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地理信息公共服务平台技术方案2


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增城市地理信息公共服务平台 技术方案

增城市金站城市建设测量队
GIS branch of Jinzhan survey group of Zengcheng

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Jinzhan survey group of Zengcheng. 《增城市地理信息公共服务平台技术方案》

目录 1 概述......................................................................................................... 1 1.1 公共平台设计背景 ........................................................................1 1.2 公共平台设计目标 ........................................................................1 2 相关技术介绍 ........................................................................................ 1 2.1 WMS ...............................................................................................1 2.2 WFS ................................................................................................2 2.3 WCS ................................................................................................2 3 公共平台的体系结构和功能 ................................................................ 2 3.1 公共平台的体系结构 ...................................................................2 3.2 公共平台的功能 ...........................................................................3 3.3 设计原则 .......................................................................................5 4 信息发布子系统的设计与实现 ............................................................ 6 4.1 子系统技术框架 ...........................................................................6 4.2 底层组件平台选择 .......................................................................7 4.2.1 ArcGIS Server ........................................................................7 4.2.2 ArcGIS Server 的特点..........................................................7 4.3 子系统环境构建 ...........................................................................8 4.3.1 软件环境 ..............................................................................8 4.3.2 硬件环境 ..............................................................................8 5. 平台建设的概要计划 ........................................................................... 8 5.1 数据要求 .......................................................................................8
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5.2 平台建设进度计划 .......................................................................8 5.3 平台建设费用 ...............................................................................9 6 .地理信息公共服务平台的意义 ............................................................ 9

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1 概述
1.1 公共平台设计背景 公共平台设计背景 平台设计
地理信息公共平台服务是最近几年才被广泛提及的技术,它以基础地理空间 信息资源为基础,以地理空间框架数据为核心,利用现代信息服务技术,建立一 个面向政府、公众和行业用户的、开放式的信息服务平台,对各种分布式的、异 构的地理信息资源进行一体化组织与管理, 在多重网络环境下实现各种信息资源 的整合与共享,实现各类信息(空间或非空间)网络化服务。同时能较好地解决 基础地理信息数据与专题数据的有效整合和共享的问题。 随着规划管理信息系统数据库的建立, 越来越多的单位要求提供各种所需数 据。这不仅涉及到数据的保密性,而且带来了数据维护更新困难的问题。为了更 好的解决这一状况,我们有必要建立一套统一的地理信息公共服务平台,实现对 地理信息数据的访问,为管理决策提供依据与技术支撑。

1.2 公共平台设计目标 公共平台设计目标 平台设计
地理信息公共服务平台是采用集中式数据管理, 以网络化的地图与地理信息 服务为表现形式,以规划局的局域网和为依托的地理空间信息平台。将各类基础 地理信息数据以 WMS、WCS 形式发布,构建一个标准的、开放的基础地理信 息公共平台,实现空间数据共享、权限控制、空间数据发布及浏览查询、业务信 息统计分析等功能,从而促进各行业部门空间地理信息的共享和广泛应用,为各 行业的应用提供权威的、精确的、现势性较好的地理空间数据。构建地理信息公 共服务平台,对促进增城市信息化的建设和经济的可持续发展有重要意义。

2 相关技术介绍
2.1 WMS
Web 地图服务(Web Map Service,WMS)是专门提供共享地图数据的服务, 负责根据客户程序的请求,提供地图图像、指定坐标点的要素信息以及地图服务

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的功能说明信息。它可以动态地利用地理信息中的空间数据绘制地图。Web 地 图服务所产生的地图一般是PNG、GIF 或JPEG 格式的,但也产生矢量格式的地 图如SVG 或WebCGM 格式的地图。

2.2 WFS
Web 要素服务(Web Feature Service,WFS) 是一个基于Web 服务技术的地 理要素在线服务标准,它有两方面的作用:一是实现地理数据的Web服务。数据 服务部门建立了地理空间数据库的系统,对外提供在线服务,用户可以通过该标 准得到自己所需要的地理空间数据。二是用于异构系统互操作规范。两个不同的 地理信息系统可以实现异构数据互操作,包括数据查询、浏览、提取、修改、更 新等操作。它基于Web 技术可以实现远程互操作。

