范協(xié)裕， 邢世和， 楊荔陽(yáng)， 邱龍霞， 張黎明

(1．福建農(nóng)林大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,福州 350002; 2.土壤生態(tài)系統(tǒng)健康與調(diào)控福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福州 350002； 3.莆田市國(guó)土資源局，莆田 351100)

基于OGC標(biāo)準(zhǔn)的耕地地理信息共享服務(wù)

范協(xié)裕1，2， 邢世和1，2， 楊荔陽(yáng)3， 邱龍霞1，2， 張黎明1，2

(1．福建農(nóng)林大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,福州 350002; 2.土壤生態(tài)系統(tǒng)健康與調(diào)控福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福州 350002； 3.莆田市國(guó)土資源局，莆田 351100)

當(dāng)前相關(guān)部門已積累了大量的耕地地力及作物用地適宜性評(píng)價(jià)成果，但數(shù)據(jù)資源分散、缺少共享。數(shù)據(jù)擁有者與數(shù)據(jù)使用者之間的相互隔離，造成了極大的浪費(fèi)。開放地理空間聯(lián)盟(Open Geospatial Consortium, OGC)致力于地理信息數(shù)據(jù)的共享，制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)，廣泛應(yīng)用于多源地理信息數(shù)據(jù)的共享與發(fā)布。基于OGC標(biāo)準(zhǔn)及長(zhǎng)期積累的福建省耕地地力及作物用地適宜性評(píng)價(jià)地理數(shù)據(jù)，研究了耕地綜合信息共享服務(wù)的內(nèi)容、方式及區(qū)域耕地綜合信息共享服務(wù)平臺(tái)的體系構(gòu)建。以福建省為例，構(gòu)建了信息服務(wù)平臺(tái)的在線示范應(yīng)用系統(tǒng)，可向基層農(nóng)業(yè)技術(shù)部門提供精準(zhǔn)的耕地綜合信息服務(wù)，也可以向其他第三方單位構(gòu)建的農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)提供共享數(shù)據(jù)服務(wù)。耕地綜合信息服務(wù)的發(fā)布為區(qū)域耕地質(zhì)量改善和作物種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)，可有效提高積累的農(nóng)業(yè)科研生產(chǎn)數(shù)據(jù)的共享和使用率。

OGC； 共享服務(wù)； 耕地地力評(píng)價(jià)； 作物用地適宜性

0 引言

中央中央、國(guó)務(wù)院《關(guān)于落實(shí)發(fā)展新理念加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化實(shí)現(xiàn)全面小康目標(biāo)的若干意見》中提出了關(guān)于實(shí)施耕地質(zhì)量保護(hù)與提升行動(dòng)，加強(qiáng)耕地質(zhì)量調(diào)查評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)、優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和區(qū)域布局的重要指示[1]。耕地地力調(diào)查的目的是查明耕地土壤資源與質(zhì)量狀況，為合理利用耕地資源，保護(hù)和提高耕地質(zhì)量，推進(jìn)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，搞好土壤改良和測(cè)土配方施肥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作提供科學(xué)依據(jù)。還可為我國(guó)土壤肥料信息系統(tǒng)和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)體系的建立提供信息儲(chǔ)備，實(shí)現(xiàn)全球土壤信息交流與共享奠定基礎(chǔ)[2]。作物種植適宜性評(píng)價(jià)是對(duì)具體作物在具體地域上能否適宜生長(zhǎng)做出定性、定量和定位的評(píng)價(jià)，能夠在現(xiàn)有基礎(chǔ)上優(yōu)化作物種植的總體布局, 使區(qū)域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[3]。針對(duì)耕地地力與作物種植適宜性評(píng)價(jià)工作，當(dāng)前研究主要集中在評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及評(píng)價(jià)方法上。其評(píng)價(jià)成果往往以專題圖圖件、電子表格和文件報(bào)告的方式提供[4-6]，靜態(tài)、離線、孤立的數(shù)據(jù)成果既不利于對(duì)基層農(nóng)技部門及生成者提供精準(zhǔn)支持，也不利于共享與深層次利用。

