基于GeoNetwork的GIS专业实验数据共享平台的建设*

苗立志，郭 静，姜 杰，李鑫驰，廖章展

(南京邮电大学地理与生物信息学院，江苏南京 210023)

0 引言

随着传感器技术和其他地理信息数据采集方法的发展以及诸多对地观测网络、系统的构建和实施，每天都能获取到海量的地理信息数据［1－3］，基于地理信息共享的发展，很多数据拥有者分别使用多种方式进行GIS数据的共享与分发，如美国联邦地理委员会(FGDC)的Geospatial One Stop项目［4］是建立在美国国家空间数据基础设施(NSDI)之上的，目的是尽可能地减少重复工作，提供地理空间信息质量的同时使得地理空间信息更便于访问。全球地质调查行动计划“地质一体化(OneGeology)”，该计划的主要目标是在网络上创建一个开放的动态的世界地质图数据库，为公众提供地质图空间数据共享服务［5］。科技部主导的地球系统科学数据共享网［6］，通过建立多个分中心进行数据资源的共享服务，使数据使用者通过填写数据申请表，对所需地球科学数据进行申请使用或直接通过联系数据拥有者来获取离线数据服务，以达到不同主题数据集的地球科学数据能够实现共享应用等。与互联网上丰富的地理空间数据信息资源形成鲜明对比的是，在日常的教学科研过程和实验中，GIS专业的学生很难快速、准确的获取到可供实验使用的各种GIS数据，获取GIS数据的过程繁琐耗费大量的时间和精力。

为实现地理信息资源的充分共享和广泛应用，体现其最大价值，一些政府机构或组织已相继资助了一批项目，如美国的“地理空间一站式访问”(Geospatial One Stop，简称 GOS)计划［7］、加拿大的 GeoConnections计划［8］、澳大利亚空间数据基础设施(ASDI)［9］、欧洲空间信息基础设施(INSPIRE)［10］项目等。在国内，以孙九林院士所主持的中国地球系统科学数据共享网建设项目为代表，也开展了相关的研究工作，如中国西部环境与生态科学数据中心［11］等。在这些项目实施的过程中，产生了大量的以地理信息服务资源为主要形式的研究成果，这些成果为南京邮电大学GIS专业实验数据共享平台的建立奠定了理论基础和数据资源。

1 GIS数据共享研究

1.1 地理信息共享

GIS数据共享就是为了实现不同空间数据格式的有效利用，实现GIS数据共享以后，可以使更多的人更充分地使用已有的GIS数据资源，减少资料收集、数据采集等重复劳动和相应费用，而把精力重点放在操作、运算和分析相关数据，以及开发新的应用程序及系统集成上。由于不同用户提供的数据可能来自不同的途径，其数据内容、数据格式和数据质量千差万别，因而给数据共享带来了很大困难，有时甚至会遇到数据格式不能转换或数据格式转换后信息丢失的棘手问题，严重地阻碍了数据在各部门和各软件系统中的流动与共享。为了更好的实现地理信息数据的共享，OGC推出了一系列用于地理信息数据的集成与互操作的实现规范，包括出了WMS、WFS、WCS和CSW 等多个OWS(OGC Web Service)。为了给网络地图服务器的开发提供标准，OGC于2002年提出了WMS规范，并于2005年被ISO命名为 ISO 19128:20052 Geographic information——Web map server interface［12］，其已发展成为成熟的标准体系规范，这些实现规范的推出为GIS数据的共享提供了标准依据和实施保障，也是本文研究内容的具体理论依据。

1.2 GeoNetwork

GeoNetwork最初由联合国粮农组织发起开发，是一个基于标准、免费和开放的地理信息目录服务网络应用平台［13，14］。它是一个标准化的分布式空间信息管理平台，设计用于访问具有空间特征的数据库、地图产品以及相关各种来源的元数据，从而促进基于因特网的空间信息交换与共享。这种地理信息管理方式旨在便于各界用户快速查找和获取已有的空间数据和专题地图等信息资源，以用于决策支持。

GeoNetwork主要功能体现在4个方面:地理空间数据资源库;地理空间数据的元数据目录;用于查找、编辑和发布地理空间信息;用于从不同资源点整合数据资源。具体的功能有:元数据搜索，元数据编辑与管理，元数据模板系统，元数据目录同步与收割;它可以用于共享包含数字地图、卫星影像以及相关统计资料等空间数据;还提供门户管理工具，数据部署和发布，用户认证和授权等功能［13，15－16］。

其体系结构，如图1所示。其中，客户端主要完成与用户的交互，包括查询条件的选取、响应结果的元数据显示与图形显示;Jeeves框架负责完成系统网站发布，它将系统显示和事务逻辑进行分离，且提供了数据访问、事务管理、服务链和回滚管理等。Jetty是一个开源的servlet容器，它为基于Java的web内容提供运行环境。数据库层主要是实现对元数据、元数据模板、元数据格式转换模板以及空间索引的存储。

