基于云平台的地理处理服务模型研究

张肖肖

摘 要：针对GIS所提供的单个地理处理功能难以完成跨流程、综合性的地理处理任务的缺陷，探讨利用工作流建模技术，基于云平台和ArcGIS，构建GP服务模型，将多种操作流程融合并封装打包成一个模型工具箱，实现综合复杂任务的自动化操作。以遥感图像变化检测为例，验证了本文模型和方法的有效性。

关键词：云平台；地理处理模型；工作流；变化检测

1 前言

越来越多的GIS既需要访问其他系统提供的网络服务，也需要向其他系统提供空间信息服务[1]。且GP模型涵盖综合复杂的功能，在ArcGIS中构建模型时过程繁杂，其适用范围有限，不利于成果的推广。需将GP模型共享于网络环境，方便用户以跨平台的方式调用该模型，节约工作量、资源占用和时间。利用ArcGIS Server可将GIS资源发布为服务，向GIS服务器提供该服务自带的存储资源、发布服务、GIS运算，结果反馈等功能。一个GIS服务器可涵盖多种类型的GIS服务。Geoprocessing模型工具经过ArcGIS Server封装为GP服务，该服务能提供全方位的在线Geoprocessing功能[2]，方便用户通过搜索引擎、Web浏览器快速查找发布的服务、应用程序或调用其系统的功能。通过服务的方式使资源在不同客户端共同享用。

2 国内外研究现状

2.1 国外研究现状

20世纪60年代，ESRI公司研发了一套完整的GIS应用平台，即由实现空间分析和地理数据处理的共享组件构成的ArcGIS。它为用户创建了一套功能强大、界面友好、方便系统的平台，可完成GIS开发、地理信息的浏览、地理数据的编辑、分析和存储、地理信息的发布等任务[2]，能满足社会众领域的需求。Web GIS是地理信息系统和互联网融合后诞生的新技术[1]，其服务价值巨大。伴随网络服务的兴起，地理信息产业得到一定发展，如今GIS已经离不开网络媒介，Web GIS已然是GIS应用的主流[3]，其便捷简单、良好的封装性、易操作性、集成的特点，为GIS的发展打下了基础。

2.2 国内研究现状

目前在国内，伴随GIS技术的普及应用和通信技术的飞速发展，中国的GIS应用已经从传统的国防建设、国民经济建设等应用延伸到交通、便民服务、手机检索等新兴社会应用领域[1]，拓展为非专业、大众化的共享公共服务和个人地理信息服务。GIS技术已发展到了服务阶段。研究者对GIS服务的研究也逐步从理论研究走向实际应用[1]。能提供强大、稳定、高性能、安全、低成本GIS功能的GIS云服务迅速发展起来[4]。但由于对数据的安全和保密性比较敏感，所以国内对GIS云服务的运用有些保守。

3 地理处理服务模型设计

ArcGIS具备对地理数据的显示与发布、管理、查询、处理、模拟、地理处理分析等功能。地理处理是对已有数据进行操作的处理过程，即可是单个的地理操作，也可依次执行多个地理任务。模型开发者利用建模工具把具体的操作过程用分别代表输入数据、处理工具、输出数据的图形绘制成流程。在构建完模型的图形表达后，整个模型的处理功能同时完成。地理处理模型就是地理建模的结果，是对地理环境中具体空间分析操作的抽象简化表达，将具体地理处理过程整合在一起并流程化，封装成统一的空间分析模型。地理处理服务要满足客户的特殊需求提供完整体系的地理处理工具。需实现地理处理模型共享，为用户提供一体化、一战式服务。地理处理服务模型设计涉及到概念模型设计、模型的构建和模型的发布。

4 遥感图像变化检测

4.1 遥感图像变化检测原理

遥感图像变化检测是对待研究区域的两期或多期影像做光谱特征差异或空间结构特征差异，分析出地物随时间、空间变迁的特征，定性、定量地辨别目标类型转变、位置分布状况，分析变化走向及变化程度[17]。最终确定目标地物的空间位置变化分布及其类型转变结果的信息。变化检测的实质是分类，将检测得到的差异图像分为变化、未变化两大类。

4.2 遥感图像变化检测流程

变化检测的一般操作流程：涵盖图像的选择与预处理、目标变化特征的识别、检测结果的分析、精度评估。首先对两期图像进行几何配准、辐射校正等预处理；再提取其纹理特征并将两期图像中各波段的纹理特征与光谱特征对应做代数（差值）运算、得到纹理和光谱差值图像后，将其叠合为一幅差值图像；再对该差值图像分析比较图像差异是否大于某一阈值，以确定并获得变化的信息图像。

5 结束语

本文对GP服务模型构建及GIS云平台的实现进行探讨与研究，得出结论如下：

（1）單机的GIS地理处理功能单一，无法满足复杂应用的需求，只有经过一定方式将其组合后才能充分发挥GIS空间处理功能的优势。

（2）依据Geoprocessing工作流建模技术，实现地理处理（GP）模型的构建。模型开发者基于ArcGIS Server的服务器实现发布，用户可基于服务器可访问此模型并获取回馈的结果。此GP模型服务的优势在于用户可方便快捷地在服务器上访问调用此模型，整套图像变化检测流程可被多次重复使用。这有助于改善传统基于专业ENVI软件实现变化检测的难题，解放资源的占用并提高检测速度。

参考文献

[1] 李玮顾，郝香山，程俊来等.GIS云服务平台体系架构与技术实现[J].北京：测绘与空间地理信息.2011（34）：58-63.

[2] 卢延玉，孙大龙.在ArcGIS Server中构建地理处理服务及客户端调用[J].哈尔滨：测绘与空间地理信息.2012（5）：90-93.

[3] 石永阁，边馥苓.基于云平台的遥感信息公共服务研究[J].武汉：地理信息世界.2011：29-31.

[4] Graham S and Simeonov S.Building Web services with Java.SAMS，2001.