多源異構GIS服務融合方法及其應用

林良彬，陳澤鵬，吳永靜，方曉樂

（1.廣東省國土資源技術中心，廣東 廣州 510075）

多源異構GIS服務融合方法及其應用

林良彬1，陳澤鵬1，吳永靜1，方曉樂1

（1.廣東省國土資源技術中心，廣東 廣州 510075）

針對異構多源GIS平臺服務的深度融合問題，結合廣東省的實際省情，提出了“集中注冊-統一運維-全面監控”的異構服務協同管理機制，實現了廣東省省市級GIS平臺服務的互聯互通，解決了省市級地理信息資源難以統籌利用的問題。

異構多源；地理信息平臺；省市互聯；廣東

地理信息公共服務平臺在地理信息空間框架數據基礎上，以GIS為主要管理工具，以網絡作為各種信息終端的底層支撐，為政府、企業和公眾提供地理信息服務[1]。2012-09-10全國有270多個地級城市在開展數字城市建設，截至2015年初，發展到了330多個地級城市，“十二五”結束，我國全部地級市將建成數字城市。

基礎地理信息服務平臺作為“數字城市”建設的重要內容，目前已有大量的研究和建設成果[1-7]。平臺通常采用面向服務架構（SoA）的理念與方法，通過基礎地理信息服務將服務提供方、服務使用方和服務管理方有機聯系并整合成為“公共服務平臺”總體架構，從而實現基礎地理信息資源與服務的管理調度及推送。廣東省委省政府和相關管理部門都十分重視地理信息服務平臺的應用，由廣東省國土資源廳統籌規劃并在全省范圍內大力推進數字城市地理空間框架的建設與應用；與此同時，省級平臺——廣東省地理信息公共服務平臺也全面開展實施[7]。

然而，隨著國家、省、市甚至縣級地理信息公共服務平臺建設的推進，隨之又出現了另外一種形式的“信息孤島”，即各級平臺如何互聯互通的問題。在文獻[8]中，國家“天地圖”采用了多節點協同服務的架構，各級負責各自的地理信息服務和數據的建設更新，國家“天地圖”管理者通過統一的控制體系對所有服務進行發現、狀態檢查、質量評價等。該方法通過oGC（open GIS consortium，開放地理空間信息聯盟）標準的服務注冊接入，實現了對國家、省、地市三級平臺的使用與監測，維持各級的運行。但在該方法下，GIS的融合仍然不夠深入，上級無法對下級進行控制，如在省級地圖的7-17級，國家“天地圖”和省級“天地圖”只是可以切換調用。

在此背景下，本文針對多源異構GIS平臺服務的深度融合問題，提出了“集中注冊-統一運維-全面監控”的異構服務協同管理機制，并將其應用于廣東省地理信息公共服務平臺的建設中，實現了廣東省省市級GIS平臺服務的互聯互通，解決了省市級地理信息資源難以統籌利用的問題。

1 廣東省市級地理信息平臺建設現狀

1.1 省級平臺建設

廣東省地理信息公共服務平臺原為珠江三角洲基礎地理信息公共平臺，是省政府貫徹落實《珠江三角洲改革發展規劃綱要（2008-2020年）》的重大項目。2012年4月正式啟動建設，平臺數據的覆蓋范圍和成果服務對象從珠江三角洲9市擴大到全省范圍，建設成果擴展成為廣東省地理信息公共服務平臺，2015年1月通過了專家驗收后正式啟動運行。廣東省地理信息公共服務平臺完成了全省基礎地理數據庫、政務版和公眾版地理信息數據庫與成果發布系統的建設，實現上與國家、下與21個市地理信息公共服務平臺及地理信息數據庫的互聯互通，并向政府管理部門提供地理信息數據服務[4,9-10]。省級平臺目前已向省公安廳、住房城鄉建設廳、水利廳、應急辦、氣象局、糧食局、地震局、人力資源社會保障廳、文化廳、安全監管局、統計局等13個部門提供數據服務支持，并達成合作共享意向。

1.2 地市級平臺建設

地市級地理信息平臺建設是貫徹落實科學發展觀、促進城市信息化的基礎工作，是數字中國、數字省區地理空間框架建設的重要組成部分。廣東省政府高度重視此項工作，立足于“加快轉型升級、建設幸福廣東”的目標，采取有效措施全面推進。2008年以來，經國家測繪地理信息局批準，廣東省21個地級市先后列為國家數字城市地理空間框架建設試點或推廣應用城市，是全國第一個全部立項并開展此項建設工作的省份[11-12]。廣州、惠州、深圳先后被國家測繪地理信息局授予“全國數字城市建設示范市”稱號。2013年4月，廣東21個地級市全部完成數字城市建設任務，成為全國率先完成數字城市地理空間框架建設的省份。

1.3 存在的問題

由于建設時間不一致，省內地市級數字平臺的建設并未采用統一的標準規范，使用的軟件體系也各不相同，如GeoGlobe、NewMapGIS、ArcGIS和Skyline等，因此形成了眾多互相隔離的信息孤島，導致地理信息服務的用戶范圍狹窄，平臺接口難以完全兼容，系統功能無法有效協同，成果利用效率低下，制約了地理信息服務的縱深突破與橫向拓展；系統的重復建設還造成了社會資源的浪費。

