網絡眾籌和用戶自助相結合的新型地理信息共享應用平臺研發

肖建華，彭清山，郭明武

(1. 武漢市測繪研究院，湖北 武漢 430022； 2. 精密工程與工業測量國家測繪局重點實驗室，湖北 武漢 430022)

作為國家基礎性和戰略性的信息資源，地理空間信息在國防安全和國民經濟建設的諸多領域(如城市規劃、資源管理、生態保護、公共安全、應急指揮等)發揮著越來越重要的作用，其社會化應用需求正日益旺盛。《國務院辦公廳關于促進地理信息產業發展的意見(國辦發〔2014〕2號)》提出要進一步推動地理信息跨部門、跨地區的共享應用[1]。但目前，地理信息共享應用總體呈現如下局面：①數據獨占化：即地理空間數據主要由數據生產部門(特別是政府部門)所獨占，沒有對外共享應用；②共享部門化：即數據的共享程度較低，僅限于特定的部門內部，沒有實現社會化共享；③系統封閉化：即構建的GIS應用系統是封閉的，難以擴展；④應用孤島化：即系統與系統之間相互孤立、難以實現信息交換共享[2-3]。

除了受保護知識產權和保障信息安全等因素外影響外，常規GIS應用系統(簡稱常規GIS)開放性與靈活性差的缺點是產生上述局面，并阻礙地理信息社會化共享應用的重要因素。為了進一步促進地理信息低成本高效率的社會化共享應用，本文研發了一套網絡眾籌和用戶自助相結合的新型地理信息共享應用平臺(簡稱平臺)。應用實踐表明，該平臺打破了地理信息傳統共享應用模式，克服了常規GIS在數據共享應用上的缺陷，能進一步促進地理信息的社會化共享應用。

1　平臺的設計與實現

1.1　概要設計

本文基于SOA架構、網絡眾籌及組合搭建等思想，同時結合互聯網開放性與參與性的特點，對平臺進行了如圖1所示的概要設計。平臺采用SOA架構，并借助其松散耦合的特點來解決常規GIS各模塊之間緊耦合而難以擴展的問題；借鑒網絡眾籌思想，制定能滿足多方自由參與的開放式數據共享應用模式[4]，以解決常規GIS資源獨占和重復建設等問題；采用組合搭建思想，通過數據及功能的集成組合，來解決常規GIS封閉固化和難以滿足用戶個性化需要的問題。

圖1　平臺概要設計

該平臺涉及3大主體，即地理信息需求方、供給方和管理運維方。需求方對應于地理信息的使用者，供給方對應于地理信息的提供者，管理運維方對應于平臺的管理運維機構。地理信息使用者又可能是地理信息的提供者和應用開發者。

該平臺類似如地理信息淘寶網站。地理信息需求方和供給方以該平臺為紐帶，通過精準對接與雙向互動來實現地理信息資源的分建共享、在線集成和按需應用[5]。需求方根據自身需要向網絡供給方發起資源應用需求；供給方在自愿接入、數據合法、尊重隱私的前提下，結合自身優勢和需求方的需求特點，按照預設數據規范與共享、交易機制[6]，通過平臺無償或有償向需求方提供地理數據或地理功能服務；管理運維方通過平臺連接供需雙方，并保證供需雙方良性互動。

該平臺將網絡中需求方的內在需求轉化成了供給方的獲利點，激發了供給方(主要包括政府部門及企業)貢獻智慧、共享地理信息資源的熱情。平臺的核心是眾籌互助+用戶自助，通過眾籌互助實現地理信息資源跨組織、跨部門的共享，讓用戶低成本、高效率的獲取數據及功能服務；通過用戶自助實現數據及功能服務的選擇與組合集成，讓用戶按需應用地理信息資源；平臺通過眾籌互助+用戶自助讓地理信息資源應用實現了從封閉獨占到開放合作，從重復建設到共建共享的轉變[7]。

1.2　相關配套機制

為了保障供需雙方能基于該平臺進行地理信息資源的交換共享與個性化應用，本文建立并實現了“誰生產、誰維護，誰負責、誰受益，誰使用、誰付費”的地理信息共享應用機制。即要求不同的地理信息資源提供者維護管理各自的地理信息資源，并以OGC標準地理服務的形式對平臺用戶提供數據或功能服務。各數據(或功能)服務提供單位為保障資源的安全，對自己提供的數據(或功能)服務進行授權管理。只有獲得供給方批準授權的用戶才能應用相應的地理服務資源。在使用計費方面，本文研究并實現了按量計費、按月計費和按年計費等方式。此外，還建立了資源評價機制和第三方監管機制等。其中資源評價機制讓資源使用者可以對所授權使用資源的質量進行在線評價，以督促資源提供方提供優質的服務，同時也為其他用戶提供了參考。第三方監管機制對應于管理運維方的各種監管手段(如非法用戶禁用等)。它主要用于協調供需雙方的各種行為，以確保平臺穩定良性運行[8]。

1.3　功能設計與實現

依據上述概要設計，本文將平臺細分為3個既獨立又相互關聯的子系統：資源創建與更新維護系統、應用授權與運維監管系統和資源檢索與組合應用系統。

資源創建與更新維護系統主要實現海量多源異構數據格式轉換、編輯處理、服務創建及更新維護等功能。該系統采用桌面版的方式研發。由于目前最常用的地理空間數據主要包括ArcGIS數據和DWG數據，為此，本系統提供了處理這兩類數據的環境，即GIS環境和CAD環境。GIS環境主要對ArcGIS中的SHP、Geodatabase等數據進行處理；CAD環境主要實現DWG數據格式與SHP的轉換、DWG數據創建地圖服務等。其開發語言采用C#，集成開發環境為Visual Studio2010+ArcGIS+MxDraw CAD二次開發組件。

