基于ServiceGIS的省级环境空间信息共享平台方案

　　1引言

　　环境信息具备空间分布性、复杂性、分析性、时效性、多源性等特点，特别是空间分布性特点明显，据统计85％以上的环境信息都与空间位置有关。环境信息的这些特点决定了环境保护是最适合也是最需要应用地理信息系统（GIS）的领域之一。十几年来，随着信息化技术在环境保护领域的逐步应用，大大促进和提升了环境管理工作的效率和水平。河北省环境保护厅目前已经建立了近10个主要的环境管理应用软件系统，积累了大量的环境信息数据，包括属性信息数据和空间信息数据。目前，河北省环境保护厅面临着环境信息的整合需求，特别是在当前空间信息的实际应用中遇到了下述发展瓶颈：

　　（1）空间信息资源分散独立建设。环境信息化建设在逻辑上应当是一个统一的过程，基于统一基础数据的共享，各业务部门各取所需。然而，目前还缺乏一套完善的环境基础空间数据共享体系，各业务处室和下属单位在应用建设过程中，各自购置不同来源、不同精度要求和不同信息质量的信息数据，大量的重复投资放在公共性地理信息的采集上，不仅浪费资金和人力，而且增加了数据后续维护和更新的成本，更加不利于数据的安全保管与使用。

　　（2）空间信息标准不统一。实现资源共享是环境信息化建设的目的，而统一标准是实现共享的基本条件。当前环境地理信息在分类编码、图层分层、列明确规定的统一标准，加剧了基础数据共享和跨部门协作的难度。

　　（3）技术系统不统一。各单位已建的地理信息系统在GIS软件平台、数据库的选型、数据存储格式、空间/属性数据的组织方式和体系结构设计等方面各不相同。此外，由于缺乏统一的数据交换和数据通讯接口标准，系统之间相互独立，无法实现数据共享。缺乏统筹的独立建设，统一标准的缺失，技术系统的各自为营，这些导致了环境信息化建设过程中的一个个“信息孤岛”的产生。经研究，河北省环境信息中心拟利用先进的信息整合平台，整合而非抛弃原有的基础设施，建立一个统一的数据平台和共享服务体系，更好地为各级环保部门信息化建设服务这样既保护了原有投资，又平稳地实现环境信息应用的深化和扩充。

　　2平台的架构

　　Service GIS是一种基于面向服务软件工程方法的GIS技术体系，它支持按照一定规范把GIS的全部功能以服务的方式发布出来，可以跨平台、跨网　络、跨语言地被多种客户端调用，并具备服务聚合能力以集成来自其他服务器发布的GIS服务。Service GIS能更全面地支持SOA，通过对多种SOA实践标准与空间信息服务标准的支持，从而可以更容易地让应用开发者快速构建业务应用系统。与基于面向组件软件工程方法的组件式GIS相比，服务式GIS继承了前者的技术优势，但同时又有一个质的飞跃。Service GIS可以提供开放的、易于定制和扩充的、可复用和聚合的地理空间信息服务，具备很强的兼容性、适应性和业务敏捷性，能为环境信息共享平台提供一个理想的架构体系。

　　根据ServiceGIS和SOA的技术特点，省级环境空间信息共享与服务平台从内容可以划分为两个平台、两个体系、一个网站”。两个平台是指数据仓库管理平台和应用服务平台，两个体系是标准规范体系和运行管理体系，一个网站是服务共享的门户网站。系统总体架构见图1。

　　2.1数据仓库管理平台

　　数据仓库管理平台主要用于数据存储和数据管理。本服务共享平台的数据内容总体上可以分为基础空间库、专业基础库、专业数据库、综合数据库以及其他数据库5类数据内容。基础空间库主要管理从1:250 000到1:50 000，1：10 000的各种比例尺的基础地理信息数据和各种分辨率的遥感影像数据。专业基础库主要管理各种污染源、环境质量监测站位、环境区划数据库等公共基础性的环境专题地理信息。专业数据库主要管理如环境监测的实时数据之类的环境业务数据，以非空间信息为主。综合数据库主要存储在各种数据之上进行进一步的分析、挖掘而形成的各种统计分析信息，主要满足各类分析和辅助决策应用。其他数据库包括各类法规、政策等文档数据和人员、组织等辅助数据。在数据存储的基础之上，还要开发一个数据仓库的管理与维护系统，该系统主要完成对数据库内容的浏览、查询、入库、数据交换、数据库权限分配、数据库的备份与恢复、数据挖掘等功能。

