多源空间信息服务集成方法研究

黄雁,李黎

(武汉勘测设计研究院,湖北武汉 430022)

多源空间信息服务集成方法研究

黄雁*,李黎

(武汉勘测设计研究院,湖北武汉 430022)

Internet的不断发展以及空间信息在各领域的广泛应用,空间信息服务被广泛的建设和使用,然而当前的众多空间信息服务只提供相对单一的服务内容,如何将这些现有的单一空间信息服务动态有机的组合起来,实现空间信息服务的按需集成,达到为用户按需服务就成为我们亟待解决的问题。本文的主要研究内容是空间信息服务的集成的技术方法,以实践为基础,对多源空间信息服务注册管理、组合与集成等问题展开研究。

GIS;空间信息;空间信息服务;服务集成

1 引 言

2 空间信息服务

顾名思义,空间信息服务是空间信息在Web中服务化的表现方式。其本质是一种基于Web Services技术构建的、开放的GIS。ISO-TC211将空间信息服务定义为:网络环境下的一组与空间信息相关的软件功能实体,通过接口暴露封装的功能。空间信息服务包括空间数据服务和空间信息处理服务,空间数据服务通过接口向外提供空间数据,空间信息处理服务通过接口向外提供空间数据处理功能。

空间信息服务的信息以空间信息为主,空间信息服务的特殊性是由空间信息的特殊性而来的。因此,空间信息服务具有区别于其他信息服务的特性:

(1)专业性与封闭性,这是由于空间是以地理数据为基础,而基础地理数据是由专业部门生产与保管的。同时,服务提供者往往需要具有一定的专业背景,而大众用户也需要推广或培训相关知识。

(2)安全性,高精度基础地理数据属于国家保密数据,服务策略也比较特殊,数据的安全性需要得到保障。

图1 OWS框架

为了更好地将地理空间信息服务的概念扩展到网络上来,以Web服务的方式构建地理空间信息应用,ISO和OGC发起了一系列大规模的研究计划,其中,OGC于2001年开始的OWS(OGC Web Services)研究计划中,其研究成果—OGC Web服务体系(OWS)已成为目前该领域事实上的标准。本文研究的对象,也主要都集中于基于OGC规范的Web服务上,其整体框架如图1所示。

从图1可见,OWS框架也是基于Web Service的“发布/查找/绑定”模式的,它是此模式下关于空间信息服务各类规范的一个总体框架。

党的十八届四中全会以“依法治国”作为会议主题，并提出了“各级党政机关和人民团体普遍设立公职律师”“构建社会律师、公职律师、公司律师等优势互补、结构合理的律师队伍”等决议，为公职律师的发展指明了方向。公职律师在促进政府依法行政、推进民主法治建设、维护社会和谐稳定方面发挥着重要作用，日益成为法治国家尤其是法治政府建设的重要力量。本文旨在围绕公职律师的制度建设问题，以税务系统公职律师发展现状为研究基础，提出建设我国公职律师制度的初步设想，期望能对我国公职律师队伍的规范发展、公职律师制度的逐步完善和全面推行有所帮助。

OWS服务可分为以下五大类:Registry Services (注册服务)、Processing Services(处理服务)、Portrayal Services(绘制服务)、Data Services(数据服务)和Encodings(编码)。

3 空间信息服务集成机制

在过去的空间信息集成中,集成的对象主要是分布的空间数据文件、异构的空间数据系统等等。但是在空间信息服务体系架构当中,集成的对象则是分布于Web之中的各类空间信息服务。与过去的集成对象相比,空间信息服务在查询接口、数据访问方法和应用模式等方面均存在着很大的不同。因此,其集成方法与原先相比也存在着较大的区别。这些问题都对空间信息集成机制提出了更高要求。根据集成过程中数据源注册绑定的方法,可以把多源空间信息服务的集成分为以下几类。

3.1 直接绑定

如图2所示,直接绑定是指在集成空间信息服务过程中不存在注册和发现的环节,直接将各个空间信息服务集成在一起的机制。此机制较为简便易用,不用考虑空间信息服务的注册而只需直接绑定即可,适用于小型规模、不复杂状况下的空间信息服务集成。

图2 直接绑定的空间信息集成

直接绑定的缺点是不够灵活,这种只适合于对集成所涉及的所有空间信息服务相当了解的情况,即必须明确知道各个空间信息服务的地址、类型、调用参数等元数据信息才能完成集成过程。同时,如果采用直接绑定的集成机制,在集成完成之后若要向现有的集成中增加服务或者修改某一服务相当不便,必须修改空间信息服务集成程序,不仅操作复杂,还有可能因服务丢失而造成系统出现错误。

3.2 基于UDDI注册中心

这种机制利用了Web服务中的UDDI注册中心, UDDI定义了Web服务的发布与发现的方法。通过UDDI,简化了传统空间信息服务发现与绑定的方法。其主要流程为:空间信息服务提供者向服务注册中心注册服务,发布自己Web服务的描述(WSDL),空间信息服务请求者(或集成请求)在服务注册中心检索(通过查找操作)以获取满足某个标准的一个或多个服务描述即得到一个服务请求要求的服务描述清单并完成空间信息服务的绑定。

