市级地理信息共享服务构建研究

吕家骐，王雷，陈祥葱

(1.哈尔滨市勘察测绘研究院，黑龙江哈尔滨 150010;2.哈尔滨数字城市科技有限公司，黑龙江哈尔滨 150010)

1 引言

近年来随着国家测绘局“天地图”项目的快速推进和地理信息技术的发展，各省都已建设省级节点的地理信息公共服务平台，并融入天地图实现与国家级节点的服务聚合。在市级节点上部分城市也已完成市级地理信息共享服务产台的建设。市级地理信息服务具有服务模式单一、数据更新滞后、功能需求复杂、用户数量大、网络环境复杂等特点。如何构建市级的地理信息服务体系、规划服务模式就成了公共服务平台研究的重要内容。本文从建设市地理信息公共服务平台的实际出发，介绍了市级地理信息平台的服务体系、服务模式、服务层式等方面，研究市地理信息公共服务平台的服务体系。

服务式GIS是在组件式GIS基础上的质的飞跃，也是对组件式GIS顺理成章的升级。在组件式GIS功能强大的组件群基础上，服务式GIS采用面向服务的软件工程方法，把GIS的全部功能封装为Web服务，从而实现了被多种客户端跨平台、跨网络、跨语言地调用，并具备了服务聚合能力以集成来自其他服务器发布的GIS服务。服务式GIS是一个完整的、面向服务的GIS软件技术体系，它包括服务提供者、服务消费者和服务规范。服务式GIS同时也是一个全功能的GIS技术体系，远远超越了WebGIS时代的功能。

2 服务体系总体框架

2.1 服务体系规划

图1 服务内容规划

平台服务体系由支持系列互操作接口规范的地理信息服务基础软件、平台管理软件及二次开发接口库组成。服务体系结构设计遵循OGC空间信息服务模型和调用规范，提供基于面向服务架构(SOA)的地理信息共享服务。服务体系建设包括基础服务建设、服务拓展和服务目录与接口建设。服务内容包括地图服务、要素服务、地理处理服务、地理数据服务、元数据服务、地址匹配服务、网络服务及其他开放服务。依据服务内容和服务方式，平台将服务分割为两类，即平台基础服务和专题应用服务:平台基础服务为地图服务和影像服务，这两类以图片的形式提供平台所有服务的底图和基础空间参考，是其他专业服务或行业应用数据应用的基础载体;专题应用涵盖要素服务、地理处理服务、地理数据服务、网络服务及其他服务，这些服务与行业应用或专题结合，脱离单纯的地理空间数据展示与表现，更侧重于地理空间数据与业务结合的增值应用。

2.2 四个层次的共享服务

共享服务平台考虑到用户的多元化及各委办局应用的多样性，而将地理信息共享服务平台构建深度不同的多级别服务。服务包括:数据服务共享、地图服务共享、功能服务共享、应用服务共享这些服务不仅可以单独提供应用，还可以通过服务聚合技术与相应的其他部门的信息资源服务聚合后再为相应的部门提供地理信息行业解决方案。

(1)数据服务共享

作为其他服务的基础服务，可为用户提供最基本的数据使用服务。平台建立元数据管理目录，方便各行业职能部门对空间基础地理数据不同版本、不同类型的检索、查询、浏览等应用。为其他行业GIS应用提供根本的保障以及最直接的技术资源。客户端可以通过Lan或Wan访问空间数据库。该服务拥有复制数据库，提取数据，在数据库中进行查询的操作能力。数据服务也可以用来通过Internet定期同步不同数据库中的数据。

(2)地图服务共享

建立模板化的地图配置工具，根据行业规范标准，实现地图发布，提供地图共享服务。具备满足行业规范的，体现行业特点的，可以定制的地图服务功能。

(3)功能服务共享

根据不同行业的应用需求，将传统的组件式GIS的功能进行封装，并通过WEB服务的方式进行调用。从而解决了用户对专业化GIS的应用以及对传统桌面GIS软件的依赖。

(4)应用服务共享

应用服务是建立在数据服务、地图服务和功能服务的基础上，为职能部门行业管理提供GIS应用服务。应用服务可以被规划为多层次的SOA应用架构，也可以被规划为多角度的应用模型。通过共享平台系统，为各职能部门提供应用服务，可以进一步优化资源配置，提升平台系统利用效率，发挥平台系统的应用价值。

3 服务体系建设

服务体系基于ArcGIS Server 10进行服务发布，采用REST风格的WebService进行服务封装。服务体系建设包括基础服务建设、服务拓展和服务目录与接口建设。在平台体系中，服务内容包括地图服务、要素服务、地理处理服务、地理数据服务、网络服务及其他开放服务。依据服务内容和服务方式，平台将服务分割为两类，即平台基础服务和专题应用服务:平台基础服务为地图服务和影像服务，这两类以图片的形式提供平台所有服务的底图和基础空间参考，是其他专业服务或行业应用数据应用的基础载体;专题应用涵盖要素服务、地理处理服务、地理数据服务、网络服务及其他服务，这些服务与行业应用或专题结合，脱离单纯的地理空间数据展示与表现，更侧重于地理空间数据与业务结合的增值应用。

