1、第 頁Service GIS與面向服務的地理信息共享宋關福(北京超圖軟件股份有限公司，100192)羅靈軍（重慶市地理信息中心, 401121）引言地理信息共享一直是3S領域研究的熱點和重點，近年來，對地理信息共享需求的劇增，促進了地理信息共享平臺及其之上的發展。作為地理信息共享的三大環境，管理環境、標準環境和技術環境在地理信息領域各自扮演著十分重要的角色，其中任何一個方面的進步，都將推進地理信息共享的發展進程。從軟件技術手段角度看，目前地理信息共享已經經歷了面向文件的第一代共享和面向空間數據庫的第二代共享兩個階段的發展，隨著Service GIS的發展和應用，正在迎來面向服務的地理信息共享新

2、模式。新一代地理信息共享不僅解決了當前地理信息共享中存在的諸多問題，還帶來了數據共享和功能共享并舉的第三代地理信息共享革命，并成功開啟了地理信息的服務聚合時代。面向文件的地理信息共享早期的GIS軟件一般采用文件方式管理空間數據。因此，在空間數據庫技術被廣泛應用之前，通過共享文件實現地理信息共享，是唯一可行的方式。GIS/CAD軟件數據格式文件如TAB(MapInfo)、Coverage(Arc/Info)、DGN(MicroStation)、DWG(AutoCAD)，交換格式DXF(AutoCAD)、MIF(MapInfo)、E00(Arc/Info)、VCT(中國地球空間信息交換格式)都是地

3、理信息數據的共享載體；TIFF、JPEG、MrSID和ECW(ErMapper)等文件格式則成為影像類地理信息的共享載體。大量上述類型的文件在單位內部和單位之間不停穿梭，為傳遞和共享地理信息發揮了巨大的作用。最初實現文件存儲和傳遞的介質包括磁盤、光盤、硬盤和磁帶等設備，幾乎所有的地理信息工作者都曾經歷過那段抱著這些介質到處跑的歲月。隨著網絡應用的不斷普及，人們開始通過網絡上傳和下載地理空間數據文件來共享地理信息。在局域網內部，人們甚至可以通過互相訪問網絡上計算機的共享文件夾，直接讀取服務器上同一份數據文件，以保障所有終端使用者總能獲得最新的地理信息并與其他使用者保持版本的一致性。圖1、面向文件

4、的地理信息共享模式面向文件的共享是地理信息共享的重要起步階段，也是最簡單和最基礎的方式。這種方式一直被人們沿用至今，在今后的某些場合，還將繼續發揮作用。簡單易用是面向文件的地理信息共享方式最突出的特點，但其先天性不足也是顯而易見的：數據損失問題。數據在不同軟件之間不斷轉換和傳送，數據精度很可能遭受不同程度的損失，甚至造成部分數據內容的丟失。可視化表現的一致性問題。由于不同的GIS軟件均采用了各自獨立的符號庫和地理信息可視化表現技術，所以來自其他單位或系統的地理信息數據文件在導入不同GIS軟件時，都不可避免地要重新進行可視化配置的重復勞動，很容易造成不一致的可視化表現。工作效率問題。面向文件的地

5、理信息共享，需要不斷進行文件轉換分發、完成來自其他單位的數據導入、處理系統間的數據組織和可視化表現配置以及重復建庫等問題，不但增加數據共享的工作量，造成了大量低水平的重復勞動，降低了工作效率，而且一旦遇到應急等緊急情況，面向文件的地理信息共享也會因此嚴重影響工作進度，從而導致更大的損失。更新的及時性問題。隨著地理信息數據量的不斷增大，重復建庫必然會造成大量不必要的成本增加，也嚴重影響了數據更新的及時性和準確性。安全性問題。基于文件的共享，必須實現文件級的數據的可訪問性或可獲取性，難以對數據的訪問和擴散權限進行控制，無法保證地理信息數據的安全性，影響了信息共享的可操作性。面向數據庫的地理信息共享

