面向行业应用的地理信息云服务平台框架设计研究

刘文杰

摘 要：本文提出基于SOA架构与云服务的地理信息公共服务平台的总体设计理念，探索了基于基础地理信息的“跨行业信息共享、跨行业复用”的地理信息公共服务平台的建设模式。该平台将实现公共地理框架数据的统一发布，包括电子地图数据、地名地址数据、影像数据等。为重大项目投资、经贸合作、交通物流、能源监控等行业应用提供了前景。

关键词：SOA 地理信息 云服务 平台 设计

中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）10（a）-0000-00

地理信息资源共享问题已经成为制约中国地理信息产业发展的瓶颈。借助不断发展的地理信息技术，地理信息公共服务平台主要针对在线地理信息服务的需要，以网络化服务为手段，实现信息资源整合，是地理信息企业破解“信息孤岛”难题的重要手段之一。为了在全国范围内实现地理信息资源的互联互通，2009年，国家测绘地理信息局发布了《国家地理信息公共服务平台技术设计指南》，该指南也为建设地理信息公共服务平台提供了架构参考和实践指导。

为了更好实现相关行业与地理信息资源的交互配置，建立面向行业应用的地理信息公共服务平台，以全面提升信息化基础设施，推进共享应用成为地理信息企业重点研究解决的问题。本文提出基于SOA架构与云服务的地理信息公共服务平台的总体设计理念，探索了基于基础地理信息的“跨行业信息共享、跨行业复用”的地理信息公共服务平台的建设模式。

1 “云服务”工作模式

建设基于云服务的地理信息公共服务平台，目的是要建立一个“共享且共用”的空间信息基础设施，实现一个数据共享的环境，并提供一个多行业共用的基础平台。针对实际应用需求，按照软件即服务（SaaS）的建设思路，对于地理信息公共服务平台数据管理、存储、入库等功能进行重新设计和改造，将带来诸多益处。软件即服務（SaaS）有一个鲜明特点，即服务提供商提供与应用相关的所有基础设施及软件，用户通过基于Web的前端与此服务进行交互。以软件即服务的建设思路，对地理信息公共服务平台的数据管理、存储、入库、运维、监控等功能进行设计，将实现平台的多行业复用，相关行业将通过平台实现个性化的服务，这一改变具有如下很高的实用价值：

①相关行业能够通过远程调用的方式，实现各自业务数据的发布功能；②为有效地组织和整合地理信息服务资源，简化地理信息相关应用系统的建设成本，提高系统的利用率和效率提供了可能；③平台的运维和管理实现统一托管，使用和运维工作得以分离，普通用户不用担心技术层面的问题；④统筹解决其他行业自有GIS平台的建设经费问题，通过购买服务的方式即可直接获取服务；⑤云服务提供动态易扩展的虚拟化资源，相关行业能够以按需、易扩展的方式通过网络获得所需服务，充分运用地理信息共用服务平台的计算、存储和发布能力。

2 平台建设模式选择

信息化项目的建设模式选择决定了信息系统的实施过程，也将直接影响到系统的应用效果与后续运维管理。目前可行的运维模式可总结为以下四种：自建模式、外包模式、云服务模式与综合模式。

图1 平台建设模式

每种建设模式都存在优势与不足，自建模式人员与资金投入都较大，但在安全性与持续升级改造能力上最强；外包模式可以有效发挥杠杆作用，以有限的人力、物力办更多的事情，但对项目管理、质量控制、信息安全等方面提出了挑战；云服务模式在资金投入、服务质量上具备明显的优势，但作为近年来新兴的理念与技术模式，依赖于云服务的技术成熟度；综合模式适用于规模复杂、异构的系统整体设计，对规划能力与架构设计能力提出了较高的要求。因此，采用集中地理信息公共服务平台，并由企业信息化工作部门通过“云服务模式”实现对相关行业的系统支撑和运维服务保障就成为必然的选择。

表1 建设模式对比分析

指标 自建模式 外包模式 云服务模式 综合模式

资金投入 很高 较高 较低 较高

规划决策能力 较高 一般 很高 很高

业务应用推广 适合 不适用 不适合 不适合

项目管理 较高 很高 一般 较高

质量控制 较难 很难 依赖于云服务质量 依赖于架构设计质量

总结 适用于核心的、安全性高的、相对稳定的模块 适用于非核心、重复性、变化性、节省人员的模块 适用于复杂的、已有成熟云服务基础、高效投入的系统 适用于复杂的、异构的、需要长远规划及持续升级的系统

