1、面向服務的三維地理信息共享和服務平臺建設摘要：面向服務的三維地理信息的共享，不僅可以保證政府部門之間的信息暢通、減少政府重復投資和保證空間數據的一致，同時不同部門的數據共享還可以對復雜的地學和社會經濟相關問題進行分析，方便政府部門決策的制定。闡述三維地理信息共享和服務平臺的總體構架、以及基于skyline軟件實現這些內容的方法，介紹平臺的主要服務功能，該平臺可廣泛應用于各個相關領域，為經濟社會發展提供切實的測繪保障服務。關鍵詞：面向服務，三維地理信息系統，共享服務平臺，skyline1 引言隨著城市的快速發展，社會、經濟、人口等信息急劇增長，地理信息系統的應用變得越來越廣泛，信息共建共享成為城

2、市信息化建設的一項重要任務，也是面向服務時代建設發展的必然要求。據統計，城80%以上的政府部門都需要使用地理信息。以地理信息為基礎，實現多種社會經濟信息的集成與融合，服務于政府管理和決策分析，為國民經濟建設和社會發展提供支撐，具有非常重要的意義。然而，許多政府部門存在著利用手段不當、應用水平不高、地理信息滯后、部門之間信息資源難以共享的問題。同時，各單位部門建立的電子辦公平臺也是相互獨立的，導致空間數據更新力度不同、無法統一，也為地理信息資源共享和應用帶來了隱患。目前我國城市地理空間數據共享基本上是采用磁盤拷貝或簡單的網絡文件共享方式進行的，給數據使用部門造成很大的壓力，同時空間數據提供部門也

3、要不斷對分布在不同部門的空間數據進行維護和更新，工作量大，而且更新時限難以保證。為了實現地理空間信息的跨平臺、跨部門的共享，本文以skyline軟件為基礎，旨在建設一個面向服務的三維地理信息共享和服務平臺，以基礎地理框架數據為核心，搭建一個基于網絡的、公共的、面向服務的、開放的空間定位平臺，為各類信息資源的整合奠定基礎。2 面向服務的地理信息共享iso、ogc和fgdc等標準化組織在2005年底依據面向服務體系架構和地理信息共享特性制定了相關標準和規范，提出了統一的地理信息服務接口概念，使得用戶可以通過相同方式訪問不同數據源的數據，而無須掌握數據源的位置和內部結構。面向服務的地理信息共享的基本

4、思想是不同的地理信息系統遵循上述標準開發各自的web服務。其他的地理信息系統或者客戶端通過調用其web服務的服務接口訪問其可以提供的地理數據，而且不同web服務之間也可以直接調用彼此的服務接口進行交互。web服務為用戶屏蔽了地理信息系統以及其內部數據結構的差異性，而且通過網絡使用戶能夠訪問到更多類型、更廣范圍內的地理信息。skyline是美國skyline軟件公司發布的地理信息三維顯示、瀏覽與分析軟件，它具有類似于google earth 的全球三維地形及影像瀏覽、地物建模與三維地理信息查詢等功能。skyline軟件是利用航空影像、衛星數據、數字高程模型和其它2d或3d信息源，包括gis數據集

5、等創建的一個交互式環境。它能夠允許用戶快速的融合數據、更新數據庫，并且有效地支持大型數據庫和實時信息流通訊技術，此系統還能夠快速和實時地展現給用戶3d地理空間影像。skyline是獨立于硬件之外、多平臺、多功能的一套軟件系統。另外，skyline軟件支持面向服務的體系結構（service-oriented architecture，soa），可以根據需求通過網絡對松散耦合的粗粒度應用組件進行分布式部署、組合和使用?；趕kyline軟件的這些特點和優勢，此服務平臺在該軟件的基礎之上來創建。本文提出的三維地理信息共享和服務平臺是基于現有基礎地理信息數據，提取和擴充公共地理空間框架數據，依托城市電