2.3 WCS
Web 覆盖服务(WCS)面向空间影像数据,它将包含地理位置值的地理空 间数据作为“覆盖(Coverage)”在网上相互交换。网络覆盖服务由三种操作组成: GetCapabilities,GetCoverage 和 DescribeCoverageType。GetCapabilities 操作返回 描述服务和数据集的 XML 文档。网络覆盖服务中的 GetCoverage 操作是在 GetCapabilities 确定什么样的查询可以执行、 什么样的数据能够获取之后执行的, 它使用通用的覆盖格式返回地理位置的值或属性。DescribeCoverageType 操作允 许客户端请求由具体的 WCS 服务器提供的任一覆盖层的完全描述。 以上三个规范既可以做为 Web 服务的空间数据服务规范,又可以做为空间 数据的互操作实现远东。只要某一个 GIS 软件支持这个接口,部署在本地服务 器上,其他 GIS 软件就可以通过这个接口得到所需要的数据。从技术实现的角 度,可以将 Web 服务理解为一个应用程序,它向外界暴露出一个能通过 Web 进 行调用的接口,允许被任何平台、任何系统,用任何语言编写的程序调用。

3 公共平台的体系结构和功能 公共平台的体系结构和功能 平台的体系结构
3.1 公共平台的体系结构
平台总体框架由三层结构构成,见图1。
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应 用 层 信 息 化 标 准 、 数 据 规 范 体 系 层 服 务

C/S 应 急 指 挥

B/S ……. 数据管理 地
公 信息 城市建设 管理系统 系统…. 用

服务系统

信 息 管 理

用户管理

服务

服务

WebGIS ...
、 安 全 保 障 机 制 度



公共平台管理中心

数 据 层

数据集成、信息发布子系统(WMS、WFS、WCS、 ) 基 础 地 理 信 专题数据 息框架数据

专题数据

….

图1 地理信息公共服务平台体系结构图 从下而上,第一层是数据层,是整个系统的信息资源核心。各行业专题数据 在统一的数据标准与技术规范的规定下,由数据集成、发布子系统提交公共平台 管理中心对外发布。 第二层是服务层,除用户管理、数据管理等基本功能外,主要完成地图服务 的配置、功能服务的发布和WebGIS应用系统的定制等,是系统运行的技术核心。 第三层是应用层,在服务层的基础上提供基础的地图操作功能及行业用户定 制的行业分析功能。专业厅局通过应用层可以定制其网站或桌面操作系统。 在平台体系结构设计中,应充分考虑平台的两个重大功能,一是电子地图数 据库的建设,包括数据标准制定、数据的采集、数据维护、数据更新和数据管理 等方面;另外一个是空间信息服务功能,包括电子地图的发布、多源空间数据综 合服务、空间分析和查询、电子地图的共享与交换等功能。同时还应考虑到系统 的管理和安全性。

