海南國際旅游島地理信息公共平臺建設技術研究與應用

劉 璐，王小軍，陳 慧，盧金莎

(國家測繪地理信息局海南基礎地理信息中心，海南海口570203)

一、引 言

海南國際旅游島地理信息公共平臺(以下簡稱“平臺”)是海南國際旅游島數字地理空間框架建設項目的重要組成部分，通過平臺對海南省各類地理信息資源進行集中展示、管理及發布，既能夠滿足用戶對空間信息的獲取及服務需求，也是提高海南省地理信息服務能力及提升海南信息化建設水平的一個重要手段［1］。

二、平臺概況

海南國際旅游島地理信息公共平臺的建設目的是構建統一、權威的地理信息公共平臺，形成全省虛擬的地理信息數據中心，實現可公開的地理空間信息與其他專題信息的實時交換和共享。

平臺建設主要內容包括平臺數據集建設、平臺軟件系統建設和支撐環境建設［2］。平臺不僅實現了海南島省級基礎地理信息數據的在線共享，還為用戶提供了在線地圖、資源中心、智能裝配和應用開發4種地理信息應用模式，使不同需求的用戶可以簡單、便捷地使用平臺的功能和服務。平臺根據服務對象及運行網絡環境的不同分為政務版平臺和公眾版平臺，總體架構如圖1所示。

三、平臺建設技術與應用

平臺在建設過程中借鑒了其他數字城市地理信息公共平臺建設中的一些經驗，同時結合海南國際旅游島數字地理空間框架建設的要求，針對平臺的服務對象、服務模式和服務質量等方面提出了一些新的思路。本文重點介紹以下5個方面的技術和應用情況。

圖1 海南國際旅游島地理信息公共平臺總體架構

1.開放式的平臺開發框架

以往很多數字城市地理信息公共平臺的建設僅僅是根據前期的系統設計開發出的具有固定功能的軟件系統，滿足當時的功能和業務需求。但隨著應用的不斷深入，平臺管理者和使用者將會提出更多的、各種各樣的功能需求，此時，傳統的開發方式就要在原有系統基礎上進行改造，或者重新開發新的系統。這樣的開發方式付出的代價一般較大，而且平臺的生命力也不具備可持續性。

平臺在建設過程中提出了“用戶既是平臺使用者又是參與者”的理念，按照“面向需求、按需服務”的思路設計搭建了開放式的平臺開發框架(New-MapPlat4_SDK)，建立了開放式的地理信息公共平臺軟件系統。

NewMapPlat4_SDK是基于NewMapServer4 API及NewMapPlat4的二次開發框架包，它采用模塊化思想，對NewMapServer4 API中與map對象的通信進行了進一步封裝，并提供NewMapPlat4的通用接口［3］，如圖2所示。利用平臺開發框架，可以從零開始快速搭建應用模塊，并無縫集成到地理信息公共平臺中，也可以將其作為基本框架，在此之上開發各種應用系統。

基于平臺構建的開放式開發框架，不僅實現了平臺應用功能的插拔式裝卸和界面的自主化布局，而且也能夠使用戶根據需求自行開發功能模塊，無縫集成在平臺中進行使用，實現個性化平臺。

圖2 NewMapPlat4_SDK開發架構圖

2.智能裝配技術

綜觀各種地理信息應用系統，盡管表現形式各具風格，但其所實現的功能存在著很多的共性，如絕大多數系統都提供地圖的漫游、縮放、查詢、統計、分析等功能。因此如果將共性的功能實現與非共性的界面表現相隔離，進行獨立管理維護，將能大幅度提高軟件開發的代碼復用度，增強軟件系統的可維護性［4］。

平臺在建設過程中，結合多數用戶對地理信息應用系統的共性需求和不同專業部門用戶的特性需求，通過將用戶對數據、功能和界面的需求進行細顆粒度的分解，并基于開放式的平臺開發框架進行功能封裝，形成了可復用的服務集合，包括地圖服務庫、功能服務庫和界面庫等。用戶可以根據自身的需求特點，采用可視化的方式從平臺服務集合中選取需要的地理信息服務、系統功能和界面風格，平臺將自動生成應用系統，并實時在線進行預覽使用。除此之外，平臺還基于大數據的思想和先驗知識需求解譯技術等，實現了一鍵裝配功能。用戶只需選擇需求特點的定義，平臺便智能化地解譯并裝配出所需的應用系統。

智能裝配除了實現應用系統的按需裝配，還提供了省、市、縣平臺一體化解決方案，通過基礎設施虛擬化技術實現計算機資源和網絡資源一體化，通過數據邏輯集中或物理集中的方式實現平臺數據服務資源管理一體化。

基于智能裝配技術實現了個性化平臺的在線按需定制，在功能與數據相對“固化”的通用地理信息平臺基礎上，擴展了平臺服務的靈活性和針對性。

3.應用系統在線虛擬部署技術

很多地理信息公共平臺為用戶提供了自主化定制專題應用系統的功能，但常見的應用模式是用戶必須將定制完成的應用系統下載到本地，并構建一套專題應用系統的運行環境，實現專題系統的上線運行。這種模式對于具備相關條件的專業部門是可實現的，但對于一般的GIS用戶來講，搭建一套系統運行環境將會成為用戶對地理信息應用的一種制約，從而影響平臺的應用推廣。

