基于SOA的开放性城市地理空间信息系统平台设计与实现

赵 晓， 侯博峰

(1.陕西科技大学 电气与信息工程学院， 陕西 西安 710021； 2.陕西省咸阳市信息化办公室， 陕西 咸阳 712000)

0 引言

随着我国信息化建设的不断深入，地理信息资源的基础重要性逐渐凸显，对人类社会生产、生活的影响也愈发重要.党和政府高度重视基础地理信息资源的建设和应用，胡锦涛总书记也明确提出“推进数字中国地理空间框架建设，加快信息化测绘体系建设，提高测绘保障服务能力”的要求[1].通过对咸阳市实际情况的考察，建立城市地理信息平台有如下的必要性：

(1)现有地理信息资源整合、更新与完善的需求.

通过把分散的地理信息资源整合到统一的地理信息公共平台中，可以实现图层统一更新和维护的需求，加大数据的重复利用性，避免委办局之间图层数据新旧不齐，并可为城市的数字化管理和应急处置奠定良好的基础.

(2)专业应用系统和综合应用系统建设对基础地理数据与技术支撑的需求.

城市地理信息平台的建设为长期缺乏统一的共享交换平台与统一的数据共享与服务机制的政府各职能部门的信息化建设带来了新的发展机遇[2]，有利于提高地理信息技术与知识的共享、利用，并在各行各业中得到充分的应用.

(3)各部门业务系统的互联互通和数据共享的需求.

城市地理信息平台的建立，以公用基础地理空间数据为核心，充分发挥在线共享和交换的“滚雪球”效应，形成一个政府部门数据共享与互操作不断扩展的局面，实现平台基础上的信息资源共享和交换而非空间信息的简单拷贝.

(4)空间特征、资源现状与基础设施可视化的需求.

为了更加直观的对城市进行管理，提高管理效率，全面把握和掌控城市的发展和变化，管理者需要对城市及其周边环境的空间特征进行可视化操作，直观的表现出城市管理部门所关注的信息以及企业、公众所感兴趣的信息.

(5)简化资源管理流程、提高资源管理效能，满足政府宏观决策、科学管理、应急指挥的需要.

通过城市地理信息平台的建设，可以方便、有效的整合分散在各职能部门的应急资源，形成完整、统一的综合应急管理体系，为防灾减灾和突发公共事件的指挥、决策提供科技支持与帮助，提高防灾减灾和应对突发公共事件的能力，提高城市应急管理的信息化水平.以上5个方面的需求表明城市地理信息平台的建设是迫在眉睫，符合城市发展需求的.

1 SOA架构基本概念及公用平台体系构架技术原理

SOA(Service-Oriented Architecture)即面向服务的体系结构，是一种先进的、粗粒度、松耦合的体系架构模型[3].它将应用程序的不同功能单元(称为服务)通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来.接口是采用中立的方式进行定义的，独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言.这使得构建在各种这类系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互.

SOA的优势在于：(1)利用现有的资源.在该体系结构上将现有的程序功能封装为服务，而不必重新建立整个系统，提高开发的效率.(2)降低集成和管理复杂性.服务的实现对最终用户完全透明，将基础设施和实现发生的改变所带来的影响降到最低限度.因为复杂性是隔离的，特别是在系统很庞大时优势更为明显.(3)更快地整合和实现.在集成方式的基础上利用已有的资源，减少软件开发周期所需要的时间，更快速的实现新的业务服务的开发.(4)减少成本和更好的重用.SOA架构的松耦合方式，用户可以根据业务要求更轻松地使用和组合服务，实现更少的重复，增加功能的重用性.

通过对SOA架构原理的认识和理解，作者认为在构建空间地理信息公共平台中选用SOA架构是合理的、符合客观需要的，在此架构基础上，平台可以更好的将现有的资源整合成可操作的、基于标准的服务，使其能被重新组合和应用.更好、更高效地实现现有城市地理信息平台服务的需求.

2 基于SOA的空间地理信息公用平台框架

2.1 系统总体框架设计

空间信息集成不是一个独立的技术实现，而是一个全面的、协同合作的解决方案.通过构建多层次基于SOA空间信息服务集，结合WEB、GIS、XML等技术标准，实现空间信息的应用系统、业务流程、数据资源等的无缝集成，做到满足多种地理信息整合，具有数据整合能力；实现跨区域、跨专业、跨平台的信息整合、服务整合的能力.为城市规划、建设、管理及空间决策提供支持[4,5].其具体实现如图1所示.

图1 空间信息系统框架图

应用层：城市地理空间框架建设的目的就是为政府及其部门和企事业单位以及社会公众提供基础的地图数据和地图操作等服务功能，各应用人员可根据需要申请不同的数据及服务结构，并结合业务数据快速搭建应用系统.主要包括：数字化城市管理系统、地理空间信息三维浏览系统、城市公众信息服务系统、应急指挥示范系统、智能交通指挥示范系统、环境监控与分析示范系统等.

