地理信息系統(tǒng)(GIS)是專門用于采集、存儲、管理、分析和表達空間數(shù)據(jù)的計算機化信息系統(tǒng)[1]。GIS在中國歷經(jīng)了30多年的發(fā)展,已經(jīng)取得了長足的進步,主要表現(xiàn)為:國家和各省、市加強了基礎地理信息系統(tǒng)的建設,為發(fā)展GIS應用提供了一批權威的基礎地理數(shù)據(jù);一些GIS應用系統(tǒng)已從早期的“實驗型”或“科技成果型”提升成業(yè)務化運作系統(tǒng),開始在規(guī)劃、管理、監(jiān)測、決策等過程中取得重要的社會和經(jīng)濟效益。然而這些系統(tǒng)的信息化建設是在不同時期、由不同軟件開發(fā)商開發(fā)完成,又歸屬不同的單位使用,造成了“信息孤島”。如何打破這種條塊分割,解決空間信息資源的整合和共享,是擺在我們面前的重要問題之一。
空間信息公共服務平臺就是在這樣的需求環(huán)境下提出的?？臻g信息公共服務平臺建設,目的是要建立一個空間信息共享的環(huán)境。在這個環(huán)境中,空間信息可以在遵從統(tǒng)一規(guī)范和標準的前提下,以Web服務的形式供政府各機構、企業(yè)和大眾共享。在建立共享服務環(huán)境的基礎上,各類政務、業(yè)務的企業(yè)級應用將如雨后春筍般成長,帶來整個GIS產(chǎn)業(yè)的進一步輝煌。
1 空間信息公共服務平臺的關鍵技術
空間信息公共服務平臺是以分布式地理數(shù)據(jù)為基礎,網(wǎng)絡化地圖與地理信息服務為表現(xiàn)形式,構建面向服務的體系架構,建設分布式信息共享與服務環(huán)境,為政府管理部門、公眾、企業(yè)提供不同層次用戶需求的地理信息服務,是一套統(tǒng)一標準規(guī)范的信息服務平臺。它的核心技術是:云計算、SOA架構、WebService、Mashup等。
1.1云計算
云計算是網(wǎng)格計算、分布式計算、并行計算、效用計算、網(wǎng)絡存儲、虛擬化、負載均衡等傳統(tǒng)計算機和網(wǎng)絡技術發(fā)展融合的產(chǎn)物,它作為一種技術趨勢正迅速興起。云計算的核心思想,是將大量用網(wǎng)絡連接的計算資源統(tǒng)一管理和調(diào)度,構成一個計算資源池向用戶按需服務。提供資源的網(wǎng)絡被稱為“云”。“云”中的資源在使用者看來是可以無限擴展的,并且可以隨時獲取,按需使用,隨時擴展。
云計算的產(chǎn)業(yè)分為三層:云軟件、云平臺、云設備。與靜態(tài)體系結構相比,云計算支持動態(tài)擴展和迅速縮減的能力,為云用戶提供了高可靠性,快速響應及處理網(wǎng)絡通信波動和需求的靈活性。云計算支持多用戶使用,提供能設置為被多個組織和個人共享的系統(tǒng)[2]。
云計算環(huán)境中,三大核心方案組成服務模型。
軟件即服務(SaaS,Software-as-a-Service)將應用程序以服務的方式提供給最終用戶,而并非提供傳統(tǒng)的外部軟件。
平臺即服務(PaaS,Platform-as-a-Service)提供給開發(fā)人員能夠開發(fā)和部署自定義應用程序的平臺或者中間件服務。這一層所提供的常規(guī)解決方案涵蓋了API和工具,以及數(shù)據(jù)庫、業(yè)務流程管理系統(tǒng)和安全集成,允許開發(fā)人員開發(fā)應用程序,并在云計算供應商所有和運營的基礎設施上運行這些應用程序。
基礎設施即服務(IaaS,Infrastructureas-a-Service)主要包括用于計算的硬件和技術、存儲設備、操作系統(tǒng)或者是其他基礎設施,通過外部設備而并非已有資源提供按需服務。