6、子政務內網和互聯網，建立省、市、縣分布式的公共地理信息數據體系和網絡化的地理信息服務體系，為各級政府科學決策、應急管理、公共服務和公眾日常生活等提供“一站式”在線三維地理信息綜合服務，實現跨地區、跨部門的地理信息資源互聯互通和集成應用，建立有效的運行、管理、維護、更新的政策機制，全面提升城市地理空間信息公共服務能力和水平。具體包括：（1）實現地理信息資源的互聯互通：依據統一技術規范，整合多尺度地理信息資源，實現基于網絡化運行環境的地理信息資源互聯互通。（2）提供一站式的三維地理信息綜合服務：建成分布式三維地理信息服務系統，提供信息三維瀏覽、標圖制圖、導航定位、信息加載、數據分析等網絡化三維地理

7、信息服務功能及二次開發接口，為政府、企業、公眾提供在線三維地理信息服務。3 三維地理信息共享和服務平臺設計3.1 總體結構設計本平臺主要采用b/s結構，即客戶端通過瀏覽器（browser）訪問服務器，基于門戶網站實現各種功能的展示和二次開發接口調用。本平臺由四個層次構成，即運行支撐層、數據層、服務層和應用層。（1）運行支撐層運行支撐層中包括的平臺標準體系和運行環境體系兩部分，貫穿于整個平臺。平臺標準體系包括平臺數據規范、服務規范和應用規范；運行環境體系包括網絡、計算機、存儲備份系統、安全保密體系、環境設施和管理辦法等。如圖3-1所示：圖3-1 運行支撐層示意圖（2）數據層主體內容是公共地理框架

8、數據，包括電子地圖數據、地理實體數據、地名地址數據、影像數據、高程數據、三維模型、元數據等。其是在多尺度基礎地理信息數據的基礎上，根據在線瀏覽標注和社會經濟、自然資源信息空間化掛接等需求，按照統一技術規范進行整合處理，采用分布式的存儲與管理模式，在邏輯上規范一致、物理上分布，彼此互聯互通，并以“共建共享”方式實現協同服務。數據的處理、存儲、編輯等由數據管理系統來實現。各級節點的公共地理框架數據采用分布式存儲與管理模式，所有數據資源在邏輯上規范一致、物理上分布，彼此互聯互通。如圖3-2所示：圖3-2 數據層示意圖（3）服務層服務層是平臺建設的核心內容。主要包括平臺門戶網站、服務管理系統、在線地理

9、信息服務系統、二次開發接口庫。門戶網站是共享平臺的統一訪問界面，提供包括認證服務、目錄服務、元數據服務、地理編碼服務、數據接口服務、定制查詢、數據發布服務、二次開發服務、地圖應用服務以及其他服務，并通過交換管理系統實現統一管理。普通用戶主要通過門戶網站獲得所需的在線地理信息服務，專業用戶則可通過調用二次開發接口，在平臺地理信息上進行自身業務信息的分布式集成，快速構建業務應用系統。圖3-3是總體結構中服務層的顯示：圖3-3 服務層示意圖（4）應用層應用層是各級政府部門、專業部門和社會公眾基于平臺服務建立的應用系統的集合。從用戶角度看，平臺是一個信息服務機構，用戶通過應用系統完成對地理信息共享平臺

10、所提供各類信息服務的使用。圖3-4 應用層示意圖3.2 面向服務的產品數據建設平臺涉及的面向服務的產品數據的主體內容是公共地理框架數據。它是在現有基礎地理信息數據基礎上，針對社會經濟信息空間化整合和在線閱覽標注等網絡化服務需求，依據統一技術標準和規范，經過內容提取與分層細化、模型對象化重構、符號化表現、安全保密處理等加工形成的以面向地理實體、分層細化為重要特征的政務版和公眾版地理信息數據。面向服務的產品數據包括地理實體數據、影像數據、高程數據、地圖數據、地名地址數據和三維景觀數據等。如圖3-5所示：圖3-5 面向服務的產品數據3.3 基于skyline的地理信息共享基于skyline的地理空間