應用授權與運維監管系統主要對地理數據服務、功能服務進行注冊管理、使用控制，并對平臺進行運維管理。其主要功能包括：用戶管理、服務注冊、服務管理、授權管理、訪問控制、日志管理、運營監控、服務計量等。地理信息供給方通過該系統完成數據服務及功能服務的注冊、使用授權、訪問控制及服務計量等；管理運維方通過該平臺完成用戶管理、運營監控等管理工作。該系統采用B/S結構，基于JQuery二次開發完成。

資源檢索與組合應用系統主要實現地理數據資源展示、檢索(如圖2所示)、應用申請及組合應用等。組合后的系統提供了GIS常用的視圖操作、圖層控制、符號化、數據疊加、地圖保存(如圖3(a)所示)、關鍵詞查詢、空間查詢、要素統計、緩沖區分析、疊加分析等空間分析功能(如圖3(b)所示)。用戶還可以根據自己的需要，通過采用自己開發或從平臺中申請的功能服務來擴展系統功能資源池中的功能。該系統采用B/S結構，基于ArcGIS Portal二次開發完成。

圖2　地理數據資源展示檢索截圖

資源創建與更新維護系統以工具包的形式在資源檢索與組合應用系統上提供下載鏈接。平臺中的注冊用戶都可以登錄資源創建與更新維護系統下載后進行數據處理。應用授權與運維監管系統和資源檢索與組合應用系統相互聯系。地理信息供給方在應用授權與運維監管系統中注冊的地理數據或地理功能服務均可在資源檢索與組合應用系統中展示或檢索。用戶在資源檢索與組合應用系統中的操作行為可以通過應用授權與運維監管系統展示。

1.4　應用流程

用戶基于該平臺實現地理信息共享應用的一般流程為：需求發布(需求方)→服務創建(供給方)→服務注冊(供給方)→服務檢索(需求方)→應用申請(需求方)→應用授權(供給方)→系統組合(需求方)→系統應用(需求方)→資源評價(需求方)→應用審計(管理運維方)。即地理信息需求方通過應用授權與運維監管系統發布資源需求；地理信息提供方結合需求方發布的資源需求和自身優勢，在利益驅動(或免費提供)下利用資源創建與更新維護系統創建地理數據或功能服務，接著采用應用授權與運維監管系統向平臺注冊服務；地理信息需求方通過資源檢索與組合應用系統檢索服務對檢索到的服務提出應用申請(如果收費，同時先向管理運維方付費)；地理信息提供方通過應用授權與運維監管系統進行使用授權；地理信息需求方將獲得授權的數據及功能服務通過資源檢索與組合應用系統組合成GIS應用系統后進行應用。應用完畢后，可以對資源進行評價(如數據完整性、現勢性等)；管理運維方可以通過該平臺對上述過程進行審計、監管，以確保平臺的良性運行。

圖3　組合系統功能截圖

1.5　應用實例

目前，本文平臺已在武漢市多個不同的團體內進行了成功的推廣。這些不同的團體基于各自不同的應用目標，在各自不同的網絡環境里基于本文平臺構建了不同的地理信息共享應用朋友圈，實現了地理信息資源在各自團體的不同部門間互助共享與自助應用。其中代表性的應用實例是在武漢市最近一次三規修編工作中的應用。

2015年，武漢市國土資源和規劃局(簡稱市局)啟動了新一輪城市總體規劃、土地利用總體規劃和綜合交通規劃(簡稱三規)修編工作。本次三規修編工作涉及的參編單位和基礎數據提供單位包括市局各處室和市局下屬的11家二級單位(如武漢市測繪研究院、武漢市規劃設計院、武漢市國土規劃信息中心、武漢市交通發展戰略研究院等)。與以往其他規劃編制工作一樣，如何解決海量地理空間數據跨部門共享應用壁壘仍然是本次三規修編工作面臨的最突出問題。按照市局相關文件要求，武漢市本次三規修編工作采用了本文平臺作為數據交換與共享應用平臺。各參編單位及課題組結合自己承擔的編制任務，通過本平臺與數據所有方對接，在獲得使用權限后，結合自己應用需要，組合搭建自己個性化的應用系統。該平臺首次打破了以往規劃編制過程中長期面臨的數據被動共享或難共享的局面，實現了14大類、213小類地理空間數據在各參編單位之間主動與自組織式的高效共享。為各參編單位獲取與應用地理空間數據提供了強有力的支撐。

2　平臺的創新

表1從用戶對象、服務方式和建設目標等17個方面對比分析了本文平臺與常規GIS的區別。從該表可以看出，本文平臺具有常規GIS無法比擬的諸多優點。其中最顯著的區別是常規GIS的服務方式為“我提供什么，用戶接受什么；用戶怎么應用由我決定”，而本文平臺是“用戶需要什么，我提供什么；用戶怎么應用由用戶自己決定”[9]。

表1　本文平臺與常規GIS的區別

3　結　語

本文成果開創了地理信息共享應用的新模式、提升了地理信息的服務能力、降低了地理信息共享應用的專業門檻。它對解決地理信息社會化應用過程中長期暴露的各自為政、重復投入等問題，以及促

進我國地理信息科技進步和產業發展均具有重要作用。為了讓該平臺能得到更好的推廣應用，下一步將進一步增強平臺的個性化定制能力和數據安全保密防護能力。此外，還將引入并實現積分制等數據共享激勵機制。

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