多节点协同地理信息公共平台建设实践

范新成

(临沂市国土资源局测绘院，山东临沂276004)

多节点协同地理信息公共平台建设实践

范新成

(临沂市国土资源局测绘院，山东临沂276004)

基于地理信息与专题信息纵横互联和共享，探讨实现多节点协同服务的地理信息公共平台建设的难点和创新点，通过建设实践，为数字城市建设提供有利的案例参考。

多节点协同服务;任务解析分配;服务代理

一、引 言

2007年6月，国家测绘地理信息局批准临沂市为全国数字城市地理空间框架试点工程建设示范城市。项目启动前，项目组考察学习了许多城市，如北京、泰州、苏州、南京，以及国家测绘地理信息局选定的试点城市太原、潜江、嘉兴、惠州等。这些地方的公共平台都做得很好，但大部分主要是只做一个节点的市级平台和几个应用，县级和专题多节点协同的都未做。究竟是采用集中式还是分布式多节点来进行公共平台建设是摆在项目组面前的难题。但是经过深入调研发现，采用多节点方式可以更好地满足各部门的实际需求，因此，结合其他城市的情况，笔者按照本地需求，创新性地进行了多节点协同地理信息公共平台的建设。

本文通过构建多节点协同的地理信息公共平台，对其中涉及的若干难点和关键技术突破问题进行了探讨。

二、主要技术特点

临沂立项之前，全国已经启动了27个城市。其中，太原、嘉兴和潜江已初步建成，极大地促进了当地信息化建设。但是，这些地区的数字城市建设基本上是集中在一个节点，部署在市测绘行政主管部门，其他政府部门只是单向在线调用地理信息。这种情况对于临沂来说远远不够。

临沂市包括6区9县，共17 184 km2，面积广、人口多、发展快，如果像其他城市一样仅仅建立一个市级测绘主节点，尽管可以涵盖6个区，但仍很难满足要求，必须建立9个县的测绘分节点。另外的一个突出特点是，政府各个部门共建共享热情很高，在线调用测绘信息的同时，也愿意在线提供专题信息，技术架构是双向对流，不再是单向提供地理信息。

因此，数字临沂建设立足于从单一节点走向多节点，从单向提供走向双向对流，如图1所示。其技术特点可以概括为:测绘信息是分布式存储、多节点协同;专题信息是通过在线注册，构建虚拟数据中心;共享方式是从“点—点”走向“点—中心—点”。

图1 数字临沂技术框架图

三、难点与创新

1.“1+9”测绘节点的任务分配

针对“1+9”测绘节点，需要解决的第1个难点是，当从任何部门的应用终端发出一个请求时，首先要把这项任务进行分解，并把子任务分派至相应节点。具体包括6个步骤:① 确定任务重要等级，进入排队队列;②将任务分解成测绘数据和功能操作两大类;③细化数据从哪个节点获取，及其范围和类型;④判断用户权限;⑤同构服务的在线数据集成;⑥同时启动运维记载服务状况。

经过反复的研究和试验，项目创新地提出并建立了任务解析分配模型(RAAM)。RAAM主要是基于动态知识库，该库由各节点关于数据、软件功能和实时计算资源状况3部分知识构成。在动态知识库的基础上，通过解释器和基于知识的分配算子，对任务请求进行正确解释和精确分配，并迅速定位适用的服务节点。任务解析分配模型的原理如图2所示。

图2 任务解析分配模型原理图

2.30 个专题节点的服务代理

针对30多个专题节点，需要解决的第2个难点即各部门使用了ArcGIS、MapInfo、NewMap、Super-Map、MapGIS等国内外10多种软件，不同专题节点在虚拟数据中心注册的各种服务(数据、功能、流程等)存在较大差异，包括资源类型不同(WMS、WFS、WCS、WMTS等)、接口风格不同(SOAP RPC、REST等)、交换格式不同(WKT、GML、KML、GeoJSON等)、表现形式不同(符号、线型、色彩等)。

要对外实现“一站式”服务，必须要求能够自动或智能地聚合各种服务资源。经过反复的研究和试验，并完全遵照网络服务规范(Web Services)，项目创新性地提出并建立了服务代理模型(SAM)。SAM模型具有以下特点:①支持文件、数据库加载及网络服务发现;② 根据服务规范进行适配、动态投影及融合;③ 依据标准或定制的模式进行渲染;④支持自身和网络地图服务与功能服务多种方式的聚合和再发布。其模型原理如图3所示。