11、信息的管理與發布流程如下：terrabuilder創建的三維地形數據庫（mpt）通過terragate直接發布mpt，或者結合direct connect直連模塊發布原始影像數據；本地矢量數據以及wfs和wms通過sfs實現網絡發布，最后在terraexpolore pro平臺上加載，配置三維場景制作成fly文件，進行iis網絡發布，以及開發定制b/s架構的應用程序，實現用戶基于網絡的應用與服務。圖3-6是skyline軟件數據管理與發布的流程圖。圖3-6 skyline數據管理與發布流程4 主要功能三維地理信息共享和服務平臺建設是基于面向服務的設計理念，符合國際通用的開放式服務標準，提供豐富

12、的地理信息服務組件和資源，能夠保證用戶既能實現地理信息的在線獲取與應用，也能使用這些服務組件或資源快速建立各種專題應用系統。其具有以下功能：4.1認證服務通過認證服務接口的調用對用戶使用各項服務的資格進行驗證，以接口的形式提供認證服務，確認用戶可否獲得授權調用相關服務。系統用戶訪問平臺提供的其它服務必須攜帶用戶身份信息，否則將無法訪問。系統用戶發送用戶名和密碼到服務器端，服務器端返回給系統用戶一個憑證；系統用戶每次訪問平臺的服務必須攜帶該憑證。認證服務可用cookie或http的頭信息來實現。涉及保密的數據和接口需要采取ip限制，嚴格限定用戶和用戶登錄的地址。4.2目錄服務網絡目錄服務（cat

13、alogue service for web）提供網絡發布、發現空間數據和地理信息服務元數據的功能，完成將空間數據與服務的元數據注冊到目錄服務中以方便管理和查詢。ogc csw是行業公認的、開放的標準在線目錄服務接口，提供了用于發布與訪問地理空間數據、服務以及相關資源信息元數據的網絡目錄服務接口。ogc csw服務訪問接口支持http協議，共享平臺的客戶端和服務端之間采取標準http協議的“請求-響應”機制進行交互。目錄是根據政務人員或社會公眾的業務需求，按照統一的目錄體系標準，生成地理信息資源和共享專題信息資源目錄，為政務人員、社會公眾或應用程序提供準確的政務信息資源的發現和定位服務。目錄按

14、行業、專題、地理空間信息分類、編碼體系、關鍵詞、用戶定義等多種方式展現。4.3元數據服務通過提供元數據注冊，按標題、關鍵字、摘要、全文、空間范圍、時間范圍、數據類型等方式的元數據查詢，元數據下載，元數據在線編輯，以及數據的圖形預覽等功能，方便用戶準確了解數據情況。4.4地理編碼服務通過提供基于地名地址匹配的地理編碼服務功能，如地名地址信息的規范化處理、智能匹配、為匹配數據的地址化、專題數據圖層生成等等，將外部的專題部門非空間數據與地名地址數據庫中的信息建立關聯，實現專題數據的空間定位。4.5數據接口服務平臺提供的數據接口服務包括網絡地圖服務（wms）、地圖要素服務（wfs）和網絡覆蓋服務（wc

15、s）等，各市縣可根據實際需求確定。為外部應用系統提供訪問符合ogc wms/wfs規范的空間數據訪問接口，平臺還將提供kml服務，使空間數據能被更加廣泛的應用。平臺發布的wms/wfs/kml服務接口能支持常用的gis平臺（例如arcgis、supermap、mapinfo、mapgis等），其wms/wfs/kml服務接口能相互調用。4.6數據發布服務通過提供專題數據的發布服務功能，以支持其他部門將自身可共享的專題信息以規定的形式發布為共享數據，提供其他用戶訪問調用。數據發布時，要求以規定的形式（wms、mfs等）進行，并將其數據的訪問接口在平臺上注冊。4.7服務注冊管理服務通過提供對于第三

