地理信息公共服务平台关键技术研究

（内蒙古自治区测绘事业局 内蒙古呼和浩特 010010）

0 引言

地理信息是国家重要战略信息资源，在政府管理决策、新兴产业发展、人民生活改善等方面发挥着越来越重要的作用。随着政府管理决策科学化、经济与社会发展信息化以及和谐社会建设的不断推进，各级政府部门和社会公众对权威、可靠的地理信息服务的需求与日俱增，迫切要求实现多尺度、多类型地理信息资源的综合利用与在线服务。

建设权威、标准的基础地理信息公共服务平台（以下简称“公共服务平台”）是空间信息基础设施的重要组成部分，是经济社会信息化发展的基础平台。公共服务平台是实现地理信息在线服务所需的信息数据、服务功能及其运行支撑环境的总称。它是以基础地理空间信息资源为基础，以公共地理空间框架数据为核心，利用现代信息服务技术，建立一个面向政府、公众和行业用户的、开放式的信息服务平台，对各种分布式的、异构的地理信息资源进行一体化组织与管理，在多重网络环境下实现各种信息资源的整合与共享，实现各类信息网络化服务。

建设公共服务平台是一项复杂的系统工程。本文根据应用需求、发展需求，充分考虑技术基础条件，对公共服务平台建设的关键技术进行研究。

1 全球多源空间信息无缝组织

空间数据具有多类型和多空间参考的特性，这给空间数据的无缝组织带来问题，相邻两带的相邻图幅，由于两带的高斯坐标基准不同导致两幅影像没有办法无缝地镶嵌到一起，产生裂缝，即同尺度跨度问题；由于不同分辨率影像和地形数据的描述的精度等级不同，因此采用的投影方式和坐标基准也不同，我国1:10000 和更大比例尺的地形图或影像采用3度分带高斯投影，1:50000 和更小比例尺的地形图采用6度分带高斯投影。因此，当影像和地形数据在不同的尺度之间切换时也会产生裂缝，即不同尺度之间的换带问题。

空间大地坐标系统对全球空间范围按照经纬度进行很好的划分，适合建立全球统一无缝空间参考基准。但是，由于对大地坐标系统中参考椭球的定义不同，使得各个国家产生了很多不同大地坐标系统。例如，我国目前常用的两个大地坐标系是1954年北京坐标系和1980 西安坐标系。而全球卫星定位系统（GPS系统）采用的是WGS-84坐标系，即WGS-84。它是美国国防部研制确定的大地坐标系。

因此，在对海量、多源、多尺度、多时相的空间数据进行组织与管理时，首先建立统一的空间大地坐标系统。考虑最广大的用户需求和数据转换的可操作性、转换精度，宜采用WGS84/2000坐标系。其它坐标系统的遥感数据，可以通过投影变换转换到全球统一坐标系统之下。

2 多源空间数据的注册、发现与绑定

多源空间数据的注册、发现与绑定依赖于多源空间数据的元数据信息共享。设计并实现了网格环境下的多源空间信息元数据共享服务系统（Metadata Service System，简称MSS），是一个标准化的基于网络的空间元数据信息管理系统，旨在以网络的方式为广大空间信息的使用者提供更加简单、即时的空间数据获取能力，从而有效地促进空间数据和信息的交换、共享、访问与集成利用，更好地提供辅助决策支持。MSS 实现了网络门户管理和元数据管理两大服务功能，因此具备门户系统管理、用户管理，数据访问权限控制以及强大的元数据发布、编辑和检索等多种能力。MSS 以模版的方式提供了对ISO19115、FGDC、Dublin Core 等多种元数据标准的支持，并具有强大的在线编辑和管理能力。MSS 提供简单检索和复杂检索两种检索模式，支持题名、摘要、全文等多关键字组合检索。MSS 通过实现OGC定义的CSW 规范，提供了对基于Web Service元数据目录服务的支持。