3.2 公共平台的功能
地理信息公共服务平台服务于城市规划、建设、管理;服务于政府、企业、 公众;服务于人口、资源环境、经济社会的可持续发展的信息基础设施和信息系 统。地理信息公共服务平台包括如下几个功能和系统:
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(1)统一的电子地图 随着信息化技术的推进和信息化水平的提高,GIS建设已经深入到社会应用 的各个方面。为了实现数字化和信息化都在不断进行相关GIS的建设,每一个GIS 建设都要进行数据的采集,数据的重复采集导致了数据的冗余。为了尽量减少数 据的冗余,由此确立了建设“统一的地图”的建设目标。该目标的实现依靠完善的 地图数据维护机制。 (2)无所不在的GIS服务 GIS综合平台提供了GIS接口服务,各部门的业务系统可以利用GIS接口服务 实现GIS功能,以满足业务数据的地图展示和对通用的GIS空间分析功能的需求。 GIS接口服务仅仅通过“地址信息”来进行业务与地图数据的关联,操作上简单易 用;满足部门GIS应用时不需要自身建设GIS系统、不建设和维护地图数据、不增 加GIS相关的产品的要求,降低GIS建设和应用的难度,充分利用了平台的资源; GIS接口尽量降低客户系统调用开发的技术、时间和资金等成本。 (3)GIS接口服务系统 GIS接口服务系统主要是为各个单位的业务系统提供GIS功能,用来满足各个 单位系统中的业务数据在地图上进行定位和显示分布图, 同时可以运用一些通用 的GIS功能,还可以将地图上的查询结果集在业务系统中进行显示。 GIS接口服务系统满足部门GIS应用时不需要自身建设GIS系统、不建设和维 护地图数据、不增加GIS相关的产品的要求,降低GIS建设和应用的难度,充分利 用了平台的资源;GIS接口服务系统尽量降低客户系统调用开发的技术、时间和 资金等成本,也充分体现了GIS综合平台的GIS服务价值。 为了使应用系统能够实现GIS接口服务系统所提供的一系列GIS功能,并且应 用系统也不需要太大的改造和开发。 (4)GIS配置服务系统 GIS配置服务通过运用GIS(地理信息系统)技术、网络技术和数据库技术, 使得各个单位的工作人员可以根据自己的工作需要, 把与自己相关的并希望能够 通过GIS更直观显示出来的数据, 运用个性化GIS业务配置功能转换后, 显示在GIS 综合平台上。 GIS配置服务系统就是为了实现没有建设自身系统各个单位的GIS功能应用。
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通过配置形成的GIS应用系统将自动实现以下GIS功能:GIS基础功能(放大、缩 小、漫游、全图、鹰眼、地址详址、清除、打印) 、GIS扩展功能(图层控制、距 离量算、域量算、面积量算) 、查询功能(简单查询、组合查询、框选查询、街 坊、多边形查询) 、数据更新、业务分布、专题设置、决策支持、遥感影像叠加 等功能。 (5)地图数据维护交换系统 地图数据维护交换系统是GIS综合平台中的一个子系统及重要组成部分,它 通过运用GIS(地理信息系统)技术和网络技术将各个单位的地图数据上传到地 图数据中心集中存储并通过地图发布服务实现共享,以节省各单位在建立GIS系 统时地图数据重复采集过程中需要的大量人力、物力和财力,有利于实现数据的 及时更新,避免数据采集的冗余。

3.3 公共平台设计原则 公共平台设计原则 平台
1.先进性 在技术上,采用当前先进而且成熟的技术,使得设计更加合理、更为先进。选 用的软件平台不仅是现阶段成熟的先进产品,而且是同类产品的主流,符合今后 的发展方向;在软件开发思想上,严格按照软件工程的标准和面向对象的理论来 设计,管理和开发,保证系统开发的高起点。 2.稳定性和可靠性 由于地理信息公共服务平台需要支持实时运行的专业应用系统, 因此要求平 台的稳定性极高。 平台的安全可靠是一个优秀系统的必要待征, 平台的安全保护措施是否有效 是地理信息公共服务平台的主要性能指标之一。 安全可靠性应作为平台建设的首 要出发点。平台必须保证其信息的安全性,严格各种权限管理,充分考虑权限和 数据保密等情况,防止不合法的使用所造成的数据泄漏、修改或破坏,并能提供 数据备份功能,进行数据的备份。在考虑平台的组网时应选用高可靠性的产品和 技术,充分考虑现有业务的实际情况和平台可能出现的情况,提高整个系统的应 变能力和容错能力,确保整个平台的安全和可靠。平台软件要具有较强的容错能 力,使整个软件平台不易崩溃和受破坏,并具有良好的备份和恢复能力。软件本 身还可以对用户进行多重定义。 从平台的设计到验收均执行相应的国际、国家和行业标准。如数据分类、数 据编码、数据库设计、数据的输入输出、数据共享等。平台的开发与数据的编码
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分类要严格遵循现有的国际标准、 国家标准、 行业标准及省市的有关标准和规定; 软件开发应按照软件工程的规范标准进行 3.可伸缩性 地理信息公共服务平台的建设是一个长期的逐渐发展的过程。因此要求系统 具有良好的可伸缩性。 4.开放性和标准化 地理信息公共服务平台必须基于标准构建。由于增城市在将来有可能并入广 州的一个区, 因此本平台必须能够与广州市的空间信息发布平台对接; 另一方面, 本平台必须提供满足标准的空间信息服务供专业应用系统调用。 5. 海量空间数据管理 地理信息公共服务平台必须支持包括影像、矢量在内的多种类型数据源的海 量空间数据管理。 6. 支持多用户并发编辑访问 地理信息公共服务平台中空间信息基础库的建设要求必须支持多用户的并 发编辑功能,保证在复杂编辑环境下,数据维护的一致性。GIS 数据处理流程和 数据共享机制不同于传统关系型数据库的短事务处理, 它需要一个长事务处理机 制。

