異構地理信息數據服務集成方法

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摘要:主要研究了異構地理信息服務集成方面的問題，探討了基于適配器原理的異構服務集成的可行性。通過實驗將切片服務、ArcGISServer以及ErdasApollo的WMS3種異構服務集成到一起，形成一個新的、面向專題的地圖服務，并與基于API的異構服務集成方法進行對比分析。該研究具有重要理論價值和實際意義，研究結果為大數據時代分布的地理空間信息服務高效集成、實現功能更加完善的WebGIS以及Web環境下在線地理空間信息應用提供一種可行的、現實的方法。

關鍵詞:地理信息服務;異構服務集成;適配器;ArcGISServer

隨著大數據時代的到來，GIS的工作模式正在朝著以Web為中心的模式演變，使得地理信息網絡服務成為研究熱點。在地理信息網絡服務不斷滲入到日常生活的過程中，越來越多的地理信息以各種不同的方式被不同機構及部門等提供，多源異構數據日益增多，不同數據的處理也比較復雜，使得地理信息的共享集成和協同應用難以實現，人們無法廣泛應用及共享地理信息［1］。同時由于不同機構及部門采用相對獨立的空間數據模型和技術協議標準，形成了異構的地理信息Web服務和應用系統，對更大范圍、更海量信息的共享造成一定阻礙。為解決此問題，實現地理信息的網絡共享，越來越多的部門開始采用SOA架構，利用WebServices技術來建立開放的地理空間信息訪問接口，為人們提供各種數據及處理服務［2－4］。同時，目前國內外很多部門或組織開始嘗試開發或設計服務集成模型，除多數采用SOA架構及WebServices技術外，也有少部分基于語義、基于多協議或ESB技術等各種不同的方法，但大部分是進行同構服務集成，關于異構服務集成的研究并不是很多［5－9］。而當下人們正在嘗試建立云端GIS，為廣大用戶提供一個真正意義上的內容、應用、開發、共享和協同的平臺，該網絡平臺的特點決定了異構服務集成的必要性，可更好地實現GIS數據和功能的共享，進而實現更廣泛的地理信息網絡服務，并滿足用戶更加多樣化的地理信息應用需求。

1總體研究思路

由于不同領域和部門的Web服務開發者在描述服務時，使用不同的語義模型、空間數據模型以及服務描述方式，導致對外提供的接口不同，就產生了異構服務［10］。對于傳統意義上的異構服務集成，請求方必須知道響應方的技術實現細節才可進行訪問，其弊端是擴展性差，無法適應靈活多變的互操作要求。與傳統集成方式不同，WebService系統在進行異構服務集成時，將現有的GIS系統中的功能改造成Web服務，為服務集成和管理提供了一種技術支撐，一個系統可以跨平臺、跨語言方便地調用遠程對象，通過WebService的對象復用實現更高層次的對象復用。例如，可以將現有的多個不同供應商提供的Web地圖服務集成起來，形成一個新的、面向專題的地圖服務。本文的重點在于研究Web環境下基于WebService體系結構的異構服務集成技術。首先，研究切片服務原理，對原始數據圖像進行分割編碼，通過編程實現對相應圖片的調用，切片服務;接著，在Erdas平臺上利用完全采用OGC的接口和參數的ApolloWeb地圖服務，在ArcGIS平臺上應用ArcGIS自定義的接口和參數的Web地圖服務，再將3個來自不同供應商提供的地圖服務集成，形成一個新的、面向專題的地圖服務。同時，為了更好地分析評價該集成模型的集成效率及處理效果等，又做了一個兩種異構服務集成的對比實驗，通過調用mapboxjavascriptAPI的方式將基于切片服務實現的mapbox地圖與通過ArcGISServer的web地圖服務集成。通過對兩種異構服務集成方式的比較，分析各自的優缺點，進行可行性評價。該研究可以使分布的地理空間信息服務高效集成，實現功能更加完善的WebGIS，為Web環境下的在線地理空間信息應用提供一種可行的、現實的方法。同時，可將已開發的服務集成作為大型原型系統的一部分，通過更好的集成異構服務，為處理服務提供數據支持，為具體的地理信息工程應用的分析評價提供對比，具有重要理論和實際意義。本文的總體研究思路如圖1所示。圖1異構服務集成的總體研究思路Fig．1Generalresearchideaofheterogeneousserviceintegration通常在進行Web地圖服務集成時，其異構主要表現在顯示和操作的時候，具體有以下幾點:1)不同平臺提供的地圖不能簡單地疊加在一起顯示;2)各種地圖即使能夠實現疊加，其的操作命令，也不能得到每一個服務的響應;3)不同地圖的操作命令即使能夠得到響應，返回的消息格式也不一定相同，最終導致客戶端不能理解返回的信息到底是什么。為解決這些問題，在充分研究了適配器原理后，提出面向服務描述的適配器，開發出可以將多種不同平臺的異構服務集成的適配器模型，如圖2所示。