因此，平臺在建設過程中通過在線虛擬部署技術，使用戶利用智能裝配定制出的專題應用系統可以實時遠程部署在平臺提供的服務器等運行環境中，直接為用戶提供應用，免去用戶部署維護的麻煩。應用系統在線虛擬部署技術是平臺基于云計算的理念設計實現的，平臺不僅為用戶提供所需的地理信息服務，同時也為用戶提供應用系統所需的資源(包括服務器、存儲和網絡等)。采用這種方式，可以使不同層級的用戶都能夠簡單方便地使用平臺和相關服務，擴大平臺的用戶覆蓋范圍。

4.服務器集群和負載均衡技術

隨著政府部門用戶頻繁與深入使用平臺發布的地理信息服務，其工作越發依賴豐富多樣的在線地理信息，因此對地理信息公共平臺的服務質量提出了較高要求［5］。研究表明，地理信息服務網站的服務質量通常包括用戶請求等待時間、并發性、可用性和可操作性等4項關鍵指標，其中用戶請求等待時間需小于 1 s［6］。

因此，平臺在建設過程中，通過組建服務器集群，并利用負載均衡技術在服務器集群間進行業務均衡的方案，以達到解決如服務器單點故障、資源短缺、可擴展性差等問題的目的，從而提高地理信息服務質量。平臺部署時將多臺服務器通過網絡互聯組成一個服務器集群，每臺服務器均提供相同或相似的地理信息服務，在服務器集群前端部署一臺負載均衡設備，負責根據均衡策略將用戶的請求分發到不同的服務器，以此獲得優化的服務器資源利用、最優的吞吐量、最小的反應時間，避免過載［5，7］，如圖3 所示。通過采用服務器集群和負載均衡技術，使平臺具備可擴展的能力，隨著應用壓力的增加，可隨時提高平臺的服務能力。

圖3 平臺網絡部署結構圖

5.服務器虛擬化技術

虛擬化可以將IT環境改造為更加強大、更具彈性、更富有活力的架構。通過把多個操作系統整合到一臺高性能服務器上，最大化利用硬件平臺的所有資源，用更少的投入實現更多的應用;還可以簡化IT架構，降低管理資源的難度，避免IT架構的非必要擴張。

平臺在實施部署過程中，利用虛擬化軟件(VM-ware ESXi)將多臺物理服務器和存儲設備劃分為若干的邏輯區，共享使用統一的物理資源，并通過虛擬出多套操作系統，形成平臺服務器集群，如圖4所示。多個虛擬機之間互不干擾，每個虛擬機擁有獨立的虛擬化硬件，與底層硬件相對獨立，每個操作系統鏡像中部署一個地理信息服務軟件(NewMapS-erver)，這樣每臺物理服務器上就可以同時有多個地理信息服務軟件，以達到硬件資源的最大化利用［8］。利用虛擬化技術可以實現根據平臺不同服務負載的不同，動態調整所分配的資源;同時還能夠根據服務規模的增長，動態擴展硬件設備，從而提高平臺的服務能力和響應效率。

圖4 服務器虛擬化示意圖

四、結束語

海南國際旅游島地理信息公共平臺建設中關于開放式平臺開發框架、智能裝配、負載均衡和虛擬化等技術的研究應用對其他數字省區和數字城市建設具有一定的參考意義。海南國際旅游島地理信息公共平臺的建設，可滿足海南省政府部門和社會公眾對地理信息的需求，對提高海南省空間地理信息的利用率、提升政府測繪公共服務水平、推進地理信息資源的共建共享具有重要意義，為促進地理信息產業的發展和海南國際旅游島建設提供現代化科技信息服務。

［1］王小軍，陳慧，劉璐，等.關于數字省區地理空間框架建設的研究與思考［J］.測繪通報，2012(6):28-30.

［2］國家測繪局.CH/Z 9001—2007數字城市地理空間信息公共平臺技術規范［S］.北京:測繪出版社，2007.

［3］洪志遠.NewMapPlat4模塊開發手冊［G］.北京:中國測繪科學研究院GIS所，2012.

［4］中國測繪宣傳中心.數字城市地理空間框架建設項目技術介紹［EB/OL］.2010-10-27.http:∥www.zgchb.com.cn/article/2010/1027/article_17984.html.

［5］翟永，楊曦.地理信息服務網站服務器集群負載均衡技術應用研究［J］.地理信息世界，2010(6):20-23.

［6］JIRI H，JIRI A.Testing of WebMap Services［G］.Spatial Data Infrastructares Research，2009.

［7］翟永，陳杰，劉磊.基于集群技術的“天地圖”運行支持環境設計［J］.地理信息世界，2011(8):16-19.

［8］儲莊.虛擬化技術在公共服務平臺中的應用［J］.上海國土資源，2012，33(1):55-57.