2 GIS专业空间数据共享原型系统

图1 GeoNetwork软件体系结构Fig.1 The architecture of GeoNetwork

在长期的GIS教学和科研中，以及开展开放实验和大学生科技创新训练计划(STITP)项目时，往往由于缺乏较为合适的GIS空间数据而导致许多教学实验、开放实验和STITP创新项目不能达到最好的实验或训练效果。同时，在一些科研项目中同样需要大量的GIS空间数据做支撑，亟需建设地理信息系统专业的空间数据服务共享实验平台，将分散的地理信息服务空间数据进行逻辑集成应用，服务于开放实验、各级STITP创新训练、GIS教学与科研实验乃至国家级的专业竞赛等。因此，基于GeoNetwork软件体系架构，开发了GIS专业空间数据共享原型系统实验平台，该实验平台的实施将有望解决目前所存在的实验缺乏GIS空间数据实验数据的“供需”矛盾问题，同时，将为GIS本科和研究的相关课程，如GIS原理、网络GIS、遥感地学分析等课程的讲授提供强有力的数据保障;不仅如此，也将为本科生毕业设计和研究生课题的设置与开展提供更大选择余地，将极大促进开放实验、STITP创新项目、教学实验和科研项目的实施。

基于GeoNetwork开源软件定制配置构建了面向地理信息系统专业的南京邮电大学教学科研空间数据共享实验系统，如图2所示。整个系统存储的元数据所描述的GIS数据类型包括5种，分别是:地理信息服务、数据集、地图服务、应用系统程序相关以及其他信息服务等。数据内容共涉及6个大洲，分别是非洲、亚洲、欧洲、美洲、澳洲、南极洲，包括37个国家和地区。数据内容涉及地形地貌、气象气候、资源、水文、植被、土壤、海洋、地质、遥感技术、自然灾害等领域，种类丰富，数据格式多样;同时，将对应的元数据信息进行了中英文配置，使其同时支持双语检索，可较好的服务于GIS专业的相关具体应用。

图2 GIS专业空间数据共享实验平台Fig.2 Geospatial data sharing platform for GIS major

3 结束语

基于GeoNetwork的GIS专业空间数据共享实验平台系统不但为学生查找教学实验、开放实验、STITP创新项目和毕业设计论文所需的相关空间数据提供帮助，同时，使用者也可将其所拥有的GIS空间数据或者网络搜索到的相关资源添加至该系统，经过管理员审核以后即可服务于各层次的实验平台系统用户。

实验平台系统中地理信息数据丰富、种类繁多能够满足教学科研中的不同需求。在初步的试运行阶段，已经得到众多师生的好评，系统也将根据用户反馈不断完善以便更好的服务于GIS专业师生的各种数据需求，为南京邮电大学GIS专业更好的发展提供帮助。

［1］明冬萍，骆剑承，周成虎，等.空间数据计算模式分析与应用［J］.地球信息科学，2006，8(2):84 －90.

［2］沈占锋，骆剑承，盛昊，等.基于Web Service的分布式遥感影像数据库设计与实现［J］.测绘通报，2006(2):14－17.

［3］苗立志，伍蓝，李振龙，等.多源分布式CSW和WMS地理信息服务集成与互操作［J］.地理与地理信息科学，2010，26(3):11－14，24.

［4］Federal Geographic Data Committee.Searching for Geographic Data，Services，and Other Resources［EB/OL］.http://www.fgdc.gov/dataandservices，2014 －10 －23.

［5］逯永光.基于“OneGeology计划”的1∶100万地质图空间数据共享应用研究［D］.北京:中国地质科学院，2011.

［6］刘润达，诸云强.科学数据共享关键问题探索——以地球系统科学数据共享网为例［J］.地理科学进展，2007，26(5):118 －126.

［7］Federal Geographic Data Committee.Data Catalog［EB/OL］.http://www.data.gov，2014 －10 －23.

［8］Natural Resources Canada.GeoConnections［EB/OL］.http://www.nrcan.gc.ca/earth － sciences/geomatics/canadas－ spatial－ data －infrastructure/8906，2014 －10 －23.

［9］Australian Spatial Data Infrastructure.Australian Spatial Data Infrastructure Pilot.［EB/OL］.http://asdd.ga.gov.au/asdd/asdi/，2014－10－23.

［10］Infrastructure for Spatial Information in the European Community(INSPIRE).INSPIRE DIRECTIVE ［EB/OL］.http://inspire.ec.europa.eu/，2014 －10 －23.

［11］李新，南卓铜，吴立宗，等.中国西部环境与生态科学数据中心:面向西部环境与生态科学的数据集成与共享［J］.地球科学进展，2008，23(6):628 －637.

［12］ISO.ISO 19128:2005 Geographic information—Web map server interface［EB/OL］.http://www.iso.org/iso/home/store/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber=32546，2014 －10 －23.

［13］刘润达，诸云强.开源地理信息共享平台GeoNetwork及其定制应用实践［J］.地理信息世界，2010(6):38－44.

［14］GeoNetwork opensource.User and developer manuals［EB/OL］.http://geonetwork － opensource.org/manuals/2.10.4/eng/users/index.html，214 －10 － 23.

［15］Carboni，A.GeoNetwork Architecture and Technologies［EB/OL］.http://sci.cgiar.org/geonetwork/documents/architectare.technologies.pdf，2014 －10 －23.

［16］Horáková B.，Ruzicka J.，Ozana R.Development of MetaPortal Prototype and Communication Interface for Czech national environment［EB/OL］.http://gis.vsb.cz/GIS_Ostrava/GIS_Ova_2007/sbornik/Referaty/Sekce1/GIS2007_MetaPortal_Prototype_HorRuzOza.pdf，2014 －10 －23.