基于OSGIS的CDGS适宜性评价信息服务系统研发

崔芳姿，范振林，李旭峰,2，金晓琳,2

（1.中国地质调查局二氧化碳地质储存重点实验室，河北 保定 071051；2.中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，河北 保定 071051）

采用适应互联网模式的B/S技术架构，基于开源地理信息服务平台，结合CO2地质存储适宜性评价专题成果数据，建立评价成果标准化服务技术规范，实现全国区域、沉积盆地的适宜性评价数据管理分析和展示服务，为地方政府和碳排放企业提供全面的CO2地质存储适宜性评价信息[1-5]。

国外CO2地质储存系统基本采用ArcGIS或MapInfo地理信息系统平台[6-10]，数据包括CO2排放源、潜在的含水层储存地、潜在的含水层注射点、油气领域的地点、油气领域的注射点、煤田、潜在煤田注射点、现有管道、自然产生的CO2排放源等。信息服务系统建设采用开发专用软件方式，功能主要包括数据输入和管理、数据分析应用与决策支持、数据网络发布三方面。

我国地学领域积累了自六十年代以来海量的地质与矿产资源科学数据，据不完全统计，全国性数据资源量达到近100多TB，还有大量各种调查、勘查、勘探成果资料和研究成果资料，数据积累已成规模。中国的一些企业和科研院所与国际有关机构合作，早在20世纪90年代就开展了CO2地质储存信息服务系统方面的应用研究工作[11-16]。

CO2地质储存适宜性评价是CO2地质储存众多基础理论和关键技术研究中重要研究内容之一，其评价结果将为政府、企业是否采用CO2地质储存技术减排CO2提供地学决策依据，其评价结果的真实性与客观性将直接影响CO2地质储存工程的成功实施。因此，非常有必要开展CO2地质储存信息服务系统方面的应用研究工作。

1 系统总体框架设计

中国及毗邻海域CO2地质储存适宜性评价信息服务系统利用CO2地质存储适宜性评价专题成果数据及评价成果标准化服务技术规范，实现全国CO2地质存储适宜性评价成果、沉积盆地的适宜性评价数据的管理和集中展示。系统主要功能包括基础地图操作、专题分类导航、空间定位展示、专题评价信息展示、专题图展示等。系统采用B/S技术，基于WebGIS技术及SOA服务架构构建。系统的核心逻辑结构可分为数据层、支撑层、应用层、用户层等四层，此外还包括安全保障体系、维护支撑体系、评价成果数据标准规范体系外围支持体系。总体架构如图1所示。

图1 中国及毗邻海域二氧化碳地质存储适宜性评价信息服务系统架构

系统结构分为4个层面：

1）数据层。基于评价成果数据规准化规范，完成数据统一入库管理，入库的数据包括基础地图数据（天地图数据）、空间矢量数据、分类专题评价数据。

2）支撑层。搭建评价信息服务系统的技术支撑，包括提供基础数据的天地图基础题图服务插件、提供专业空间数据服务的GeoServer平台、提供数据库服务的SQL Server软件以及实现系统Microsoft.Net Frame开发框架和WebServer服务技术。

3）应用层。在支撑层提供的技术平台基础上，结合数据层的资源和信息服务需求，研发一系列功能为用户提供信息服务。提供的服务功能包括地图基础操作、专题分类导航、空间定位展示、专题评价信息展示、专题图展示等。

4）用户层。该信息服务系统面向的用户主要为各级地方政府、碳排放企业以及其他相关部门。系统为这些用户提供了区域CO2地质储存适宜性评价成果，为用户决策提供技术支撑。

2 系统关键技术

2.1 基于 WebGIS的网络发布技术

WebGIS解决了GIS数据发布难题，通过定义存取各种地理数据库的统一接口，普通人可以不需要安装 GIS处理软件，而只需要通过浏览器去简单地搜索和浏览，就可以访问到所需要的空间数据、 专题图和影像图，还可以根据需要进行一些简单的空间查询和空间分析，以得到更有价值的信息。通过 WebGIS技术，不仅可以实现应用系统的 B/S结构，方便普通公众对空间信息的浏览、查询，另一方面还可以改变传统局限于地域的电子政务工作方式，实现多级政府部门和公务人员协同工作的新方式，为以各种独立的政务系统为中心的工作模式向以数据和服务为中心的新模式的转变打下坚实的基础。

MapGIS的 Web发布包括 3个层次的体系结构：浏览器层、WebGIS服务层，GIS数据服务层。WebGIS服务器层的平台是由 Windows 2003 Server以及基于MapGIS平台的 MapGIS Server组件组成。WebGIS服务器接收到浏览器端的请求后，利用 MapGIS Server组件的功能，进行处理、分析、计算等，如果需要 GIS数据服务器的数据，则向 GIS数据服务器发出请求。GIS数据服务器层的平台是 Windows 2003 Server以及空间地理数据库。完成数据的定义存储、检索、完整性约束以及有关的数据库管理工作，接收到 WebGIS服务器的数据请求，并将处理结果交送 WebGIS服务器。

