劉 璐，王小軍，陳 慧，盧金莎

(國(guó)家測(cè)繪地理信息局海南基礎(chǔ)地理信息中心，海南?？?70203)

一、引 言

海南國(guó)際旅游島地理信息公共平臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱“平臺(tái)”)是海南國(guó)際旅游島數(shù)字地理空間框架建設(shè)項(xiàng)目的重要組成部分，通過(guò)平臺(tái)對(duì)海南省各類地理信息資源進(jìn)行集中展示、管理及發(fā)布，既能夠滿足用戶對(duì)空間信息的獲取及服務(wù)需求，也是提高海南省地理信息服務(wù)能力及提升海南信息化建設(shè)水平的一個(gè)重要手段［1］。

二、平臺(tái)概況

海南國(guó)際旅游島地理信息公共平臺(tái)的建設(shè)目的是構(gòu)建統(tǒng)一、權(quán)威的地理信息公共平臺(tái)，形成全省虛擬的地理信息數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)可公開(kāi)的地理空間信息與其他專題信息的實(shí)時(shí)交換和共享。

平臺(tái)建設(shè)主要內(nèi)容包括平臺(tái)數(shù)據(jù)集建設(shè)、平臺(tái)軟件系統(tǒng)建設(shè)和支撐環(huán)境建設(shè)［2］。平臺(tái)不僅實(shí)現(xiàn)了海南島省級(jí)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的在線共享，還為用戶提供了在線地圖、資源中心、智能裝配和應(yīng)用開(kāi)發(fā)4種地理信息應(yīng)用模式，使不同需求的用戶可以簡(jiǎn)單、便捷地使用平臺(tái)的功能和服務(wù)。平臺(tái)根據(jù)服務(wù)對(duì)象及運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不同分為政務(wù)版平臺(tái)和公眾版平臺(tái)，總體架構(gòu)如圖1所示。

三、平臺(tái)建設(shè)技術(shù)與應(yīng)用

平臺(tái)在建設(shè)過(guò)程中借鑒了其他數(shù)字城市地理信息公共平臺(tái)建設(shè)中的一些經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)結(jié)合海南國(guó)際旅游島數(shù)字地理空間框架建設(shè)的要求，針對(duì)平臺(tái)的服務(wù)對(duì)象、服務(wù)模式和服務(wù)質(zhì)量等方面提出了一些新的思路。本文重點(diǎn)介紹以下5個(gè)方面的技術(shù)和應(yīng)用情況。

圖1 海南國(guó)際旅游島地理信息公共平臺(tái)總體架構(gòu)

1.開(kāi)放式的平臺(tái)開(kāi)發(fā)框架

以往很多數(shù)字城市地理信息公共平臺(tái)的建設(shè)僅僅是根據(jù)前期的系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出的具有固定功能的軟件系統(tǒng)，滿足當(dāng)時(shí)的功能和業(yè)務(wù)需求。但隨著應(yīng)用的不斷深入，平臺(tái)管理者和使用者將會(huì)提出更多的、各種各樣的功能需求，此時(shí)，傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方式就要在原有系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，或者重新開(kāi)發(fā)新的系統(tǒng)。這樣的開(kāi)發(fā)方式付出的代價(jià)一般較大，而且平臺(tái)的生命力也不具備可持續(xù)性。

平臺(tái)在建設(shè)過(guò)程中提出了“用戶既是平臺(tái)使用者又是參與者”的理念，按照“面向需求、按需服務(wù)”的思路設(shè)計(jì)搭建了開(kāi)放式的平臺(tái)開(kāi)發(fā)框架(New-MapPlat4_SDK)，建立了開(kāi)放式的地理信息公共平臺(tái)軟件系統(tǒng)。

