分布式地理信息公共平台探讨

邓淑丹

（1.福建省基础地理信息中心，福建 福州 350002）

分布式地理信息公共平台探讨

邓淑丹1

（1.福建省基础地理信息中心，福建 福州 350002）

基于云服务技术架构理念，借助数字省区或市级数字城市地理信息公共平台及其软硬件支撑环境，搭建与运行分布式地理信息公共平台，以实现县域地理信息资源的对外服务。该理论已应用于天地图·永春、天地图·明溪等项目建设中，助推了我省数字县域地理空间框架建设进程。

地理信息公共平台；分布式地理信息公共平台；天地图

“数字中国地理空间框架”是国家空间信息基础设施的重要内容，是国民经济和社会信息化建设基础性支撑平台[1]。数字城市地理空间框架是数字中国地理空间框架的重要组成部分[2]，也是数字城市的重要基础设施，其建设不仅有利于丰富地理空间框架数据内容，提升测绘成果保障服务能力，实现政府决策科学化、企事业管理的专业化、公众信息获取的便捷化，也有利于推动城市信息化、数字化建设进程。2006年2月国家测绘地理信息局正式启动了数字城市地理空间框架建设试点工作，至2013年底，我国已启动了320多个设区市、260多个县域数字城市地理空间框架[3]。大多数开展数字城市地理空间框架建设的城市经济条件好的区域，其建设内容基本上包括了基础地理信息数据集、地理信息公共平台、典型应用示范、运行支撑环境，建设覆盖范围较广、投入的资金达上千万。对于经济条件薄弱、技术力量不强的城市难度却很大。因此，应采用差异化的、优势互补的、以强带弱的解决策略构建分布式地理信息公共平台，即基于云服务技术架构，借助数字省区或市级数字城市的地理信息公共平台及其软硬件支撑环境，搭建地理信息公共平台的门户网站，实现地方地理信息数据的对外服务，避免购买基础地理信息软件与搭建昂贵的软硬件网络环境，将经费重点用于丰富完善地方基础地理信息数据集及开展典型应用示范建设。

1 解决方案

按照数字城市地理空间信息公共平台技术规范规定，地理信息公共平台由数据集、管理服务软件系统和支撑环境3部分构成。而管理服务软件系统又细分为维护管理功能、应用服务功能、平台门户网站、二次开发功能[4]。按照国家要求，福建省的地理信息公共平台分为公共地理框架数据库管理系统、在线服务子系统、门户网站、运维管理子系统4部分。

分布式地理信息公共平台（以下简称“分布式平台”）基于地理信息公共平台（以下简称“独立式平台”），搭建并运行分布式地理信息门户网站，实现地理信息资源的对外服务。分布式平台实际上是独立式平台对外服务的一个窗体，其与独立式平台间是数据采用集中式管理，而服务与门户网站分布构建，并与独立式平台的部分内容共同组成含数据层、服务层、应用层以及运行支持层在内的总体架构，如图1所示。各层间逻辑独立，由接口互联，形成一个有机整体，但各层与独立式地理信息公共平台又存在相互依托关系。

首先，在数据层上，基于独立式平台的数据库资源与存储资源，借助独立式平台数据库管理系统组织管理分布式平台的公共地理框架数据。在服务层上，基于独立式平台的在线服务子系统将分布式平台的数据发布成符合OGC要求的数据服务与功能服务。同时，构建支撑分布式平台业务管理的分布式服务。在应用层上，构建支持分布式部署的门户网站，该网站遵循全省推广的原则，采用SOA架构、功能与服务松耦合设计，基于MVC框架开发，通过伸缩式的模块配置，实现分布式平台的地理信息资源检索与功能；自适应地引入独立式平台的用户管理、资源管理，实现分布式平台与独立式平台间的用户集中式分级管理与数据一站式共享发布功能；嵌入独立式平台的应用开发模块，实现区域化服务与接口的开放式应用；借助独立平台的运维管理等模块，确保依托平台的服务与功能7×24 h稳定运行。在运行支撑层上，根据分布式平台运行需求及独立式平台资源可利用情况，扩充独立式平台的软硬件资源，分布式平台则从软硬件、网络环境等层面共享独立式平台私有云资源，解决经济实力较弱地区无法支撑平台运行所需的软硬件网络设备、技术力量及资源维护费用等问题。

图 1 分布式平台总体架构

为保障项目建设，省级政府部门发文指导分布式平台的建设。首先明确省级与各市级独立式平台的建设单位应积极帮扶经济较弱的县政府开展分布式平台建设，并给予系统及软硬件、运维等方面支持。再从政府层面理顺依托关系与资源管理维护关系，明确分布式平台所扩充的资源所有权为分布式平台采购单位，管理权为独立式平台的运维部门管理，运维费用由运维部门统一支出。

