地理信息服务共享模式演进与地理信息公共服务平台建设MapInfo.docx

地理信息服务共享模式演进与发展孙剑 Greater China Product Manager摘要：在地理信息产业发展过程中，先后诞生了多种地理空间服务共享模式，每种模式均有其发展背景，新技术和顾客需求也增进了新模式诞生。本文系统性论述了基于数据文献或数据库共享模式、基于GIS服务器端软件共享模式、和基于空间数据库共享模式发展和演进。伴随以Google Maps为代表地理空间门户技术发展，更多先进互联网技术和系统架构措施进入了老式GIS软件领域，同步公众对政府地理空间服务需求越来越强烈，原有三种模式很难满足新背景下需求，本文详细剖析了老式GIS与地理空间门户融合共享模式，详细阐明了SOA与服务器端缓存技术融合为其奠定了技术基础。1、引言地理信息服务本质上提供两种内容，一是地理信息数据服务，此外一大类是地理信息功能服务，这与老式地理信息系统建设内涵是一致。然而，老式意义上地理信息系统是需要专属客户端机器或专属服务器来运行和完毕地理数据管理和功能分析。而伴随互联网技术发展，现代地理信息服务概念发生了变化，与老式地理信息系统提供“服务”不一样在于：一种系统上软件可以安全并且可靠地提出祈求并获得其他系统上地理信息资源，而不再需要专属客户端机器或服务器来管理和控制，这也是目前IT厂商呼唤网格计算和“云”计算本质。因此地理信息服务概念也伴伴随下文论述几类共享模式变化而演进。2、基于数据文献或数据库共享模式从上世界80年代GIS软件在中国大陆兴起至今，大多数政府和企业在应用GIS技术和软件时都采用这种模式。这种模式诞生和发展是有诸多原因，重要是：q GIS软件大都是桌面端形态（如MapInfo Professional）或胖客户端应用系统（如基于MapX定制），单一或多顾客直接基于数据文献或关系型数据库进行制图、分析和管理。q 使用人员大都是GIS领域专家和工程师，有较高操作能力（重要集中在测绘和规划部门）；q 网络没有较大规模普及，政府部门网络之间尚未联通，条线部门仍然各自完毕信息化建设。图 1 基于数据文献或数据库共享模式该种模式详细操作非常以便，顾客通过磁盘复制方式把数据文献或数据库文献从A部门拷贝到B部门即可。拷贝完毕后，顾客可以通过数据文献格式转换或重新建立与A部门同样GIS工作环境即可重用该数据或数据库，所有GIS操作和分析工作在客户端完毕。优势：操作以便和简朴，通过硬盘拷贝即可完毕。劣势：只能共享数据，无法共享功能，需要反复采购软硬件，投资成本高，数据保密性差，数据版权得不到保护，对操作人员GIS能力规定较高；数据冗余严重；版本混乱等。3、基于GIS服务端软件共享模式伴随电子政务建设近年来去获得重大成就，对政府组织模式、运行机制、管理方式、管理理念等带来革命性变化，是政府职能转变重要推进器。政府信息化管理部门越来越重视数据共享、数据原则建设工作，许多政府部门购置了专业GIS服务器产品，运用政务网或局域网络分发各类GIS数据或功能服务。通过搭建基于GIS业务系统，不一样GIS业务系统可以共享同一GIS服务器端软件。由GIS服务器端软件提供统一数据和功能。这里GIS服务器端软件一般是指布署在服务器上GIS软件，一般分为两种，一类是GIS服务器软件（如 MapXtreme），重要提供老式GIS功能服务，此外一类是GIS厂商研发空间数据引擎，重要提供空间数据服务。图2基于GIS服务端软件共享模式 优势：软硬件投资成本低，GIS功能可以充足运用，对操作人员GIS能力规定较低，性能较高劣势：依赖于详细某个GIS厂商，无法实现异构GIS平台共享。私有API来获取空间数据； 以二进制形式存储，数据模型和组织模式私有，不公开，不遵照ISOSQLOGC规范和原则；三层架构，空间操作和处理无法在数据库内核中实现，数据模型较为复杂，扩展SQL比较困难，不易实现数据共享与互操作； 无法充足使用数据库自身特性和优势，如安全、存储，必须由GIS软件在数据库之上来进行维护；顾客一旦投资，就必须基于私有API来获取空间数据。4、基于空间数据库共享模式 图 3基于空间数据库共享模式伴随SQL Server 公布，基于老式关系型数据库空间数据库逐渐成熟起来，之前就已经提供空间扩展能力Oracle ,DB2,Infomix和基于开源数据库PostgreSQLPostGIS，均提供了同样技术实现措施，既在数据库内核扩展出空间数据类型，完全遵照并兼容ISO和OGC几何对象规范，并在数据库内核完毕数据操作算子。目前， ISOSQL /MM几何对象模型与数据库中SQL兼容性很好，已成为空间数据库领域行业原则;而 SQL/MM又与OGCSFSQL互相补充。此外，老式主流GIS软件平台也纷纷从私有空间数据引擎管理空间数据模式转变为直接基于空间数据库进行管理，这将成为未来地理信息数据管理主流方式。优势：遵照原则，异构GIS平台均可支持，数据成本得到保护。