2 多源異構GIS平臺服務融合方法

在廣東省地理信息公共服務平臺的建設項目中，針對省內各地市異構多源GIS平臺服務的深度融合問題，本文提出了“集中注冊-統一運維-全面監控”的異構服務協同管理機制，突破了服務接口統一、數據模型轉換、空間編碼匹配、服務質量管控、服務檢索和推薦等關鍵技術，實現了不同級別、不同架構GIS平臺服務的互聯互通，有效解決了地理信息資源難以統籌利用的問題。多源異構GIS平臺服務融合的設計架構如圖1所示。

圖1 多源異構GIS平臺服務融合架構

2.1 相關技術體系

1） B/S架構。采用Apache軟件基金會的Tomcat作為方案實施中間件。

2） JSP和Servlet開發技術。支持靈活多變的JAVA程序，可擴展基于Http協議的Web服務端。

3） GIS服務接口整合技術。將異構GIS平臺服務接口通過Servlet進行描述，在接收到某個服務的Http請求（Http Request）時，Servlet會調用對應服務接口程序進行Http響應（Http Response），從而實現對異構GIS服務的管理。

4）服務的統一注冊運維。GIS服務提供方接入系統平臺前需進行注冊，把相關的GIS服務調用方式存入系統數據庫中，以資源的方式管理服務信息，以便調用時進行查詢。

5）服務的統一代理控制。代理控制通過反向代理機制為各種服務提供統一的代理出口，即設立一個方向代理服務器對GIS服務進行管理時，該服務器先對服務進行分析，獲取服務信息，分析不同的服務使用方式，然后進行轉發，同時針對服務的共性及特性對服務的使用權限進行控制。

6）服務的統一監控與統計。利用代理統一管理入口，加入服務統計與接口監控，實時記錄服務請求的時間、響應次數及流量等信息，并以此分析服務的健康程度以及服務效率。

2.2 技術流程

1）集中注冊。這是異構GIS服務融合的第一步，旨在集中組織GIS服務的相關信息。服務管理者對各地市異構GIS服務進行注冊并接入系統平臺，注冊時注明服務方式（如oGC標準的WMTS、SkyLine的MPT服務等），填入服務的相關屬性（如韶關市影像圖、廣東省地名地址服務等），服務流程如圖2所示。這些填入的相關信息將被收集并存入異構GIS服務信息數據庫中。地理信息服務平臺通過這些信息將服務按專題或者類型進行歸類并存入平臺資源中心，用戶可以根據自己的需求選擇要調用的服務。

圖2 多源異構GIS服務集中注冊

2）統一運維。如圖3所示，平臺GIS服務管理員通過讀取異構GIS服務信息數據庫，使用關鍵字或名稱鏈接，獲取相關服務的地址、類型、范圍等；通過服務類型，選擇平臺中集成的服務管理工具；通過服務地址接入管理工具實現對該地址的權限控制與代理轉發等運維管理工作；最后將服務的管理信息寫入與異構GIS服務信息數據庫相關聯的GIS服務發布信息數據庫，從而支撐服務的監控。

3）全面監控。通過2）中的GIS服務發布信息庫，獲取GIS服務發布的代理地址，通過監聽該定制對該服務的運行狀態、流量、使用時間等進行監控。

圖3 多源異構服務統一運維

4）總體流程。當服務使用者想使用某項GIS服務時，需要向平臺發出申請，平臺通過權限驗證，確認申請有效后再批準。平臺通過1）進行服務內容的解析，再通過2）生成一個GIS服務的鏈接地址推送給服務使用者。在服務被調用的過程中，通過統計與監控模塊對服務進行監控。

3 省市應用

以廣東省東莞市為例，數字東莞地理信息公共服務平臺通過互聯互通欄目（圖4a）向省級注冊平臺申請地理信息服務。為了信息保密，服務會形成特定的訂單號。廣東省地理信息公共服務平臺則對推送的服務進行審核（圖4b），審核通過后，服務的信息將被錄入異構GIS服務信息數據庫。

圖4 東莞市GIS服務接入

廣東省地理信息公共服務平臺接入東莞市所推送的服務（圖5）后，廣東省地理信息公共服務平臺即可發布東莞市的相關服務。此外，通過后臺整合的GIS管理工具，根據接入服務的類型，實現對接入服務的監控管理（圖6），從而將廣東省各地市的各類地理信息服務無縫地融入廣東省地理信息公共服務平臺中。

圖5 廣東省地理信息公共服務平臺接入管理

圖6 平臺服務監控

4 結 語

本文描述了在廣東省地理信息公共服務平臺建設過程中，面對各地級市多源異構GIS平臺服務的深度融合問題，結合廣東省的實際省情，提出了“集中注冊-統一運維-全面監控”的異構服務協同管理機制，實現了廣東省省市級GIS平臺服務的互聯互通和有效管理。

廣東省在2015年初編寫了廣東省數字縣（區）地理空間框架建設方案，開發了平臺的輕量化產品，并在此基礎上模擬發布了地圖數據，一些縣區級節點的地理信息服務通過多源異構GIS平臺服務融合方法已經初步實現了與省級平臺的對接，全面建設省、市、縣（區）地理信息公共服務平臺的互聯互通也將是2016～2017年的重要任務。

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P208

B

1672-4623（2016）08-0029-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.08.010

林良彬，高級工程師，主要從事數字城市地理空間框架、地理信息系統的研究工作。

2016-05-19。