图3 服务代理模型原理图

3.多节点存储三维数据的快速服务

针对部署在多节点上的三维数据在网络环境下实现高效服务的难题，项目创新性地提出并建立了一种适用于网络三维模型优化的三维重建方法。该方法将模型的几何形状和纹理分成若干等级，建立多级LOD模型。在可视化显示过程中，通过面向三维目标的方向、位置、拓扑等空间关系的描述与组合推理模型，参照人类的自然视觉原理，将显示内容与视点紧密相关，并在保持屏幕显示信息量固定的前提下，动态计算可视范围，确定待显示模型的等级，实现网络环境下的大范围三维模型的快速显示。在网络环境下从多节点调用的临沂市区及县驻地大面积三维模型数据情况如图4所示。

图4 网络调用三维模型效果图

4.多节点协同服务实现

上述3个技术难点突破以后，项目组建立了纵向贯通临沂市县、横向跨接部门多节点协同的市级地理信息公共平台，实现了临沂市政务信息化空间支撑全覆盖。平台由1个市级主节点、9个县级分节点、30个专题信息节点构成，分布式存放了覆盖全市域总量4.2 TB的数据。同时，测绘信息和注册来的部门信息之间可以双向对流，通过虚拟数据中心，把共享方式从“点—点”推向“点—中心—点”，如图5所示。

图5 数据共享方式转变示意图

同时，研制了高可塑适配插件，实现了与多种通用软件的无缝链接，丰富了平台的服务模式。截至目前，临沂市已有30个部门建立或扩展了42个专题应用系统，实现了临沂市政务信息化空间支撑全覆盖，极大地提高了部门的信息化水平。其部分相关专题应用系统列表如表1所示。

表1 部分专题应用系统列表

5.建立长效机制

在借鉴相关城市经验的基础上，结合临沂实际，建立了政策有保障、技术有手段、落实有机构的平台运行服务的整套长效机制。这是国内首次在市及下辖县同时成立测绘地理信息局，负责测绘管理和数字城市建设及应用推广，并由市政府出台了《数字临沂地理空间框架建设与管理办法》，确立了平台的唯一性和权威性地位;国内首次由测绘主管部门与相关30个部门签订共建共享书面协议;国内首次提出测绘数据和专题数据联动更新的技术方法，并通过平台实现了整个数据资源的一致性维护与更新;国内首次在地级市成功建立了公众地图网市场化运营机制。

四、实践效果

通过3年时间、近百人的辛勤努力，数字临沂顺利建成，并于2010年9月份通过了国家测绘地理信息局组织的验收。专家组一致认为该项目总体水平达到国际先进，在多节点动态协同、智能服务代理等方面国际领先，该项目的建设、应用及运营模式对促进地理信息产业发展和数字城市地理空间框架建设具有示范作用和推广价值。

多节点协同地理信息公共平台建设成果已在全国推广，对我国数字城市建设起到了极大的示范带动作用。截至2011年7月底，已有北京、江西、江苏、河北等10多个省、直辖市的测绘行业相关人员到临沂参观、考察学习。

五、结束语

通过多节点协同地理信息公共平台在临沂的建设实践，为分布式地理信息资源充分共享利用提供了一种切实可行的城市地理信息公共平台建设思路。依托多节点协同服务，数字临沂地理信息公共平台已被临沂市政府作为全市唯一、权威、通用的地理信息公共平台在全市投入使用，并先后在30个市级部门、近40个县级部门建立了应用系统，公众系统点击率已逾300万人次。

［1］ 李成名，安真臻，王继周，等.城市基础地理空间信息共享原理与方法［M］.北京:科学出版社，2005.

［2］ 李成名，王继周，马照亭.数字城市三维地理空间框架原理与方法［M］.北京:科学出版社，2008.

［3］ 刘勇，寿春法，印洁，等.城市GIS社会化应用中的分布式数据组织方法研究［J］.测绘科学，2007，32(6): 96-98.

Practice of Construction of Multi-node Cooperative Information Public Platform

FAN Xincheng

0494-0911(2012)08-0069-03

P208

B

2012-02-20

范新成(1974—)，男，山东临沂人，硕士生，工程师，主要从事数字城市建设与应用方面的工作。