基于GIS Web技术对基础地理信息服务的影响

　　摘要：本文结合基础地理信息服务的现状和存在的问题，针对当前基础地理数据库的使用情况，讨论了一种基于GIS Web技术的服务系统，并提出采用GIS Web技术对基础地理数据库的要求，通过该系统能极大提高基础地理数据库的服务质量，效果良好。

　　关键词： GIS Web技术;基础地理信息;数据库结构

　　Abstract: combining with geographic information service based on the current situation and existing problems, according to the use of the basic geographic database, discusses a technology based on GIS Web service system, and put forward the application of GIS Web technology based on the requirements of the geographic database, through the system can greatly improve the service quality of basic geographic database, and the result is good.

　　Keywords: GIS Web technology; The fundamental geographic information; Database structure

　　中图分类号：V552+.3 文献标识码：A 文章编号：

　　0 引言

　　随着计算机技术的发展，空间数据库技术的普及，带来了全新的面向数据库的第二代地理信息共享模式。由于空间数据库支持网络上多用户并发访问，因此，空间数据库很快就成为局域网内共享地理信息数据的技术平台。同时地理信息系统结合全球导航卫星系统技术及遥感技术等，与各行业专业地理信息结合，在城市规划与建设、农业、气象、环保、资源调查、防灾减灾、公共安全、国防建设等领域和人们的日常生活中得到了广泛的和不断深化作用。这种基础地理信息主要以面对面的形式提供应用服务，已不能满足应用的要求。目前，主要的大型GIS应用项目在管理地理信息数据时，采用的都是空间数据库。如何进一步提高支撑各专业地理信息应用平台的基础地理信息服务水平和服务质量，是基础地理信息采集与建设单位目前的一项重要工作。

　　1 信息服务的现状

　　随着3S技术、信息技术在测绘中的应用和发展，基础地理信息已经实现从“模拟”到“数字”的跨越，目前正在实施由“数字”向“信息”的发展。基础地理数据库的建成，其成果的应用正在不断地深入。基础地理数据库按照“对象”和“要素”、相应国家标准以及用户的需要进行分类和设计。实现对大比例尺(如1:500比例尺)区域实现面向数据库的直接更新，而对于1;2000比例尺以下的区域实现了航测、缩编等多种方法更新。形成了较为完善和系统的更新手段。

　　根据城市规划、建设与管理，城市信息化建设的需要不断加快基础地理信息的更新周期，按照本地区城市发展的实际情况不断调整不同比例尺基础地理信息覆盖范围，通过信息化数据处理手段，实现了自动化程度较高的地形图缩编和公开版地图制图，使得生产管理和元数据管理的信息化得以顺理成章地开展。

　　2 信息服务中存在的主要问题

　　尽管基础地理信息在采集、加工处理、管理和应用服务方面形成了一定规模，满足了部分应用需求。但是随着技术的发展、人们对地理信息应用的深化、认识的提高，现有的基础地理信息的服务形式已不能满足用户的应用。社会和公众对基础地理信息在提供服务形式、信息要素的内容、数据库的结构等方面都提出了新的要求。

　　单一的、面对面的服务方式，无法保证现有的基础地理信息的更新周期为用户充分享受。为满足各行业对基础地理信息现实性的要求，我们不断提高更新周期。面对面的服务形式，用户需要一年，甚至更长的时间才能得到。再现实的基础地理信息用户也无法直接享用。

　　在基础地理信息的要素内容上，目前的基础地理信息数据库的要素内容主要是根据原地形图标准中的要素内容。有些要素的采集标准不符合用户的需要，如：水涯线，水务专业需要的与现有的标准存在不小的差别。

　　在数据标准方面，各行业地理信息应用的标准与现有基础地理数据库标准间存在很多差别。用户在获得基础地理数据后，需要经过大量的数据处理与转换才能应用。特别是在数据更新时问题尤为突出，由于无法向用户提供增量变更信息，与基础地理信息要素挂接的用户专业属性数据要进行更为复杂的处理。

