海南国际旅游岛地理信息公共平台建设技术研究与应用

刘 璐，王小军，陈 慧，卢金莎

(国家测绘地理信息局海南基础地理信息中心，海南海口570203)

一、引 言

海南国际旅游岛地理信息公共平台(以下简称“平台”)是海南国际旅游岛数字地理空间框架建设项目的重要组成部分，通过平台对海南省各类地理信息资源进行集中展示、管理及发布，既能够满足用户对空间信息的获取及服务需求，也是提高海南省地理信息服务能力及提升海南信息化建设水平的一个重要手段［1］。

二、平台概况

海南国际旅游岛地理信息公共平台的建设目的是构建统一、权威的地理信息公共平台，形成全省虚拟的地理信息数据中心，实现可公开的地理空间信息与其他专题信息的实时交换和共享。

平台建设主要内容包括平台数据集建设、平台软件系统建设和支撑环境建设［2］。平台不仅实现了海南岛省级基础地理信息数据的在线共享，还为用户提供了在线地图、资源中心、智能装配和应用开发4种地理信息应用模式，使不同需求的用户可以简单、便捷地使用平台的功能和服务。平台根据服务对象及运行网络环境的不同分为政务版平台和公众版平台，总体架构如图1所示。

三、平台建设技术与应用

平台在建设过程中借鉴了其他数字城市地理信息公共平台建设中的一些经验，同时结合海南国际旅游岛数字地理空间框架建设的要求，针对平台的服务对象、服务模式和服务质量等方面提出了一些新的思路。本文重点介绍以下5个方面的技术和应用情况。

图1 海南国际旅游岛地理信息公共平台总体架构

1.开放式的平台开发框架

以往很多数字城市地理信息公共平台的建设仅仅是根据前期的系统设计开发出的具有固定功能的软件系统，满足当时的功能和业务需求。但随着应用的不断深入，平台管理者和使用者将会提出更多的、各种各样的功能需求，此时，传统的开发方式就要在原有系统基础上进行改造，或者重新开发新的系统。这样的开发方式付出的代价一般较大，而且平台的生命力也不具备可持续性。

平台在建设过程中提出了“用户既是平台使用者又是参与者”的理念，按照“面向需求、按需服务”的思路设计搭建了开放式的平台开发框架(New-MapPlat4_SDK)，建立了开放式的地理信息公共平台软件系统。

NewMapPlat4_SDK是基于NewMapServer4 API及NewMapPlat4的二次开发框架包，它采用模块化思想，对NewMapServer4 API中与map对象的通信进行了进一步封装，并提供NewMapPlat4的通用接口［3］，如图2所示。利用平台开发框架，可以从零开始快速搭建应用模块，并无缝集成到地理信息公共平台中，也可以将其作为基本框架，在此之上开发各种应用系统。

基于平台构建的开放式开发框架，不仅实现了平台应用功能的插拔式装卸和界面的自主化布局，而且也能够使用户根据需求自行开发功能模块，无缝集成在平台中进行使用，实现个性化平台。

图2 NewMapPlat4_SDK开发架构图

2.智能装配技术

综观各种地理信息应用系统，尽管表现形式各具风格，但其所实现的功能存在着很多的共性，如绝大多数系统都提供地图的漫游、缩放、查询、统计、分析等功能。因此如果将共性的功能实现与非共性的界面表现相隔离，进行独立管理维护，将能大幅度提高软件开发的代码复用度，增强软件系统的可维护性［4］。

平台在建设过程中，结合多数用户对地理信息应用系统的共性需求和不同专业部门用户的特性需求，通过将用户对数据、功能和界面的需求进行细颗粒度的分解，并基于开放式的平台开发框架进行功能封装，形成了可复用的服务集合，包括地图服务库、功能服务库和界面库等。用户可以根据自身的需求特点，采用可视化的方式从平台服务集合中选取需要的地理信息服务、系统功能和界面风格，平台将自动生成应用系统，并实时在线进行预览使用。除此之外，平台还基于大数据的思想和先验知识需求解译技术等，实现了一键装配功能。用户只需选择需求特点的定义，平台便智能化地解译并装配出所需的应用系统。

智能装配除了实现应用系统的按需装配，还提供了省、市、县平台一体化解决方案，通过基础设施虚拟化技术实现计算机资源和网络资源一体化，通过数据逻辑集中或物理集中的方式实现平台数据服务资源管理一体化。

基于智能装配技术实现了个性化平台的在线按需定制，在功能与数据相对“固化”的通用地理信息平台基础上，扩展了平台服务的灵活性和针对性。

3.应用系统在线虚拟部署技术

很多地理信息公共平台为用户提供了自主化定制专题应用系统的功能，但常见的应用模式是用户必须将定制完成的应用系统下载到本地，并构建一套专题应用系统的运行环境，实现专题系统的上线运行。这种模式对于具备相关条件的专业部门是可实现的，但对于一般的GIS用户来讲，搭建一套系统运行环境将会成为用户对地理信息应用的一种制约，从而影响平台的应用推广。

