辽宁省地理信息公共服务平台框架建设及应用

李万辉，郝苗

(1.辽宁省基础地理信息中心，辽宁沈阳 110034； 2.ESRI中国(北京)有限公司，北京 100027)

辽宁省地理信息公共服务平台框架建设及应用

李万辉1∗，郝苗2

(1.辽宁省基础地理信息中心，辽宁沈阳 110034； 2.ESRI中国(北京)有限公司，北京 100027)

地理信息的广泛应用迫切要求建立地理信息公共服务平台，本文从辽宁省地理信息公共服务平台的建设出发，介绍了多级互联互通的建设模式，提出了“基础支撑层－数据层－服务层－应用层”的四层体系架构，并对各层建设内容和平台总体技术路线进行了阐述，最后对示范性应用系统进行了展示。

地理信息公共服务平台；SOA；多级互联互通；ArcGIS Server

1 引 言

地理信息是国家重要战略信息资源，在政府管理决策、新兴产业发展、人民生活改善等方面发挥着越来越重要的作用[1]。随着政府管理决策科学化、国家经济与社会发展信息化以及和谐社会建设的不断推进，各级政府部门和社会公众对权威、可靠的地理信息服务的需求与日俱增，迫切要求实现全国多尺度、多类型地理信息资源的综合利用与在线服务。

国家测绘局于2009年启动了国家地理信息公共服务平台的规划和建设工作，这是国家测绘系统及时作出的一项重要战略决策，主要目的就是要以服务大局、服务社会、服务民生为宗旨，充分利用多方面资源，着力形成一个服务经济社会发展各个领域、各个方面的“一站式”在线地理信息服务系统。随着国家级主节点“天地图”网站的正式开通，全国各地公共服务平台建设更加如火如荼，辽宁省地理信息公共服务平台建设也随之开展。

本文将对辽宁省地理信息公共服务平台的建设模式、总体架构、建设内容、平台实现的总体技术路线以及平台示范性应用系统建设等内容进行介绍。

2 平台总体设计

2.1 建设模式

目前，基于服务的空间信息共享有多种建设模式，包括集中式、分布式、数据打包服务和多级互联互通等。

辽宁省地理信息公共服务平台总体上遵循国家地理信息公共服务平台统一规范、架构设计及数据处理、发布流程，采用多级互联互通的模式建设，即纵向上与国家级主节点“天地图”和省内14个地市信息基地实现多级分布，共享空间信息服务；横向上与土地、交通、林业、水利、民政、公安等多部门、多领域实现互联互通，形成地理信息资源交换共享机制，如图1所示。

图1 多级互联互通建设模式

2.2 总体架构

平台可以划分为几个层次:基础支撑层、数据层、服务层、应用层以及标准体系，其总体架构如图2所示。

图2 平台总体架构

(1)基础支撑层:主要包括网络、服务器集群、存储备份、安全保密系统、计算机机房改造等硬环境和技术规范与管理办法等软环境。

(2)数据层:主要是平台公共地理框架数据的构建、管理和更新。

(3)服务层:以多样化的GIS服务为基础，提供集服务发布、服务管理、服务调用为一体的服务管理系统，完整的安全管理和运行保障机制；提供进行资源共享和交换的门户；并提供根据多数用户对基础地理信息应用的共性需求而设计的系列标准服务接口。

(4)应用层:主要由基于平台各类空间信息资源建立的各种业务应用系统组成。

在上述四层结构之外，还必须建立相应的信息化技术标准、应用服务标准、系列数据标准等，保证信息有序、平台建设和运作有章可循。

2.3 建设内容

按照平台四层架构的设计原则，平台建设分层进行:

(1)基础支撑层建设

平台采用三层接入组网模型，保障网络环境的高可用性；构建应用服务器、GIS服务器与数据库服务器集群以满足政府与专业部门、社会公众对平台服务的大规模并发访问和协同应用；按照国家有关安全保密的要求，从物理安全、运行安全、信息安全保密和安全管理四个层面进行计算机信息系统分级保护建设；建设专用计算机机房环境，为计算机、网络和安全保密系统以及各种应用服务提供稳定可靠的运行环境。

(2)数据层建设

以覆盖辽宁全省范围1∶25万DLG数据为基础，经内容提取、分层细化、模型对象化重构、符号化表现、脱密处理等步骤，建立地理实体数据库、电子地图数据库；基于1∶25万DEM数据建立高程数据库；基于2.5 m分辨率的卫星遥感影像数据建立影像数据库；基于省到村级行政地名建立地名数据库；采集餐饮、购物、住宿、出行等15类信息建立兴趣点数据库，作为平台的数据支撑。

