分布式地理信息公共平臺探討

鄧淑丹

（1.福建省基礎地理信息中心，福建 福州 350002）

分布式地理信息公共平臺探討

鄧淑丹1

（1.福建省基礎地理信息中心，福建 福州 350002）

基于云服務技術架構理念，借助數字省區或市級數字城市地理信息公共平臺及其軟硬件支撐環境，搭建與運行分布式地理信息公共平臺，以實現縣域地理信息資源的對外服務。該理論已應用于天地圖·永春、天地圖·明溪等項目建設中，助推了我省數字縣域地理空間框架建設進程。

地理信息公共平臺；分布式地理信息公共平臺；天地圖

“數字中國地理空間框架”是國家空間信息基礎設施的重要內容，是國民經濟和社會信息化建設基礎性支撐平臺[1]。數字城市地理空間框架是數字中國地理空間框架的重要組成部分[2]，也是數字城市的重要基礎設施，其建設不僅有利于豐富地理空間框架數據內容，提升測繪成果保障服務能力，實現政府決策科學化、企事業管理的專業化、公眾信息獲取的便捷化，也有利于推動城市信息化、數字化建設進程。2006年2月國家測繪地理信息局正式啟動了數字城市地理空間框架建設試點工作，至2013年底，我國已啟動了320多個設區市、260多個縣域數字城市地理空間框架[3]。大多數開展數字城市地理空間框架建設的城市經濟條件好的區域，其建設內容基本上包括了基礎地理信息數據集、地理信息公共平臺、典型應用示范、運行支撐環境，建設覆蓋范圍較廣、投入的資金達上千萬。對于經濟條件薄弱、技術力量不強的城市難度卻很大。因此，應采用差異化的、優勢互補的、以強帶弱的解決策略構建分布式地理信息公共平臺，即基于云服務技術架構，借助數字省區或市級數字城市的地理信息公共平臺及其軟硬件支撐環境，搭建地理信息公共平臺的門戶網站，實現地方地理信息數據的對外服務，避免購買基礎地理信息軟件與搭建昂貴的軟硬件網絡環境，將經費重點用于豐富完善地方基礎地理信息數據集及開展典型應用示范建設。

1 解決方案

按照數字城市地理空間信息公共平臺技術規范規定，地理信息公共平臺由數據集、管理服務軟件系統和支撐環境3部分構成。而管理服務軟件系統又細分為維護管理功能、應用服務功能、平臺門戶網站、二次開發功能[4]。按照國家要求，福建省的地理信息公共平臺分為公共地理框架數據庫管理系統、在線服務子系統、門戶網站、運維管理子系統4部分。

分布式地理信息公共平臺（以下簡稱“分布式平臺”）基于地理信息公共平臺（以下簡稱“獨立式平臺”），搭建并運行分布式地理信息門戶網站，實現地理信息資源的對外服務。分布式平臺實際上是獨立式平臺對外服務的一個窗體，其與獨立式平臺間是數據采用集中式管理，而服務與門戶網站分布構建，并與獨立式平臺的部分內容共同組成含數據層、服務層、應用層以及運行支持層在內的總體架構，如圖1所示。各層間邏輯獨立，由接口互聯，形成一個有機整體，但各層與獨立式地理信息公共平臺又存在相互依托關系。

首先，在數據層上，基于獨立式平臺的數據庫資源與存儲資源，借助獨立式平臺數據庫管理系統組織管理分布式平臺的公共地理框架數據。在服務層上，基于獨立式平臺的在線服務子系統將分布式平臺的數據發布成符合OGC要求的數據服務與功能服務。同時，構建支撐分布式平臺業務管理的分布式服務。在應用層上，構建支持分布式部署的門戶網站，該網站遵循全省推廣的原則，采用SOA架構、功能與服務松耦合設計，基于MVC框架開發，通過伸縮式的模塊配置，實現分布式平臺的地理信息資源檢索與功能；自適應地引入獨立式平臺的用戶管理、資源管理，實現分布式平臺與獨立式平臺間的用戶集中式分級管理與數據一站式共享發布功能；嵌入獨立式平臺的應用開發模塊，實現區域化服務與接口的開放式應用；借助獨立平臺的運維管理等模塊，確保依托平臺的服務與功能7×24 h穩定運行。在運行支撐層上，根據分布式平臺運行需求及獨立式平臺資源可利用情況，擴充獨立式平臺的軟硬件資源，分布式平臺則從軟硬件、網絡環境等層面共享獨立式平臺私有云資源，解決經濟實力較弱地區無法支撐平臺運行所需的軟硬件網絡設備、技術力量及資源維護費用等問題。

圖 1 分布式平臺總體架構

為保障項目建設，省級政府部門發文指導分布式平臺的建設。首先明確省級與各市級獨立式平臺的建設單位應積極幫扶經濟較弱的縣政府開展分布式平臺建設，并給予系統及軟硬件、運維等方面支持。再從政府層面理順依托關系與資源管理維護關系，明確分布式平臺所擴充的資源所有權為分布式平臺采購單位，管理權為獨立式平臺的運維部門管理，運維費用由運維部門統一支出。