NewMapPlat4_SDK是基于NewMapServer4 API及NewMapPlat4的二次開(kāi)發(fā)框架包，它采用模塊化思想，對(duì)NewMapServer4 API中與map對(duì)象的通信進(jìn)行了進(jìn)一步封裝，并提供NewMapPlat4的通用接口［3］，如圖2所示。利用平臺(tái)開(kāi)發(fā)框架，可以從零開(kāi)始快速搭建應(yīng)用模塊，并無(wú)縫集成到地理信息公共平臺(tái)中，也可以將其作為基本框架，在此之上開(kāi)發(fā)各種應(yīng)用系統(tǒng)。

基于平臺(tái)構(gòu)建的開(kāi)放式開(kāi)發(fā)框架，不僅實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)應(yīng)用功能的插拔式裝卸和界面的自主化布局，而且也能夠使用戶根據(jù)需求自行開(kāi)發(fā)功能模塊，無(wú)縫集成在平臺(tái)中進(jìn)行使用，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化平臺(tái)。

圖2 NewMapPlat4_SDK開(kāi)發(fā)架構(gòu)圖

2.智能裝配技術(shù)

綜觀各種地理信息應(yīng)用系統(tǒng)，盡管表現(xiàn)形式各具風(fēng)格，但其所實(shí)現(xiàn)的功能存在著很多的共性，如絕大多數(shù)系統(tǒng)都提供地圖的漫游、縮放、查詢、統(tǒng)計(jì)、分析等功能。因此如果將共性的功能實(shí)現(xiàn)與非共性的界面表現(xiàn)相隔離，進(jìn)行獨(dú)立管理維護(hù)，將能大幅度提高軟件開(kāi)發(fā)的代碼復(fù)用度，增強(qiáng)軟件系統(tǒng)的可維護(hù)性［4］。

平臺(tái)在建設(shè)過(guò)程中，結(jié)合多數(shù)用戶對(duì)地理信息應(yīng)用系統(tǒng)的共性需求和不同專業(yè)部門用戶的特性需求，通過(guò)將用戶對(duì)數(shù)據(jù)、功能和界面的需求進(jìn)行細(xì)顆粒度的分解，并基于開(kāi)放式的平臺(tái)開(kāi)發(fā)框架進(jìn)行功能封裝，形成了可復(fù)用的服務(wù)集合，包括地圖服務(wù)庫(kù)、功能服務(wù)庫(kù)和界面庫(kù)等。用戶可以根據(jù)自身的需求特點(diǎn)，采用可視化的方式從平臺(tái)服務(wù)集合中選取需要的地理信息服務(wù)、系統(tǒng)功能和界面風(fēng)格，平臺(tái)將自動(dòng)生成應(yīng)用系統(tǒng)，并實(shí)時(shí)在線進(jìn)行預(yù)覽使用。除此之外，平臺(tái)還基于大數(shù)據(jù)的思想和先驗(yàn)知識(shí)需求解譯技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)了一鍵裝配功能。用戶只需選擇需求特點(diǎn)的定義，平臺(tái)便智能化地解譯并裝配出所需的應(yīng)用系統(tǒng)。

智能裝配除了實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的按需裝配，還提供了省、市、縣平臺(tái)一體化解決方案，通過(guò)基礎(chǔ)設(shè)施虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)資源和網(wǎng)絡(luò)資源一體化，通過(guò)數(shù)據(jù)邏輯集中或物理集中的方式實(shí)現(xiàn)平臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)資源管理一體化。

基于智能裝配技術(shù)實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化平臺(tái)的在線按需定制，在功能與數(shù)據(jù)相對(duì)“固化”的通用地理信息平臺(tái)基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了平臺(tái)服務(wù)的靈活性和針對(duì)性。

3.應(yīng)用系統(tǒng)在線虛擬部署技術(shù)

