基于SOA的海洋执法信息共享平台建设

张建辉，张 洁

（1.国家海洋信息中心，天津 300171）

近年来，随着国家海洋综合执法能力的增强，各级执法机构在实际工作中积累了各类大量历史资料信息,逐步形成了一定规模的海洋执法信息资源。但是，由于这些数据格式多样、结构不一、存储分散，从而造成部门间数据共享困难，数据利用率不高，无法满足海洋管理人员对信息资源的有效需求。只有开展海洋信息共享，才能减少重复投资、重复调查，打破长期形成的各种数据壁垒，提高资源的使用效益[1]。面向Web服务的地理信息公共服务平台是一种理想的解决多源、异构空间数据共享与互操作的模式，是当今GIS发展的必然趋势，也是未来GIS发展的主流方向[2]。因此，采用地理空间信息技术，遵循统一的数据标准和规范，整合现有的海洋空间和业务信息，建立面向服务的体系结构架构的、以空间信息采集、集成、服务为目标的海洋执法信息共享平台，实现信息资源共享与协同，加快形成面向海洋执法与决策的信息服务能力显得十分重要。

1 建设目标和原则

平台建设目标是遵循面向服务的体系结构，利用二三维GIS技术、可视化技术和虚拟现实技术建立面向服务的海洋执法信息共享服务平台，通过企业服务总线按照相关标准、接口和规范对各种服务进行集中注册、管理和配置，实现信息资源的统一整合、共享和发布，为海洋执法与管理提供信息服务和决策支持。

平台建设的原则为 “服务标准开放、共享集中发布、应用方便快捷、运行实时安全”。

2 平台总体架构

平台整体架构设计考虑了已有业务系统、传输网络和服务器等软硬件基础设施，同时能够实现系统的扩展性，即能够基于此平台扩展业务数据和应用系统。平台整体架构分为6个层次，自下而上包括网络与硬件层、GIS基础软件层、数据层、GIS服务组件层、信息服务总线层以及业务应用层，如图1所示。

图1 信息共享服务平台架构

网络与硬件层主要是上层实现与运行的基础，包括文件服务器、数据库服务器、GIS服务器、共享平台服务器、入侵检测设备、交换机和防火墙等。

GIS基础软件层包括SuperMap GIS桌面软件、GIS网络发布软件、GIS数据引擎和Web客户端等，还包括操作系统和应用中间件。GIS平台软件提供数据管理和地理数据的分发功能；应用中间件提供信息分发功能。

数据层用于存储和管理各种数据，主要包括海洋基础地理数据库、海洋执法专题数据库、海洋执法业务数据库、系统控制数据库以及三维模型数据库等。它是在分布式数据库的基础上，在统一的网络体系下通过整合和提炼形成的面向应用主题的数据框架[3]。

GIS服务组件层主要包括空间数据服务接口和空间数据服务组件2类。空间数据服务接口包括地图显示服务、地图查询、地图分析、与业务关联的查询以及GIS服务扩展。服务接口的实现依赖于GIS平台中的服务组件，包括地理数据服务组件、影像数据服务组件、二三维一体化服务组件以及空间分析服务组件。本层提供的服务是应用层的基础，也是以后构建其他应用系统的前提。

信息服务总线层是本信息服务共享平台建设的核心，它实现了对底层各种通信协议的支持，使开发人员不必考虑消息处理的底层物理实现，而将主要精力集中到消息内容的处理上。它还消除了上层不同应用之间的技术差异，让不同的应用服务器协调运作，实现了不同服务之间的通信与整合。

业务应用层是根据海洋执法部门业务需要，在软硬件和各底层所提供服务支持的基础上，通过二三维GIS一体化技术开发的Web客户端应用系统，从而实现业务信息在不同部门间的共享和可视化管理分析。

3 主要建设内容

本平台主要包括海洋执法综合库、企业服务总线、应用系统以及支撑体系等4个方面的建设。其中海洋执法综合库建设是基础，企业服务总线建设是核心，应用系统建设是关键，支撑体系建设是保障。

