0 引言
自1998年美國副總統(tǒng)戈爾提出數(shù)字地球概念以來,引起了包括政治、軍事及學術(shù)界的廣泛關(guān)注。數(shù)字城市是數(shù)字地球理論與技術(shù)在城市信息化技術(shù)上的具體應用,是數(shù)字地球的主要組成部分[1]。從廣義上講,數(shù)字城市是指通過建設寬帶多媒體信息網(wǎng)絡、地理信息系統(tǒng)等基礎設施平臺,整合城市信息資源,實現(xiàn)城市經(jīng)濟信息化,建立城市電子政府、電子商務企業(yè),并通過發(fā)展信息家電、遠程教育、網(wǎng)上醫(yī)療等,建立信息化社區(qū)[2]。而狹義的數(shù)字城市則是指借助3S(GPS,GIS,RS)技術(shù),深入開發(fā)與城市建設有關(guān)的地理空間信息資源,建設服務于城市規(guī)劃、城市建設和管理,服務于政府、企業(yè)、公眾的信息基礎設施和信息系統(tǒng),其本質(zhì)是建設空間信息基礎設施,并在此基礎上深度開發(fā)和整合應用各種信息資源。
在數(shù)字城市建設初期,由于技術(shù)和體制等原因,各種應用系統(tǒng)之間缺少互聯(lián)互通,往往是一個系統(tǒng)一套數(shù)據(jù),信息孤島問題嚴重[3],造成極大的社會資源浪費,同時由于數(shù)據(jù)規(guī)范不一致、數(shù)據(jù)更新時間不統(tǒng)一,導致最后的系統(tǒng)工作效率不高,準確度欠佳等問題。隨著網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫及GIS技術(shù)的發(fā)展,逐漸出現(xiàn)了以SOA(serviceorientedarch itecture)為基礎的ServiceGIS技術(shù),為地理信息的共享奠定了技術(shù)基礎。基于以上的背景,本文研究了面向數(shù)字城市的地理信息公共服務平臺建設方法,對其中關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)架構(gòu)等進行了系統(tǒng)而詳細的分析,并以重慶市為例介紹面向政務應用的地理信息公共平臺的建設及應用情況,為數(shù)字城市建設提供一種科學有效的解決方案。
1 地理信息公共服務平臺關(guān)鍵技術(shù)研究
1.1基于一張圖的區(qū)域信息資源共享與應用模式
現(xiàn)實生活中80%的信息資源與空間位置有關(guān)?；谝粡垐D的共享交換應用模式作為社會信息資源整合的框架具有獨特的優(yōu)勢,如圖1所示。通過這種方式,能夠?qū)⒄针娮拥貓D與人口、法人、宏觀經(jīng)濟數(shù)據(jù)及政府各部門的專業(yè)數(shù)據(jù)展現(xiàn)在地理空間上,實現(xiàn)區(qū)域地理空間信息資源的有效整合與集成,統(tǒng)一提供可視化的決策分析和數(shù)據(jù)共享服務。
1.2基于SOA的ServiceGIS技術(shù)
Services GIS是在GIS經(jīng)歷了面向文件的數(shù)據(jù)共享、面向數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)共享之后,為解決GIS數(shù)據(jù)共享難題而提出的一種新的GIS軟件模式。Service GIS是一種基于SOA的GIS技術(shù)體系,按照一定規(guī)范把GIS的全部功能以服務的方式發(fā)布,可以跨平臺、跨網(wǎng)絡、跨語言地被多種客戶端調(diào)用,并具備服務聚合能力以集成來自其他服務器發(fā)布的GIS服務。
SOA是一種松散耦合、基于標準協(xié)議的分布式軟件體系結(jié)構(gòu),用于構(gòu)建向最終用戶提供應用程序功能的分布式系統(tǒng)[4]。在這種體系結(jié)構(gòu)中,系統(tǒng)功能被封裝成獨立可復用的服務,這些服務向上層提供明確的接口,上層通過調(diào)用這些接口來完成相應的功能,其體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。