2 关键技术

2.1 多平台共享式的数据组织

数据是地理信息公共平台的“血液”，分布式平台数据包括电子地图、地名地址、地理实体、目录与元数据、行业专题数据、系统运行支撑数据等。

分布式平台建设目的是将有限的项目建设资金投入数据建设中，其补充完善的地理信息数据资源在现势性、覆盖范围、精度方面须优于独立式平台，同时分布式平台须具备地理信息应用服务及功能服务的能力。为突出地区独特性，分布式平台的电子地图、地理实体并未在数据层与独立式平台聚合，而是以独立的数据层存入独立式平台的公共地理框架数据库；地名地址数据采用聚合与独立式2种方式存入独立式平台，用于专题查询定位的地名数据以独立数据层方式组织，用于地址匹配的，则将数据补充更新至独立式平台的地名地址库中，形成内容更丰富的独立式平台WFS-G服务；分布式平台的行业专题数据为独立式平台行业专题数据集的子集，并未单独组织；目录与元数据也是作为独立式平台现有目录与元数据的子集，并未单独组织；运行支撑数据中涉及分布式平台业务功能的数据，如新闻资讯、查错纠错等，直接存入独立式平台为其新建的数据库用户中，其他的数据，如用户信息、组织机构、日志等支撑数据也是独立式平台现有数据的子集，并未单独组织。

2.2 分布式的在线服务

在线服务是整个地理信息公共平台的核心，将空间数据和各种应用分析功能发布为地理信息服务，供门户网站及其他应用系统使用，分布式平台的服务层分为2类服务:①独立式平台现有服务，包括目录服务、二维地图服务、三维地图服务、空间数据服务、地理编码服务、应用分析服务、安全认证服务等地理信息服务，以及面向浏览器端的二次开发接口（API）。②分布式平台的应用服务，该类服务用于支撑分布式平台的业务功能，也用于管理分布式平台与独立式平台间分级的用户信息与服务信息，具体包括用户分级管理、服务分级管理、新闻资讯读写服务、查错纠错管理、消息通知管理等服务。由于独立式平台并未提供该服务，需分布式平台自行构建并注册于独立式平台中，形成统一的在线服务。

2.3 依托式的门户网站

门户网站是平台核心功能的外在体现，是用户使用平台的统一入口，也是分布式平台建设的重点。该网站也同样具有独立式平台门户网站功能，即可满足浏览级用户对地理信息资源浏览、检索的需求以及行业用户、企事业单位的应用开发需求，功能具体如图2所示。

分布式平台未购置地图引擎软件，而依托独立式平台建设。根据其依托程度，我们将分布式平台的门户网站功能分为4类:①新闻资讯、互联互通、应用集锦等无依托的功能，该类信息由分布式平台直接构建。②分布式平台的用户及服务体系，因分布式平台直接利用独立式平台的在线服务子系统，用户与服务体系由独立式平台集中式管理，并由独立式平台提供用户与服务的分级管理服务接口，分布式平台只需调用相应用户接口，实现用户的登录、注册、授权等功能，调用相应的目录服务接口，实现区域性的服务资源检索、预览、申请、授权等功能，但若独立式平台不具备该功能则需进行适度改造。③基于OGC服务开发的功能，如电子地图的地图浏览查询、地名地址检索、信息分类查询等模块，专题地图的地图展示、检索等功能，这类功能通过调用独立式平台提供的OGC标准服务实现，其与独立式平台的耦合性在于服务地址与检索字段，因此，后台需提供服务配置功能。④直接依托的功能，包括共享交换、运维管理、应用开发模块，这类模块与独立式平台软件的耦合性非常大，为降低平台的耦合度，减少因独立式平台升级带来的风险，直接嵌入独立式平台的应用开发与共享交换模块的主体页面，实现区域化服务接口的开放式应用与数据一站式共享发布功能，但这须解决独立式平台的单点登录及网页授权嵌入技术，对于运维管理则直接借助独立式平台的运维管理，保证依托平台的服务与功能7×24 h稳定运行。

图 2 功能结构

2.4 集中共享的运行支撑环境

运行支撑环境是支撑地理信息公共平台稳定运行的环境,包括网络环境、软件环境、硬件环境、机房环境。

分布式平台无需构建完备的运行支撑环境，而是采用扩充与依托独立式平台资源的方式构建,但这要求所依托的独立式平台的运行支撑环境须基本达到私有云建设要求，并建成了CPU、内存、存储资源集、数据库在内的云计算架构。分布式平台根据其运行需求及独立式平台资源（如操作系统、服务器、存储、路由器、防火墙等）可利用情况，根据需要扩充相应的存储设备、服务器设备、软件许可数等资源至独立式平台内,再从独立式平台私有云资源池中分配分布式平台的运行服务器资源。由于分布式平台的支撑环境构架于独立式平台的支撑环境中，因此，分布式平台的服务器运行情况由独立式平台的运维人员统一管理。

