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地理信息走入“第三代”共享

2009-01-05 09:46:35  来源:中国计算机用户

摘要:SOA的兴起促成了Service GIS的发展和应用,也使得地理信息的共享突破面向文件和面向空间数据库的固有模式。
关键词: 地理信息 GIS

    SOA的兴起促成了Service GIS的发展和应用,也使得地理信息的共享突破面向文件和面向空间数据库的固有模式。

    地理信息共享一直是3S领域研究的热点和重点。长久以来,人们对地理信息共享平台和应用系统的建设、探索都从未停止。作为地理信息共享的三大环境,管理环境、标准环境和技术环境在地理信息领域各自扮演着十分重要的角色,其中任何一个方面的进步,都将推进地理信息共享的发展进程。

    从软件技术手段角度看,目前地理信息共享已经经历了面向文件的第一代共享和面向空间数据库的第二代共享两个阶段的发展,随着Service GIS的发展和应用,正在迎来面向服务的地理信息共享新模式。新一代地理信息共享不仅解决了当前地理信息共享中存在的诸多问题,还带来了数据共享和功能共享并举的第三代地理信息共享革命,并成功开启了地理信息的服务聚合时代。

    面向文件的共享

    早期的GIS软件一般采用文件方式管理空间数据。因此,在空间数据库技术被广泛应用之前,通过共享文件实现地理信息共享,是惟一可行的方式。

    随着网络应用的不断普及,人们开始通过网络上传和下载地理空间数据文件来共享地理信息。在局域网内部,人们甚至可以通过互相访问网络上计算机的共享文件夹,直接读取服务器上同一份数据文件,以保障所有终端使用者总能获得最新的地理信息并与其他使用者保持版本的一致性。

    1998年初建成的南宁国土局地理信息系统,就是以这种文件夹共享的方式,通过让每个客户端软件直接访问服务器上的同一份DGN数据文件来实现各部门与信息中心间的地理空间数据共享的。应该说,简单易用是面向文件的地理信息共享方式最突出的特点,但其先天性不足显而易见。

    数据损失问题。数据在不同软件之间不断转换和传送,数据精度很可能遭受不同程度的损失,甚至造成部分数据内容的丢失。

    可视化表现的一致性问题。由于不同的GIS软件均采用了各自独立的符号库和地理信息可视化表现技术,所以来自其他单位或系统的地理信息数据文件在导入不同GIS软件时,都不可避免地要重新进行可视化配置的重复劳动,很容易造成不一致的可视化表现。

    工作效率问题。面向文件的地理信息共享,需要不断进行文件转换分发、完成来自其他单位的数据导入、处理系统间的数据组织和可视化表现配置以及重复建库等问题,不但增加数据共享的工作量,造成了大量低水平的重复劳动,降低了工作效率,而且一旦遇到应急等紧急情况,面向文件的地理信息共享也会因此严重影响工作进度,从而导致更大的损失。

    面向数据库的共享

    到了2000年,空间数据库技术开始普及,目前,这种技术已经取代了传统文件的管理方式,成为地理信息尤其是海量地理信息管理的主流技术。同时,空间数据库技术也带来了面向数据库的第二代地理信息共享模式。

    由于空间数据库支持网络上多用户并发访问,尤其是支持多用户并发写操作,因此,空间数据库很快就成为在局域网内共享地理信息数据的技术平台。目前,主要的大型GIS应用项目在管理地理信息数据时,采用的都是空间数据库。同一个单位的多个客户端可以直接访问统一的空间数据库服务器,从而获得可控的版本一致性。

    几年前,茂名市信息中心与超图软件合作进行了茂名全市信息化的顶层设计,并按照面向数据库的共享模式构建了茂名市基础地理信息共享平台。其他委办局的专业应用系统,都可以通过访问空间数据库接入该共享平台,大大缩短了委办局专业应用系统的建设周期,同时节约了大量重复建设的投资。在随后的项目中,这种模式很快得到推广,并在北京的崇文、昌平、怀柔、大兴、平谷和上海奉贤、浙江绍兴等多个地政府部门建立了相关案例。

    但随着应用推广的日益广泛和深入,该模式也暴露出了一些潜在的问题,不利于进一步大范围推广应用。

    对网络安全要求较高。在网上开放空间数据库访问接口,对网络安全性有一定要求。在安全可控的局域网内推广应用具有一定的可行性,但若要实现远程共享,存在数据安全隐患。

    难于实现异构GIS平台集成应用。一般要求应用部门与基础地理信息提供部门使用相同的GIS平台,或者要求基于多种GIS平台都支持的空间数据库技术(如Oracle Spatial)来构建基础地理信息共享平台。但由于一些大型城市或单位的地理信息系统应用起步较早,各部门已经建立了基于不同GIS平台开发的信息化系统,要统一GIS平台就势必要推翻已有的系统成果,这种做法很不经济。

