海南国际旅游岛地理信息公共平台关键技术研究

陈 慧，李 伟

（1.国家测绘地理信息局 海南基础地理信息中心，海南 海口 570203；2.海南测绘地理信息局，海南 海口 570203）

海南国际旅游岛地理信息公共平台（以下简称“平台”）是海南国际旅游岛数字地理空间框架建设的核心内容。平台根据服务对象的不同，可分为面向政府、企事业单位的政务版平台与面向社会公众的公众版平台。2个平台的总体架构、主要功能以及平台实现的关键技术基本一致，只是针对服务对象的特点在功能设计上有所侧重。

1 平台总体架构

平台总体架构分为3个部分：数据集、管理服务软件系统和支撑环境[1]，如图1所示。

图1 海南国际旅游岛地理信息公共平台总体架构图

数据集为平台运行提供数据层，包括矢量电子地图、影像电子地图、地势电子地图、三维电子地图和专题电子地图等。管理服务软件系统提供地图基本操作、三维浏览、查询定位、服务引用和运行维护等功能。支撑环境是计算机软硬件以及网络环境的总称，是平台运行提供服务的前提。

2 平台主要功能

平台不仅提供基本的地图操作、三维电子地图浏览、查询定位、服务引用等功能，针对政务版平台和公众版平台的特点分别设计了“零码组装”和“我的地图”2个功能。

零码组装提供基于平台的专题应用系统快速构建的功能。通过对所提供的数据服务和功能服务的分解，平台将其全部封装成细颗粒度的服务库，通过界面配置、数据配置、功能设置、代码装配等可视化的选择与设定，实现应用系统框架的自动生成，方便政府部门在无需编写代码的情况下，快速搭建各自的客户端专题应用系统。

公众用户在平台上浏览查询感兴趣的目标（如旅游景点、餐饮住宿等）时，通过“我的地图”标注该目标，选择标注的图标、颜色样式等并添加文字描述信息；还可以共享该标注，通过后台审核后，其他使用平台的用户就可以查看到该标注以及相关信息，从而使平台为公众在衣食住行等方面提供更加全面的地理信息服务。

3 平台关键技术

平台实现的关键技术主要有基于SOA的Web服务、基于Ajax的WebGIS、地图缓存技术、二三维地图联动、景点三维全景展示、负载均衡与双机热备等。

3.1 基于面向服务架构的Web服务

面向服务架构(SOA)是一种组件模型，它通过在应用程序不同的功能单元（称为服务）之间定义完善的接口和契约，来联系应用程序中的不同服务，即SOA是由一系列相互交互的服务组成，每种服务都能提供对该定义功能集的访问，接口的定义独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言[2,3]。SOA体系结构中主要包括服务消费者、服务提供者和服务注册中心。服务提供者将服务的描述信息发布到服务注册中心，服务消费者在注册中心查找、定位感兴趣的服务，并调用该服务，如图2所示[3]。

图2 SOA体系结构图

Web服务作为SOA中最流行的一种实现，是封装成单个实体并发布到网络上，供其他程序使用的功能集合，是一种新型的Web应用程序，具有自包含、自描述以及模块化的特点，可以通过Web发布、查找和调用；一个Web服务配置好后，其他应用程序和其他Web服务就可以发现和调用该服务了[3]。

平台采用Web服务方式来支持SOA架构，按照OGC标准把综合信息以服务流的方式发布，实现跨平台、跨网络、跨语言、多用户的共享，构建具备有跨平台、跨网络、跨语言服务聚合功能，以实现来自其他服务器发布的GIS服务的聚合。其主要支持的接口包括WFS (矢量数据服务)、WCS(栅格数据服务)和WMS(地图服务)等。

3.2 基于Ajax的WebGIS

Ajax是数据异步传输和请求机制，该技术使得客户端与服务器之间的数据通信在后台运行，数据请求不打断用户的地图操作或界面动作，从而极大地提高了用户界面的友好程度[4,5]。Ajax技术已广泛应用于Web应用开发领域，其优势主要在于可以减轻服务器的负担，提高系统的响应效率，减少用户实际和心理等待时间，显著提升用户的操作体验等[4,5]。