4 信息发布子系统的设计与实现 信息发布子系统的设计与实现
信息发布子系统是地理信息公共服务平台的一个重要子系统。 用户可以通过 局域网访问到信息发布系统发布的地图资源,客户端可以不安装任何GIS 软件, 直接利用URL即可获得为其发布的数据。

4.1 子系统技术框架
该信息发布子系统是基于ArcGIS Server9. 2 的信息发布体系设计的, 其配置 包含客户机、Internet Information Services ( IIS) Web 服务器、ArcGIS Server 9. 2 应用服务器、ArcSDE 9.2 空间数据库引擎和Oracle 10g 数据库。用户服务平台 将向Internet 用户提供元数据的发布和基础地理空间数据的分发。信息发布子系 统将布置在一台计算机上。
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4.2 底层组件平台选择 底层组件平台选择 组件平台
4.2.1 ArcGIS Server 选择了业内较为成熟的ArcGIS Server 作为平台的底层支撑。ArcGIS Server 是ESRI公司旗下用于构建WebGIS应用的一套软件平台,是构建集中管理、支持 多用户的、企业级GIS应用解决方案的核心的服务器平台。它拥有强大的、完善 的、开放的GIS服务架构,支持高度的、可伸缩性的二次开发的特点,在构建基 础地理信息公共服务平台,实现空间数据共享方面,具有很大的优越性。凭借其 技术上的成熟性,已经相继在地质、林业、交通、海域、电力、市政等领域中得 到应用。 ArcGIS Server 9.2 全面支持 Web Service, 通过桌面系统产品 ArcCatalog 或服 务器管理软件 ArcGIS Server Manager 可直接发布各类地图服务,其发布的 GIS 服务支持 Web Service 的工业标准,方便其它应用系统访问其发布的地图,获取 空间数据支持。 ArcGIS Server 包含了在网络服务及C/ S 环境中最新先进的GIS 功能。 它可 以实现所有Engine 可以实现的功能,包括一些高级的GIS 功能,如空间分析等, 是为高级GIS 应用提供的集中管理的GIS 服务器。 它既可以像ArcIMS 那样轻松 地提供在线地图发布和在线地图浏览的功能,也可以像ArcMap提供在线的地图 分析和地图编辑功能。 在公共平台中,矢量数据服务是采用WMS、WFS 来实现的,影像数据服务 是采用WCS 来实现的,应用功能服务是采用WPS 来实现的。 4.2.2 ArcGIS Server 的特点 (1) 低建置成本:ArcGIS Server 提供集中化管理,软件更新时不需分别安装 上百台的个人计算机上。这将明显地降低版本同步化、凭证及安装管理成本。 (2) 高扩充性: 即使有越来越多的使用者需要企业GIS应用程序的服务, 应用 程序的服务功能可轻易地透过将现存服务器的内存或硬盘升级, 或是增加额外的 ArcGIS Server 来提升。而负载量可透过特别设计的管理工具,轻易地由多个实 体分担及平衡。 (3) 开放平台:ArcGIS Server 符合信息科技标准,提供最大的互用性与兼容 性,可使用任何一种普及的程序语言、开发环境、企业应用程序服务器及数据库
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管理系统(DBMS) 。 (4) 安全性:ArcGIS Server 是一个安全的服务器,只有被GIS 服务器管理员 认证的用户才被授权连接到GIS 服务器上。 它提供两个级别的安全配置: GIS 服 务器级别和运行在Web 应用服务器上的Web 应用和Web Services 级别。

