通配式时空信息服务管理平台的设计与实现

彭小婷，卢丹丹，王 明，王 越, 高雅冰

（1.武汉市测绘研究院，湖北 武汉 430079）

近年来，“一张图”的建设已成为自然资源信息化领域研究的热点，它的实现实质上是将多源时空信息有机地综合到统一的地图上，并提供这些信息的交互查询和空间分析[1]。在“大数据”、“云计算”、“智慧城市”的背景下，应运而生了大量“一张图”系统，包含PC端和移动端，如“天地图”[2]、“时空信息云平台”[3]、“城市规划一张图”[4-6]、“自然资源‘一张图’”[7]等。在近几年地理空间框架建设背景下，全国大部分试点城市已实现国家、省、市(县)三级平台的互联互通与共建共享。地理空间框架建设作为时空信息云平台的基础支撑，涉及国土、规划、房产、公安、消防、环保、卫生等众多部门[8-9]。在地理空间框架的基础上，“一张图”系统作为平台的一个基础性的应用系统，其重要目标就是数据服务的充分集成与共享和功能模块的快速搭建与应用。以往的一张图“系统”更多注重数据集成和功能设计，而对数据访问权限、角色功能权限和系统安全方面关注较少。已有这方面的研究也大多是在系统的角色与功能权限管理和日志管理方面，少量涉及数据、角色和功能之间的关系，而对数据与群组关联、角色与功能关联的“一张图”系统权限设计与控制则是少之又少[7]。此外，在常见的“一张图”系统中，有些是搭建有独立的后台系统，用于用户管理和权限配置等[7]，而有些则是把类似的用户管理和权限配置功能放在前台系统中[4]。这些“一张图”系统的前台功能也大体类似，一般都是用户登录、地图切换、地图浏览、图层管理、空间查询、属性查询等。如果能把“一张图”系统的用户、数据与群组、角色与功能、日志、数据字典等后台配置模块抽离出来，在一个通配式的管理平台中进行灵活、通用配置，并且这个通配式的管理平台能够实现跨领域、跨平台、跨终端的快速移植，“一张图”系统的权限控制策略也更加灵活和有效，开发人员就可以省去后台配置模块的开发，快速搭建前台“一张图”应用系统，从而提高开发效率，减少人力成本。

基于此，设计和实现了一种数据与群组关联、角色与功能关联的通配式时空信息服务管理平台。通过该平台灵活的自定义配置，无需开发经验，即可快速搭建拥有丰富的数据服务和功能模块的“一张图”系统。通过平台的通用接口，可以快速移植并应用到其他相关系统中，进而扩展开发专项应用功能。

1 总体架构

通配式时空信息服务管理平台的总体架构采用分层体系，各层之间相对独立。层中各功能和业务应用以组件的方式进行设计和开发，使层内各功能耦合度达到最小。总体架构如图1所示。

平台分为4层：基础服务层、数据服务层、平台服务层和应用服务层。基础服务层主要为私有云环境和网络环境等硬件基础设施。数据服务层主要是由各类时空数据库及其服务构成，包括多维时空基础地理数据库、国土空间规划专题数据库、招商建设业务管理数据库、外部系统接入数据库和外部共享数据库等，不同的应用系统可集成不同的时空数据资源。

平台服务层是通配式时空信息服务管理平台总体框架的核心部分，包括后台管理和资源门户两个模块。后台管理负责用户、服务、群组、角色、功能等权限控制，资源门户负责数据服务的可视化。平台服务层为上层应用系统，提供用户、服务、群组、功能、角色等权限。

应用服务层包括PC端和移动端应用程序。如勘测成果“一张图”，武汉长江新城（区）规划建设管理“一张图”平台相关应用系统，恩施州国土空间基础信息平台和其他各类专项应用系统等。

