异构地理信息数据服务集成方法

　　摘要:主要研究了异构地理信息服务集成方面的问题，探讨了基于适配器原理的异构服务集成的可行性。通过实验将切片服务、ArcGISServer以及ErdasApollo发布的WMS3种异构服务集成到一起，形成一个新的、面向专题的地图服务，并与基于API的异构服务集成方法进行对比分析。该研究具有重要理论价值和实际意义，研究结果为大数据时代分布的地理空间信息服务高效集成、实现功能更加完善的WebGIS以及Web环境下在线地理空间信息应用提供一种可行的、现实的方法。

　　关键词:地理信息服务;异构服务集成;适配器;ArcGISServer

　　随着大数据时代的到来，GIS的工作模式正在朝着以Web为中心的模式演变，使得地理信息网络服务成为研究热点。在地理信息网络服务不断渗入到日常生活的过程中，越来越多的地理信息以各种不同的方式被不同机构及部门等提供，多源异构数据日益增多，不同数据的处理也比较复杂，使得地理信息的共享集成和协同应用难以实现，人们无法广泛应用及共享地理信息［1］。同时由于不同机构及部门采用相对独立的空间数据模型和技术协议标准，形成了异构的地理信息Web服务和应用系统，对更大范围、更海量信息的共享造成一定阻碍。为解决此问题，实现地理信息的网络共享，越来越多的部门开始采用SOA架构，利用WebServices技术来建立开放的地理空间信息访问接口，为人们提供各种数据及处理服务［2－4］。同时，目前国内外很多部门或组织开始尝试开发或设计服务集成模型，除多数采用SOA架构及WebServices技术外，也有少部分基于语义、基于多协议或ESB技术等各种不同的方法，但大部分是进行同构服务集成，关于异构服务集成的研究并不是很多［5－9］。而当下人们正在尝试建立云端GIS，为广大用户提供一个真正意义上的内容、应用、开发、共享和协同的平台，该网络平台的特点决定了异构服务集成的必要性，可更好地实现GIS数据和功能的共享，进而实现更广泛的地理信息网络服务，并满足用户更加多样化的地理信息应用需求。

　　1总体研究思路

　　由于不同领域和部门的Web服务开发者在描述服务时，使用不同的语义模型、空间数据模型以及服务描述方式，导致对外提供的接口不同，就产生了异构服务［10］。对于传统意义上的异构服务集成，请求方必须知道响应方的技术实现细节才可进行访问，其弊端是扩展性差，无法适应灵活多变的互操作要求。与传统集成方式不同，WebService系统在进行异构服务集成时，将现有的GIS系统中的功能改造成Web服务，为服务集成和管理提供了一种技术支撑，一个系统可以跨平台、跨语言方便地调用远程对象，通过WebService的对象复用实现更高层次的对象复用。例如，可以将现有的多个不同供应商提供的Web地图服务集成起来，形成一个新的、面向专题的地图服务。本文的重点在于研究Web环境下基于WebService体系结构的异构服务集成技术。首先，研究切片服务原理，对原始数据图像进行分割编码，通过编程实现对相应图片的调用，发布切片服务;接着，在Erdas平台上利用完全采用OGC的接口和参数的Apollo发布Web地图服务，在ArcGIS平台上发布应用ArcGIS自定义的接口和参数的Web地图服务，再将3个来自不同供应商提供的地图服务集成，形成一个新的、面向专题的地图服务。同时，为了更好地分析评价该集成模型的集成效率及处理效果等，又做了一个两种异构服务集成的对比实验，通过调用mapboxjavascriptAPI的方式将基于切片服务实现的mapbox地图与通过ArcGISServer发布的web地图服务集成。通过对两种异构服务集成方式的比较，分析各自的优缺点，进行可行性评价。该研究可以使分布的地理空间信息服务高效集成，实现功能更加完善的WebGIS，为Web环境下的在线地理空间信息应用提供一种可行的、现实的方法。同时，可将已开发的服务集成作为大型原型系统的一部分，通过更好的集成异构服务，为处理服务提供数据支持，为具体的地理信息工程应用的分析评价提供对比，具有重要理论和实际意义。本文的总体研究思路如图1所示。图1异构服务集成的总体研究思路Fig．1Generalresearchideaofheterogeneousserviceintegration通常在进行Web地图服务集成时，其异构主要表现在显示和操作的时候，具体有以下几点:1)不同平台提供的地图不能简单地叠加在一起显示;2)各种地图即使能够实现叠加，其发布的操作命令，也不能得到每一个服务的响应;3)不同地图发布的操作命令即使能够得到响应，返回的消息格式也不一定相同，最终导致客户端不能理解返回的信息到底是什么。为解决这些问题，在充分研究了适配器原理后，提出面向服务描述的适配器，开发出可以将多种不同平台的异构服务集成的适配器模型，如图2所示。

