面向行業應用的地理信息云服務平臺框架設計研究

劉文杰

摘 要：本文提出基于SOA架構與云服務的地理信息公共服務平臺的總體設計理念，探索了基于基礎地理信息的“跨行業信息共享、跨行業復用”的地理信息公共服務平臺的建設模式。該平臺將實現公共地理框架數據的統一發布，包括電子地圖數據、地名地址數據、影像數據等。為重大項目投資、經貿合作、交通物流、能源監控等行業應用提供了前景。

關鍵詞：SOA 地理信息 云服務 平臺 設計

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）10（a）-0000-00

地理信息資源共享問題已經成為制約中國地理信息產業發展的瓶頸。借助不斷發展的地理信息技術，地理信息公共服務平臺主要針對在線地理信息服務的需要，以網絡化服務為手段，實現信息資源整合，是地理信息企業破解“信息孤島”難題的重要手段之一。為了在全國范圍內實現地理信息資源的互聯互通，2009年，國家測繪地理信息局發布了《國家地理信息公共服務平臺技術設計指南》，該指南也為建設地理信息公共服務平臺提供了架構參考和實踐指導。

為了更好實現相關行業與地理信息資源的交互配置，建立面向行業應用的地理信息公共服務平臺，以全面提升信息化基礎設施，推進共享應用成為地理信息企業重點研究解決的問題。本文提出基于SOA架構與云服務的地理信息公共服務平臺的總體設計理念，探索了基于基礎地理信息的“跨行業信息共享、跨行業復用”的地理信息公共服務平臺的建設模式。

1 “云服務”工作模式

建設基于云服務的地理信息公共服務平臺，目的是要建立一個“共享且共用”的空間信息基礎設施，實現一個數據共享的環境，并提供一個多行業共用的基礎平臺。針對實際應用需求，按照軟件即服務（SaaS）的建設思路，對于地理信息公共服務平臺數據管理、存儲、入庫等功能進行重新設計和改造，將帶來諸多益處。軟件即服務（SaaS）有一個鮮明特點，即服務提供商提供與應用相關的所有基礎設施及軟件，用戶通過基于Web的前端與此服務進行交互。以軟件即服務的建設思路，對地理信息公共服務平臺的數據管理、存儲、入庫、運維、監控等功能進行設計，將實現平臺的多行業復用，相關行業將通過平臺實現個性化的服務，這一改變具有如下很高的實用價值：

①相關行業能夠通過遠程調用的方式，實現各自業務數據的發布功能；②為有效地組織和整合地理信息服務資源，簡化地理信息相關應用系統的建設成本，提高系統的利用率和效率提供了可能；③平臺的運維和管理實現統一托管，使用和運維工作得以分離，普通用戶不用擔心技術層面的問題；④統籌解決其他行業自有GIS平臺的建設經費問題，通過購買服務的方式即可直接獲取服務；⑤云服務提供動態易擴展的虛擬化資源，相關行業能夠以按需、易擴展的方式通過網絡獲得所需服務，充分運用地理信息共用服務平臺的計算、存儲和發布能力。

2 平臺建設模式選擇

信息化項目的建設模式選擇決定了信息系統的實施過程，也將直接影響到系統的應用效果與后續運維管理。目前可行的運維模式可總結為以下四種：自建模式、外包模式、云服務模式與綜合模式。

圖1 平臺建設模式

每種建設模式都存在優勢與不足，自建模式人員與資金投入都較大，但在安全性與持續升級改造能力上最強；外包模式可以有效發揮杠桿作用，以有限的人力、物力辦更多的事情，但對項目管理、質量控制、信息安全等方面提出了挑戰；云服務模式在資金投入、服務質量上具備明顯的優勢，但作為近年來新興的理念與技術模式，依賴于云服務的技術成熟度；綜合模式適用于規模復雜、異構的系統整體設計，對規劃能力與架構設計能力提出了較高的要求。因此，采用集中地理信息公共服務平臺，并由企業信息化工作部門通過“云服務模式”實現對相關行業的系統支撐和運維服務保障就成為必然的選擇。

表1 建設模式對比分析

指標 自建模式 外包模式 云服務模式 綜合模式

資金投入 很高 較高 較低 較高

規劃決策能力 較高 一般 很高 很高

業務應用推廣 適合 不適用 不適合 不適合

項目管理 較高 很高 一般 較高

質量控制 較難 很難 依賴于云服務質量 依賴于架構設計質量

總結 適用于核心的、安全性高的、相對穩定的模塊 適用于非核心、重復性、變化性、節省人員的模塊 適用于復雜的、已有成熟云服務基礎、高效投入的系統 適用于復雜的、異構的、需要長遠規劃及持續升級的系統

