面向服务架构的森林资源监测服务实现

曾 鸣，张怀清，鞠洪波

（1.中国林业科学研究院资源信息研究所，北京 100091；2.杭州电子科技大学管理科学与信息工程研究所，浙江 杭州 310018）

1 森林资源监测服务研究现状及存在问题

目前，森林资源监测数据存储于多个不同部门，空间数据的生产、维护都分散在各个不同级别的单位，缺乏共享机制，难以实现社会化信息服务，形成“信息孤岛”[1]。而林业行业内多软件、硬件平台，多空间数据结构和多信息服务应用系统，导致森林资源监测信息服务系统各自为政，难以实现系统间互联互通。如何有效地将分布于网络中的各种功能服务利用起来，实现服务之间的无缝集成，为用户提供增值服务是摆在林业科技工作者面前的重要课题。针对这些问题，森林资源监测信息服务研究重点主要集中在两个方面，一是数据资源服务，一是数据处理服务。前者主要研究不同层次的森林资源数据服务、空间基础数据服务、林业专题空间数据服务等，简称数据共享服务。后者主要研究数据统计分析服务、空间分析计算服务、空间信息服务等，简称功能共享服务[2]。两者的着重点不同，前者更注重数据本身的应用，后者更注重数据服务的宏观质量，即数据整体对于综合应用的服务质量和支撑能力。

对此，本文提出了先构建一个抽象的森林资源监测空间信息服务模型，再根据该服务模型完成原型系统的服务实现的研究思路。

2 森林资源监测信息服务模型

2.1 基于SOA的空间信息服务模型

2.1.1 SOA的概念 SOA（Service Oriented Architecture）本质上是服务的集合，服务间彼此通信，这种通信可能是简单的数据传送，也可能是两个或更多的服务协调进行某些活动。Web Services 支持的面向服务架构的概念模型如图1，该模型基于服务提供者、服务注册中心和服务请求者这三种角色之间的交互，涉及服务的发布、查找、绑定和调用等操作。三种主要技术被专门开发以实施基于SOA的Web服务，即Web服务描述语言（WSDL），统一描述、发现、集成（UDDI）和简单对象访问协议（SOAP）。基于SOA的Web服务是以可扩展标记语言XML为基础，通过Web服务定义&描述语言WSDL来定义和描述服务接口，通过统一描述、发现和集成UDDI来注册和发布服务，并通过简单对象访问协议SOAP来实现服务交互[3～4]。

图1 面向服务架构的概念模型Figure1 Conceptual model of SOA

2.1.2 基于SOA的常见空间信息服务模型 基于SOA的空间信息服务中包含三大要素，即服务使用者、服务提供者和服务内容。目前基于SOA架构的空间信息服务模型一般存在三种模式[5]，其一以服务使用者为中心，即在服务过程中，从服务使用者提出的需求和问题出发，满足服务使用者信息需求和解决服务使用者问题为最终目标。这种服务模式根据服务使用者提出的要求，进行服务模型构建，具有很强的交互性、自主性和能动性。其二是以服务提供者为中心，即服务提供者在这一模式中处于主动，一切工作都以是否有利于服务提供者提供服务工作为目的。在这种模式下，服务使用者处于被动接受的地位，只能依靠服务提供者提供内容，但不能得到完全满足服务使用者需求的结果。其三是以服务内容为中心，即服务关注的是服务内容的加工和生产，服务提供者的特定服务和服务使用者的能动性被忽视，这是一种传统的信息服务模式[6]。

2.2 森林资源监测信息服务体系结构

通过分析可以发现，上述三种常用的空间信息服务模型各有利弊。本文提出以服务使用者为中心的动态服务模型和以服务内容为中心的静态服务模型相结合的森林资源监测信息服务模型。具体实现是根据不同的服务使用者和服务内容来建立服务的分类。即对于专业用户来说，可以使用以服务使用者为中心的动态服务模型，而对于非专业的普通用户而言，可以使用以服务内容为中心的静态服务模型。该服务模型既对于专业用户具有很好的交互性、能动性，又保留了对非专业用户传统的信息服务模式。