　　2异构地理信息服务集成实验与分析

　　2．1服务集成实验一

　　1)集成框架在进行异构服务集成时，采用已设计的服务适配器模型，遵从事先定义的服务契约，将异构地理信息Web服务统一接口、统一协议、统一服务描述，从而为用户提供统一的接口，为用户提供更好的在线地理服务，进行更精确的服务分析。Erdas及ArcGIS发布的地图服务以及切片服务虽然都是地图服务，却属于异构服务。Erdas采用OGC的接口与参数，遵循OGC标准发布Web地图服务;切片服务根据自身特点，进行接口参数定义，并发布MapService;ArcGIS为满足用户需求，提供更广泛的Web服务，并未完全按照OGC标准，而是开发了自己的一套接口和参数，因此其适配器的开发相对较难。为了更详细地阐述如何通过适配器实现统一接口，集成统一的地理信息Web服务，仅以ArcGISServer适配器为例，说明适配过程。利用ArcGISServer的适配器，把提前定义好的统一的接口实现，ErdasApollo发布WMS和切片服务也用相同的方式实现。先把每一个原子服务定义好服务接口和消息格式，定义好相关实现方式，具体包括参数和返回的数据格式，所有服务接口都应该满足要求。2)ArcGISServer适配器处理流程及效果展示基于ArcGISServer适配器处理流程如图3所示。

　　2．2服务集成实验二

　　本实验主要对开源提供的mapbox与ArcGISServer发布的WMS两种异构服务进行集成，两种地图服务基于不同的平台，具有各自不同的接口，通过调用应用程序编程接口API来实现服务集成。此实验主要是为了与基于适配器模型集成的异构服务进行比较，通过对两种不同的技术实现的异构服务集成进行比较，分析各自的优缺点。实验首先在ArcGISServer中发布已转换过坐标系的加拿大冰层数据。然后在网上查找MapboxJavascriptAPI，选择一张开源Mapbox作为底图，将已发布的WMS加载。最后，设计IceWeeklyCharts及IceWeeklyPoints两种数据显示模式，加载地图后设置图层样式。

　　2．3对比分析

　　实验一与实验二通过不同的方式进行异构服务集成，意在探索方法的优劣性。通过开发适配器模型实现异构服务的集成，具有统一的公共接口，统一的服务描述，去除服务描述与底层技术的耦合，实现多源地理信息Web服务的集成与共享，可以集成多平台多类型的异构服务。集成模型可用于大型平台，为用户提供更快捷、更全面的服务，解决了传统空间数据服务在数据访问、查询接口和应用模式等方面存在的难题，并可以减少由于底层平台变化导致的服务实现方式的变更。用户可以根据自己的需求对Web服务进行按需动态集成，参考各种功能相似的服务，综合考虑各种要素，实现最优评价。相比较于逐一调用分布的服务，集成服务的优势显而易见，不仅能在同一界面显示，且能减少Web服务开发、集成和维护的精力、时间和开销。将各个业务系统之间存在很多重复的功能与数据集成，提高业务上运作效率。功能更全面，维护更简单，获取更便捷。实验二通过调用在线地图提供的API进行集成，虽然程序更简单一些，但限于很多地图服务API获取困难，应用并不广泛，对于大型平台的借鉴意义不是很大，与之相比，实验一基于适配器模型开发的集成机制，具有“一次开发，永久使用”的特点。具体分析见表1。

　　3结束语

　　本文研究基于适配器原理的异构地理信息服务集成，从服务器端进行开发设计，并做了对比试验，但限于现有技术水平，仍然还有很多的问题没有解决，以下几个方面可以作为本研究的进一步研究方向:1)利用适配器模型只是实现异构服务的集成的一种方法，其开发需要较高的编程技术及较扎实的理论基础知识，可进一步研究是否存在更简单更高效的集成模型。2)为减少重复投资，节省时间成本，将功能相似的服务进一步集成，使得这些服务能够互相弥补彼此的不足，更好地适应当前多样化地理信息需求，满足区域、行业、部门间协作等方面的要求，由此可知，本研究应更注重提高开发效率。3)基于适配器的服务集成模型明显适用于组织机构内部开发的平台，是否适用于公有云GIS平台还需进一步研究。

　　参考文献:

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　　［9］刘勇，李成名，印洁．语义地理信息集成框架［J］．测绘科学，2010，35(5):74－76

　　［10］李攀．基于服务社区的服务异构处理方法研究［D］．沈阳:东北大学，2011．

　　作者：熊华伟 单位：赣州水务集团有限责任公司