6、盡管空間數據庫的研究很早就已經開始，但是直到2000年，這一技術才逐漸得到普及。目前，這種技術已經取代了傳統文件的管理方式，成為地理信息尤其是海量地理信息管理的主流技術。空間數據庫技術的普及，帶來了全新的面向數據庫的第二代地理信息共享模式。由于空間數據庫支持網絡上多用戶并發訪問，尤其是支持多用戶并發寫操作，因此，空間數據庫很快就成為在局域網內共享地理信息數據的技術平臺。目前，主要的大型GIS應用項目在管理地理信息數據時，采用的都是空間數據庫。同一個單位的多個客戶端可以直接訪問統一的空間數據庫服務器，從而獲得可控的版本一致性。很快，人們發現，空間數據庫不僅適用于單位內部各部門之間的空間數據共享，

7、同時也是單位之間共享地理信息的利器。基于空間數據庫技術，信息中心可以建立統一的基礎地理信息數據庫，并向應用這些數據的部門開放空間數據庫訪問接口和相關數據組織規范。這些應用部門只需要直接通過網絡訪問這些空間數據庫，并在疊加本單位專題地理信息數據的基礎上構建應用系統，而不必重復建設基礎地理信息數據庫。圖2、面向數據庫的地理信息共享模式前文提到的面向文件共享模式中存在的幾個問題，在面向數據庫的地理信息共享模式中也得到完美的解決。由于不需要對基礎地理信息數據重復建庫，一方面減少了應用部門重復建庫的成本，避免了數據在各部門不同文件格式間轉換可能導致的內容和精度損失，另一方面，更為重要的是，由于基礎地理信

8、息由統一的單位進行維護和更新，所以其他應用部門總能使用到最新的數據，而代價卻很小。2004年，茂名市信息中心與超圖軟件公司合作完成了茂名面向信息資源整合、共享的管理的電子政務信息資源管理平臺總體設計，根據當時的GIS技術條件，構建了茂名市基礎地理信息共享平臺。其他委辦局的專業應用系統，都可以通過訪問空間數據庫接入該共享平臺，大大縮短了委辦局專業應用系統的建設周期，同時節約了大量重復建設的投資，為建設節約型社會做出了巨大貢獻。在以后的項目中，這種模式很快得到了推廣，并在北京的崇文、昌平、懷柔、大興、平谷和上海奉賢、浙江紹興縣等多個地政府部門建立了大量的成功案例。在過去的幾年里，面向數據庫的地理信

9、息共享模式獲得了非常大成功。但隨著應用推廣的日益廣泛和深入，該模式也暴露出了一些潛在的問題，不利于進一步大范圍推廣應用：對網絡安全要求較高。在網上開放空間數據庫訪問接口，對網絡安全性有一定要求。在安全可控的局域網內推廣應用具有一定的可行性，但若要實現遠程共享，存在數據安全隱患。帶寬要求高。由于要通過網絡實施大量空間數據的傳遞，對網絡帶寬有一定要求，因此該模式僅適合在局域網內和寬帶專網內推廣應用。難于實現異構GIS平臺集成應用。一般要求應用部門與基礎地理信息提供部門使用相同的GIS平臺，或者要求基于多種GIS平臺都支持的空間數據庫技術(如Oracle Spatial)來構建基礎地理信息共享平臺。

10、但由于一些大型城市或單位的地理信息系統應用起步較早，各部門已經建立了基于不同GIS平臺開發的信息化系統，要統一GIS平臺就勢必要推翻已有的系統成果，這種做法很不經濟。針對這種情況，一些單位提出，采用Oracle Spatial等數據庫原廠商的空間數據庫建立地理信息共享平臺。盡管這種做法表面上解決了多種GIS平臺均可支持訪問的問題，但與GIS平臺廠商自己研發的空間數據庫技術(如SuperMap SDX+和ArcSDE等)相比，數據庫原廠商的空間數據庫技術無論性能還是專業分析功能方面都受到一定限制，遠遜于GIS平臺軟件廠商的空間數據庫技術。因此，基于數據庫原廠商的空間數據庫技術構建的地理信息共享平