3.1 海洋执法综合库建设

海洋执法综合库包括海洋基础地理数据库、海洋执法专题数据库、海洋执法业务数据库和系统控制数据库等，海洋执法综合库总体组成如图2所示。

为了使数据库在实现统一管理的同时，能方便地进行扩展，空间数据库按级别划分为主数据库和分数据库。主数据库中存储更新频率较小的GIS主数据库以及元数据库；分数据库则存储海洋管理业务数据以及其他更新频率较高的数据。系统主数据库和分数据库在物理上是独立的。

整个平台采用SuperMap SDX+空间数据库引擎中间件实现基础地理数据、遥感影像数据、海洋执法专题库以及业务数据在Oracle 10g数据库中的一体化存储和管理。在Oracle数据库中，通过在数据库中划分多个模式（Scheme）对不同类别的数据进行管理，每个模式（Scheme）下只管理该类型的数据表。

图2 平台数据库总体构成

3.2 海洋执法信息服务总线建设

企业服务总线（Enterprise Service Bus，简称ESB）提供了一种开放的、基于标准的消息机制，通过简单的标准适配器和接口来完成粗粒度应用（服务）和其他组件之间的互操作，能够满足大型异构企业环境的集成需求[4]。

海洋执法信息服务总线建设是信息共享服务平台的核心层，是服务提供者和服务使用者的桥梁，它将服务提供者发布的服务进行注册和统一管理，将GIS服务和各种业务服务进行集成，通过ESB的服务编制与编排对GIS数据、GIS功能、业务功能等进行组合，生成新的服务，并为上层应用系统（服务使用者）提供各类服务。海洋执法信息服务总线功能结构包括服务适配器、服务网关和服务注册中心3个部分，如图3所示。

图3 信息服务总线功能结构

服务适配器担负着服务和消息的协议转换工作，以实现不同协议格式服务间的交互。服务网关是Internet和Intranet之间的一个网关，就像第一道防火墙，起到对系统外部服务调用的安全控制和服务交互的作用。同时它根据来源数据的格式，如 SOAP、XML或文本等，进行粗粒度的路由。服务注册中心对服务提供者进行注册命名，对服务使用者进行寻址管理。服务管理中心对发现、绑定、调用服务过程进行统一的封装，屏蔽调用不同服务的细节。

3.3 业务系统建设

业务系统建设是平台建设的重要目标，主要包括GIS服务功能和业务应用系统开发2个部分。平台GIS服务主要基于SuperMap GIS 6R iServer所提供的GIS服务接口和服务组件定制和开发，包括空间数据服务和空间数据处理功能服务，每一种服务都代表着一个位于服务器端的GIS资源，不同的服务可提供的功能会有所差别，为客户端提供了丰富的空间数据和功能服务。平台服务部署在组件层的GIS服务器上，是按照Web Service规范和OGC标准进行发布的，并在服务总线的注册中心进行注册，通过服务总线的统一服务管理功能进行重新编排，执行GIS的相关任务，最终被各种客户端应用程序调用。

海洋执法应用系统主要是根据各业务部门的工作需要，基于平台所提供的GIS服务而定制开发的，主要包括二三维GIS综合信息查询系统、案例管理系统、文书系统、装备管理系统、人事管理系统及统计分析系统等。图4为系统装备管理模块。

图4 装备管理模块

3.4 支撑体系建设

平台支撑体系建设包括质量保证管理规范和信息安全保密技术规范。它保障着关键数据、关键应用的安全，并在框架安全、稳定运行方面也发挥着核心作用[5]。

1）系统质量保证管理体系。系统建设的过程中，要严格按照计算机软件工程建设规范，建立一套行之有效的海洋执法信息化服务质量保证管理体系，保证系统的长期稳定高效运行，保证海洋执法信息服务产品的质量。

2）信息安全保密技术规范。系统为各级执法机构及相关专业用户提供海洋执法信息共享服务，要遵循相关的信息安全保密制度。在充分吸收国家和海洋行业的标准、规范与规程的基础上，要结合实际业务要求，建立一套严格统一的信息安全保密技术规范，包括数据内容、数据定义、数据结构、元数据、数据精度和获取方法等。

4 关键技术

4.1 面向服务的体系结构技术

面向服务的体系结构（Service Oriented Architecture，SOA）是一种业务驱动的、粗粒度、松耦合的服务结构，支持对业务进行整合，使其成为一种相互联系、可重用的业务任务或服务，现成为主流的软件工程方法[6]。

