應(yīng)急管理GIS的數(shù)據(jù)管理

田宇馳

（成都理工大學(xué)，四川 成都 610059）

應(yīng)急管理GIS的數(shù)據(jù)管理

田宇馳

（成都理工大學(xué)，四川 成都 610059）

面對國內(nèi)外自然災(zāi)害頻發(fā)的現(xiàn)狀，GIS的應(yīng)用越來越廣泛，尤其是在應(yīng)急管理中的應(yīng)用。本文主要通過分析應(yīng)急管理GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理現(xiàn)存的問題，提出一種基于DOA架構(gòu)的數(shù)據(jù)一體化管理方法。最后，基于WebService技術(shù)，在省級應(yīng)急指揮GIS系統(tǒng)中驗證該方法，使空間數(shù)據(jù)得到了一體化管理。

GIS；WebService；數(shù)據(jù)管理；數(shù)據(jù)注冊中心；XML

1．引言

近年來，在全國乃至全世界的范圍內(nèi)，自然災(zāi)害時有發(fā)生，給人民生命財產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重威脅。在這樣的大背景下，GIS應(yīng)用越來越廣泛和深入，在各行各業(yè)都得到了體現(xiàn)。然而，在GIS系統(tǒng)應(yīng)用中，涉及到的數(shù)據(jù)種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其在數(shù)據(jù)存儲以及系統(tǒng)架構(gòu)上都存在一定程度的不同，致使數(shù)據(jù)管理成為GIS應(yīng)用的重要問題之一，直接影響GIS應(yīng)用的效果?，F(xiàn)有的解決辦法多為分布式數(shù)據(jù)存儲管理辦法。這樣的方式不僅增加了數(shù)據(jù)的冗余，也增加了數(shù)據(jù)更新維護的代價，影響了數(shù)據(jù)顯示的效率。本文基于DOA架構(gòu)，G/S訪問模式，采用數(shù)據(jù)注冊的方式，為應(yīng)急管理GIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理提供一種可行的方案。

2．應(yīng)急管理GIS系統(tǒng)中數(shù)據(jù)管理現(xiàn)存問題

應(yīng)急管理GIS應(yīng)用中數(shù)據(jù)量巨大。同時，因數(shù)據(jù)采集方式、技術(shù)的不同，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)種類和格式也不同，如結(jié)構(gòu)化/非結(jié)構(gòu)化、空間/非空間數(shù)據(jù)。如何有效管理海量、異構(gòu)數(shù)據(jù)，成為GIS應(yīng)用的關(guān)鍵問題。

通過對現(xiàn)有GIS系統(tǒng)的構(gòu)建分析可知：2．1 應(yīng)急管理GIS系統(tǒng)存在的問題(1)應(yīng)急管理系統(tǒng)需要整合以空間信息為主的各類數(shù)據(jù)，對異構(gòu)數(shù)據(jù)的交換、共享和協(xié)同要求高；

(2)空間信息的數(shù)據(jù)處理過程復(fù)雜，專業(yè)性強；(3)空間信息的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力差，數(shù)據(jù)管理效率低下；(4)基于空間信息的建模、評估、分析、輔助決策過程復(fù)雜。

2．2 應(yīng)急管理GIS大眾化應(yīng)用特點

(1)便捷性：用戶可以方便快捷地利用GIS得到所需的空間信息服務(wù)；

(2)真實性：為用戶提供數(shù)據(jù)和服務(wù)，真實地表達地理環(huán)境和周圍的事物及實時狀態(tài)；

(3)體驗性：用戶能夠在GIS的三維可視化環(huán)境中任意漫游和交互；

(4)自主性：用戶可以按照自己的需要對GIS提供的數(shù)據(jù)和服務(wù)進行訪問、定制和發(fā)布；

(5)并發(fā)性：允許多個用戶對GIS進行同時訪問，用戶數(shù)量不斷增長；

(6)分散性：GIS提供的數(shù)據(jù)和服務(wù)具有分布的特性。

針對上述問題，現(xiàn)有架構(gòu)C/S、B/S模式無法一一支持。G/S模式借鑒了C/S和B/S模式的優(yōu)點，基于數(shù)據(jù)注冊中心，設(shè)計統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換命名規(guī)范，利用元數(shù)據(jù)對各類數(shù)據(jù)（結(jié)構(gòu)化/非結(jié)構(gòu)化、實時/非實時、空間/非空間數(shù)據(jù)等）進行標(biāo)識和注冊，為客戶端提供快速查詢、定位等服務(wù)，有效地解決GIS系統(tǒng)應(yīng)用中存儲管理、服務(wù)響應(yīng)、信息表達、操作控制、技術(shù)復(fù)雜、分析服務(wù)等空間信息服務(wù)的瓶頸問題，真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)一體化管理。

3．DOA架構(gòu)——面向數(shù)據(jù)的體系架構(gòu)

