网络众筹和用户自助相结合的新型地理信息共享应用平台研发

2018-04-08肖建华彭清山郭明武

测绘通报 2018年3期

肖建华，彭清山，郭明武

(1. 武汉市测绘研究院，湖北武汉 430022； 2. 精密工程与工业测量国家测绘局重点实验室，湖北武汉 430022)

作为国家基础性和战略性的信息资源，地理空间信息在国防安全和国民经济建设的诸多领域(如城市规划、资源管理、生态保护、公共安全、应急指挥等)发挥着越来越重要的作用，其社会化应用需求正日益旺盛。《国务院办公厅关于促进地理信息产业发展的意见(国办发〔2014〕2号)》提出要进一步推动地理信息跨部门、跨地区的共享应用[1]。但目前，地理信息共享应用总体呈现如下局面：①数据独占化：即地理空间数据主要由数据生产部门(特别是政府部门)所独占，没有对外共享应用；②共享部门化：即数据的共享程度较低，仅限于特定的部门内部，没有实现社会化共享；③系统封闭化：即构建的GIS应用系统是封闭的，难以扩展；④应用孤岛化：即系统与系统之间相互孤立、难以实现信息交换共享[2-3]。

除了受保护知识产权和保障信息安全等因素外影响外，常规GIS应用系统(简称常规GIS)开放性与灵活性差的缺点是产生上述局面，并阻碍地理信息社会化共享应用的重要因素。为了进一步促进地理信息低成本高效率的社会化共享应用，本文研发了一套网络众筹和用户自助相结合的新型地理信息共享应用平台(简称平台)。应用实践表明，该平台打破了地理信息传统共享应用模式，克服了常规GIS在数据共享应用上的缺陷，能进一步促进地理信息的社会化共享应用。

1　平台的设计与实现

1.1　概要设计

本文基于SOA架构、网络众筹及组合搭建等思想，同时结合互联网开放性与参与性的特点，对平台进行了如图1所示的概要设计。平台采用SOA架构，并借助其松散耦合的特点来解决常规GIS各模块之间紧耦合而难以扩展的问题；借鉴网络众筹思想，制定能满足多方自由参与的开放式数据共享应用模式[4]，以解决常规GIS资源独占和重复建设等问题；采用组合搭建思想，通过数据及功能的集成组合，来解决常规GIS封闭固化和难以满足用户个性化需要的问题。

图1　平台概要设计

该平台涉及3大主体，即地理信息需求方、供给方和管理运维方。需求方对应于地理信息的使用者，供给方对应于地理信息的提供者，管理运维方对应于平台的管理运维机构。地理信息使用者又可能是地理信息的提供者和应用开发者。

该平台类似如地理信息淘宝网站。地理信息需求方和供给方以该平台为纽带，通过精准对接与双向互动来实现地理信息资源的分建共享、在线集成和按需应用[5]。需求方根据自身需要向网络供给方发起资源应用需求；供给方在自愿接入、数据合法、尊重隐私的前提下，结合自身优势和需求方的需求特点，按照预设数据规范与共享、交易机制[6]，通过平台无偿或有偿向需求方提供地理数据或地理功能服务；管理运维方通过平台连接供需双方，并保证供需双方良性互动。

该平台将网络中需求方的内在需求转化成了供给方的获利点，激发了供给方(主要包括政府部门及企业)贡献智慧、共享地理信息资源的热情。平台的核心是众筹互助+用户自助，通过众筹互助实现地理信息资源跨组织、跨部门的共享，让用户低成本、高效率的获取数据及功能服务；通过用户自助实现数据及功能服务的选择与组合集成，让用户按需应用地理信息资源；平台通过众筹互助+用户自助让地理信息资源应用实现了从封闭独占到开放合作，从重复建设到共建共享的转变[7]。

1.2　相关配套机制

为了保障供需双方能基于该平台进行地理信息资源的交换共享与个性化应用，本文建立并实现了“谁生产、谁维护，谁负责、谁受益，谁使用、谁付费”的地理信息共享应用机制。即要求不同的地理信息资源提供者维护管理各自的地理信息资源，并以OGC标准地理服务的形式对平台用户提供数据或功能服务。各数据(或功能)服务提供单位为保障资源的安全，对自己提供的数据(或功能)服务进行授权管理。只有获得供给方批准授权的用户才能应用相应的地理服务资源。在使用计费方面，本文研究并实现了按量计费、按月计费和按年计费等方式。此外，还建立了资源评价机制和第三方监管机制等。其中资源评价机制让资源使用者可以对所授权使用资源的质量进行在线评价，以督促资源提供方提供优质的服务，同时也为其他用户提供了参考。第三方监管机制对应于管理运维方的各种监管手段(如非法用户禁用等)。它主要用于协调供需双方的各种行为，以确保平台稳定良性运行[8]。