图2 森林资源监测信息服务体系结构Figure2 Service stucture of monitoring information of forest resources

在具体实现上，该服务系统的体系结构是将服务描述、服务分类、服务发现、服务组合、服务绑定、服务调度等服务内容放置在统一的架构下进行管理，采用了Web服务管理与企业服务总线（ESB）模式结合的方式，实现了面向SOA的Web服务管理中间件，实现了森林资源监测信息服务活动。具体见图2所示。

2.3 面向服务的森林资源监测信息服务层次

针对森林资源监测信息服务体系结构，我们将森林资源监测信息服务划分成资源层、服务层、应用层、客户层、安全控制层5层，如图3所示。每层的功能如下：

2.3.1 资源层 主要包括森林资源基础数据和专题数据。这层主要是对异构数据进行整合。

2.3.2 服务层 包括原子服务和服务组合，主要是利用Web服务实现空间数据的提供、空间数据的汇聚，及提供数据的预处理等功能。该层包括对原有的各分布式系统的延续使用和对新功能的组合产生新的服务。

2.3.3 应用层 通过服务发现和服务绑定机制，构建诸如GIS应用系统、森林资源、森林灾害等各种服务的应用系统。

图3 森林资源监测信息服务层次Figure3 Levels of monitoring information services

2.3.4 客户层 为用户提供网络服务和可视化两种信息服务方式。

2.3.5 安全控制层 保证整个服务系统的服务可发现性的同时，保证服务可用性。

3 系统实现

3.1 森林资源监测信息服务系统的构建

基于森林资源监测信息服务体系结构和服务层次，本文构建了森林资源监测信息服务系统。系统的总体架构如图4所示。

图4 森林资源监测信息服务系统总体架构Figure4 Gener al framework of service system of monitoring information of f o rest resour ces

3.2 森林资源监测信息服务系统功能

森林资源监测信息服务系统基于SOA架构，利用遥感、GIS、Web服务等技术，构建组件化、基于GIS的森林资源监测集成平台，实现监测数据库、监测、分析和评价技术库、方法和模型库的有效集成和一体化管理，实现森林资源、湿地、森林灾害、重点林业工程管理、监测和评价系统的高效集成和统一运行。实现了包括数据采集、数据集成与管理、属性表操作、图层管理、遥感信息提取、遥感数据处理、三维可视化及分析、空间分析、地图制作等服务功能，如图5、图6、图7、图8。

图5 数据查询服务界面Figure5 Service interface of data

图6 数据三维可视化分析服务界面Figure6 Service interface of 3D visualized analysis of data

图7 数据空间分析服务界面Figure7 Service interface of spatial data analysis

图8 遥感数据处理服务界面 Figure8 Service interface of remote sensing data processing

4 结论

本文在分析目前的森林资源监测系统在数据共享服务和功能共享服务中存在的问题基础上，提出了构建一个静态和动态结合的抽象的空间信息服务模型。根据该模型，形成了森林资源监测信息服务体系结构和信息服务层次图。最后完成了森林资源监测信息服务系统，实现了包括数据采集、数据集成与管理、属性表操作、图层管理、遥感信息提取、遥感数据处理、三维可视化及分析、空间分析、地图制作等服务功能。该系统已在全国选择了包括北京、内蒙、重庆、四川、福建和湖南等具有典型代表意义的6个应用示范区，开展应用示范研究，实现服务之间的无缝集成，为用户提供增值服务，取得了良好的服务效果。

[1]肖兴威.中国森林资源和生态状况综合监测研究[M].北京：中国林业出版社，2006.

[2]张冬有，臧淑英，冯仲科.黑龙江省林业地理信息公共服务平台设计[J].北京林业大学学报，2007，29（2）：26－30.

[3]Newcomer E，G Lomow.Understanding SOA with Web Services[M].Addison-Wesley，2005.

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[5]郭海明.数字图书馆信息服务模式的研究[J].情报科学，2005，23（10）：45－48.

[6]陈应军.空间信息服务模式的研究与实践[D].郑州：解放军信息工程大学，2005.