服务层：地理空间服务系统，安全管理系统，GIS工具集，GIS模板集等.

地理空间服务系统是面向应用的服务集，通过多源数据共享服务接口，实现异构GIS平台间地理空间信息的在线共享服务，主要提供的内容包括：认证服务、目录服务、定制服务、元数据服务、地图应用服务、地理编码服务、数据接口服务、数据发布服务、服务注册管理以及二次开发服务.

GIS工具包括数据建库、数据采集、二次权限配置、专题权限管理和服务监控管理等，该集为城市地理信息公共平台建设提供数据建库、平台管理两方面使用的工具.可以将某些业务部门提供的典型业务实用工具融合到公共平台中，为其他相关业务部门的系统建设提供地理信息专业分析工具，以满足同类业务系统快速应用搭建的需要.包括的内容：数据建库、数据采集、二次权限配置、专题权限管理和服务监控管理等.

GIS模板集可以将某些业务部门的典型应用融合到公共平台中，为其他同级业务部门的系统建设提供直接运行部署和二次开发的应用模板，以满足同类业务系统快速应用搭建的需要.包括快速定位模板、图层管理模板、模糊查询模板、空间查询模板和数据采集模板.

安全管理系统主要实现用户、角色、权限、资源、日志等的统一身份认证及授权分布管理，确保地理信息公共平台7×24小时安全、稳定及可靠运行.包括辅助应用子系统，空间数据管理子系统和运维管理子系统.

公共服务平台数据层，是在城市基础地理信息数据层的基础上，通过数据提取、扩充和重组等加工过程形成地理实体数据、影像数据、地图数据、地名地址数据和三维景观数据等面向服务的产品数据.

支撑层：包括软件与硬件两部分.其中硬件包括各种服务器、终端设备及各种网络；软件包括操作系统、地理信息服务系统、中间件及数据库管理系统.

2.2 地理空间信息集成框架应用概念模型

城市地理空间框架的建设，能够为城市政府部门、行业和社会公众提供网络化运行环境下的基础地理信息服务，如地图应用服务、地理编码服务、数据接口服务、数据发布服务等等，实现数据的共享，为各个业务系统的地图应用和技术支撑提供了快速搭建环境.其应用概念模型如图2所示.

图2 地理空间信息平台概念模型

3 地理空间信息公共平台的应用

该地理空间信息公共平台为政府各部门、国民经济各行业及公众所提供的空间数据层服务和在线服务层的服务，目前已经在咸阳市的公众信息服务系统、数字化城市管理系统、地理空间信息三维浏览系统、应急指挥等诸多方面得到了试点和应用，在此仅重点介绍公众信息服务系统中的应用.

基于地理空间信息平台的公众信息服务系统，以社会公众对电子地图查询分析服务为主，提供个性化、网络化的电子地图服务.同时，配合建设现代化都市的区域定位，逐步开发相应的专题或主题应用，突出区域特色文化，为经济和社会发展环境起到一定的宣传、服务和优化作用.在电子地图背景上集成便民服务信息、政务公开信息等，为社会公众和企业提供便利的服务，以提高政府的服务能力和公众形象.目前提供的功能服务包括：基础电子地图子系统、在线标准与地图纠错、公交查询、地名查询、三维全景展示服务、地理空间元数据发布服务、市民留言、城市专题应用数据生产与建库等内容.

4 结束语

基于SOA的城市地理空间信息公共平台的建设建立了空间框架信息标准规范化体系，创建了数据共享交换服务机制，对现有地理信息资源进行整合，提供了面向产品的数据层服务和在线应用服务层，它是城市信息化建设不可或缺的支撑和保障，有利于提升城市整体管理水平，增强科学决策、应急保障处置、公共服务等方面的能力，有利于实现城市信息资源共享和避免重复投资，对促进城市经济社会发展具有十分重要的作用.

[1] 梁 爽．基于SOA的云计算框架模型的研究与实现[J]．计算机工程与应用,2011,47(35)：92-94．

[2] 布 朗．SOA实践指南-应用整体架构[M]．北京：机械工业出版社，2009．

[3] 蒋 捷．应对地理信息在线服务需求建设国家地理信息公共服务平台[J]．地理信息世界，2009,6(3)：92-94．

[4] 杨伯钢，冯学兵．城市地理空间框架建设技术体系研究[J]．测绘科学，2007,32(1)：36-39．

[5] 邱儒琼，陈彩军．湖北省地理信息公共服务平台的总体设计探索[J]．地理空间信息，2010,8(6)：5-7．