3 平臺建設難點

3.1 權限控制與角色設計

以“云服務模式”建設地理信息公共服務平臺，用戶除了系統管理員、二次開發用戶、系統審計管理員、安全管理員等角色外，針對通過平臺發布私有業務數據的相關行業設置了二級管理員的角色。二級管理員通過Web頁面方式，實現基于云服務的數據管理。在經過系統管理員授權后，二級管理員具有私有的存儲空間，用來存儲和發布各類專題數據，并設定數據訪問的安全驗證方式。由于二級管理員主要針對非信息中心的用戶，管理員用戶需要能夠授權和建立多個二級管理員用戶。

云平臺針對多個二級管理員的操作可以自動對進入管理范圍內的shape數據進行存儲分配。當用戶增加數據時，只需要按照二級管理員權限將數據圖層配置控制權限，通過集中資源管理功能可以自動將數據存入庫。以下為各類型角色的功能權限設計：

①管理員。針對信息化部門的平臺管理人員設計，管理員有新建、修改、刪除二級管理員用戶的云平臺資源的管理員功能。②二級管理員。針對相關行業的數據管理人員，由管理員新建和管理二級管理員用戶信息。③二次開發用戶。二次開發用戶可以通過Web服務接口，調用管理員或者二級管理員授權的圖層服務。④審計管理員與安全管理員。在平臺中主要起到審計管理和權限控制的作用，這里不再贅述。

3.2 圖層管理的功能設計

在以“云服務模式”建設地理信息公共服務平臺的過程中，數據管理子系統允許管理員、二級管理員執行上傳圖層、配置圖層樣式等操作。圖層資源按照目錄的方式進行管理。管理員以及二級管理員在管理圖層的同時，必須首先維護數據目錄。數據目錄記錄了圖層的元數據信息以及圖層的索引方式。圖層目錄上的節點與圖層一一對應，并與圖層有一致的可見性。

管理員通過圖層服務管理功能實現圖層組服務的啟動、停止和刷新。由二級管理員建立的圖層組以及服務，只能由二級管理員自身來維護，其他管理員對這些圖層均不可見，保證了圖層數據的安全。

由于不同權限的用戶對于圖層數據集的可見程度有所差別，服務列表中圖層目錄是一個變化的集合。管理員、二級管理員對圖層的操作主要包括如下功能：目錄管理、圖層管理、查詢可見圖層組，配置圖層樣式，以及控制圖層的渲染操作。

3.3 云服務管理功能設計

圖層目錄服務和Web地圖服務是云服務的主要內容。目錄服務是包含圖層數據的來源、目錄結構、圖層名稱、數據更新時間、頻次等內容的元數據信息。通過目錄服務，二次開發用戶能夠查詢、發現圖層數據資源。不同權限的管理員能夠發布各自的圖層目錄服務。通過用戶名和密碼進行用戶訪問數據的權限控制。Web地圖服務，二次開發用戶通過調用地理公共服務平臺的基礎地理信息資源建立自己的應用系統。通過OGC標準地圖服務規范WMS、WFS，將圖層數據加載到自己建立的應用系統中。

4 平臺建設和應用前景

基于“云服務模式”建設的地理信息公共服務平臺能夠為相關行業提供統一的“地理底圖”，通過集約化建設實現業務地理空間數據的共享和互聯，為相關行業提供高效、安全、穩定的透明數據服務、功能服務和模型服務。該平臺能夠實現行業用戶作為管理員、二級管理員通過Web能夠訪問平臺數據管理系統，實現數據目錄的定制、圖層數據配置和樣式發布。能夠實現行業數據的共享利用基于統一的基礎地理信息資源，能夠滿足行業的個性化業務需求。

特別需要指出的是，基于“云服務模式”建設的地理信息公共服務平臺具備如下優勢：一是節省了其他行業單獨建設GIS系統的經費，避免了重復投資和信息孤島的形成；二是借助地理信息企業的專業運維機制解決了平臺數據的更新和維護問題；三是通過上述方式建設的地理信息公共服務平臺能夠無縫銜接其他行業的專題信息。也正是基于上述分析，該平臺必將在支撐產業發展、區域建設、招商引資、城市運行、政府管理、社會服務等多個領域得到深入的應用，地理信息企業的地理空間應用服務整體能力也將得到顯著提升。

5 結束語

本文探討的基于云服務的地理信息公共服務平臺建設模式還不是十分成熟，例如針對不同用戶存儲空間的分配和管理，沒有實現真正的自動化和虛擬化；數據訪問權限的顆粒度控制在整個圖層，還不能精確地控制訪問區域。要解決上述問題，應在具體行業應用中進行實踐，在實踐基礎上做出更深層次的研究。在地理信息技術不斷發展的時代，地理信息公共服務模式也在不斷地革新。相信隨著非專業用戶使用地理信息公共服務平臺需求的增長，基于云服務的地理信息公共服務平臺將在越來越多的行業中得到認可和應用。

參考文獻

[1] 陳軍，丁明柱，蔣捷，等. 從離線數據提供到在線地理信息服務[J]. 地理信息世界，2009（2）.

[2] 王軍，臧淑英. 地理信息公共服務平臺的網絡化服務建設研究[J]. 測繪與空間地理信息，2010，33（2）.