支持抽象数据类型（ADT）及其有关操作定义；增长空间数据类型及有关函数； 二层架构，将空间数据类型与分析函数就从中间件（空间数据引擎）或GIS服务器引擎转移到了数据库管理系统中；原则扩展型SQL语言来操作空间数据；良好开放性和扩展性；实现异构GIS平台对空间数据共享共用。劣势：在效率和性能方面较老式空间数据引擎模式要差，许多老式GIS行业仍然需要依赖GIS服务端产品完毕地图渲染，空间数据管理，行业计算和分析等工作。5、新一代共享模式与地理信息公共服务平台1）实现SOA三种技术SOA是近五年来IT界最热一种名词和定义，就其本质而言，其更多是一种措施论集合，老式系统设计是紧耦合，细粒度系统，系统内部通讯往往是封闭。SOA则倡导松耦合，粗粒度，所有通讯都是基于原则来进行。这种措施论进化，不亚于面向过程向面向对象演进。在地理信息产业界，OGC一直在倡导通过建立一系列原则通讯协议和规范来实现跨异构平台数据和功能互换。OGC 制定一系列Web服务原则已经成地理信息应用主流Web服务 。然而老式OGC W*S（包括WMS，WCS，WFS等）规范定义相对来说比较死板和单一，效率一直是顾客埋怨诟病。在IT界，Web服务和REST技术已经成为实现SOA主流技术，在大型行业应用和互联网门户得到广泛采用。许多老式GIS应用系统架构也伴随发生了调整，大量GIS应用系统开始采纳OGC W*S，Web服务和REST技术完毕地理信息系统建设。2）基于AJAX服务器端缓存基于AJAX服务器端缓存，是通过服务器端通过地图预渲染，即对地图分级、分块渲染，生成常见图片格式（如JPEG，GIF，PNG），最终建立栅格金字塔地图数据，一般称为地图切片（Tile）技术。当客户端地图窗口发生移动、缩放时，通过JavaScript应用AJAX技术控制浏览器在后台进程下载目前地图辨别率和范围需要切片，并在下载完毕后通过后台进程填充于对应位置，而不打断顾客操作。由于该技术首先充足运用了浏览器多线程下载功能；此外首先下载过图片在系统设置时间范围内无需再次访问服务器下载，有效运用了客户端缓存；因此大大加紧了客户端数据下载和运行效率，提高了顾客体验，减少了服务器承担。对于某些动态内容，例如点对象（如POI电），线对象（如道路），一般可以采用JavaScript脚本进行绘制。图 4地图缓存原则3）老式GIS与地理空间门户融合共享模式图 5 老式GIS与地理空间门户伴随政府职能转变深入，越来越多政府行为需要公众参与和监督，例如环境问题、民生问题、公共安全问题等，许多部位和行业都热切期望有公众参与到政府职能建设中来，这就对老式仅仅向政府内部提供服务地理信息系统提出了挑战。从开始，互联网上涌现了大量高质量地理信息服务门户，例如Google Map，Virtual Earth，这些对极大刺激了公众对地理信息需求热情，这些门户均是基于上文提到AJAX技术与地图图片缓存机制来实现，完全可以满足每秒上千万次访问和地图祈求。这一类祈求大部分是调用了服务器上图片缓存，然后通过客户端简朴混搭其他信息（如搜索返回地址）完毕，对于地理信息服务端而言是无状态。我们把这一类应用称为“消费者驱动”类型。老式GIS平台已经可以很好基于浏览器来维系不一样顾客状态，协助顾客在SOA环境下，基于服务方式完毕地图祈求、查询和分析、专题图制作以及打印等复杂功能，每个顾客完毕不一样祈求，服务器端根据不一样祈求动态返回成果，我们把这一类应用称为“业务驱动”类型。图 6 新一代共享模式以上两种类型伴随SOA和基于AJAX技术服务器端缓存成熟而逐渐融合到一起，这种新型模式可称之为融合共享模式，可满足政府部门、企事业单位和社会公众基本需求，具有实现个性化应用二次开发接口和可扩展空间。q 对内，面向专题部门共性需求，提供各类数据和功能服务， 满足6070%业务规定， 通过再开发满足3040%业务规定q 对内提供SOA松耦合服务，基于Web Services，REST等技术措施实现q 对外可提供公众服务门户，类似Google Map，Virtual Earth风格q 对外，则基于AJAX服务器缓存技术提供地图服务，通过提供JavaScript脚本API完毕简朴地图功能需要。参照文献：1. Pitney Bowes Business Insight,Stratus Connect 1.0 - Deployment and Troubleshooting2. 孙敏等，基于格网划分大数据集DEM三维可视化J，计算机辅助设计与图形学报，6(6),566-570.3. 贲进地球空间信息离散网格数据模型理论与算法研究D，河南郑州：解放军信息工程大学, .4. 邓雪清栅格型空间数据服务体系构造与算法研究D，河南郑州：解放军信息工程大学, .5. 杨必胜.数字都市三维建模与可视化技术研究D，湖北武汉：武汉大学. .6. 张立强构建三维数字地球关键技术研究D，北京：中国科学院遥感应用研究所，7. 杜莹全球多辨别率虚拟地形环境关键技术研究D，河南郑州：解放军信息工程大学, .8. 李清泉，1998，基于混合构造三维GIS数据模型和空间分析研究D，湖北武汉：武汉大学.