2 關鍵技術

2.1 多平臺共享式的數據組織

數據是地理信息公共平臺的“血液”，分布式平臺數據包括電子地圖、地名地址、地理實體、目錄與元數據、行業專題數據、系統運行支撐數據等。

分布式平臺建設目的是將有限的項目建設資金投入數據建設中，其補充完善的地理信息數據資源在現勢性、覆蓋范圍、精度方面須優于獨立式平臺，同時分布式平臺須具備地理信息應用服務及功能服務的能力。為突出地區獨特性，分布式平臺的電子地圖、地理實體并未在數據層與獨立式平臺聚合，而是以獨立的數據層存入獨立式平臺的公共地理框架數據庫；地名地址數據采用聚合與獨立式2種方式存入獨立式平臺，用于專題查詢定位的地名數據以獨立數據層方式組織，用于地址匹配的，則將數據補充更新至獨立式平臺的地名地址庫中，形成內容更豐富的獨立式平臺WFS-G服務；分布式平臺的行業專題數據為獨立式平臺行業專題數據集的子集，并未單獨組織；目錄與元數據也是作為獨立式平臺現有目錄與元數據的子集，并未單獨組織；運行支撐數據中涉及分布式平臺業務功能的數據，如新聞資訊、查錯糾錯等，直接存入獨立式平臺為其新建的數據庫用戶中，其他的數據，如用戶信息、組織機構、日志等支撐數據也是獨立式平臺現有數據的子集，并未單獨組織。

2.2 分布式的在線服務

在線服務是整個地理信息公共平臺的核心，將空間數據和各種應用分析功能發布為地理信息服務，供門戶網站及其他應用系統使用，分布式平臺的服務層分為2類服務:①獨立式平臺現有服務，包括目錄服務、二維地圖服務、三維地圖服務、空間數據服務、地理編碼服務、應用分析服務、安全認證服務等地理信息服務，以及面向瀏覽器端的二次開發接口（API）。②分布式平臺的應用服務，該類服務用于支撐分布式平臺的業務功能，也用于管理分布式平臺與獨立式平臺間分級的用戶信息與服務信息，具體包括用戶分級管理、服務分級管理、新聞資訊讀寫服務、查錯糾錯管理、消息通知管理等服務。由于獨立式平臺并未提供該服務，需分布式平臺自行構建并注冊于獨立式平臺中，形成統一的在線服務。

2.3 依托式的門戶網站

門戶網站是平臺核心功能的外在體現，是用戶使用平臺的統一入口，也是分布式平臺建設的重點。該網站也同樣具有獨立式平臺門戶網站功能，即可滿足瀏覽級用戶對地理信息資源瀏覽、檢索的需求以及行業用戶、企事業單位的應用開發需求，功能具體如圖2所示。

分布式平臺未購置地圖引擎軟件，而依托獨立式平臺建設。根據其依托程度，我們將分布式平臺的門戶網站功能分為4類:①新聞資訊、互聯互通、應用集錦等無依托的功能，該類信息由分布式平臺直接構建。②分布式平臺的用戶及服務體系，因分布式平臺直接利用獨立式平臺的在線服務子系統，用戶與服務體系由獨立式平臺集中式管理，并由獨立式平臺提供用戶與服務的分級管理服務接口，分布式平臺只需調用相應用戶接口，實現用戶的登錄、注冊、授權等功能，調用相應的目錄服務接口，實現區域性的服務資源檢索、預覽、申請、授權等功能，但若獨立式平臺不具備該功能則需進行適度改造。③基于OGC服務開發的功能，如電子地圖的地圖瀏覽查詢、地名地址檢索、信息分類查詢等模塊，專題地圖的地圖展示、檢索等功能，這類功能通過調用獨立式平臺提供的OGC標準服務實現，其與獨立式平臺的耦合性在于服務地址與檢索字段，因此，后臺需提供服務配置功能。④直接依托的功能，包括共享交換、運維管理、應用開發模塊，這類模塊與獨立式平臺軟件的耦合性非常大，為降低平臺的耦合度，減少因獨立式平臺升級帶來的風險，直接嵌入獨立式平臺的應用開發與共享交換模塊的主體頁面，實現區域化服務接口的開放式應用與數據一站式共享發布功能，但這須解決獨立式平臺的單點登錄及網頁授權嵌入技術，對于運維管理則直接借助獨立式平臺的運維管理，保證依托平臺的服務與功能7×24 h穩定運行。

圖 2 功能結構

2.4 集中共享的運行支撐環境

運行支撐環境是支撐地理信息公共平臺穩定運行的環境,包括網絡環境、軟件環境、硬件環境、機房環境。

分布式平臺無需構建完備的運行支撐環境，而是采用擴充與依托獨立式平臺資源的方式構建,但這要求所依托的獨立式平臺的運行支撐環境須基本達到私有云建設要求，并建成了CPU、內存、存儲資源集、數據庫在內的云計算架構。分布式平臺根據其運行需求及獨立式平臺資源（如操作系統、服務器、存儲、路由器、防火墻等）可利用情況，根據需要擴充相應的存儲設備、服務器設備、軟件許可數等資源至獨立式平臺內,再從獨立式平臺私有云資源池中分配分布式平臺的運行服務器資源。由于分布式平臺的支撐環境構架于獨立式平臺的支撐環境中，因此，分布式平臺的服務器運行情況由獨立式平臺的運維人員統一管理。

