基于開源技術的數字縣級地理信息公共平臺構建

方丹

摘要： 本文探索完全運用Geoserver、Openscale、PosGIS等開源技術建設縣級數字城市地理信息平臺，搭建了電子地圖框架和門戶網站，不僅解決了縣級平臺與市級平臺互聯互通的問題，更降低了經濟成本，為實現縣級數字城市平臺探索免費開源的新思路。

Abstract： This paper explores the construction of county level digital geographic information public platform completely based on open source technology， such as Geoserver， Openscale， PosGIS， builds an electronic map framework and portal site， which not only solves the problem of the county level platform and the municipal platform interoperability， but also reduces the economic costs， in order to explore the new ideas of free and open source for digital city platform.

關鍵詞： 開源；Geoserver；Openscale；GIS；地理信息公共平臺

Key words： open source；Geoserver；Openscale；GIS；geographic information public platform

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）09-0084-03

0 引言

數字城市是城市信息化建設不可或缺的基礎支撐，自從2006年國家測繪地理信息局啟動“數字城市地理空間框架建設”以來，數字城市建設基本已覆蓋絕大部分的地級市，現已將逐步向縣級城市大力推進，實現基于網絡化的國家、省級、市級、縣級互聯互通的地理信息公共平臺。然而，目前已有的大部分縣級數字城市建設絕大部分集中在經濟發達地區，中西部欠發達地區的經濟、技術、基礎測繪條件相對較弱，推進工作存在技術力量薄弱、資金缺乏、硬件老化等諸多困難。然而，經濟的飛速發展又使得這些縣（區）對建立該區域內權威統一的基礎地理空間信息公共平臺有著非常迫切的需求。如何降低縣級數字城市平臺建設的成本，并實現與市級、省級的互通是經濟欠發達縣區面臨的重要課題。

軟件開源目前已經成為一種發展趨勢，開源GIS平臺憑借其源代碼公開，可以靈活修改、復制、再分發以實現不同需求等優勢逐漸引起了廣泛的關注，運用于欠發達地區的地理信息公共平臺搭建具有很強的適用性。本文目的在于探討完全利用開源軟件搭建縣級地理信息公共平臺的技術路線和方法，結果表明，這種方式不僅可以降低該區域空間數據獲取與利用的技術難度與經濟成本，還可以節約成本，對于豐富及完善市級與省級地理空間框架，促進地方社會經濟的發展都有著極為重要的意義。

1 關鍵技術

近年來，隨著開源技術的蓬勃發展，許多優秀的開源軟件大量涌出，這些平臺不受數據兼容性、易用性等問題的限制，功能性強、技術較為先進，受到許多技術狂熱者的大力支持。然而，由于這些開源平臺多屬于底層開發，和商業平臺比起來開發周期長、難度大，在功能和界面上都有很大的局限性，尤其是在如何與商用軟件的耦合方面是一個很大的技術難題。經過對比和研究，最終選定了以下幾個軟件作為本項目的開發平臺。（圖1）

1.1 OpenScales地圖框架 OpenScales是一個優秀的前臺地圖框架，開發者可以用來開發各種網絡版、手機版和桌面版的地圖程序。它是基于ActionScript 3 和 Flex寫的，能夠支持各種標準的地圖服務，比如WMS、WFS、TMS、OSM等。它是基于LGPL開源協議的，從出道就極受歡迎，因為與 Google Map Flex API 和 ArcGIS Flex API 等其他基于FLEX的前臺地圖框架相比，它是開源免費的，這意味著無限的潛力。它的功能主要包括：能夠支持多種圖層；兼容各種地圖服務軟件；強大的矢量描繪功能；支持點擊、拖拽完成地圖編輯操作；內置地圖控件；多平臺支持。

1.2 GeoServer GeoServer基于JAVA語言編寫的。利用GeoServer可以方便的發布地圖數據，允許用戶對特征數據進行更新、刪除、插入操作，通過GeoServer可以方便地在用戶之間迅速共享空間地理信息。它可以兼容WMS和 WFS特性；支持PostGIS 、Shapefile 、ArcSDE、 Oracle等數據格式；支持上百種投影；能夠將網絡地圖輸出為jpeg、gif、png 等格式；能夠運行在任何基于J2EE/Servlet容器之上，是目前最為流行的WebGIS開源平臺。

1.3 Flex Flex是一個高效、免費的開源框架，可用于構建具有表現力的 Web應用程序，這些應用程序利用Adobe Flash Player和Adobe AIR，運行時跨瀏覽器、桌面和操作系統實現一致的部署。它是目前公認的流媒體技術支持最好的應用。豐富絢麗的界面元素，可以給用戶最好的使用體驗。