隨著地理信息技術(shù)、遙感技術(shù)和全球定位技術(shù)等的快速發(fā)展，通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、軟硬件系統(tǒng)和信息安全系統(tǒng)的完善，中國(guó)開展了大量農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)建設(shè)工作[7]。例如，通過“十五”期間土壤科學(xué)數(shù)據(jù)資源建設(shè)，已形成若干土壤資源、土壤質(zhì)量和農(nóng)田土壤觀測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)子庫(kù)(數(shù)據(jù)集)，但仍然存在一定問題[8-10]。在現(xiàn)存數(shù)據(jù)資源的基礎(chǔ)上，整合分散的數(shù)據(jù)資源，并進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，建設(shè)基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)和知識(shí)服務(wù)平臺(tái)，已成為土壤信息科學(xué)的首要任務(wù)[11]。在國(guó)土部門總體規(guī)劃及支持下，數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)全面推進(jìn)，我國(guó)已在建與建成運(yùn)行的數(shù)字城市約600 個(gè)[12]。已建成各省、縣各級(jí)耕地?cái)?shù)量質(zhì)量一體化的土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)并將其納入國(guó)土“一張圖”及綜合監(jiān)管平臺(tái)[13]。比較農(nóng)業(yè)部《耕地地力評(píng)價(jià)指南》與國(guó)土資源部《農(nóng)用地分等規(guī)程》的結(jié)果表明，前者側(cè)重于反映耕地的自然屬性，更有利于直接指導(dǎo)農(nóng)民種植施肥指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)； 后者則側(cè)重為國(guó)家對(duì)土地的宏觀管理，保護(hù)耕地提供支持[14]。在科研領(lǐng)域，我國(guó)目前已建成并運(yùn)行地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享國(guó)家平臺(tái)，可提供持續(xù)的數(shù)據(jù)共享服務(wù)[15]，但仍缺少可提供符合標(biāo)準(zhǔn)的農(nóng)業(yè)專題地理數(shù)據(jù)服務(wù)的區(qū)域性在線公共數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，區(qū)域性農(nóng)業(yè)科研成果數(shù)據(jù)仍然是信息孤島，難以納入到國(guó)家共享平臺(tái)及數(shù)字城市地理框架中。

從離線共享到在線共享，從數(shù)據(jù)服務(wù)到知識(shí)服務(wù)，從靜態(tài)數(shù)據(jù)到動(dòng)態(tài)觀測(cè)，從網(wǎng)格到云計(jì)算、交互、質(zhì)量監(jiān)控與可視化等成為了未來(lái)對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)、信息和知識(shí)共享發(fā)展的特點(diǎn)[16]。對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)共享的基本技術(shù)已經(jīng)成熟，開放地理空間聯(lián)盟(Open Geospatial Consortium, OGC)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織(International Standard Organization, ISO)已經(jīng)制訂了一系列標(biāo)準(zhǔn)，如網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù) (catalog service for the web, CSW)、網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)(web map service,WMS)、網(wǎng)絡(luò)要素服務(wù)(web feature service，WFS)、網(wǎng)絡(luò)覆蓋服務(wù)(web coverage service，WCS)、網(wǎng)絡(luò)地圖瓦片服務(wù)(web map tile service，WMTS)、網(wǎng)絡(luò)地理信息處理服務(wù)(web processing service，WPS)等。OGC 標(biāo)準(zhǔn)在多源異構(gòu)地理空間數(shù)據(jù)的無(wú)縫集成和復(fù)雜查詢中被廣泛使用[17]。構(gòu)建動(dòng)態(tài)的、可視化的、農(nóng)業(yè)專題地理數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟。

本文利用OGC網(wǎng)絡(luò)服務(wù)技術(shù)，整合已有耕地地力及作物適宜性評(píng)價(jià)成果大數(shù)據(jù)，探索建設(shè)提供符合GIS行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域農(nóng)業(yè)地理專題數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)，為耕地保護(hù)及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和優(yōu)化布局提供科學(xué)數(shù)據(jù)支持，契合了中央關(guān)于強(qiáng)化現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新推廣體系建設(shè)，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各類農(nóng)業(yè)科技資源，大力推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)等現(xiàn)代信息技術(shù)，推動(dòng)農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈改造升級(jí)的指示[1]，也是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展科研與生產(chǎn)的客觀需求。

1 耕地及作物用地適宜性評(píng)價(jià)成果 數(shù)據(jù)和OGC網(wǎng)絡(luò)服務(wù)

1.1 耕地地力評(píng)價(jià)及作物種植適宜性成果數(shù)據(jù)

農(nóng)業(yè)部組織制訂的標(biāo)準(zhǔn)《耕地地力調(diào)查與質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程》是耕地地力調(diào)查與評(píng)價(jià)工作的基礎(chǔ)及標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程[18]。規(guī)程中制定了耕地地力評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系及數(shù)據(jù)內(nèi)容。

土壤圖中各種土壤有機(jī)質(zhì)及耕地等級(jí)的專題圖是耕地地力評(píng)價(jià)的重要成果。而當(dāng)前成果通常以全體區(qū)域作為整體的圖件方式提供，未提供對(duì)土壤養(yǎng)分及有機(jī)質(zhì)豐缺及地力分布的在線共享、動(dòng)態(tài)查詢服務(wù)。另一方面，文字類成果通常是分析報(bào)告，其對(duì)工作區(qū)域的耕地質(zhì)量情況進(jìn)行定量、定性分析，輔以各種統(tǒng)計(jì)表格，做出耕地質(zhì)量情況的評(píng)價(jià)結(jié)論。提供針對(duì)土壤、耕地統(tǒng)計(jì)分析功能的在線服務(wù)對(duì)充分利用耕地評(píng)價(jià)成果數(shù)據(jù)具有重要意義。