通過該方式既可共享獨立式平臺的設備資源又可共享其技術人員，極大地降低了分布式平臺的建設與運維成本。

3 研究實踐

基于以上研究成果，以天地圖·泉州（泉州市地理信息公共平臺公眾版）為基礎，搭建了天地圖·永春，如圖3所示，充分凸顯了天地圖·泉州的平臺的建設效益。

圖3 天地圖·永春

天地圖·永春的各類矢量數據與業務支撐數據均存入天地圖·泉州的數據庫集群中。同時，構建了分布式在線服務架構，天地圖·永春的新聞咨詢、消息通告等支撐服務由天地圖·永春項目構建，以獨立站點方式部署，而與公共地理框架數據相關的服務則直接調用天地圖·泉州在線服務子系統的服務接口。基于以上的服務與數據組織，建成了含電子地圖、專題地圖、應用集錦、應用開發、互聯互通等功能在內的依托式門戶網站，該網站從泉州市各縣域快捷推廣的角度出發，采用了松耦合的開發方式，以降低各功能模塊間及功能模塊前端與后端的耦合性，提高系統移植能力。同時，為降低因天地圖·泉州升級帶來的影響，應用開發采用了網頁嵌入開發方式。為實現網頁嵌入，首先攻克了天地圖·泉州平臺的單點登錄及網頁授權嵌入技術難點，再通過網頁嵌入方式。將天地圖·泉州的應用開發界面嵌入天地圖·永春中，當天地圖·泉州軟件升級時，只需要配置相應的界面即可實現天地圖·永春的升級。在支撐環境上，永春縣購置了3臺應用服務器，并將該服務器擴充至天地圖·泉州的私有資源池中，再利用VMWARE軟件分配永春所需的服務器資源，以支撐天地圖·永春的運行。為明確各方職責，泉州市國土資源局與永春縣國土資源局雙方簽署了《天地圖·永春服務器管理協議》。

天地圖·永春于2014年6月建成，上線運行以來，運行狀況良好。基于天地圖·永春的成功經驗，我省也啟動了尤溪縣、明溪縣的分布式地理信息公共平臺建設，計劃2015年3月上線運行。

4 結 語

本文基于GIS云計算服務架構，引入分布式建設模式，研究了分布式地理信息公共平臺架構的建設思路和總體設計，以天地圖·永春的應用實踐驗證了其可行性。

分布式地理信息公共平臺的建設實現了數字城市地理空間框架建設本身從地理信息資源的充分共享擴展到基礎軟件硬件、地理信息服務資源、地理信息公共平臺服務、后續運維管理等多層次的共享，將最大程度地凸顯省級、市級地理信息公共平臺的建設效益，降低縣域地理信息公共平臺軟件及其運行支撐環境的建設成本，減少后續維護升級費用，并將極大地降低以地理信息公共平臺為核心的數字縣域地理空間框架建設成本，使數字縣域地理空間框架的建設覆蓋面從有條件的縣向全省各層次的縣鋪開，將極大地推進數字城市建設進程，實現全省各區域的地理信息深度共享，帶動縣（市）地理信息人才隊伍建設，推動各行各業的信息化建設，優化地理信息產業結構。

[1] 國家測繪地理信息局．關于加強數字中國地理空間框架建設與應用服務的指導意見[EB/OL]．http://www．mlr．gov．cn/ pub/mlr/documents/t20061013_76813．htm, 2006-10-13

[2] 李維森．全面推進數字城市地理空間框架建設與應用[EB/OL]．http://news．xinhuanet．com/politics/2010-09/13/ c_12546544．htm,2010-09-13

[3] 徐德明．測繪地理信息藍皮書——智慧中國地理空間智能體系研究報告（2013）[M]． 北京：社會科學文獻出版社，2014 [4] CH/Z 9001-2007 ．數字城市地理空間信息公共平臺技術規范[S]．

[5] CH/Z 9010-2011．地理信息公共服務平臺地理實體與地名地址數據規范[S]．

[6] 國家測繪地理信息局．“天地圖”省市級節點建設方案[EB/OL]．http://wenku．baidu．com/view/73a33a313968011ca 3009193．html, 2011 -07-07

[7] 國家測繪地理信息局．數字城市地理空間框架建設試點技術大綱（試行）[EB/OL]． http://www．doc88．com/ p-314986395756．html,2010-10-27

P208

B

1672-4623（2015）02-0059-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.02.022

鄧淑丹,碩士，工程師，主要從事數字城市地理空間框架建設和三維地理信息系統建設工作。

2014-11-21。

項目來源：福建省測繪地理信息局2014～2015年科技基金項目資助（2014J06）。