(3)服务层建设

建立平台运维系统、门户系统以及二次开发接口库。其中运维系统实现对多源服务的统一管理、对用户体系的安全管理，通过服务层监控和日志系统对信息资源访问、业务功能调用、系统管理等活动进行记录，及时发现系统隐患、优化系统管理，为平台能够7× 24小时稳定对外提供服务给予支撑。

门户系统是平台资源交换共享的窗口，用户通过访问门户系统可以在线查询、申请平台的各类资源，还可通过服务注册的方式共享自己的资源。

平台还提供二次开发接口库以及开发帮助文档，专业用户通过调用二次开发接口，可以在平台基础上快速构建自己的业务应用系统。

(4)应用层建设

基于平台资源建立了两个示范性应用系统:电子地图应用系统和应急服务系统。此外，针对弱GIS需求的用户，平台还提供向导式的应用快速搭建模板，通过配置相应地图资源和平台功能模块，实现零代码的应用系统快速搭建工作。

3总体技术路线

3.1 基于SOA的平台架构

SOA是基于开放的Internet标准和协议、支持对应用程序或应用程序组件进行描述、发布、发现和使用的一种应用架构。SOA支持将可重用的数据应用作为应用服务或功能进行单独开发集成，并可以在需要时通过网络访问这些服务或功能。通过SOA，开发者可以对不同的服务或功能进行组合以完成一系列的业务逻辑与展现，最终可让用户像使用本地桌面业务组件一样方便地调用服务或功能等各种资源[2]。

基于SOA构建地理信息公共服务平台应充分考虑GIS功能和地理空间信息应用场景复杂度，提供从空间数据到空间服务的完整解决方案，提供丰富的服务和多种类型的应用开发接口以满足各组织集成地理信息系统到其现有的工作流程(B/S应用和C/S应用)中的业务需求，例如，服务类型包括:SOAP服务、REST服务、OGC服务；应用开发接口包括:SOAP API、REST API、Web组件(Java、DotNet)、Javascript API、Flex API、SilverLight API等。

支持地理空间SOA的一些常用服务包括二维地图服务(交通、人口、地理环境、资产地图/三维地球模型)、定位服务(地理编码和地名)、地理处理服务(选址模型、传播/汇聚模型、网络分析、栅格分析、图像处理等)以及数据管理服务(复制、数据输入/输出、空间提取、转换和加载、目录服务等)。共享这些地理信息系统服务，可以增值已有的业务系统和支持不同范围内的协同计算。

3.2 基于J2EE的平台实现

J2EE是SUN公司定义的一个开发分布式企业级应用的规范。它提供了一个多层次的分布式应用模型和一系列客户化技术规范。多层次分布式应用模型是指根据功能把应用逻辑分成多个层次，每个层次支持相应的服务器和组件，组件在分布式服务器的组件容器中运行，容器间通过相关的协议进行通讯，实现组件间的相互调用[3]。

J2EE能够保留原来的系统，是一种高效的开发方式，并且支持异构环境，为搭建具有可伸缩性、灵活性、易维护性的信息系统提供了良好的机制。

3.3 基于ArcGIS Server构建底层服务平台

我们采用业内较为成熟的ArcGIS Server作为底层服务平台，ArcGIS Server是功能强大的基于服务器的GIS产品，可用于构建集中管理的、支持多用户的、具备高级GIS功能的企业级GIS应用与服务。我们基于ArcGIS Server发布了多种类型的服务，如:二维地图服务、网络分析服务、几何服务、地理处理服务等，为上层应用提供支撑。

3.4 构筑完整的平台安全监控体系

平台采用用户安全认证、服务分级授权、服务访问实时监控、日志管理相结合的方式全面保护共享数据及相关服务的安全，确保平台稳定、高效地运行。

平台建立了完整的用户体系，将用户划分为普通用户、运维管理员和超级用户三个级别，对不同级别的用户进行服务的分级授权，保证服务访问的安全性，如图3所示，采用基于角色的批量授权，保证系统使用的灵活性。

图3 用户管理与分级授权

平台采用基于令牌Token的安全机制识别和验证用户身份，令牌的安全机制可以对标准http请求和Soap请求进行拦截验证。用户请求各种类型的服务需要使用用户名和密码动态生成令牌Token，然后使用服务地址＋令牌就可以访问GIS服务，GIS Service Handler(GIS服务处理器，部署于Web服务器上)解析令牌并验证用户身份。基于令牌Token的安全机制处理流程如图4所示。