SOA体现了当今企业应用集成技术领域的最佳方案，本平台基于SOA思想构建，以规范的Web Service接口提供GIS的全部功能，并以服务聚合专利技术实现多级嵌套服务聚合，不仅可实现异构GIS平台之间的数据共享，还可实现GIS功能共享。

4.2 二三维GIS一体化技术

本平台采用SuperMap二三维GIS一体化的解决方案，实现了二维与三维GIS技术的无缝融合，从根本上解决了海洋执法管理中二维和三维2类数据、2种系统互操作的难题，充分发挥了二维空间分析和三维可视化展示的优势。

SuperMap GIS 6R二三维GIS一体化包括二维与三维在数据模型、数据存储、数据管理、可视化和分析功能的一体化，提供海量二维数据直接在三维场景中的高性能可视化、二维分析功能在三维场景中的直接操作和强大的三维分析功能，突破三维GIS以前只能满足查一查看一看的应用瓶颈，推动三维GIS的深度应用[7]。

4.3 Universal GIS技术

Universal GIS（共相式GIS）是SuperMap提出的一种高性能、跨操作系统的GIS技术架构体系，基于标准C++完全重构了GIS的功能内核，开发GIS系列平台软件，支持在Unix、Linux和Windows等多种操作系统上高性能运行[8]。

基于该技术体系，海洋执法管理信息共享平台实现了跨平台的部署与运行，有效利用了不同类型高端的计算机、服务器和网络设备资源，为海量计算和大规模用户访问提供了安全稳定的硬件支撑。

4.4 Web富客户端开发技术

富客户端开发（Rich Internet Applications，RIA）技术是下一代的、将桌面应用程序交互的用户体验与传统的Web应用的部署灵活性和低成本性结合起来的网络应用程序[9]。RIA具有“富”客户技术，其概念包含2个方面，分别是数据模型的丰富和用户界面的丰富。其客户端应用程序使用异步客户/服务器架构连接现有的后端应用服务器，因此是一种安全、可升级、具有良好适应性的面向服务模型[10]。

目前在众多的RIA技术中，Flex、JavaFX、 Silverlight等技术已成为主流。本平台二维GIS系统就是基于RIA技术的SuperMap iClient 6R for Flex API开发实现的。它不仅实现了系统强大的GIS分析功能，还带来流畅、良好的用户体验。

5 结 语

海洋执法信息服务共享平台建设实现了海洋基础空间信息、海洋执法专题信息及业务信息的有效整合与集成，建立了海洋执法信息资源交换服务体系，打破了各级海洋执法部门“条块分割”的现状，推动了跨部门的互联互通与信息共享，提高了海洋执法信息化应用水平。

[1]石绥祥，夏登文，刘振民，等.海洋信息共享服务关键技术研究[J].资源科学，2001, 23(1)：64-68

[2 李宗华，彭明军，樊玮.面向服务的地理信息公共服务平台研究[J].地理信息世界，2000，8（4）：12-17

[3]石绥祥,雷波.中国数字海洋——理论与实践[M].北京：海洋出版社，2011

[4]张崔，王文华.面向电子政务应用支撑平台的企业服务总线[J].计算机光盘软件与应用,2010,11:1-2

[5]钟远军，李照，黎慧斌，等.数字城市地理空间框架信息安全保障体系初探[J].测绘通报，2011，6:60-61

[6]袁月杨，麻丽莉.SOA & Web2.0——新商业语言[M].北京：清华大学出版社，2007

[7]SuperMap.SuperMap GIS 6R产品系列[EB/OL].http://www.supermap.com.cn/html/Software.html,2012-02-10

[8]宋关福.十年打造SuperMap三大技术体系[J].地理信息世界,2011,4(2):83-85

[9]施俭，陆春龙，陈建平，等.RIA技术在海洋环境监测信息平台中的应用[J].计算机工程与设计,2011,32(8):2 684-2 688

[10]程国雄，胡世清.基于Silver light的RIA系统架构与设计模式研究[J].计算机工程与设计，2010，31(8):1 706-1 709