　　2.2应用服务平台

　　应用服务平台是各类环境数据服务和共享的核心平台，该平台在数据仓库管理平台的基础之上提供基于Service GIS的服务共享功能，也是基于Service GIS的服务共享平台与传统的数据共享平台最大的区别和特色。应用服务平台中主要实现了图中3种服务共享方式中的“服务共享”模式。应用服务平台共享的数据来源：（1）直接通过空间数据库引擎访问存储于信息中心数据库系统中的各类数据；（2）通过应用服务平台中的“服务聚合器”整合和集成来自其他异构平台的数据。应用服务平台进行“服务”和“共享”主要通过应用服务平台的“服务发布器”来实现，该“服务发布器”主要提供2种类型的服务共享：（1）地图数据，（2）GIS功能。地图数据服务的发布主要是通过OGC的WMS，WF

　　协议来实现。GIS功能服务的发布主要是基于OG的WPS协议来实现。这2种服务形式的后台技术实现实质上都是通过WebService的方式来实现的，可以基于SOA的架构实现与其他专题应用系统的耦合。

　　应用服务平台和数据仓库管理平台之间是一个协议层，主要由WebService，WMS，WFS，WCS，WP等协议组成。

　　2.3服务共享门户网站

　　服务共享门户网站可以让用户浏览、查询服务共享平台的数据、服务、标准规范。门户网站主要由服务目录浏览查询系统、WebGIS数据浏览查询系统、服务申请与授权系统、自助式数据下载系统以及常规网站的功能组成。服务目录浏览查询系统是门户网站的最重要的一个功能，它提供了数据内容目录、服务内容目录和标准规范目录的浏览、查询和检索功能。在数据目录中通过点击目录节点可以调用WebGIS系统来预览数据，在服务目录中点击目录节点可以查询服务的功能、服务接口说明、使用方法申请流程等内容。标准规范目录中点击目录节点可以直接浏览标准规范的内容。

　　2.4部门专题应用系统

　　数字环境专题应用系统是信息中心之外的其他部门基于服务共享平台开发的专题应用系统。与常规的从零开发的模式不同，专题应用系统可以充分利用服务共享平台的数据和功能，为其他部门新业务系统建设节约开发投入和开发时间。

　　3平台的功能设计

　　3.1数据仓库管理平台

　　数据仓库管理平台部分由数据库和数据管理平台2部分组成。数据库管理平台主要完成数据的导入导出、存贮、管理、查询、更新维护和共享服务应用；通过一定的措施保证数据的安全，为环保厅各业务部门提供全面、安全、有效的数据共享服务。环境空间信息共享与服务平台的数据库由基础空间库、环境专业基础库、环境专业数据库和环境综合数据库构成。基础空间库集中、统一的建设，为系统的运行提供数据基础；同时，为环保厅各业务部门提供基础空间数据服务；另外，基础空间库的建设，避免环保厅各业务部门进行空间数据库重复建设带来的资源浪费，从而达到基础空间库共享的目的。

　　3.2应用与服务平台

　　应用与服务平台是共享平台服务的生产线，它负责生成、管理、发布平台提供的应用和服务，并能够对紧急事件快速定制，形成专门的主题，作为专门的服务发布提供给客户。通过应用服务搭建系统，将数据和功能按照WMS，WFS等标准搭建成标准服务，并且由服务管理系统进行服务的注册、目录的管理、服务跟踪等工作，并对申请服务的用户进行管理，最后将标准服务通过网络进行发布。

　　对于某些特定的专题，比如突发的特大事件、具有重大经济政治意义的主题、某一时段内非常敏感的主题等，专题系统能够快速根据相关数据和相关的特定功能，形成专题服务进行发布。

　　3.3门户网站

　　网站提供单点登录功能。用户根据所赋予的权限对网站进行访问。网站提供各种服务目录浏览与检索，包括数据服务目录、地图发布服务目录、功能发布服务目录和数据的浏览和查询，此外还提供自助式数据下载功能。网站重点提供一些专题应用，包括专题地图浏览、专题数据查询、专题统计数据浏览、专题相关资料浏览、时效性专题的动态信息滚动、专题的GIS分析功能、专题的打印输出和数据导出等。

　　4规范标准体系

　　为了确保环境空间信息共享与服务平台的基础性和公用性，必须参照国际、国家、地方和行业的有关标准，建立统一的标准和共同遵守的管理和服务流程规范，使公用性、基础性的数据库以及在此之上构建的公用信息服务和数据交换接口能为环保厅各部门及社会各行各业所接受和使用。主要的标准和规范有：空间数据库设计标准、数据质量检验标准、元数据（数据库元数据、服务元数据）标准、数据交换格式标准、Web服务共享标准、数据访问接口标准、管理和服务流程规范等。

　　5结语

　　采用先进的空间信息整合技术，建立基于ServiceGIS和SOA的省级空间信息共享平台，有利于环境信息资源的全面有效开发和共享以及环境业务的信息化。该平台能够符合环境信息化所需的整合、共享、完善与提高，能够对不同环境信息业务系统进行柔性化融合，实现异构GIS环境下各业务系统的数据聚合与功能重用，突出环境管理的业务总体性，提高环境信息资源与服务的有效开发利用和共享水平。