3.1 基础地图服务

平台基础服务是行业应用服务的承载平台，是用户使用空间数据和调用服务的基础背景。平台基础服务主要由Web地图服务(WMS)、Web要素服务(WFS)和Web覆盖服务(WCS)组成。其中，Web地图服务返回的是图层级的地图影像;Web要素服务返回的是要素级的GML编码，并提供对要素的增加、修改、删除等事务操作，是对Web地图服务的进一步深入;Web覆盖服务面向空间影像数据，它将包含地理位置的地理空间数据作为“覆盖(Coverage)”。对于WMS和WCS服务，实现的基本原理是将地图或影像切割为瓦片，通过瓦片在客户端得重新组合形成完整的地图。

图3 地图服务构建流程

3.2 空间位置服务

空间位置服务的主要内容包括空间位置识别、空间位置数据转换以及空间位置关联信息。空间位置识别包括地名识别和编码识别。识别步骤包括地名分词、地名模糊匹配、最优结果选取等步骤。该服务接收用户反馈的地名信息。基于地名词典库和编码规则实现地名分词和编码语义识别。运用正向最大匹配或逆向最大匹配实现地名的模糊匹配。对所有模糊匹配的结果进行优选，与地名地址数据库结合，获取地名的精确定位。关联相关信息并反馈用户，完成空间位置服务。采用WebService技术实现空间位置服务的发布。

3.3 地图功能服务

后台服务开发主要有两种方式，即基于ArcGIS Server的REST API开发和基于ArcGIS Server Object Extension开发。两种开发属于不同应用级别的开发。地图功能服务采用二者结合的方式进行开发。REST API开发开发速度快，方式简单，适用于后台服务的大部分开发。包括地图服务、要素服务、网络服务等。Server Object开发基于ArcObject开发，开发难度较高，但可供开发定制的空间较大，适用于自定义服务的开发。如空间地址匹配、空间地址识别等自定义服务的开发。基于AO开发的工具封装程度高，能得到很好的重用。通过WebService方式对各种地图功能服务进行发布，实现平台服务使用户的快速调用。

4 服务应用模式

数据服务、分析处理服务、表达服务等通过注册服务注册到目录中，组织成应用客户业务需要的逻辑结构。应用客户通过搜索和发现机制查找目录服务访问门户提供的浏览服务、数据服务、分析处理服务、表达服务，进行绑定实现调用。基础地理信息共享服务提供的各类服务可以通过以下5类方式进行应用。

(1)直接应用

通过浏览器在线调用各种地图服务，实现业务数据与政务底图的结合应用。

(2)定制应用

利用二次开发接口，结合用户的特殊需求进行个性化图形界面的封装及功能的开发和扩展进而定制专题应用系统。

(3)标准服务

遵循OGC的WMS和WFS等标准规范，实现地图和地理要求的共享网络服务，支持客户端采用其他GIS系统开发专题应用系统，采用分布式调用系统资源。

(4)内嵌调用

支持用户已经投入使用的业务运行系统在不作任何改动的前提下，嵌入式在线调用地理信息服务。

(5)地址匹配

支持用户上传已有的业务地址数据通过共享服务平台解译出空间标识数据，从而进行行业地理定位。

5 结语

近年来，越来越多的政府部门提出要使用和建设GIS系统和GIS数据，然而由于缺少统一的技术标准和空间数据共享平台，各部门在空间数据采集和系统建设上往往只根据自身的行业特点进行，导致了数据格式，空间参考，GIS系统等方面的不一致性，形成一个个信息孤岛。为了解决这种局面，基础地理信息共享服务平台通过“市级一张图”的概念，应用服务聚合、SOA等多种技术为行业政府部门GIS需求提供解决方案。各行业可根据自身的行业特点、数据基础、领域模型等资源与共享平台进行整合。这样消除了“信息孤岛”，有效地避免了空间数据的重复采集和GIS系统的重复开发，大大节省了政府投资。

［1］周京春，周海彬，王贵武．地理信息共享模式的发展变革与应用［C］．第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选，2008．

［2］王艳军．一种基于SOA的地理信息共享模型的设计与实现［C］．第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选，2008．

［3］翟石艳，孔云峰．基于Web Service和Mashup技术的城市地理数据服务研究［C］．《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集，2008．

［4］钱云飞．基于ArcGIS Server的地理信息共享平台设计［C］．地理信息与物联网论坛暨江苏省测绘学会2010年学术年会论文集，2010．

［5］董卫华，刘纪平，张福浩等．基于Web Service的电子政务空间信息服务系统的探讨［J］．测绘科学，2005(5)．

［6］邓红艳，武芳，王卓苧等．基于Web Service的空间信息服务研究［J］．计算机工程与设计，2006(23)．

［7］王文俊，罗英伟，汪小林等．城市空间信息及服务集成框架［J］．计算机学报，2005(7)．

［8］朱江，宋关福，钟耳顺等．基于Web Services和．NET技术的新一代Web GIS研究与开发［J］．地理信息世界，2004(2)．