因此，平台在建设过程中通过在线虚拟部署技术，使用户利用智能装配定制出的专题应用系统可以实时远程部署在平台提供的服务器等运行环境中，直接为用户提供应用，免去用户部署维护的麻烦。应用系统在线虚拟部署技术是平台基于云计算的理念设计实现的，平台不仅为用户提供所需的地理信息服务，同时也为用户提供应用系统所需的资源(包括服务器、存储和网络等)。采用这种方式，可以使不同层级的用户都能够简单方便地使用平台和相关服务，扩大平台的用户覆盖范围。

4.服务器集群和负载均衡技术

随着政府部门用户频繁与深入使用平台发布的地理信息服务，其工作越发依赖丰富多样的在线地理信息，因此对地理信息公共平台的服务质量提出了较高要求［5］。研究表明，地理信息服务网站的服务质量通常包括用户请求等待时间、并发性、可用性和可操作性等4项关键指标，其中用户请求等待时间需小于 1 s［6］。

因此，平台在建设过程中，通过组建服务器集群，并利用负载均衡技术在服务器集群间进行业务均衡的方案，以达到解决如服务器单点故障、资源短缺、可扩展性差等问题的目的，从而提高地理信息服务质量。平台部署时将多台服务器通过网络互联组成一个服务器集群，每台服务器均提供相同或相似的地理信息服务，在服务器集群前端部署一台负载均衡设备，负责根据均衡策略将用户的请求分发到不同的服务器，以此获得优化的服务器资源利用、最优的吞吐量、最小的反应时间，避免过载［5，7］，如图3 所示。通过采用服务器集群和负载均衡技术，使平台具备可扩展的能力，随着应用压力的增加，可随时提高平台的服务能力。

图3 平台网络部署结构图

5.服务器虚拟化技术

虚拟化可以将IT环境改造为更加强大、更具弹性、更富有活力的架构。通过把多个操作系统整合到一台高性能服务器上，最大化利用硬件平台的所有资源，用更少的投入实现更多的应用;还可以简化IT架构，降低管理资源的难度，避免IT架构的非必要扩张。

平台在实施部署过程中，利用虚拟化软件(VM-ware ESXi)将多台物理服务器和存储设备划分为若干的逻辑区，共享使用统一的物理资源，并通过虚拟出多套操作系统，形成平台服务器集群，如图4所示。多个虚拟机之间互不干扰，每个虚拟机拥有独立的虚拟化硬件，与底层硬件相对独立，每个操作系统镜像中部署一个地理信息服务软件(NewMapS-erver)，这样每台物理服务器上就可以同时有多个地理信息服务软件，以达到硬件资源的最大化利用［8］。利用虚拟化技术可以实现根据平台不同服务负载的不同，动态调整所分配的资源;同时还能够根据服务规模的增长，动态扩展硬件设备，从而提高平台的服务能力和响应效率。

图4 服务器虚拟化示意图

四、结束语

海南国际旅游岛地理信息公共平台建设中关于开放式平台开发框架、智能装配、负载均衡和虚拟化等技术的研究应用对其他数字省区和数字城市建设具有一定的参考意义。海南国际旅游岛地理信息公共平台的建设，可满足海南省政府部门和社会公众对地理信息的需求，对提高海南省空间地理信息的利用率、提升政府测绘公共服务水平、推进地理信息资源的共建共享具有重要意义，为促进地理信息产业的发展和海南国际旅游岛建设提供现代化科技信息服务。

［1］王小军，陈慧，刘璐，等.关于数字省区地理空间框架建设的研究与思考［J］.测绘通报，2012(6):28-30.

［2］国家测绘局.CH/Z 9001—2007数字城市地理空间信息公共平台技术规范［S］.北京:测绘出版社，2007.

［3］洪志远.NewMapPlat4模块开发手册［G］.北京:中国测绘科学研究院GIS所，2012.

［4］中国测绘宣传中心.数字城市地理空间框架建设项目技术介绍［EB/OL］.2010-10-27.http:∥www.zgchb.com.cn/article/2010/1027/article_17984.html.

［5］翟永，杨曦.地理信息服务网站服务器集群负载均衡技术应用研究［J］.地理信息世界，2010(6):20-23.

［6］JIRI H，JIRI A.Testing of WebMap Services［G］.Spatial Data Infrastructares Research，2009.

［7］翟永，陈杰，刘磊.基于集群技术的“天地图”运行支持环境设计［J］.地理信息世界，2011(8):16-19.

［8］储庄.虚拟化技术在公共服务平台中的应用［J］.上海国土资源，2012，33(1):55-57.