4.3 子系统环境构建 系统环境构建
4.3.1 软件环境
操作系统:windows xp 地图服务器:Arcgis Server 9.2+ArcSDE 9.2 Web 服务器:Microsoft IIS 数据库:Oracle 10g

4.3.2 硬件环境
网站服务器(web 服务器+地图服务器) :暂时采用五楼新配置电脑 光纤宽带接入:增城市广播电视网

5 平台建设的概要计划
5.1 数据要求
作为地理信息公共服务平台, 需要向用户提供浏览、 交互访问、 查询的功能。 根据平台功能设计,需要的数据有以下几种:地名数据、路网信息数据、休闲娱 乐数据、宾馆饭店数据、交通信息数据、专题服务数据、购物广场数据、集群单 位数据等。

5.2 平台建设进度计划 平台建设进度计划 进度
地理信息公共服务平台是复杂的巨大系统。一般分为三个阶段:1.基础数据 库与专题数据库建设;2.建设硬件购置、安装和试运行阶段;3.应用开发和网站 建设。 在选择硬件设备时, 应考虑一期要满足的用户数量、 类别, 如市级政府部门、 增城市公众。同时要考虑系统的可扩展性,如以后面向更多潜在用户以及省级政 府时所需的硬件配置。 在应用开发时,应分别考虑对部门的服务、对公共服务,不同服务对应着不
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同的需求。

5.3 平台建设费用
参考烟台市地理空间信息平台投资: 烟台地理空间公共信息平台总投资764.5 万元,其中ARCGIS软件65万元、烟台地理空间公共信息平台系统软件开发251 万元,服务器、存储设备和网络设备448.5万元。

6 地理信息公共服务平台的意义
地理信息公共服务平台的建设将有效地改变地理信息的重复建设和利用效 率低微的现状。各单位可以对本领域的信息进行生产、维护和运营,并能共享其 它单位或部门的信息,从而使信息得到极大的共用。 通过 Internet 和地理信息公共服务平台, 一些通用服务(新闻、 文化服务)和专 题服务(交通应用服务、遥感应用服务、环境分析等)可以集合到中心服务器,使 多用户共享此服务, 从而将大大降低系统的重复建设费用和数据重复采集的工作 以及减少一致性的问题。城市公共地理信息平台是城市信息化建设的基础,必将 带动城市规划、国土、房产、公安、消防、电信等行业的信息化建设,为政府电 子政务和空间数据分发服务莫定基础。 根据发达国家开展这项相关工程所统计的数据, 尽管地理信息系统的建设周 期较长,回报期比较晚,但其经济效益巨大,投入与产出比为 1:8。 公共地理信息平台还产生巨大的社会效益,提升城市形象、改善投资环境, 加快城市信息化建设,提高政府宏观决策能力,减少相关决策失误或调控措施出 台滞后而引起的损失,保证城市可持续发展。 可以预计, 地理信息公共服务平台在以后的增城市建设发展中将起越来越重 要的作用,逐步成为信息技术新的经济增长点。通过开展企事业单位名称标载, 广告业务、多媒体制作发布、专题电子地图制作,通过开辟手机定位、网上寻址 等市场,在地理信息公共服务平台上将逐步形成规模信息产业。 数据发布测试网址: http://172.27.210.206/arcgis/services/testzc/MapServer/WMSServer?WIDTH=25 60&SRS=EPSG:4326&LAYERS=0&HEIGHT=2560&STYLES=&FORMAT=image
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