DOA架構(gòu)，即棉紡數(shù)據(jù)的體系架構(gòu)，是一種用于解決大數(shù)據(jù)管理和服務(wù)問題的面向海量異構(gòu)數(shù)據(jù)組織管理架構(gòu)。它包括了云端，即物理采集云、網(wǎng)絡(luò)采集云和存儲云；客戶端，即移動通訊設(shè)備、個人電腦、服務(wù)器等設(shè)備；以及數(shù)據(jù)注冊云平臺。DOA以大數(shù)據(jù)注冊機制為核心，通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)識和數(shù)據(jù)交換規(guī)范，實現(xiàn)對多系統(tǒng)中海量、異構(gòu)、實時數(shù)據(jù)的有效管理，為數(shù)據(jù)服務(wù)在客戶端的動態(tài)聚合提供支持。G/ S（General-Browser/Service-Cloud，通用瀏覽器/服務(wù)云）模式，是基于DOA架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)信息訪問與服務(wù)模式，以HGML（Hyper Geographic Markup Language，超地理標(biāo)記語言）為核心，以基于XML的數(shù)據(jù)注冊與數(shù)據(jù)交換機制為主線，通過云服務(wù)下的海量數(shù)據(jù)管理及客戶端聚合服務(wù)機制，有效解決存儲管理、服務(wù)響應(yīng)、網(wǎng)絡(luò)帶寬、信息表達、操作控制、技術(shù)和分析等瓶頸問題。（DOA架構(gòu)示意圖，如圖1）

該架構(gòu)中的“存儲云”、“物理采集云”和“網(wǎng)絡(luò)采集云”的數(shù)據(jù)向數(shù)據(jù)注冊云平臺中進行注冊。使用者通過向數(shù)據(jù)注冊云平臺請求有關(guān)元數(shù)據(jù)來請求數(shù)據(jù)服務(wù)，通過在數(shù)據(jù)注冊云平臺中的查詢結(jié)果返回元數(shù)據(jù)信息。則使用者根據(jù)元數(shù)據(jù)內(nèi)容對服務(wù)器進行訪問，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互?！按鎯υ啤焙汀拔锢聿杉啤?、“網(wǎng)絡(luò)采集云”有著如數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲、交換等等緊密數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。

該架構(gòu)以應(yīng)急管理為應(yīng)用背景，以基于HGML的海量、異構(gòu)數(shù)據(jù)交換標(biāo)記語言EMML（Emergency Management Markup Language）為核心，在分布式普適計算環(huán)境下構(gòu)建而成。在此說明基于XML的HGML、EMML等關(guān)系，如表1：

表1HGML、EMML、XXML關(guān)系

4．應(yīng)急管理GIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理實現(xiàn)

4．1 基于HGML的數(shù)據(jù)注冊中心

DRC（Data-Registration Center，數(shù)據(jù)注冊中心）是一種管理環(huán)境，用于統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)的定義與命名規(guī)范。通過元數(shù)據(jù)對各類數(shù)據(jù)（空間/非空間數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)化/非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、實時/非實時數(shù)據(jù)等）進行標(biāo)識和注冊[26]。通過對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，為客戶端和云端（服務(wù)器群）提供數(shù)據(jù)查詢和定位服務(wù)。數(shù)據(jù)注冊中心DRC使用HGML管理元數(shù)據(jù)。存儲數(shù)據(jù)資源的地址，是實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理的基礎(chǔ)。DRC主要由數(shù)據(jù)分級管理、元數(shù)據(jù)注冊發(fā)布、數(shù)據(jù)信息查詢、定位管理模塊組成。HGML作為空間數(shù)據(jù)共享交換規(guī)范，在海量異構(gòu)空間數(shù)據(jù)的交換和管理中起到重要作用。

基于G/S模式，在空間信息服務(wù)云中，數(shù)據(jù)注冊中心在空間信息資源的管理和應(yīng)用中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用：

(1)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)注冊與管理平臺

數(shù)據(jù)注冊中心用于解決分散數(shù)據(jù)集中管理的問題。DRC通過以HGML為載體的數(shù)據(jù)交換規(guī)范實現(xiàn)分散數(shù)據(jù)的集中管理和維護，從而實現(xiàn)海量異構(gòu)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理與訪問。

(2)提供可靠的數(shù)據(jù)查詢定位機制

數(shù)據(jù)注冊中心要為數(shù)據(jù)訪問者提供數(shù)據(jù)查詢定位機制，保證客戶端快速查詢數(shù)據(jù)，同時準(zhǔn)確定位，便于空間信息資源的高效訪問。

數(shù)據(jù)注冊中心用于實現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)注冊以及為查詢請求返回服務(wù)地址。下面，以應(yīng)急管理應(yīng)用為大的背景，以基于HGML的EMML為核心，數(shù)據(jù)注冊中心簡單工作模型如圖2所示：