3 平台建设难点

3.1 权限控制与角色设计

以“云服务模式”建设地理信息公共服务平台，用户除了系统管理员、二次开发用户、系统审计管理员、安全管理员等角色外，针对通过平台发布私有业务数据的相关行业设置了二级管理员的角色。二级管理员通过Web页面方式，实现基于云服务的数据管理。在经过系统管理员授权后，二级管理员具有私有的存储空间，用来存储和发布各类专题数据，并设定数据访问的安全验证方式。由于二级管理员主要针对非信息中心的用户，管理员用户需要能够授权和建立多个二级管理员用户。

云平台针对多个二级管理员的操作可以自动对进入管理范围内的shape数据进行存储分配。当用户增加数据时，只需要按照二级管理员权限将数据图层配置控制权限，通过集中资源管理功能可以自动将数据存入库。以下为各类型角色的功能权限设计：

①管理员。针对信息化部门的平台管理人员设计，管理员有新建、修改、删除二级管理员用户的云平台资源的管理员功能。②二级管理员。针对相关行业的数据管理人员，由管理员新建和管理二级管理员用户信息。③二次开发用户。二次开发用户可以通过Web服务接口，调用管理员或者二级管理员授权的图层服务。④审计管理员与安全管理员。在平台中主要起到审计管理和权限控制的作用，这里不再赘述。

3.2 图层管理的功能设计

在以“云服务模式”建设地理信息公共服务平台的过程中，数据管理子系统允许管理员、二级管理员执行上传图层、配置图层样式等操作。图层资源按照目录的方式进行管理。管理员以及二级管理员在管理图层的同时，必须首先维护数据目录。数据目录记录了图层的元数据信息以及图层的索引方式。图层目录上的节点与图层一一对应，并与图层有一致的可见性。

管理員通过图层服务管理功能实现图层组服务的启动、停止和刷新。由二级管理员建立的图层组以及服务，只能由二级管理员自身来维护，其他管理员对这些图层均不可见，保证了图层数据的安全。

由于不同权限的用户对于图层数据集的可见程度有所差别，服务列表中图层目录是一个变化的集合。管理员、二级管理员对图层的操作主要包括如下功能：目录管理、图层管理、查询可见图层组，配置图层样式，以及控制图层的渲染操作。

3.3 云服务管理功能设计

图层目录服务和Web地图服务是云服务的主要内容。目录服务是包含图层数据的来源、目录结构、图层名称、数据更新时间、频次等内容的元数据信息。通过目录服务，二次开发用户能够查询、发现图层数据资源。不同权限的管理员能够发布各自的图层目录服务。通过用户名和密码进行用户访问数据的权限控制。Web地图服务，二次开发用户通过调用地理公共服务平台的基础地理信息资源建立自己的应用系统。通过OGC标准地图服务规范WMS、WFS，将图层数据加载到自己建立的应用系统中。

4 平台建设和应用前景

基于“云服务模式”建设的地理信息公共服务平台能够为相关行业提供统一的“地理底图”，通过集约化建设实现业务地理空间数据的共享和互联，为相关行业提供高效、安全、稳定的透明数据服务、功能服务和模型服务。该平台能够实现行业用户作为管理员、二级管理员通过Web能够访问平台数据管理系统，实现数据目录的定制、图层数据配置和样式发布。能够实现行业数据的共享利用基于统一的基础地理信息资源，能够满足行业的个性化业务需求。

特别需要指出的是，基于“云服务模式”建设的地理信息公共服务平台具备如下优势：一是节省了其他行业单独建设GIS系统的经费，避免了重复投资和信息孤岛的形成；二是借助地理信息企业的专业运维机制解决了平台数据的更新和维护问题；三是通过上述方式建设的地理信息公共服务平台能够无缝衔接其他行业的专题信息。也正是基于上述分析，该平台必将在支撑产业发展、区域建设、招商引资、城市运行、政府管理、社会服务等多个领域得到深入的应用，地理信息企业的地理空间应用服务整体能力也将得到显著提升。

5 结束语

本文探讨的基于云服务的地理信息公共服务平台建设模式还不是十分成熟，例如针对不同用户存储空间的分配和管理，没有实现真正的自动化和虚拟化；数据访问权限的颗粒度控制在整个图层，还不能精确地控制访问区域。要解决上述问题，应在具体行业应用中进行实践，在实践基础上做出更深层次的研究。在地理信息技术不断发展的时代，地理信息公共服务模式也在不断地革新。相信随着非专业用户使用地理信息公共服务平台需求的增长，基于云服务的地理信息公共服务平台将在越来越多的行业中得到认可和应用。

参考文献

[1] 陈军，丁明柱，蒋捷，等. 从离线数据提供到在线地理信息服务[J]. 地理信息世界，2009（2）.

[2] 王军，臧淑英. 地理信息公共服务平台的网络化服务建设研究[J]. 测绘与空间地理信息，2010，33（2）.