在SOA架構(gòu)中,主要有三種角色:服務提供者,服務使用者和服務注冊中心。服務提供者是創(chuàng)建服務的實體,其主要任務就是創(chuàng)建各種服務,并將這些服務的描述信息發(fā)布到服務注冊中心,并且接受服務使用者的請求;服務使用者是需要使用服務的應用程序,通過在服務注冊中心查詢后定位服務,根據(jù)服務接口信息使用遠程服務;服務注冊中心的功能相當于提供一個交易平臺,供服務提供者和服務使用者發(fā)布或選擇服務。
1.3Web服務組合技術(shù)
Web服務是解決如何協(xié)調(diào)和組織多個Web服務并按照一定的流程來構(gòu)造新的Web服務或應用系統(tǒng)的技術(shù)[5]。Web服務組合的價值在于服務重用,通過對各種不同功能的小粒度Web服務進行有機組合,實現(xiàn)大粒度的服務,以解決更為復雜的問題,從而達到服務增值的目的。同時,由于大粒度的服務可以減少客戶端與服務端的通信次數(shù),對提升應用系統(tǒng)的整體性能有積極貢獻。
為了實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的開放性和互操作性,利用服務組合技術(shù)對發(fā)布的符合OGC標準的WFS(webfeature service)、WMC(webmap context)、WCS(webcoverage service)服務進行服務組合,可更有效地實現(xiàn)地理信息的共享服務,GIS服務組合如圖3所示。
1.4地址匹配技術(shù)
地址匹配是實現(xiàn)非空間數(shù)據(jù)快速空間化的重要手段,是數(shù)據(jù)共享交換中的重要環(huán)節(jié)。與空間位置信息相關(guān)聯(lián)的地址數(shù)據(jù)用于建設標準地址空間參考數(shù)據(jù)庫。一個完整的地址匹配功能需要由地址字典和地址匹配算法組成,地址字典是地址和組成地址的元素的集合,以一條地址為例,重慶市渝北區(qū)松石支路10號是一條地址數(shù)據(jù),它是根據(jù)規(guī)則省(市)+區(qū)縣+地名+門牌號將4個地址元素組合的。多條這樣的地址和地址元素構(gòu)成了地址字典。而地址匹配算法一般應該具備以下幾個特征。
1)語義級解析。能夠深入理解地址內(nèi)部,理解地址串語義層面的信息,比如識別地址中的冗余信息,自動解析出最精確的地址要素。
2)可控的地址匹配。允許用戶指定不同的匹配策略(如根據(jù)精度匹配),利用解析出來的地址要素,匹配滿足某些特定條件的地址。
3)一定的模糊與容錯的能力。人們根據(jù)生活習慣表達的地址很可能是不標準的,口誤、筆誤時有發(fā)生,一個好的地址編碼系統(tǒng)在地址字典的幫助下,應該能夠?qū)Φ刂愤M行檢查規(guī)范,從而提高系統(tǒng)的可用性,改善用戶的使用體驗。
2 公共服務平臺架構(gòu)設計以重慶市為例
本節(jié)以重慶市為例,說明面向政務應用的地理信息公共服務平臺的建設及應用情況。
2.1總體框架設計
重慶市地理信息系統(tǒng)總體框架設計采用1+1+4的體系結(jié)構(gòu),如圖4所示。
1個體系:即重慶市地理空間共享交換服務體系,包括共享交換平臺數(shù)據(jù)規(guī)范、共享交換平臺服務接口規(guī)范和共享服務政策辦法規(guī)范。
1個數(shù)據(jù)庫:即重慶市政務地理空間數(shù)據(jù)庫,包括政務電子地圖、政務專題圖層、數(shù)字高程模型、遙感影像,地名地址等數(shù)據(jù)。
4個共享交換應用子系統(tǒng):即用于數(shù)據(jù)交換共享的共享交換子系統(tǒng)、用于地理空間信息公眾服務的公眾服務子系統(tǒng)和用于后臺維護管理的運維管理子系統(tǒng)、用于空間數(shù)據(jù)管理的數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)。