　　在数据库设计方面，从满足国家地形图要求方面考虑较多，满足地理信息应用要求方面考虑较少。如现有基础地理数据库是按比例尺不同而分别建库的，而用户应用不会应基础地理信息的比例尺不同而分库应用。

　　3 Web服务对GIS技术发展的影响

　　要实现基础地理信息的高效、便捷、现实地应用，其出路就是要建立基于网络的基础地理信息分发服务体系。这一基础地理信息网络分发服务体系的关键是要建立一个连接基础地理信息、分发服务单位、用户的计算机网络、能满足社会各类用户需求的、能基于网络服务的、基础地理信息数据库。

　　所谓Web服务(Web Services)顾名思义就是可在Web上调用的服务。它是基于网络的、分布式的模块化组件，它执行特定的任务，遵守具体的技术规范，这些规范使得Web Service能与其他兼容的组件进行互操作。一个典型的Web服务是：用户应用程序通过HTTP协议向位于特点URL的Web服务发出以特定格式编码的XML请求消息;该服务受到请求后，进行处理，并以特定的格式返回应答消息。Web服务已在电子商务、物流企业的货物配送等方面都有很好的应用实例。

　　Web服务具有完好的封装性、松散耦合、使用标准协议规范、高度可执行能力等特点，一经发布，其他应用程序(Web服务)、即可发现、激活(调用)该服务。Web服务之所以为GIS业界所重视并且发展迅速，是因为它被应用于现有系统集成的一层，而不是重新提出全新的体系结构。尽管Web服务系统还是以客户/服务器技术为基础，Web服务使用的网络层与C/S大不相同，可以是任何开放的或安全的网络。Web服务采用了无状态连接技术，使永久性网络连接不再必须，网络节点可以仅在必需时进行连接。这种结构对于分布式GIS系统的实施具有实用价值和现实意义，解决了GIS的互操作、跨平台等问题，也有助于软件代码重用和降低成本。

　　Web服务为提高基础地理信息服务水平解决了一个关键技术问题。利用该技术，用户不但可以获取基础地理信息服务，而且可以获其他用户提供的专业信息服务，各自采集、管理和维护专业地理信息。可以最大限度地减少基础与专业地理信息的各方的重复采集，减少数据加工整理中的人力、物力和财力的投入。最大限度地发挥各专业地理信息的作用和积极性。

　　为了满足不同类型和不同层次用户的需求，基础地理信息分发服务端应提供空间数据库引掣服务和Web服务两种连入方式。

　　空间数据库引掣服务：用户使用ArcGIS Server、ArcGIS DesKtop或者ArcEngine通过专用的地址和参数连接数据库服务，访问或操作分发数据库中的特征要素信息。一般来说这类用户定义为内部用户，比如数据管理人员，数据生产人员以及规划与土地业务管理等特定部门的数据使用者。

　　分发服务体系GIS Web服务的实现可以基于ArcGIS Server技术体系，一般来说通过一定的工具配置就可以形成特定的服务，用户通过Http协议就能够直接访问这些服务。ArcGIS Server目前的版本体系中提供了Soap Web服务和基于REST架构的Web服务，不同服务的适用对象和范围有所不同，但后端数据资源的配置是一致的。因此平台的服务体系应包括这两种类型服务，在实现基础地理信息发布的基础上，逐步实现信息的互操作。

　　GIS Web服务只是Web服务概念的一个拓展，除了基于ArcGIS Server已有的技术体系外，其他一些辅助的Web服务也是必不可少的，例如目录服务，查询服务，用户管理服务等等。因此在平台服务端的构成需要把各种服务有机组织成一个整体，为用户提供全方位的服务。