通过该方式既可共享独立式平台的设备资源又可共享其技术人员，极大地降低了分布式平台的建设与运维成本。

3 研究实践

基于以上研究成果，以天地图·泉州（泉州市地理信息公共平台公众版）为基础，搭建了天地图·永春，如图3所示，充分凸显了天地图·泉州的平台的建设效益。

图3 天地图·永春

天地图·永春的各类矢量数据与业务支撑数据均存入天地图·泉州的数据库集群中。同时，构建了分布式在线服务架构，天地图·永春的新闻咨询、消息通告等支撑服务由天地图·永春项目构建，以独立站点方式部署，而与公共地理框架数据相关的服务则直接调用天地图·泉州在线服务子系统的服务接口。基于以上的服务与数据组织，建成了含电子地图、专题地图、应用集锦、应用开发、互联互通等功能在内的依托式门户网站，该网站从泉州市各县域快捷推广的角度出发，采用了松耦合的开发方式，以降低各功能模块间及功能模块前端与后端的耦合性，提高系统移植能力。同时，为降低因天地图·泉州升级带来的影响，应用开发采用了网页嵌入开发方式。为实现网页嵌入，首先攻克了天地图·泉州平台的单点登录及网页授权嵌入技术难点，再通过网页嵌入方式。将天地图·泉州的应用开发界面嵌入天地图·永春中，当天地图·泉州软件升级时，只需要配置相应的界面即可实现天地图·永春的升级。在支撑环境上，永春县购置了3台应用服务器，并将该服务器扩充至天地图·泉州的私有资源池中，再利用VMWARE软件分配永春所需的服务器资源，以支撑天地图·永春的运行。为明确各方职责，泉州市国土资源局与永春县国土资源局双方签署了《天地图·永春服务器管理协议》。

天地图·永春于2014年6月建成，上线运行以来，运行状况良好。基于天地图·永春的成功经验，我省也启动了尤溪县、明溪县的分布式地理信息公共平台建设，计划2015年3月上线运行。

4 结 语

本文基于GIS云计算服务架构，引入分布式建设模式，研究了分布式地理信息公共平台架构的建设思路和总体设计，以天地图·永春的应用实践验证了其可行性。

分布式地理信息公共平台的建设实现了数字城市地理空间框架建设本身从地理信息资源的充分共享扩展到基础软件硬件、地理信息服务资源、地理信息公共平台服务、后续运维管理等多层次的共享，将最大程度地凸显省级、市级地理信息公共平台的建设效益，降低县域地理信息公共平台软件及其运行支撑环境的建设成本，减少后续维护升级费用，并将极大地降低以地理信息公共平台为核心的数字县域地理空间框架建设成本，使数字县域地理空间框架的建设覆盖面从有条件的县向全省各层次的县铺开，将极大地推进数字城市建设进程，实现全省各区域的地理信息深度共享，带动县（市）地理信息人才队伍建设，推动各行各业的信息化建设，优化地理信息产业结构。

[1] 国家测绘地理信息局．关于加强数字中国地理空间框架建设与应用服务的指导意见[EB/OL]．http://www．mlr．gov．cn/ pub/mlr/documents/t20061013_76813．htm, 2006-10-13

[2] 李维森．全面推进数字城市地理空间框架建设与应用[EB/OL]．http://news．xinhuanet．com/politics/2010-09/13/ c_12546544．htm,2010-09-13

[3] 徐德明．测绘地理信息蓝皮书——智慧中国地理空间智能体系研究报告（2013）[M]． 北京：社会科学文献出版社，2014 [4] CH/Z 9001-2007 ．数字城市地理空间信息公共平台技术规范[S]．

[5] CH/Z 9010-2011．地理信息公共服务平台地理实体与地名地址数据规范[S]．

[6] 国家测绘地理信息局．“天地图”省市级节点建设方案[EB/OL]．http://wenku．baidu．com/view/73a33a313968011ca 3009193．html, 2011 -07-07

[7] 国家测绘地理信息局．数字城市地理空间框架建设试点技术大纲（试行）[EB/OL]． http://www．doc88．com/ p-314986395756．html,2010-10-27

P208

B

1672-4623（2015）02-0059-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.02.022

邓淑丹,硕士，工程师，主要从事数字城市地理空间框架建设和三维地理信息系统建设工作。

2014-11-21。

项目来源：福建省测绘地理信息局2014～2015年科技基金项目资助（2014J06）。