1.3　功能设计与实现

依据上述概要设计，本文将平台细分为3个既独立又相互关联的子系统：资源创建与更新维护系统、应用授权与运维监管系统和资源检索与组合应用系统。

资源创建与更新维护系统主要实现海量多源异构数据格式转换、编辑处理、服务创建及更新维护等功能。该系统采用桌面版的方式研发。由于目前最常用的地理空间数据主要包括ArcGIS数据和DWG数据，为此，本系统提供了处理这两类数据的环境，即GIS环境和CAD环境。GIS环境主要对ArcGIS中的SHP、Geodatabase等数据进行处理；CAD环境主要实现DWG数据格式与SHP的转换、DWG数据创建地图服务等。其开发语言采用C#，集成开发环境为Visual Studio2010+ArcGIS+MxDraw CAD二次开发组件。

应用授权与运维监管系统主要对地理数据服务、功能服务进行注册管理、使用控制，并对平台进行运维管理。其主要功能包括：用户管理、服务注册、服务管理、授权管理、访问控制、日志管理、运营监控、服务计量等。地理信息供给方通过该系统完成数据服务及功能服务的注册、使用授权、访问控制及服务计量等；管理运维方通过该平台完成用户管理、运营监控等管理工作。该系统采用B/S结构，基于JQuery二次开发完成。

资源检索与组合应用系统主要实现地理数据资源展示、检索(如图2所示)、应用申请及组合应用等。组合后的系统提供了GIS常用的视图操作、图层控制、符号化、数据叠加、地图保存(如图3(a)所示)、关键词查询、空间查询、要素统计、缓冲区分析、叠加分析等空间分析功能(如图3(b)所示)。用户还可以根据自己的需要，通过采用自己开发或从平台中申请的功能服务来扩展系统功能资源池中的功能。该系统采用B/S结构，基于ArcGIS Portal二次开发完成。

图2　地理数据资源展示检索截图

资源创建与更新维护系统以工具包的形式在资源检索与组合应用系统上提供下载链接。平台中的注册用户都可以登录资源创建与更新维护系统下载后进行数据处理。应用授权与运维监管系统和资源检索与组合应用系统相互联系。地理信息供给方在应用授权与运维监管系统中注册的地理数据或地理功能服务均可在资源检索与组合应用系统中展示或检索。用户在资源检索与组合应用系统中的操作行为可以通过应用授权与运维监管系统展示。

1.4　应用流程

用户基于该平台实现地理信息共享应用的一般流程为：需求发布(需求方)→服务创建(供给方)→服务注册(供给方)→服务检索(需求方)→应用申请(需求方)→应用授权(供给方)→系统组合(需求方)→系统应用(需求方)→资源评价(需求方)→应用审计(管理运维方)。即地理信息需求方通过应用授权与运维监管系统发布资源需求；地理信息提供方结合需求方发布的资源需求和自身优势，在利益驱动(或免费提供)下利用资源创建与更新维护系统创建地理数据或功能服务，接着采用应用授权与运维监管系统向平台注册服务；地理信息需求方通过资源检索与组合应用系统检索服务对检索到的服务提出应用申请(如果收费，同时先向管理运维方付费)；地理信息提供方通过应用授权与运维监管系统进行使用授权；地理信息需求方将获得授权的数据及功能服务通过资源检索与组合应用系统组合成GIS应用系统后进行应用。应用完毕后，可以对资源进行评价(如数据完整性、现势性等)；管理运维方可以通过该平台对上述过程进行审计、监管，以确保平台的良性运行。

图3　组合系统功能截图

1.5　应用实例

目前，本文平台已在武汉市多个不同的团体内进行了成功的推广。这些不同的团体基于各自不同的应用目标，在各自不同的网络环境里基于本文平台构建了不同的地理信息共享应用朋友圈，实现了地理信息资源在各自团体的不同部门间互助共享与自助应用。其中代表性的应用实例是在武汉市最近一次三规修编工作中的应用。

2015年，武汉市国土资源和规划局(简称市局)启动了新一轮城市总体规划、土地利用总体规划和综合交通规划(简称三规)修编工作。本次三规修编工作涉及的参编单位和基础数据提供单位包括市局各处室和市局下属的11家二级单位(如武汉市测绘研究院、武汉市规划设计院、武汉市国土规划信息中心、武汉市交通发展战略研究院等)。与以往其他规划编制工作一样，如何解决海量地理空间数据跨部门共享应用壁垒仍然是本次三规修编工作面临的最突出问题。按照市局相关文件要求，武汉市本次三规修编工作采用了本文平台作为数据交换与共享应用平台。各参编单位及课题组结合自己承担的编制任务，通过本平台与数据所有方对接，在获得使用权限后，结合自己应用需要，组合搭建自己个性化的应用系统。该平台首次打破了以往规划编制过程中长期面临的数据被动共享或难共享的局面，实现了14大类、213小类地理空间数据在各参编单位之间主动与自组织式的高效共享。为各参编单位获取与应用地理空间数据提供了强有力的支撑。

2　平台的创新

表1从用户对象、服务方式和建设目标等17个方面对比分析了本文平台与常规GIS的区别。从该表可以看出，本文平台具有常规GIS无法比拟的诸多优点。其中最显著的区别是常规GIS的服务方式为“我提供什么，用户接受什么；用户怎么应用由我决定”，而本文平台是“用户需要什么，我提供什么；用户怎么应用由用户自己决定”[9]。