    针对这种情况,一些单位提出,采用Oracle Spatial等数据库原厂商的空间数据库建立地理信息共享平台。尽管这种做法表面上解决了多种GIS平台均可支持访问的问题,但与GIS平台厂商自己研发的空间数据库技术(如SuperMap SDX+和ArcSDE等)相比,数据库原厂商的空间数据库技术无论性能还是专业分析功能方面都受到一定限制,远逊于GIS平台软件厂商的空间数据库技术。因此,基于数据库原厂商的空间数据库技术构建的地理信息共享平台在国内尚未形成主流。

    Service GIS面向服务

    不过,随着近两年SOA(面向服务的体系架构)潮流的兴起,这一软件工程方法也同样引发了新的GIS软件技术革命,形成了服务式GIS(Service GIS)。

    Service GIS是产生于面向服务软件工程方法的GIS软件技术,它脱胎于组件式GIS,是在组件式GIS基础上的质的飞跃,也是组件式GIS的升级。在组件式GIS功能强大的组件群基础上,Service GIS采用面向服务的软件工程方法,把GIS的全部功能封装为Web服务(Web Service),从而实现了被多种客户端跨平台、跨网络、跨语言地调用,并具备了服务聚合能力以集成来自其他服务器发布的GIS服务。Service GIS软件平台的新突破,主要包括以下几个方面。

    在细粒度组件式GIS基础上,封装粒度适中的全功能GIS服务群,构成Service GIS的服务器,并向客户端发布这些服务。这里强调全功能的GIS服务,包括数据管理、二维可视化、三维可视化、地图在线编辑、制图排版以及各类空间分析和处理等,而不仅仅是Web GIS时代的基本GIS功能。

    客户端GIS软件具备服务聚合能力,可聚合同一厂家服务器软件和第三方服务器软件发布的GIS服务,并与本地数据和本地功能集成应用。

    服务器端软件具备强大的服务聚合能力,可以聚合来自其他服务器上发布的GIS服务,并可以将聚合后的结果再次发布,而再次发布的服务还可以继续被其他的服务器软件聚合。

    服务器支持发布基于通用规范的服务,如WMS、WCS、WFS、WPS、GeoRSS、KML等,以便被第三方软件作为客户端集成调用。

    Service GIS是一个完整的、面向服务的GIS软件技术体系,它包括服务提供者(Service Providers)、服务消费者(Service Consumers)和服务规范(Service Specifications)。Service GIS同时也是一个全功能的GIS技术体系,远远超越了WebGIS时代的功能。Service GIS与WebGIS之间的差别,就如同GIS软件与电子地图软件之间的悬殊。

    Service GIS继承了组件式GIS所具备的一系列优点,如跨语言二次开发、所见即所得的应用开发方式、与其他IT技术继承的强大能力、高度可伸缩型等。

    基于Service GIS,基础地理信息供应部门把已经建立的基础地理信息库通过Web服务向各部门发布,从而使各部门可以直接通过访问这些Web 服务,使用基础地理信息数据,实现与本单位的专题数据叠加集成,用于开发应用系统。

    由于采用了面向服务的体系架构以及Service GIS技术,基于这种方式构建的地理信息共享平台被称为地理信息服务共享平台。基础地理信息供应部门可以构建基础地理信息服务共享平台,各部门还可构建专题地理信息服务共享平台。GIS应用系统则在各地理信息服务共享平台基础上开发,这种基于SOA的全新的地理信息系统顶层设计将会为数字城市和分布式企业信息化的建设带来强大的生命力,并为各部门互相割裂的信息化烟囱现象找到了治愈的药方。

    目前,重庆市基础地理信息中心和西安市信息中心正在基于SuperMap iServer和面向服务的地理信息服务共享模式,开展超大型城市的地理信息服务共享平台建设。在SOA成为主流的软件工程方法的情况下,Service GIS将得到越来越广泛的应用,而全新的第三代面向服务的地理信息共享模式也将在政府信息化、企业信息化和个人应用等多各领域得到快速发展。这一模式将改变未来十年的GIS应用系统开发方法,真正开启地理信息共享的服务聚合时代。


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