1.4 HTML5 HTML5是用于取代1999年所制定的 HTML 4.01 和 XHTML 1.0 標準的HTML標準版本；現在仍處于發展階段。HTML 5有兩大特點：首先，強化了Web網頁的表現性能。其次，追加了本地數據庫等 Web 應用的功能。廣義論及HTML5時，實際指的是包括HTML、CSS和JavaScript在內的一套技術組合。它希望能夠減少瀏覽器對于需要插件的豐富性網絡應用服務，如Adobe Flash、Microsoft Silverlight，與Oracle JavaFX的需求，并且提供更多能有效增強網絡應用的標準集。

1.5 PostGIS PostGIS是一種對象關系型數據庫PostgreSQL的一個擴展，PostgreSQL也是目前功能最強大、特性最豐富和最復雜的自由軟件數據庫系統，是目前最重要的開源數據庫產品開發項目之一。PostGIS在對象關系型數據庫PostgreSQL上增加了存儲管理空間數據的能力，相當于Oracle的spatial部分。PostGIS最大的特點是符合并且實現了OpenGIS的一些規范，是最著名的開源GIS數據庫。

2 實施方案

數字縣級地理信息公共平臺是一個集數據、資源、信息供享為一體的平臺，其中的最重要的部分就是電子地圖框架。在試驗中，整個平臺以TomCat為Web應用服務器，以Geosrerver為地圖數據發布的服務器，以openscale為地圖展示框架，實現地圖資源的顯示、瀏覽、操作，以及對空間信息的查詢、搜索、繪制等功能。

2.1 系統架構 平臺是B/S架構，主要分為數據層、服務層、應用層三個基本架構，其體系架構圖如圖2所示。

①數據層。數據層以試驗區地理空間框架數據庫為基礎，主要包括平臺所需的地理實體數據、電子地圖、地名地址、道路、影像等基礎地理空間框架數據。數據主要由開源軟件PostGIS空間數據庫進行組織管理。

②服務層。服務層支撐著應用層地圖應用服務、數據接口服務等功能。所有服務均遵循標準服務接口規范。Geoserver地圖服務器是整個平臺的核心，它接收瀏覽器發送的對空間數據的請求，調用WMS/WFS服務完成用戶請求的地圖數據的查詢分析功能，并通過Web服務器將操作的結果返回給客戶端瀏覽器或其他地圖平臺。

③應用層。應用層只要是客戶端用戶與平臺服務器的交互接口，當用戶通過瀏覽器端發出瀏覽、查詢等操作時，服務器端就會進行處理和運算，并將結果在客戶端瀏覽器顯示。

2.2 功能實現

①電子地圖框架。電子地圖框架的功能主要包括，地圖瀏覽、興趣點查詢、路徑分析、地圖對比、書簽管理、打印輸出、全屏展示、公交換乘等基本的功能。功能難點主要在地圖調用上，由于該平臺采用的開源的OpenScale不具備調用市、省級發布的ArcGISServer MapServer服務類型的接口，因此，需要編寫轉換接口進行服務的調用，還要解決互相疊加顯示的問題，以實現不同平臺的互聯互通。另外，平臺還實現了調用天地圖、谷歌、NASA地圖等其他網絡共享地圖。

②門戶網站。門戶網站是各類應用、資源、信息的匯聚中心，是平臺資源交換共享的門戶。目前，門戶網站主要包括以下幾個版塊：首頁、電子地圖、服務資源、市縣直通、下載中心等功能。用戶通過電子地圖可以進行地圖瀏覽及操作，通過服務資源可以查看數據服務的詳細信息，也可以通過下載中心下載平臺的二次開發接口及相關學習資料。將來還可以根據當地的特點定制具有當地特色的界面和功能。

3 結論與展望

目前，開源GIS平臺已逐漸從從實驗室走向了實用化和商業化，雖然在很多方面距離商業GIS平臺或獨立底層開發平臺有一定的差距，但它具有擴展性強、部署靈活性好、軟件成本低廉等優勢，尤其是在存在資金困難的地區或者中小企業會有非常好的運用價值。本文通過研究和嘗試開源技術運用于縣級數字城市地理信息平臺，取得了一定的成效，探索了一種新的解決方案。下一步除了繼續完善已有的成果以外，還將繼續研發后臺運維管理系統，使平臺形成一個集空間資源整合、管理、服務發布、應用搭建及運維保障為一體的完整解決方案。

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