2 技术路线

通配式时空信息服务管理平台设计为B/S模式，前端页面采用HTML5标准，利用Vue的前端框架进行开发。采用WebAPI和ArcGIS API for Javascript实现用户权限、用户群组和数据服务的共享设置，充分利用SOA和WebAPI技术搭建面向服务体系的架构，实现对松散耦合的粗粒度应用组件的分布式部署、组合和使用。系统遵循OGC标准规范，通过网络和共享的软件接口对外提供符合OGC标准的地理空间数据服务（如WMS、WCS等），实现地理空间数据跨部门、跨行业的共享。系统以XML、Json作为中间数据交换格式，以实现数据的共享，为信息的接收、处理、发布提供及时、高效的信息和技术服务支撑。

3 通配式服务架构

在图1的总体架构中，由后台管理模块和资源门户组成的平台服务层是整个平台架构的核心引擎，简称“通配式服务架构”，如图2所示。通配式服务架构是通配式时空信息服务管理平台中数据服务层与应用服务层之间的桥梁，旨在通过丰富而灵活的权限配置与便捷有效的可视化设置来实现时空信息服务的集成管理与深度应用，一套架构适用于PC端和移动端平台或系统。

在通配式服务架构中，涉及用户、服务（数据服务）、群组、功能、角色等概念。用户与群组多对多关联，群组与数据服务多对多关联，因而用户是通过群组来关联数据服务；用户与系统角色多对一关联，系统角色与功能多对多关联，用户通过角色来关联系统功能。

通配式服务架构的实现流程是用户登录应用系统后，后台管理模块会根据用户管理返回用户基本信息、系统信息、群组信息和角色信息等。根据系统群组管理和服务管理返回用户在应用系统中群组关联的服务信息。根据系统角色管理和系统功能管理返回用户在应用系统中角色关联的功能信息。这些信息共同为应用系统提供数据服务和功能。资源门户使用后台管理模块提供的服务和功能实现集成可视化、查询统计、新增和编辑服务、删除和共享自定义服务的功能，并将信息更新至后台管理模块的数据库。后台管理模块和资源门户相互配合为应用系统提供服务和功能。

本文设计和实现的通配式服务架构可以快速迁移并应用到其他相关平台和系统中，相关平台和系统只需配置好基础设施、建立好数据及服务数据库、搭建好上层应用系统，即可与通配式服务架构无缝集成，从而为多个系统快速提供用户、服务、群组、功能、角色、日志、数据字典等权限管理的功能，形成统一完整的平台系统。

4 功能设计

通配式时空信息服务管理平台在融合多源异构的数据服务基础上，采用基于系统、群组和角色的权限控制为不同应用系统中不同群组的用户提供不同的数据服务，为不同角色的用户提供不同的功能，并提供了一个可视化的资源门户实现集成展示、查询统计、服务编辑和服务共享。具体功能包括用户管理、服务管理、系统群组管理、系统功能管理、系统角色管理、系统配置管理、权限管理、数据字典管理、日志管理和集成展示、查询统计、服务编辑和服务共享等，如图3所示。

图3 通配式时空信息服务管理平台功能框图

后台管理模块的用户为平台管理员，其具体功能如下：

1）用户管理：管理员具有添加用户、查看用户、编辑用户、删除用户、批量删除用户、搜索用户的权限。

2）服务管理：管理员具有添加服务、查看服务、编辑服务、删除服务、批量删除服务、搜索服务的权限。

3）系统群组管理：管理员具有添加群组、编辑群组、删除群组、批量删除群组、搜索群组的权限。

4）系统功能管理：管理员具有添加功能、编辑功能、删除功能、批量删除功能、搜索功能的权限。

5）系统角色管理：管理员具有添加角色、编辑角色、删除角色、批量删除角色、搜索角色的权限。

6）系统配置管理：系统配置管理功能包括系统群组服务管理和系统角色功能管理。在群组服务管理模块，管理员具有搜索服务、为服务设置系统和群组的权限；在系统角色功能管理模块，管理员具有搜索角色、为系统设置角色的权限。