2異構地理信息服務集成實驗與分析

2．1服務集成實驗一

1)集成框架在進行異構服務集成時，采用已設計的服務適配器模型，遵從事先定義的服務契約，將異構地理信息Web服務統一接口、統一協議、統一服務描述，從而為用戶提供統一的接口，為用戶提供更好的在線地理服務，進行更精確的服務分析。Erdas及ArcGIS的地圖服務以及切片服務雖然都是地圖服務，卻屬于異構服務。Erdas采用OGC的接口與參數，遵循OGC標準Web地圖服務;切片服務根據自身特點，進行接口參數定義，并MapService;ArcGIS為滿足用戶需求，提供更廣泛的Web服務，并未完全按照OGC標準，而是開發了自己的一套接口和參數，因此其適配器的開發相對較難。為了更詳細地闡述如何通過適配器實現統一接口，集成統一的地理信息Web服務，僅以ArcGISServer適配器為例，說明適配過程。利用ArcGISServer的適配器，把提前定義好的統一的接口實現，ErdasApolloWMS和切片服務也用相同的方式實現。先把每一個原子服務定義好服務接口和消息格式，定義好相關實現方式，具體包括參數和返回的數據格式，所有服務接口都應該滿足要求。2)ArcGISServer適配器處理流程及效果展示基于ArcGISServer適配器處理流程如圖3所示。

2．2服務集成實驗二

本實驗主要對開源提供的mapbox與ArcGISServer的WMS兩種異構服務進行集成，兩種地圖服務基于不同的平臺，具有各自不同的接口，通過調用應用程序編程接口API來實現服務集成。此實驗主要是為了與基于適配器模型集成的異構服務進行比較，通過對兩種不同的技術實現的異構服務集成進行比較，分析各自的優缺點。實驗首先在ArcGISServer中已轉換過坐標系的加拿大冰層數據。然后在網上查找MapboxJavascriptAPI，選擇一張開源Mapbox作為底圖，將已的WMS加載。最后，設計IceWeeklyCharts及IceWeeklyPoints兩種數據顯示模式，加載地圖后設置圖層樣式。

2．3對比分析

實驗一與實驗二通過不同的方式進行異構服務集成，意在探索方法的優劣性。通過開發適配器模型實現異構服務的集成，具有統一的公共接口，統一的服務描述，去除服務描述與底層技術的耦合，實現多源地理信息Web服務的集成與共享，可以集成多平臺多類型的異構服務。集成模型可用于大型平臺，為用戶提供更快捷、更全面的服務，解決了傳統空間數據服務在數據訪問、查詢接口和應用模式等方面存在的難題，并可以減少由于底層平臺變化導致的服務實現方式的變更。用戶可以根據自己的需求對Web服務進行按需動態集成，參考各種功能相似的服務，綜合考慮各種要素，實現最優評價。相比較于逐一調用分布的服務，集成服務的優勢顯而易見，不僅能在同一界面顯示，且能減少Web服務開發、集成和維護的精力、時間和開銷。將各個業務系統之間存在很多重復的功能與數據集成，提高業務上運作效率。功能更全面，維護更簡單，獲取更便捷。實驗二通過調用在線地圖提供的API進行集成，雖然程序更簡單一些，但限于很多地圖服務API獲取困難，應用并不廣泛，對于大型平臺的借鑒意義不是很大，與之相比，實驗一基于適配器模型開發的集成機制，具有“一次開發，永久使用”的特點。具體分析見表1。

3結束語

本文研究基于適配器原理的異構地理信息服務集成，從服務器端進行開發設計，并做了對比試驗，但限于現有技術水平，仍然還有很多的問題沒有解決，以下幾個方面可以作為本研究的進一步研究方向:1)利用適配器模型只是實現異構服務的集成的一種方法，其開發需要較高的編程技術及較扎實的理論基礎知識，可進一步研究是否存在更簡單更高效的集成模型。2)為減少重復投資，節省時間成本，將功能相似的服務進一步集成，使得這些服務能夠互相彌補彼此的不足，更好地適應當前多樣化地理信息需求，滿足區域、行業、部門間協作等方面的要求，由此可知，本研究應更注重提高開發效率。3)基于適配器的服務集成模型明顯適用于組織機構內部開發的平臺，是否適用于公有云GIS平臺還需進一步研究。

參考文獻:

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作者：熊華偉 單位：贛州水務集團有限責任公司