基于云計算的信息資源中心可以整合空間信息建設過程中分散的基礎設施資源,基礎平臺軟件也部署到云計算環(huán)境下。各類資源可以根據(jù)實際需要被彈性分配到核心業(yè)務中,以提高資源的綜合利用率,并根據(jù)業(yè)務的實際增長需求進行擴展?；谠朴嬎愕牡乩硇畔①Y源中心可以綜合提供多層次、多類型、多時相的地理數(shù)據(jù)資源,并提供基于地理信息的空間分析能力,同時還為開發(fā)人員提供地理服務的開發(fā)接口,滿足各類應用的搭建。
1.2SOA架構
SOA(面向服務的體系結構)是“現(xiàn)代應用開發(fā)領域最重要的課題”,也是“占有絕對優(yōu)勢的軟件工程實踐方法”(Gartner語)。它是一個組件模型,將程序的不同功能單元(稱為服務),通過這些服務之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。這種松散耦合特性使得服務能夠組合成為各種應用程序,同時大幅度提高了代碼重用率,減少了工作量。SOA模型描述了三個角色——服務提供者、服務請求者、服務注冊中心,執(zhí)行三種操作——發(fā)布、查找和綁定。SOA為異構數(shù)據(jù)的系統(tǒng)整合與信息共享提供了一種極佳的解決方案。
SOA思想對于GIS架構的積極作用主要體現(xiàn)在兩個方面:第一,利用標淮的接口和訪問方式對外提供地理信息系統(tǒng)中的各種功能,即模塊的封裝性;第二,以貼進應用的形式自然地處理不同模塊之間的關系,即模塊間的組合性[3]。
模塊封裝性的意義在于屏蔽不同模塊以及來源不同的數(shù)據(jù)所存在的格式、訪問方式、運行平臺的問題。經(jīng)過標準封裝的模塊能夠實現(xiàn)跨平臺、跨語言的調(diào)用,除了能夠對外提供標準的接口供調(diào)用外,還為今后復用此模塊的內(nèi)容打下良好的基礎。模塊的封裝性為GIS提供了兩方面的便利:模塊的復用以及地理數(shù)據(jù)的共享。
模塊間的組合性描述了在分布式的環(huán)境中如何通過將相對獨立的、小的模塊組合成為更大的、有一定應用意義模塊的過程。模塊的可組合性,給軟件帶來了業(yè)務上的靈活性,不同的模塊組合往往能夠代表不同的業(yè)務邏輯和實現(xiàn)效果。
1.3WebService
WebService(即Web服務)是一種革命性的分布式計算技術,是目前實現(xiàn)SOA框架的首選。它使用基于XML的消息處理作為基本的數(shù)據(jù)通訊方式,消除使用不同組件模型、操作系統(tǒng)或編程語言的系統(tǒng)之間存在的差異,使異構系統(tǒng)能夠作為計算網(wǎng)絡的一部分協(xié)同運行,具有很強的生命力。正是基于WebService的這些技術特性,空間信息公共服務平臺采用基于開放標準與技術的Web服務方式共享數(shù)據(jù),不需要了解各部門的應用系統(tǒng)現(xiàn)狀,形成松散耦合的共享模式,便于平臺服務根據(jù)發(fā)展需要進行伸縮。
從表面上看,Web服務就是一個應用程序,它向外部暴露了一個能夠通過網(wǎng)絡進行調(diào)用的API。WebService通過標準協(xié)議向網(wǎng)絡程序提供一定的功能,通常采用的標準協(xié)議是SOAP。WebService使用WSDL詳細地描述其接口,用戶使用WSDL文檔和WebService進行交互。WebService需要注冊到UDDI注冊中心,便于潛在用戶查詢、發(fā)現(xiàn)和使用。
1.4Mashup
Mashup是網(wǎng)絡上將兩種以上使用公共或者私有數(shù)據(jù)庫的Web應用,加在一起,形成一個整合應用。它是把多個信息來源加以組合的網(wǎng)絡技術,是Web2.0時代的主流技術之一。Mashup的變革性意義在于:即使用戶的IT技術水平不高,也可創(chuàng)建符合自身需求的Mashup應用。在地圖Mashup應用中,人們搜集具有位置信息的事物和行為,把這些包含位置數(shù)據(jù)的不同數(shù)據(jù)集,利用地圖以圖形化方式呈現(xiàn)出來。Web開發(fā)人員可以在地圖中包含所有類型的數(shù)據(jù)。
