通地理信息公共服務(wù)平臺(tái)在交通地理信息建設(shè)中的定位，設(shè)計(jì)了平臺(tái)的數(shù)據(jù)交換體系和總體架構(gòu)體系，同時(shí)對(duì)平臺(tái)建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)和服務(wù)模式進(jìn)行闡述和探討。隨著各省交通云計(jì)算平臺(tái)的建設(shè)，如何把交通地理信息公共服務(wù)平臺(tái)融入到交通云計(jì)算平臺(tái)是下一步研究的重點(diǎn)。本文的研究旨在為建設(shè)共享的交通地理信息數(shù)據(jù)服務(wù)及功能服務(wù)平臺(tái)提供參考。

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