　　4 改善基础地理信息内容和结构

　　提高基础地理信息的服务水平不单要利用先进的技术，还要在数据结构和要素内容上更符合用户应用的要求。基础地理数据库建设如何进一步适应用户的地理信息应用需求，又能保证满足国家地图制图规范的要求也一贯是我们追求的目标。如前所述，现有的基础地理数据库应用的政府单位有很多家。相关研究表明，人类活动的80%以上与地理信息相关，说明基础地理信息的潜在用户数量巨大。如此巨大的用户数量，满足其共同需要的调研工作是一项长期的、需要根据应用要求不断深化的任务，不可能一蹴而就。应当区分轻重缓急，探寻一些地理信息应用较好的用户单位进行深入调研，由简而繁，逐步推进，提高基础地理信息的服务水平。

　　4.1 弱化比例尺概念：现有基础地理信息数据库是按比例尺不同分别建库管理的。比例尺概念是使地图上的长度与相应实地的距离保持一定的比例关系。由于地图的承载量有限，地图比例尺越大、内容越详细、几何精度越高。而以数字形式存储于计算机中的地理信息则几乎可以不受承载量的限制。通过元数据实现的现代基础地理信息的管理也可以突破这一传统地理信息的管理概念，建立一个混合市域范围最大比例尺基础地理信息的多分辨率基础地理(矢量)数据库，使基础地理信息的应用在比例尺限制方面得到极大释放。

　　4.2 调整基础地理数据库结构和基础地理信息要素内容：根据国家对基础地理数据库建设的规范要求，对现有基础地理数据库用户在数据结构、要素内容等方面进行充分调查研究。用户对基础地理数据库及其对要素内容的期望是不一样的，应分清共同需求个个性需求，吸纳大多数用户的共同应用需求，改造数据库结构，调整要素内容。

　　根据对目前基础地理数据库管理和基础地理信息采集、更新的生产情况来看，新标准的基础地理数据库设计的总体原则就是把大比例尺地形数据统一到一个地理数据库管理中去，同时对原有的特征分类和图形要素作全面清理。据此，基础地形数据新标准的设计应参照一下原则：

　　数据库结构制定原则：现有基础地理数据库已运行数年，数据库结构的调整应考虑最大限度保持现有野外数据更新模式和技术不变的基础上进行。数据库结构的调整除了依照最新颁布的国家标准等内容外还应根据应用需要对基础地理信息进行必要的增加、修改。

　　体系的延续性原则：原有的基础地形数据库的设计通过实践证明是遵守先进性与实用性相结合、规范性和兼容性相结合的，采用无缝的数据库，按分类、分层的方法进行组织，有很强大的生命力。新标准的制定应沿用这一技术体系，并根据现有的技术条件进行体系的优化。

　　空间信息构架存储原则：基础地理数据库应存储有实际意义的骨干数据，去除冗余制图图形要素，例如台阶线和地下室入口符号线等等。骨干数据的空间特征应根据科学的制图表达技术确定形态，应谨慎使用集合之类的空间实体表达方式，尽可能采用点、线、面等单一的空间实体。注记的空间表达可采用点、线面等实体类型。

　　要素分类和编码制定原则：标准的分类与编码应结合现在实际生产，从自动制图角度分析原有基础地理数据库标准需要进行调整的特征分类和要素。应依照相关的基础地理信息要素分类与代码。

　　5 结束语

　　基础地理信息是其他地理信息应用平台的基础，作为国民经济、国防建设和社会发展的重要基础信息资源，基础地理信息成果的应用领域不断扩大，广泛应用于能源、交通、水利、矿产、城建等行业。GIS Web服务已成为改变基础地理信息服务的重要手段之一。在没有建立正常的和完善的共建共享机制前，现阶段基础地理信息应当不断提高保障能力和服务水平的同时，应当努力构建完善的基础地理信息服务共享平台，成为建立地理信息共建共享机制的典范。

　　参考文献：

　　[1]张超，陈强.基于Web Services跨平台空间信息服务模型.华中科技大学学报，31(增刊)：355

　　[2]姚鹤岭.GIS Web服务研究 ，黄河水利出版社 2007.