2.2 SOA架构技术

为了更好地提升系统的服务能力和扩展能力，本系统采用SOA架构技术。SOA是一种新的体系架构，在基于SOA架构的系统中，具体应用程序的功能由一些松耦合并具有统一接口定义的服务组合构建起来。SOA的本质可以用一个中心、两个基本点、三个原则、四个变化进行概括。其中一个中心是指SOA保持业务敏捷性的动机；两个基本点是指通过高度的软件复用和灵活的软件互操作来保证业务的敏捷性；三个原则指服务的标准化原则、松散耦合原则及合理粒度封装原则；而四个变化是指通过构件化、松耦合化、标准化和编排化来适应业务模型、体系结构、互操作及开发方面的调整及变化。

利用SOA架构，可以动态、快速部署新的服务资源，并且各类服务资源可以是异构的，挂接到SOA上的服务对用户来说无需了解其中的细节，仅需关注访问接口及返回的结果，使得整个服务过程、服务位置、服务形态透明化。

SOA有以下特性：

1）SOA服务具有平台独立的自我描述XML文档。Web服务描述语言是用于描述服务的标准语言。

2）SOA 服务用消息进行通信，该消息通常使用XML Schema来定义。消费者和提供者、消费者和服务之间的通信环境可以异构。

3）SOA服务通过服务目录列表进行维护，可以通过UDDI对服务进行注册和搜索，并使用相应的服务。

4）SOA服务有一个与之相关的服务质量，QoS包含安全需求（例如认证和授权）、可靠通信、以及服务主动权的策略。

系统基于SOA架构技术开发，保证了数据访问的安全性，易维护性。

2.3 天地图服务

“天地图”是国家测绘地理信息局建设的地理信息综合服务网站。它是“数字中国”的重要组成部分，是国家地理信息公共服务平台的公众版。“天地图”的目的在于促进地理信息资源共享和高效利用，提高测绘地理信息公共服务能力和水平，改进测绘地理信息成果的服务方式，更好地满足国家信息化建设的需要，为社会公众的工作和生活提供方便。“天地图”网站装载了覆盖全球的地理信息数据，这些数据以矢量、影像、三维3种模式全方位、多角度展现，可漫游、能缩放。其中中国的数据覆盖了从宏观的中国全境到微观的乡镇、村庄，是目前中国区域内数据资源最全的地理信息服务网站。于中国及毗邻海域CO2地质储存适宜性评价信息服务系统而言，经过授权后，利用“天地图”提供的二次开发接口自由调用“天地图”的地理信息服务资源，并将其嵌入已有的GIS（地理信息系统）应用系统搭建新的GIS应用系统，可以很好的利用天地图资源来丰富和完善系统。

3 系统功能实现

软件采用适应互联网模式的B/S技术架构，基于开源地理信息服务平台，结合CO2地质存储适宜性评价专题成果数据，建立评价成果标准化服务技术规范，实现全国成果、沉积盆地的适宜性评价数据管理和展示服务，展示服务内容包括地图交互、专题评价信息展示、专题图展示等，为地方政府和碳排放企业提供全面的CO2地质存储适宜性评价信息。系统功能结构如图2所示。

图2 系统功能结构图

1）CO2地质储存调查数据的管理。实现对全国成果、沉积盆地沉积盆地等数据的录入、维护；利用GIS 可视化技术、空间分析技术和其强大的空间表现力，快速浏览和观察以上数据集、相互关系和趋势,判断地质体空间、时间和属性特征，建立总体的时空分布概念，提高CO2地质储存调查工作的管理效率。

2）地图交互。地图交互功能包括基础地图操作、空间定位展示、专题分类导航。

基础地图操作可以实现地图操作：放大、缩小、复位和移动；分类导航可以通过点击目录树下评价区或沉积盆地名称导航到地图中相应区块；空间定位展示在地图上通过鼠标停留可高亮并展示当前评价区或沉积盆地信息。

3）专题评价信息展示。专题评价信息展示服务以全国空间基础数据为地图叠加全国CO2地质储存评价专题数据提供服务，服务内容包括展示评价区属性，如评价区名称、评价区类型、适宜性评价等，如图2所示。

4）专题图展示。专题图展示服务是在全国基础上叠加沉积盆地专题数据，以沉积盆地评价数据为核心提供更加详细信息服务，服务内容包括展示沉积盆地图件，包括沉积相图、目标靶区图、盆地地层综合柱状图、盆地地质剖面图、储层厚度等值线图、地壳稳定性图、盆地地质图等。

4 结 语

毗邻海域CO2地质储存适宜性评价信息服务系统的研发与应用为CO2地质储存综合地质调查提供信息化、网络化、标准化、科学化的管理手段。系统测试运行稳定，可以实现全国区域、沉积盆地的数据管理分析和展示服务。通过毗邻海域CO2地质储存适宜性评价信息服务系统的推广应用，将提高CO2地质调查工作效率，对保障CO2地质储存工程的成功实施和地质调查工作顺利进行具有重大的意义。