圖2 數(shù)據(jù)注冊中心簡單工作模型

EMML作為應(yīng)急管理應(yīng)用中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)一交換規(guī)范，結(jié)合Web服務(wù)等技術(shù)，及數(shù)據(jù)注冊中心工作模型，解決分布式異構(gòu)環(huán)境下的空間數(shù)據(jù)共享和系統(tǒng)互操作等問題。EMML（是XXML的一種，具體關(guān)系見表1）因其簡單靈活的標(biāo)準(zhǔn)化格式，具備較強的實用性和廣闊的發(fā)展前景，已經(jīng)被GIS相關(guān)行業(yè)認(rèn)可和使用。值得注意的是，由于利用Internet傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的安全性需引起重視，本文將不作進一步研究。

4．2 Web Service技術(shù)

Web Service相關(guān)協(xié)議簡單介紹如下：

(1)XML

XML（Extensible Markup Language），作為一種數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，是Web Service跨平臺的基礎(chǔ)。XML是信息描述、信息交換的標(biāo)準(zhǔn)手段，它以標(biāo)準(zhǔn)化的文本格式將復(fù)雜數(shù)據(jù)進行格式化。XML可以獨立使用，也可以與多種相關(guān)技術(shù)組合。用戶可根據(jù)需求基于XML定義元素標(biāo)記或其它屬性。XML具有易移植性和可讀性好等特點。

(2)SOAP

SOAP（Simple Object Access Protocol），是基于XML為消息載體的Web Service的核心成員之一，用于信息交換，以保證消息的正確發(fā)送和接收。SOAP主要有文件頭（Header）和消息體（Message Body）組成，文件頭是可選擇的部分，消息體是SOAP中必須定義的部分。

(3)WSDL

WSDL(Web Service Description Language)，是Web Service描述語言，是Web服務(wù)的接口定義。通過WSDL可以說明具體如何與Web服務(wù)進行通信?；赬ML規(guī)定用戶調(diào)用Web服務(wù)位置、支持協(xié)議、參數(shù)信息等。WSDL主要包括消息類型（Type）、消息（Message）、消息參數(shù)（Part）、操作（Operation）、端口類型（Port Type）等基本元素。

4．3 應(yīng)用實例

DOA架構(gòu)的特點是以數(shù)據(jù)為中心，以標(biāo)示為主線作為基礎(chǔ)，在應(yīng)急管理GIS平臺上通過EMML實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。通過Web Service技術(shù)，實現(xiàn)對應(yīng)急數(shù)據(jù)的一體化管理?；贒OA的一體化數(shù)據(jù)管理方案在省級應(yīng)急指揮GIS系統(tǒng)中進行了驗證，確定該方案為可行性方案。

在省級應(yīng)急指揮GIS系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)注冊中心是服務(wù)器到客戶端之間聯(lián)系的紐帶，它以EMML為數(shù)據(jù)載體，標(biāo)識資源位置以及共享數(shù)據(jù)存儲，是實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的核心，通過數(shù)據(jù)注冊中心提供的數(shù)據(jù)服務(wù)，客戶端獲取數(shù)據(jù)資源位置并進行數(shù)據(jù)訪問。應(yīng)急管理GIS中一體化數(shù)據(jù)管理的技術(shù)實現(xiàn)流程如圖3所示：

圖3 應(yīng)急管理GIS中一體化數(shù)據(jù)管理的技術(shù)實現(xiàn)流程

5．總結(jié)

傳統(tǒng)色數(shù)據(jù)管理方法對于如何在存儲系統(tǒng)中有效組織空間數(shù)據(jù)，如何充分利用云服務(wù)的高計算能力、高分析能力等問題并沒有得到有效的解決。本文基于DOA架構(gòu)，G/S訪問模式，采用數(shù)據(jù)注冊的方式，為應(yīng)急管理GIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理提供一種可行的方案。

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[3]苗放，袁宏永，楊文暉等．應(yīng)急管理空間信息云服務(wù)體系架構(gòu)[J]．2011,11．

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[6]Ken Chen,Fang Miao,Wenhui Yang．Research on a New Digital Earth Platform Service Mechanism Based on G/S Model．7th International Symposium on Digital Earth Secretariat(ISDE2011),2011．

Research of Data Management in Emergency Management GIS

Tian Yuchi
(Chengdu University of Technology,Chengdu 610059,Sichuan)

With the frequent natural disasters at home and abroad,the application of GIS is used more widely,especially in emergency management.This paper analyzes the existing problems of data management in GIS system of emergency management,proposes a method of integrated management based on DOA.Finally,based on WebService technology,this method is checked in GIS system of provincial emergency management,enabling the spatial data to be in integrated management.

GIS;WebService;data management;data registry Center;XML

田宇馳，女，四川華鎣人，碩士研究生，研究方向：計算機軟件與理論。