与Ajax技术结合，是WebGIS发展的必然趋势，所有WebGIS基本功能都可以基于Ajax方式去实现，两者的结合在用户体验和数据传输效率上具有无可比拟的优势[4,5]。例如，地图动态更新，每一次浏览器的请求通过Ajax进行提交，在结果返回之前用户仍可进行地图漫游、缩放等操作；再结合浏览器端的地图缓存技术，便可实现最小量的数据传输，即只更新需要更新范围内的地图图片内容，不仅实现地图的动态更新，也可以使数据传输量减少以提高地图的显示速度[4,5]。

3.3 地图缓存技术

平台在线服务处理的通常是海量数据，需要大量的即时交互、频繁的服务器通信及数据传输，传统WebGIS地图服务模式是根据客户端的请求，地图服务器实时计算并传输数据的，这种服务模式不仅加大地图服务器负载，而且服务效率低[6,7]。

随着科技的发展，地图缓存技术日益成为普遍采用的方式，应用广泛的电子地图网站如Google Maps、51ditu、百度地图等都是采用缓存机制减轻服务器压力，以提高地图访问速度的。其原理是将地图切割成“金字塔”结构的地图瓦片，存放在服务器端，客户端需要显示某个范围的地图时，服务器只需要动态计算要加载的地图瓦片的URL，并下载到客户端本地存储器中，再通过浏览器将这些瓦片无缝地拼接在一起还原图片，从而减轻了服务器负载[6,7]。用户再次访问平台时，可以直接从本地缓存中请求已经从服务器下载的地图瓦片，从而缩短访问时间，实现高速浏览[6,7]。

3.4 二三维地图联动

平台通过二维地图和三维地图坐标系统的实时计算与转换，达到了多种数据之间较准确的匹配，实现二三维地图地图联动的功能。图3是三维电子地图（左）与矢量电子地图（右）的联动显示。用户在任意一个窗口下，对地图进行放大、缩小、移动等地图操作，在另一个窗口中的地图都会同时响应缩放移动的操作，从而实现联动。

图3 二三维联动界面

三维电子地图具有真实、直观等特点，用户在浏览二维电子地图的同时，也在三维窗口中浏览到对应区域的真实三维场景以及建筑模型，从而使平台为社会公众提供了更加丰富、生动的地图服务。

3.5 景点三维全景展示

平台为了更加生动地展示海南国际旅游岛丰富的旅游资源，对重点景点提供了三维全景展示功能。

全景技术是目前全球范围内迅速发展并逐步流行的一种视觉新技术，它给人们带来全新的真实现场感和交互的感觉[8]。通过高精度鱼眼相机拍摄地物得到全景图片，然后使用软件将全景图片无缝拼接成360°全景图像，再投影到相应的多面体上，将多面体的中心设为视点位置，那么视点所看到的场景即为该位置的真实场景[8]。用户点击全景链接，平台通过全景播放器展示该景点的全景图像，用户还可以进行放大、缩小、360°旋转等操作。将全景技术运用到电子地图中，给用户呈现一个模拟的真实三维虚拟可视化环境，满足公众对地理位置服务的更高需求，给传统的电子地图带了新的活力。

3.6 负载均衡与双机热备

为了保障平台稳定高效地提供服务，平台在Web应用服务器集群前段部署了负载均衡系统，并对数据库服务器采用双机热备技术，如图4所示。

图4 支撑运行环境部署

基于网络的负载均衡技术可扩展网络设备和服务器的带宽，增加吞吐量，加强网络数据处理能力，减少用户等待响应时间，提高服务器的响应速度，以较低的硬件投入，有效地解决网络堵塞问题[9]。当运行的数据库服务器出现故障时，双机热备技术将另一台备份的数据库服务器自动激活，在不需要人工干预的情况下，保证平台持续提供服务[10]。

4 结 语

本文从总体架构、功能设计以及关键技术3个方面介绍了海南国际旅游岛地理信息公共平台。目前，平台的搭建已基本完成，进入调试阶段，即将试运行，以期满足政府部门、企事业单位以及社会公众对空间信息的获取及地理位置服务的需求。

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