7）权限管理：权限管理功能包括系统用户角色管理和系统用户群组管理。在系统用户角色管理模块，管理员具有搜索用户、为用户设置系统和角色的权限；在系统用户群组管理模块，管理员具有搜索用户、为用户设置系统和群组的权限。

8）数据字典管理：主要对数据库所需数据字典（即选项数据）进行管理，整个数据字典为数据库所共享。管理员具有添加字典、查看字典、编辑字典、删除字典、批量删除字典、搜索字典的权限。

9）日志管理：自动记录用户在平台系统中的所有登录行为和操作行为信息，可以根据时间段、登录用户及操作模块进行日志信息的查询和统计。

资源门户的用户为平台的所有用户，其具体功能如下：

1）集成展示：根据数据服务目录对平台所有服务进行统一的集成与展示。点击服务缩略图，即可查看服务元数据信息，包括服务的创建人、创建时间、浏览次数、修改时间、服务描述、服务地址、空间参考、共享范围等。

2）查询统计：对平台所有服务进行查询和统计。根据服务名称、服务发布日期、服务来源、服务类型等进行服务资源的查询；根据服务名称、服务访问量、服务发布时间等进行服务资源的排序；对服务的使用情况、访问量进行统计，辅助服务管理人员对服务进行更新维护。

3）服务编辑：在资源门户模块中用户可以添加、编辑和删除指定服务。用户只需添加可访问的服务地址并编辑基本信息，即可将指定服务添加到本平台中，与平台中现有数据服务叠加查看、集成使用。对当前用户添加的数据服务，其可以编辑该服务的基本信息和删除该服务。

4）服务共享：用户在添加平台外的第三方服务时，可以设置服务为私有还是共享到指定群组。如果服务共享到指定群组（可以多个），那么指定群组内的用户也可以使用该项服务，以提高服务的利用率。

5 应用案例

本文设计和实现的通配式时空信息服务管理平台现已在武汉市测绘研究院“勘测成果一张图”系统、武汉长江新城（区）规划建设管理‘一张图’平台、恩施州国土空间基础信息平台等项目中得到广泛应用。武汉长江新城（区）规划建设管理‘一张图’平台中的规划管理子系统、招商管理子系统、建设管理子系统、集成展示子系统、移动端APP中所有用户权限、群组权限、角色权限、功能权限、数据字典等都是在通配式时空信息服务管理平台中进行专项配置，如图4所示。

图4 通配式服务架构在武汉长江新城（区）规划建设管理“一张图”平台中应用

以武汉长江新城（区）规划建设管理‘一张图’平台为例，平台管理员首先在通配式服务架构中的后台管理模块配置好各子系统用户、群组、服务、功能、角色等权限后，用户登录平台主页就会调用通配式服务架构中用户管理功能获取相关信息，用户进入感兴趣子系统，就会调用通配式服务架构中系统群组管理、服务管理、系统角色管理、系统功能管理等功能获取相应的信息，即可使用拥有配置好的数据服务与功能的应用子系统。通配式服务架构中的后台管理模块配置的是平台数据库中已有的服务，用户也可通过资源门户模块查看已配置的服务可视化效果，或者添加私有服务、设置共享群组，实现服务集成与共享。全流程无需任何基础只需在线简单配置几步，即可快速实现整个平台中的各个子系统的权限配置。此通配式服务架构同样适用于其他相关平台及系统。

6 结语

本文从新时代、新形势下自然资源信息化领域“一张图”平台及系统缺乏统一、通配式、可快速移植的时空信息服务管理平台的现状出发，总结时空信息领域“一张图”系统建设所需权限控制策略和功能需求，设计和搭建了一套集后台权限配置和即时可视化的通配式时空信息服务管理平台，为快速搭建前台“一张图”应用系统提高效率，减少人力成本。该平台已经在城市规划建设管理中得到良好的应用，并可为国内其他领域或城市的“一张图”系统、时空信息云平台等相关GIS系统开发提供参考并直接应用。