16、方服務的注冊管理服務功能，支持服務的注冊、查詢、聚合和鏈接，如：服務源數據采集、服務元數據有效性檢查、服務注冊、服務元數據查詢、服務元數據自動更新、服務狀態監測、同類型服務聚合以及在線服務運行情況的統計分析等。服務注冊與反注冊：對在本平臺發布的服務進行注冊，將需要注冊的服務向一個目錄服務進行登記的活動。提供與上一級節點的服務注冊接口，允許管理員將市級注冊的服務上傳注冊到省級國家級總節點。允許服務的反注冊，也就是將服務從平臺服務目錄中刪除。服務注冊應支持主流gis軟件發布的空間數據服務，基于ogc csw 規范建立。服務審核：對注冊到平臺的服務進行審核驗證，確保服務符合平臺規范。服務運行控制：服

17、務狀態監測，顯示平臺服務的運行情況，對服務的啟動、停止、重啟、刷新等操作。服務聚合：平臺提供客戶端、web服務層和服務層三個層次的服務聚合能力，用戶可以在少編程甚至不編程的情況下，能夠非常方便的在平臺上使用第三方提供的標準網絡服務。也可將多個平臺的服務聚合到一塊后再發布成一個新的服務。4.8二次開發接口服務通過提供標準的二次開發接口函數，并支持在已有服務基礎上的進一步擴展功能，以滿足用戶的個性化需求。二次開發接口庫的用戶是專業應用系統開發人員，主要通過接口調用平臺提供的基本功能。二次開發接口以支持瀏覽器端開發為主，需要支持現有比較成熟的開源javascript接口庫，或設計并實現基于javas

18、cript的瀏覽器端開發接口庫。隨著其他瀏覽器端開發技術的不斷發展，應適時設計開發相應的接口庫，以支持多種應用系統的開發。利用業務系統定制向導，用戶只需經過簡單的配置，如設置系統部署的服務器ip 地址、虛擬目錄地址，選擇通用gis 功能（如放大、縮小、量算、查詢等），在圖層目錄中勾選系統所需圖層，即可定制屬于自己的業務系統。提供各種api和接口，允許授權用戶鏈接、引用本平臺提供的地圖數據服務和功能服務，進行應用系統開發。4.9三維地圖服務三維地圖服務指基于遙感影像、dem和各類矢量數據提供具有真實地形感的、可靈活交互式的景觀服務。三維地圖服務包含網絡地圖服務（wms）、網絡要素服務（wfs）、

19、地名地址服務、三維地形服務、三維模型服務等，向用戶展示虛擬現實的三維景觀。為方便用戶瀏覽發布的三維地圖服務，平臺提供專門的三維顯示客戶端軟件的下載，并支持滿足ogc規范和通用成熟軟件廠商發布的二維地圖服務的疊加顯示。對二次開發用戶，三維地圖服務作為標準web service提供。為提高三維地圖顯示和訪問效率，發布的三維地圖服務已按三種不同的緩存模式：完全數據緩存、部分數據緩存和按需緩存，構建了三維地圖緩存。完全數據緩存是平臺默認提供的三維地圖發布模式，用戶可快速瀏覽任意區域和任意比例尺下的數據。包括：可視化瀏覽服務、地圖標繪服務、空間查詢服務、空間統計服務和空間分析服務等（如：空間量測、路徑分析、緩沖區分析、日照分析、通視分析、視域分析、空間影響分析）。圖4-1、4-2分別顯示的是空間量測服務與空間分析服務：圖4-1 空間量測服務5 結束語skyline軟件家族系列產品為網絡和非網絡環境提供了一個三維交互世界的窗口。讓用戶在本地或網絡環境下進行基本數據生成、數據傳輸、數據可視化和數據分析等。產品能夠分離開或根據用戶需求進行用戶化的特殊定制。初始化界面和在線幫助工具能夠幫助用戶設定適合自己的三維世界窗口來解決特殊的商業案例。