11、臺在國內尚未形成主流。鑒于以上原因，地理信息共享與應用需要結合GIS和軟件新技術，發展新的共享模式，才能滿足包括Internet網和遠程Intranet網上的地理信息共享需求，實現異構GIS平臺之間共享地理信息，把地理信息共享推向一個全新的高度和更加廣泛的應用領域。面向服務的地理信息共享面向服務地理信息共享的過渡模式發展到后期的WebGIS軟件也提供了Web服務發布能力，通過WebGIS軟件，一些部門建立了面向服務的地理信息共享平臺。但由于WebGIS平臺軟件提供的功能相對比較簡單，僅限于數據可視化、查詢和基本的數據管理功能，不具備瘦客戶端模式下的高級復雜在線編輯功能和高級分析功能。因此，這類

12、服務共享平臺主要定位于數據共享，而不具備功能共享的能力，以至于在應用部門還是要重新開發大量的通用功能。還有一些單位為了提高系統的并發訪問能力和客戶端用戶體驗，采用了另一種過渡方式，即通過建立類似于Google Maps的圖片服務發布平臺。這種模式把地理空間數據配置好地圖后，通過工具軟件按照一定的網格切分生成多級圖片，并采用金字塔結構存儲在服務器上，通過Web服務向客戶端發布出來。由于服務器端不需要進行實時地圖可視化計算，直接把圖片發布到客戶端，因此該模式提供了非常高的網絡訪問效率，大幅度提高了并發訪問能力，同時還在客戶端采用AjaxMap技術實現瀏覽器客戶端的平滑地圖顯示與漫游操作，提升了用戶

13、體驗。但另一方面，該模式下服務器端缺乏一體化的高端GIS功能服務器，因此也只能滿足基本的圖片數據共享要求，無法實現高端的功能共享能力，也無法用于開發高端GIS應用系統。該模式僅為面向服務地理信息共享提供了一種過渡模式。Service GIS概述軟件技術的發展和革新必然會影響到GIS軟件的發展趨勢，從而影響地理信息共享的方式。20世紀90年代產生的面向組件的軟件工程方法，曾經給GIS領域帶來組件式GIS (Components GIS)革命。組件式GIS以其眾所周知的獨特性和技術優勢，領銜主演了過去十年的GIS應用開發方法。從面向組件概念的產生到軟件技術的成熟，再到組件式GIS的產生和應用，只用

14、了短短幾年時間。與之不同的是，面向服務這一更高層次的軟件工程方法，從概念產生到軟件技術成熟卻歷經了十年時間。Gartner1996年就率先提出了SOA(面向服務的體系架構)，十年后IBM等企業才開始實現SOA的軟件工具。而到2008年，SOA才成為主流的軟件工程方法之一。而與面向組件相同的是，這一軟件工程方法也同樣引發了新的GIS軟件技術革命。服務式 GIS (Service GIS)可以理解為面向服務的組件式GIS，是產生于面向服務軟件工程方法的GIS軟件技術。Service GIS脫胎于組件式GIS，是在組件式GIS基礎上的質的飛躍，也是對組件式GIS自然的順理成章的升級。在組件式GIS功

15、能強大的組件群基礎上，Service GIS采用面向服務的軟件工程方法，把GIS的全部功能封裝為Web服務(Web Service)，從而實現了被多種客戶端跨平臺、跨網絡、跨語言地調用，并具備了服務聚合能力以集成來自其他服務器發布的GIS服務。Service GIS軟件平臺的新突破，主要包括以下幾個方面：在細粒度組件式GIS基礎上，封裝粒度適中的全功能GIS服務群，構成Service GIS的服務器，并向客戶端發布這些服務。這里強調全功能的GIS服務，包括數據管理、二維可視化、三維可視化、地圖在線編輯、制圖排版以及各類空間分析和處理等，而不僅僅是WebGIS時代的基本GIS功能。服務器支持發布

16、基于通用規范的服務，如WMS、WCS、WFS、WPS、GeoRSS、KML等，以便被第三方軟件作為客戶端集成調用。客戶端GIS軟件具備服務聚合能力，可聚合同一廠家服務器軟件和第三方服務器軟件發布的GIS服務，并與本地數據和本地功能集成應用。服務器端軟件具備強大的服務聚合能力，可以聚合來自其他服務器上發布的GIS服務，并可以將聚合后的結果再次發布，而再次發布的服務還可以繼續被其他的服務器軟件聚合。Service GIS是一個完整的、面向服務的GIS軟件技術體系，它包括服務提供者(Service Providers)、服務消費者(Service Consumers)和服務規范(Service Sp

