基于数字地球平台的地理信息服务

郭玮

摘 要：科技的进步不仅改变了人们的生活，还影响了人们的工作和出行。近年来，数字地球平台的建立极大地方便了人们的出行，也为更多企业提供了新的发展机会。随着生活节奏的不断加快，人们对于地理信息的需求越来越多，不仅要求数据的准确性和全面性，还对响应速度有了更高的要求，如何利用数字地球平台提供更高质量的地理信息服务，将是本文要解决的主要问题。

关键词：数字；地理信息；PostGIS

1 概述

近年来，地理信息服务已经逐渐渗透到我们的日常生活当中，为广大人民群众的出行提供了便利，也为众多的商家和企业提供了更广阔的发展空间和机会。地理信息服务之所以发展较为迅速，主要是由于数字地球平台的构建。随着科技的不断发展，人们的生活节奏和工作节奏更快，对各类信息服务的要求也逐渐提高，如何利用数字地球平台在更多领域提供准确的地理信息服务，成为人们关注的热点问题。

2 基于数字地球平台的地理信息服务

2.1 数字地球平台

2.1.1 数字地球平台关键技术

数字地球平台是利用遥感技术、遥测技术、地理信息系统以网络技术获取、传输、管理、存储、分析和表现数据的一种共享性平台，在构建该平台时需要用到的关键技术有卫星遥感技术、超媒体空间信息系统、分布式计算、地理数据仓库、地理数据融合、虚拟现实技术、元数据、地理信息共享技术以及其他相关技术。

2.1.2 数字地球平台研究对比

当前应用较为广泛的数字地球平台有Google Earth和NASA的World Wind，前者可结合本地搜索和卫星图片，为用户提供建筑物或者地形的三维图像，用户可从任意角度浏览地图，并搜索饭店、酒店甚至导航等功能；该平台的关键功能有三维引擎和数据压缩传输效率高；影响数据源和分类数控库较为丰富；与搜索引擎结合紧密，提供免费、快捷的服务；该系统的不足是只能看到建筑物的屋顶，无法对正面和侧面信息进行查看；World Wind可提供免费下载源代码的功能，用户可根据自己需求进行二次开发。该系统由美国国家航空航天局组织研发，主要面向科研、教育教学领域。

2.2 地理信息服务架构与集成

Google Earth和World Wind都有其各自优势和特点，尤其是后者作为开源软件，可为用户提供按需求进行定制的功能。以下将以 World Wind Java SDK为例，在对数字地球平台进行研发的基础上，探讨地理信息服务客户端的开发。

2.2.1 基于World Wind Java SDK的客户端的开发

World Wind Java SDK不仅是一个开源性的软件，还能作为用户程序中的组件获取NASA的数据，供开发者使用；此外，该软件还能提供地球以外的其他星球的影像，如月球等，扩展了软件的功能和可创造性。

软件研发者利用frame、window canvas和监听系统，运行程序后即可创建一个World Wind Java SDK组件；NASA拥有大量来自卫星和太空望远镜的数据，这些海量数据以TB计算，但World Wind软件的可视化技术能用便捷和低冗余的方式传递数据信息。World Wind API设计接口较多，用户可根据实际需求替换组件，构建不同功能的软件系统，具体接口可见表1。

2.2.2 基于AJAX地理信息服务客户端开发

为了提高效率和改善用户使用体验，系统可用AJAX技术作为浏览器端的开发技术，利用异步通讯提高数据访问效率。AJAX技术是一种创建交互式网页用的开发技术，该技术不同于传统的静态页面开发，而是由少量的页面组成，每个页面是一个更小的AJAX应用，不同组件使用异步方式与服务器通信，利用从服务器获取的数据对页面内容进行更新。这种刷新方式不用对整个页面进行刷新，且与服务器通信采用异步方式，无须打断用户操作，提高了相应速率。AJAX技术的应用提高了Web的动态应用，提高了系统的智能化水平。

系统在AJAX的基础上进行设计，实现了页面的局部刷新和异步请求，在网络传输中仅传输用户所需数据，提高用户满意度，同时还缩短了响应时间。系统遵循Open GIS的相关规范，其中WMS为地图显示提供了相应的方法和接口；WFS可实现地图互操作；WCS用于多种格式数据的转换；WPS是另一种利用Web Service方式进行空间数据运算处理的规范；以上4种规范使面向服务的地理信息共享客户端的设计更加简单化。

2.2.3 Post GIS地理信息引擎

Postgre SQL是一种功能强大、特性丰富和复杂的对象-关系型数据库管理系统，而Post GIS是对象性数据库Postgre SQL的一个空间扩展，是在原基础上增加了存储管理地理信息的功能；同时该系统也是一个开源的数据库，能进行二次开发。Post GIS遵循Open GIS的规范，具有空间对象、空间索引、空间操作函数和空间操作符等多种信息服务功能；该系统能支持多种地理信息类型，如点、线、多边形、多线、多点、集合对象集等，能支持所有对象表达方法，如WKT、WKB以及Canonical Form形式等。

2.2.4 GeoServer地理信息集成与发布

GeoServer是一种开源服务器，用于连接用户信息和Geospatial Web，正由于此，数据可进行轻松、动态的格式转换。GeoServer的应用，简化了地图发布程序，还能允许用户对部分数据进行更新、删除、插入等操作，实现用户之间的信息共享。GeoServer通过样式化图层描述符对地图样式进行格式化，该系统可控制服务器渲染地图的方式，并且系统创建的SLD文件还能被其他系统重复利用。

2.2.5 数字地球平台、PostGIS、GeoServer的集成构架

以World Wind、PostGIS、GeoServer的集成為例，可通过WMS和WFS规范进行地理信息服务集成。首先，World Wind向GeoServer发出请求，GeoServer根据请求内容工作处判断，转到WMS服务模块进行处理；然后，WMS接收到信息后访问图层注册信息文档，将读取的信息以及能够提供的服务信息返回给World Wind；再次，用户根据系统返回的信息进行选择，确认后提交，同时World Wind向GeoServer发出WMS GetMap请求；GeoServer根据请求作出判断后，再次转到WMS服务模块；WMS模块则通过Data Tier向已经连接好的PostGIS DataStore发出请求；PostGIS DataStore通过连接数据库取出相应数据，返回给WMS模块，该模块根据要求绘制地图，并利用SLD文件对地图进行渲染，最后返回给World Wind。

3 结语

本文主要对数字地球平台的地理信息服务的构建进行了简要分析。文章首先对数字地球平台的相关内容进行介绍，然后利用WebService技术、遵循OpenGIS规范，基于GeoServer平台和PostGIS地理信息引擎，设计和实现了地理信息共享和服务，并在World Wind JavaSDK和AJAX技术的基础上，对数字地球平台客户端的开发进行了简要分析。

参考文献：

[1]徐刚.数字城市地理信息公共平台的设计与实现[D].厦门大学，2013.

[2]叶成名.基于数字地球平台的地学信息资源整合初步研究[D].成都理工大学，2007.

[3]霍旭光.基于数字地球平台的地理信息服务架构研究[J].中国矿业，2010（S1）：192-193+209.