图3 基于UDDI注册中心的空间信息服务集成

图3显示了通过UDDI注册中心对空间信息服务进行注册和查找的结构框架。通过该图可以看出空间信息服务的注册,实际上是将服务的元数据注册到UDDI注册中心。在注册空间信息服务的时候,对于不与空间数据紧密耦合的服务则只需要将服务本身的元数据注册到UDDI注册中心即可,而对于与空间数据紧密耦合的服务,不仅要将服务本身的元数据注册到UDDI注册中心,还要将与其相关的空间数据的元数据注册到UDDI注册中心。

和直接绑定的空间信息服务集成相比,用户不必单独的处理每个空间信息服务,而是通过UDDI注册中心来完成发现和绑定工作,整个机制明显更为方便和灵活,在集成完成之后也能方便的增加空间信息服务或修改某一空间信息服务的参数等信息。

3.3 基于动态发现

基于动态发现的空间信息服务集成关键点在于空间信息服务的搜索,由于空间信息服务的特殊性,与传统的Web服务搜索相比,空间信息服务无论是在搜索查找或是索引方面都有相当大的差异,这一领域仍处于研究阶段,尚无可靠的空间信息搜索引擎。

图4 基于动态发现的空间信息服务集成结构

如图4所示,基于动态发现的空间信息服务集成指的是在空间数据服务的注册和绑定阶段由程序来完成空间信息服务的搜索、注册和绑定。和其他两者集成机制相比,基于动态发现的集成将空间信息服务的发现与绑定及搜索交给空间信息服务搜索引擎来完成,适应性更强,同时能更好地处理分布式的空间信息服务集成。缺点是过于复杂,尤其是空间信息服务搜索引擎实现难度较大。

4 空间信息服务集成方法

根据以上对空间信息服务集成机制的研究可知:注册中心可以用来实现空间信息服务的注册,并可以进行服务的动态绑定,服务链用来实现空间信息服务的动态组合集成,即根据特定需求,将多个空间信息服务按一定规则组合来完成新的任务的处理,从而实现空间信息服务的动态集成。

本文采用半透明链的服务链方式进行。其中半透明链中要求设置一个流程服务,用于控制服务链的执行,并可以监控链的执行。该模式的一个主要的特征是在用户执行之前,已存在一个预先定义的服务流程,因此要求用户预先指定服务流程,并将指定的流程送入工作流引擎执行,通过工作流管理监控服务链中空间信息服务的执行。这种方式提高了空间信息服务平台的扩展性和易用性,大大扩大了系统的用户群,特别适合与当前空间信息服务集成的应用。所以本文选定半透明链的组合方式作为多源空间信息服务集成的方法。

基于半透明链方法来对空间信息服务的组合集成使得分散在网络上的空间信息服务能更加充分、有效地被利用,用户可以按需组合现有的GIS服务,具有松散耦合、面向任务、分布式跨平台、按需集成服务等特点,其流程如图5所示。

图5 基于流程管理的空间信息服务集成流程

从图5可以看出空间信息服务集成的方法和流程,包括如下内容。

(1)按照集成的目标与需求,设计服务集成的工作流程。在此流程中各服务之间的关系不一定是链式的,也可能存在着层级关系,这与初始的空间信息服务集成的目标和要求有关。

(2)工作流程执行程序按照所设计的工作流程,执行整个工作流程。主要是根据当前执行到的流程阶段从注册中心中动态查询获得所需服务,根据服务的WSDL信息中得到操作访问这些服务的方法接口,执行服务功能并接收服务的返回值,用于下一流程阶段的处理。

(3)将生成的集成结果传递给用户,或将整体的集成工作流程封装成一个总体Web服务并发布给用户,供其调用。

图6 空间信息服务集成框架

按照上述设计思想,完成如图6所示的空间信息服务集成框架设计。

集成框架包括三部分:客户端网页应用程序,服务器端服务程序和注册中心。其中客户端网页应用程序主要负责将各个数据节点以服务形式发送来的数据进行集成显示并处理用户的交互操作,将用户操作的请求发往服务器。服务器端程序主要负责接收以Web-Service化的空间信息服务(即对基于OGC规范的空间信息服务)提供的数据。UDDI注册中心负责对空间信息服务资源的注册、管理与查询。

5 结 语

空间信息服务是GIS发展的趋势,如何集成应用多源空间信息服务也是GIS研究的热点问题之一。本文分析了当前空间信息服务特点以及服务集成机制,就多源空间信息服务如何集成方面,提出了基于UDDI注册中心与半透明链相结合的集成方法,该方法有效结合了注册中心和动态服务链的优点,大大提高了多源空间信息服务的集成效率,同时应用该方法设计了服务集成框架,利于集成方法的进一步实现。

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An Integration Approach To Multi-source Spatial Information Services

Huang Yan,Li Li
(Wuhan Geotechnical Engineering and Surveying Institute,Wuhan 430022,China)

With the continuous development of Internet and spatial information widely used in various fields,spatial information services are broadly constructed and used.However the current numerous spatial information services only provide relatively single service content.How to put together these present single spatial information services dynamically and organically so as to realize the required integration of spatial information services and achieve serving according to the needs for users has become our problem urgently to be solved.The main content of this paper is the technical method of spatial information services integration.Based on practice,this article focuses on the research of multi-source spatial information service registration management,combination and integration issues,in order to provide a useful reference and try for research and application in related fields.

GIS;spatial information;spatial information services;services integration

1672-8262(2011)04-50-04

P208.1

B

2010—11—25

黄雁(1977—),女,工程师,主要从事GIS应用研究工作。