17、ecifications)。Service GIS同時也是一個全功能的GIS技術體系，遠遠超越了WebGIS時代的功能，不再以Web為其單一客戶端與表現界面，而是將其客戶端延伸到了GIS桌面軟件、移動終端、甚至于傳統的GIS組件。Service GIS與WebGIS之間的差別，就如同GIS軟件與電子地圖軟件之間的懸殊。Service GIS繼承了組件式GIS所具備的一系列優點，如跨語言二次開發、所見即所得的應用開發方式、與其他IT技術繼承的強大能力、高度可伸縮型等。除此以外，Service GIS還具備一些新的特性：跨網絡集成與應用。Service GIS最重要的革命性之一，就是把組件式GIS

18、 具備的強大集成應用能力擴展到了網絡上。Service GIS通過Web服務開放的所有接口，都可以在網絡上被調用。在這種模式之下，我們可以把通過網絡連接在一起的無數臺計算機組成一臺強大的計算機來使用，因而構建分布式的GIS應用系統對我們而言，將更加容易。業務敏捷。業務敏捷是SOA的真正內涵，也是Service GIS為GIS應用開發領域帶來的驚喜。基于Service GIS構建應用系統，可以通過聚合和集成已有的應用服務快捷地構建新的應用系統或升級已有的應用系統，以滿足快速變化的用戶需求。基于上述思想，北京超圖軟件股份有限公司于2007年推出了Service GIS開發平臺SuperMap iS

19、erver。除具備其他Service GIS具備的共同特征以外，SuperMap iServer還基于超圖的跨平臺GIS內核UGC(Universal GIS Classes)構建，支持Unix(如IBM AIX、SUN Solaris及HP UX等)、Linux(如紅旗Linux, Redhat Linux及SUSE Linux等)和Windows等多種服務器操作系統，由于UGC基于標準C+開發，這也讓SuperMap iServer在不同操作系統上都具有非常高的性能。總之，Service GIS不僅帶來了GIS應用開發的革命性變化，同時也引發了第三代地理信息共享的服務聚合時代，帶來了全新的

20、面向服務的地理信息共享新模式。基于Service GIS的面向服務地理信息共享面向服務的地理信息共享是服務式GIS帶給我們的另一驚喜。基于Service GIS，基礎地理信息供應部門把已經建立的基礎地理信息庫通過Web服務向各部門發布，從而使各部門可以直接通過訪問這些Web 服務，使用基礎地理信息數據，實現與本單位的專題數據疊加集成，用于開發應用系統。由于采用了面向服務的體系架構以及Service GIS技術，基于這種方式構建的地理信息共享平臺被稱為地理信息服務共享平臺。基礎地理信息供應部門可以構建基礎地理信息服務共享平臺，各部門還可構建專題地理信息服務共享平臺。GIS應用系統則在各地理信息服

21、務共享平臺基礎上開發，這種基于SOA的全新的地理信息系統頂層設計將會為數字城市和分布式企業信息化的建設帶來強大的生命力，并為各部門互相割裂的信息化煙囪現象找到了治愈的藥方。圖3、面向服務的地理信息共享模式新一代地理信息共享模式不僅具備降低重復建設成本、提高共享效率的特點，還具有如下特點：數據共享與功能共享并舉。除了共享地理信息數據以外，新的共享模式還可以把基于Service GIS強大功能開發的GIS應用功能通過Web服務方式發布出去，供其他單位直接調用使用。因此，共享數據與共享功能相結合的方式，是基于Service GIS的面向服務地理信息共享模式的重大進步。支持異構GIS平臺集成應用。通過業界標準的Web服務接口，Service GIS采用一個GIS平臺開發了地理信息共享服務平臺，其發布的服務可以被其他GIS平臺開發的應用系統集成應用，有利于充分利用業務部門已有的GIS平臺軟件的投資，從而降低了在大型城市信息化和大型企業信息化中推廣應用的代價。帶寬要求較低。相對于面向空間數據庫的共享模式而言，