3 多源异构空间数据的互操作

在Internet 上出现了大量不同类型、分布式异构地理信息源，如数据库、数据文件、地图图片等，它们是由不同的商业组织、政府组织、企业和个人根据应用需求在不同的软件平台或数据库管理系统中创建并维护。许多应用所需的数据可能来自不同数据源，这涉及到不同数据源之间的地理信息的共享和集成，而实现地理信息共享的根本解决办法是地理信息源之间具备互操作能力。为了解决多源异构空间数据互操作问题，需要研究异构空间数据转换方法与标准以及异构空间数据网络服务与互操作方法。

4 空间信息服务的服务组合

Web Services 和服务组合技术已经成为目前解决地理信息数据共享和功能互操作的主要技术手段。服务组合语言和组合方式都存在多样性，而BPEL4WS是其中的最主要的代表。但是，BPEL4WS语法结构比较复杂，需要对XML 和Web Services 规范族有较高程度了解，以至直接使用BPEL 建模不适合于一般非SOA 专家用户。为此提出一种针对标准地理信息服务的、基于数据依赖关系的抽象组合服务模型，并设计了从该模型到BPEL4WS的映射方案。以此为基础，可以在研究Web 语义基础上搭建了抽象地理信息组合服务可视化建模平台，旨在解决地理信息领域专家和一般用户的组合服务建模需求。

5 广域网分布式多服务器技术

在大规模用户并发访问的情况下，单服务器能力再强也无济于事，分布式多服务器则成为一种常见的技术选择。应用不同，所选择的负载均衡框架也有所不同，即使采用同一框架，其负载均衡策略也可能千差万别。目前使用的负载均衡框架与策略大多来源于计算机领域，未能反映空间信息应用的特点，因而需要进一步的探索，建设与空间数据访问模式相适应负载均衡策略。

全球空间数据源以金字塔作为访问对象，其基本访问单位是瓦片，它有来源、类型、空间、尺度与时相等多方面的描述，因此，服务器应当支持用户从这些维度来访问瓦片，即设计多维度的网络访问协议。此外，针对向同一服务器发出多个并发请求，串行逐个处理是不现实的，需要设计高效的并发处理模型，以提高单服务器的服务性能。

6 地理编码、地址匹配技术

地理编码是一种基于地理空间定位技术的编码方法，提供了地名地址的地理位置信息转换成地理坐标的方法，是将文字性的描述地址与其空间的地理位置坐标建立起对应关系的过程，对建立非空间信息的关联及信息资源整合至关重要。

地址匹配最关键的问题是地址标准化、建立地址编码数据库以及自动化地址匹配引擎的开发。虽然国外有不少商业化的地址匹配引擎服务，但这些技术都是建立在国外地址模型基础上，完全不适合中国的实际情况。地址匹配服务必须本地化，采用统一的地名地址描述编码规范，建立不同地区的地址编码数据库，并以该地址数据库为基础，建立高效的地名地址匹配方法，在其上做各种与地址相关的应用。

地理编码、地址匹配要解决以下几方面的问题：

a.建立合理的地址树摸型；

b.构造以地址树为知识基础的地址分析器；

c.建立不断更新壮大和调整地址树模型的机制；

d.开发地址匹配引擎工具快速更新地址数据；

e.为应用系统提供地址匹配服务和开发接口；

f 提供方便的中文地址匹配服务功能。

7 空间数据保密安全处理技术

根据国家现行有关政策，基础地理信息数据绝大部分属于涉密数据，应对其内容、属性和空间位置精度进行保密处理，经过保密审查后，才可在非涉密网络中运行。为保障国家安全，保密处理技术应采用国家测绘行政主管部门规定的统一方法。

在线服务系统采用信息过滤技术实现对用户上传、交换、标注的个性数据，建立信息过滤与控制机制，通过敏感词设置、几何精度验证、数据智能审查等技术方法，确保数据的安全性和权威性。

8 结语

地理信息公共服务平台的建设涉及空间数据产品获取、处理开发、应用服务等整个生产链，需要关注和解决的技术问题很多，必须进行认真的分析研究，以保证公共服务平台的建设工作的顺利进行和建设成果的实用性、先进性。