很多地理信息公共平臺(tái)為用戶提供了自主化定制專題應(yīng)用系統(tǒng)的功能，但常見(jiàn)的應(yīng)用模式是用戶必須將定制完成的應(yīng)用系統(tǒng)下載到本地，并構(gòu)建一套專題應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，實(shí)現(xiàn)專題系統(tǒng)的上線運(yùn)行。這種模式對(duì)于具備相關(guān)條件的專業(yè)部門是可實(shí)現(xiàn)的，但對(duì)于一般的GIS用戶來(lái)講，搭建一套系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境將會(huì)成為用戶對(duì)地理信息應(yīng)用的一種制約，從而影響平臺(tái)的應(yīng)用推廣。

因此，平臺(tái)在建設(shè)過(guò)程中通過(guò)在線虛擬部署技術(shù)，使用戶利用智能裝配定制出的專題應(yīng)用系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程部署在平臺(tái)提供的服務(wù)器等運(yùn)行環(huán)境中，直接為用戶提供應(yīng)用，免去用戶部署維護(hù)的麻煩。應(yīng)用系統(tǒng)在線虛擬部署技術(shù)是平臺(tái)基于云計(jì)算的理念設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，平臺(tái)不僅為用戶提供所需的地理信息服務(wù)，同時(shí)也為用戶提供應(yīng)用系統(tǒng)所需的資源(包括服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)等)。采用這種方式，可以使不同層級(jí)的用戶都能夠簡(jiǎn)單方便地使用平臺(tái)和相關(guān)服務(wù)，擴(kuò)大平臺(tái)的用戶覆蓋范圍。

4.服務(wù)器集群和負(fù)載均衡技術(shù)

隨著政府部門用戶頻繁與深入使用平臺(tái)發(fā)布的地理信息服務(wù)，其工作越發(fā)依賴豐富多樣的在線地理信息，因此對(duì)地理信息公共平臺(tái)的服務(wù)質(zhì)量提出了較高要求［5］。研究表明，地理信息服務(wù)網(wǎng)站的服務(wù)質(zhì)量通常包括用戶請(qǐng)求等待時(shí)間、并發(fā)性、可用性和可操作性等4項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，其中用戶請(qǐng)求等待時(shí)間需小于 1 s［6］。

因此，平臺(tái)在建設(shè)過(guò)程中，通過(guò)組建服務(wù)器集群，并利用負(fù)載均衡技術(shù)在服務(wù)器集群間進(jìn)行業(yè)務(wù)均衡的方案，以達(dá)到解決如服務(wù)器單點(diǎn)故障、資源短缺、可擴(kuò)展性差等問(wèn)題的目的，從而提高地理信息服務(wù)質(zhì)量。平臺(tái)部署時(shí)將多臺(tái)服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)組成一個(gè)服務(wù)器集群，每臺(tái)服務(wù)器均提供相同或相似的地理信息服務(wù)，在服務(wù)器集群前端部署一臺(tái)負(fù)載均衡設(shè)備，負(fù)責(zé)根據(jù)均衡策略將用戶的請(qǐng)求分發(fā)到不同的服務(wù)器，以此獲得優(yōu)化的服務(wù)器資源利用、最優(yōu)的吞吐量、最小的反應(yīng)時(shí)間，避免過(guò)載［5，7］，如圖3 所示。通過(guò)采用服務(wù)器集群和負(fù)載均衡技術(shù)，使平臺(tái)具備可擴(kuò)展的能力，隨著應(yīng)用壓力的增加，可隨時(shí)提高平臺(tái)的服務(wù)能力。

圖3 平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)部署結(jié)構(gòu)圖

5.服務(wù)器虛擬化技術(shù)

虛擬化可以將IT環(huán)境改造為更加強(qiáng)大、更具彈性、更富有活力的架構(gòu)。通過(guò)把多個(gè)操作系統(tǒng)整合到一臺(tái)高性能服務(wù)器上，最大化利用硬件平臺(tái)的所有資源，用更少的投入實(shí)現(xiàn)更多的應(yīng)用;還可以簡(jiǎn)化IT架構(gòu)，降低管理資源的難度，避免IT架構(gòu)的非必要擴(kuò)張。