平台通过服务访问监控的方式实时查看在线用户访问情况，监控各类用户的服务调用、并发访问、热点服务发现等内容，能够统计、分析服务调用状态(调用时间、调用次数)，跟踪服务使用流程，以便对服务内容和服务性能等方面进行优化调整。

图4 基于令牌Token的安全机制

由于服务器分布式部署，平台采用分布式日志系统对平台上的活动进行记录，包括服务访问日志、运维操作日志等，通过对日志的管理、统计、分析、审计来跟踪系统的变化，为平台维护及优化提供必要的信息支持。分布式系统中的日志可定时或手动进行收割。

3.5 基于富客户端Flex API的示范应用展现

Flex是为满足希望开发RIA(富互联网应用程序)的企业级程序员的需求而推出的表示服务器和应用程序框架，它可以运行于J2EE和.NET平台。Flex表示服务器提供基于标准的、声明性的编程方法和流程，并提供运行时服务，用于开发和部署丰富客户端应用程序的表示层。Flex开发者使用直观的基于XML的MXML来定义丰富的用户界面。该语言由Flex服务器翻译成SWF格式的客户端应用程序，在Flash Player中运行。

ArcGIS Flex API能够将ArcGIS Server提供的地图服务、功能服务等与Flex控件结合起来构建RIA应用，采用Flex API构建业务应用系统即拥有ArcGIS Server强大的底层支撑，又能带来炫、酷的前端客户体验。

4 示范性应用系统展示

公共服务平台的核心资源是平台中的各种服务，最终目的是基于这些服务建立各行业、各领域的业务应用系统。我们基于平台服务资源建立了两个示范性的应用系统。

4.1 电子地图应用系统

电子地图应用系统以辽宁省矢量地图服务、晕渲地图服务作为基础底图，并与“天地图”服务进行了聚合，其上叠加兴趣点服务，提供了地图导航、地图搜索、书签管理、绘制测量、卷帘/放大镜、地图打印、地图纠错、我的地图等功能，并基于平台的几何服务、最短路径分析服务、服务区分析服务提供了周边查询、驾车路线查询及配送路线查询等功能，如图5所示。

图5 辽宁省电子地图应用系统

图6 辽宁省应急服务系统

4.2 应急服务系统

对于突发事件，进行及时响应，并提出有建设性的解决方案，是具有现实意义的，我们基于平台资源建立了辽宁省应急服务系统，接入医院、消防机构、派出所等相关服务，并接入了交通电子眼的监控服务，可及时了解当前的交通状况，为车辆调度或策略部署提供充实的前提条件。此外，我们还提供了态势标绘的功能，可以为应急救灾等提供在线指挥图的创建功能，如图6所示。

5 结 语

辽宁省地理信息公共服务平台的建设与投入运行改变了辽宁省传统测绘成果的服务模式，全面提升了全省地理信息服务的能力和水平。然而平台还存在很大不足，进一步完善平台、丰富平台数据并加快数据更新速度、积极推广平台应用将成为下一阶段研究的重点内容。

[1] 徐开明.地理信息公共服务平台建设与现代测绘服务模式[J].地理信息世界，2006，4(3)

[2] 黄厚，夏兰芳.SOA架构在城市地理信息公共服务平台建设中的应用研究[J].上海地质，2010(2)

[3] 梁俊斌，翁鸣，苏德富.在J2EE平台下进行多层分布式数据库系统开发的研究[J].航空计算技术，2003，12(4)

[4] 袁存忠.基础地理信息公共服务平台的设计和实现[J].地理空间信息，2009，2(1)

[5] 王延亮，储晓雷.地理信息公共服务平台模式探讨[J].测绘与空间地理信息，2007，30(2)

[6] 李志刚.建设地理信息公共服务平台开辟测绘成果应用新途径[J].地理信息世界，2006，4(2)

Framework Construction and Application of Liaoning Geographic Information Public Service Platform

Li WanHui1，Hao Miao2
(1.Liaoning Geographic Information Center，Shenyang Liaoning 110034，China；2.Esri China(Beijing)Limited，Beijing 100027，China)

The extensive applications of geographic information urgently demand to establish the geographic information public service platform.Based on the construction of Liaoning public service platform，this paper introduced the construction mode of multi－level interoperability，proposed a“base support layer－data layer－service layer－application layer”architecture，described the content of each layer and the major technical of the platform，and also showed the electronic map application system and the emergency service system.

geographic information public service platform；SOA；multi－level interoperability；ArcGIS Server

1672－8262(2010)03－5－04

P208

A

2010—12—06

李万辉(1976—)，男，高级工程师，主要从事地理信息系统应用软件研发工作。

“十一五”国家科技支撑计划(2006BAB10B00－2)