平臺(tái)在實(shí)施部署過(guò)程中，利用虛擬化軟件(VM-ware ESXi)將多臺(tái)物理服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備劃分為若干的邏輯區(qū)，共享使用統(tǒng)一的物理資源，并通過(guò)虛擬出多套操作系統(tǒng)，形成平臺(tái)服務(wù)器集群，如圖4所示。多個(gè)虛擬機(jī)之間互不干擾，每個(gè)虛擬機(jī)擁有獨(dú)立的虛擬化硬件，與底層硬件相對(duì)獨(dú)立，每個(gè)操作系統(tǒng)鏡像中部署一個(gè)地理信息服務(wù)軟件(NewMapS-erver)，這樣每臺(tái)物理服務(wù)器上就可以同時(shí)有多個(gè)地理信息服務(wù)軟件，以達(dá)到硬件資源的最大化利用［8］。利用虛擬化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)平臺(tái)不同服務(wù)負(fù)載的不同，動(dòng)態(tài)調(diào)整所分配的資源;同時(shí)還能夠根據(jù)服務(wù)規(guī)模的增長(zhǎng)，動(dòng)態(tài)擴(kuò)展硬件設(shè)備，從而提高平臺(tái)的服務(wù)能力和響應(yīng)效率。

圖4 服務(wù)器虛擬化示意圖

四、結(jié)束語(yǔ)

海南國(guó)際旅游島地理信息公共平臺(tái)建設(shè)中關(guān)于開(kāi)放式平臺(tái)開(kāi)發(fā)框架、智能裝配、負(fù)載均衡和虛擬化等技術(shù)的研究應(yīng)用對(duì)其他數(shù)字省區(qū)和數(shù)字城市建設(shè)具有一定的參考意義。海南國(guó)際旅游島地理信息公共平臺(tái)的建設(shè)，可滿足海南省政府部門和社會(huì)公眾對(duì)地理信息的需求，對(duì)提高海南省空間地理信息的利用率、提升政府測(cè)繪公共服務(wù)水平、推進(jìn)地理信息資源的共建共享具有重要意義，為促進(jìn)地理信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和海南國(guó)際旅游島建設(shè)提供現(xiàn)代化科技信息服務(wù)。

［1］王小軍，陳慧，劉璐，等.關(guān)于數(shù)字省區(qū)地理空間框架建設(shè)的研究與思考［J］.測(cè)繪通報(bào)，2012(6):28-30.

［2］國(guó)家測(cè)繪局.CH/Z 9001—2007數(shù)字城市地理空間信息公共平臺(tái)技術(shù)規(guī)范［S］.北京:測(cè)繪出版社，2007.

［3］洪志遠(yuǎn).NewMapPlat4模塊開(kāi)發(fā)手冊(cè)［G］.北京:中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院GIS所，2012.

［4］中國(guó)測(cè)繪宣傳中心.數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)項(xiàng)目技術(shù)介紹［EB/OL］.2010-10-27.http:∥www.zgchb.com.cn/article/2010/1027/article_17984.html.

［5］翟永，楊曦.地理信息服務(wù)網(wǎng)站服務(wù)器集群負(fù)載均衡技術(shù)應(yīng)用研究［J］.地理信息世界，2010(6):20-23.

［6］JIRI H，JIRI A.Testing of WebMap Services［G］.Spatial Data Infrastructares Research，2009.

［7］翟永，陳杰，劉磊.基于集群技術(shù)的“天地圖”運(yùn)行支持環(huán)境設(shè)計(jì)［J］.地理信息世界，2011(8):16-19.

［8］儲(chǔ)莊.虛擬化技術(shù)在公共服務(wù)平臺(tái)中的應(yīng)用［J］.上海國(guó)土資源，2012，33(1):55-57.