以遙感和地理信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用GIS構(gòu)建的作物用地適宜性評(píng)價(jià)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用，專題地圖是基于GIS作物用地適宜性評(píng)價(jià)系統(tǒng)成果輸出的主要形式。在線、動(dòng)態(tài)的作物用地適宜性專題地圖查詢服務(wù)可向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用戶及科研單位(如基層農(nóng)技服務(wù)機(jī)構(gòu))提供基于地理位置的作物用地適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果的精準(zhǔn)查詢服務(wù)。

1.2 OGC網(wǎng)絡(luò)服務(wù)

OGC致力于制定空間信息的共享和互操作的規(guī)范，OGC網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(OGC web services, OWS)是OGC提出的可擴(kuò)展的、能無(wú)縫集成各種在線空間信息處理和位置服務(wù)的框架[11]。OWS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，最主要的規(guī)范包括WFS，WMS，WCS以及WPS。其主要目的是定義一套開放的、易于理解的、基于格式化文本(可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言(extensible markup language，XML)、鍵值對(duì)(key-value pair, KVP))的空間數(shù)據(jù)訪問、操作和處理的請(qǐng)求和返回結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)格式，以便不同空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)及服務(wù)提供商之間生產(chǎn)的多源異構(gòu)空間數(shù)據(jù)可以采用此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行發(fā)布、共享及互操作。其中WFS針對(duì)要素?cái)?shù)據(jù)的訪問，WMS針對(duì)在線網(wǎng)絡(luò)地圖制圖，WCS針對(duì)柵格格式數(shù)據(jù)，WPS則包括了一套制定網(wǎng)絡(luò)處理服務(wù)的接口定義規(guī)范。OWS服務(wù)包含了獲取服務(wù)能力接口(GetCapabilities)、服務(wù)請(qǐng)求接口(WFS-GetFeature,WMS-GetMap,WCS-GetCoverage,WPS-Execute)以及服務(wù)元數(shù)據(jù)描述接口(WFS-GetFeatureType)等接口規(guī)范。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問過濾機(jī)制，OGC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中還包含了查詢過濾編碼規(guī)范——OGC Filter Encoding。而針對(duì)在線地圖制圖則制定了基于XML格式的樣式圖層描述器(styled layer descriptor, SLD )用于實(shí)現(xiàn)圖層符號(hào)及樣式的渲染方式定義。提供輕量化的表述性狀態(tài)傳遞(representational state transfer,Rest)風(fēng)格訪問接口是OWS服務(wù)規(guī)范的一大特點(diǎn)，大大地簡(jiǎn)化了地理信息數(shù)據(jù)互操作的過程。OGC制定的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范已獲得當(dāng)前市場(chǎng)上絕大多數(shù)的商業(yè)GIS服務(wù)器的支持，已成為事實(shí)上的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

2 耕地地理信息共享服務(wù)及平臺(tái)

2.1 基于OGC標(biāo)準(zhǔn)的耕地及作物用地適宜性評(píng)價(jià) 地理信息服務(wù)

根據(jù)耕地及作物用地適宜性評(píng)價(jià)成果數(shù)據(jù)組成及OGC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，制定如下可發(fā)布成OGC標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)地理信息服務(wù),如表1所示。

表1 OGC標(biāo)準(zhǔn)的耕地地力及作物用地適宜性評(píng)價(jià)地理信息服務(wù)

基于OGC WFS規(guī)范語(yǔ)義，要素服務(wù)可向用戶或第三方應(yīng)用提供要素查詢服務(wù)。利用OGC-Filter，除了可實(shí)現(xiàn)類似于SQL的屬性過濾查詢，還可使用包含(Contains,WithIn,DWithin)、相交(Intersects,DIntersects)等空間關(guān)系謂詞實(shí)現(xiàn)空間過濾查詢。通過對(duì)二者組合可實(shí)現(xiàn)對(duì)耕地評(píng)價(jià)及作物用地適宜性評(píng)價(jià)的靈活查詢。如表1所示，主要提供了以下3類耕地信息要素查詢服務(wù)：

1)耕地單元基礎(chǔ)屬性要素服務(wù)。針對(duì)耕地地力評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)屬性數(shù)據(jù)(耕地單元的基礎(chǔ)土壤屬性，如土壤養(yǎng)分、立地條件等數(shù)據(jù))，向用戶提供屬性查詢服務(wù)，查詢結(jié)果根據(jù)WFS標(biāo)準(zhǔn)以地理標(biāo)記語(yǔ)言(geography markup language, GML)或Keyhole標(biāo)記語(yǔ)言(keyhole markup language, KML)封裝的XML文檔返回。

2)地力評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)要素服務(wù)。提供耕地地力的等級(jí)查詢服務(wù)，其結(jié)果同樣以GML或KML標(biāo)準(zhǔn)格式返回。

3)作物用地適宜性要素查詢服務(wù)。提供耕地評(píng)價(jià)單元的特定作物的用地適宜性等級(jí)查詢服務(wù)，作物用地適宜性信息對(duì)基層農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門的生產(chǎn)具有直接實(shí)踐指導(dǎo)意義。其結(jié)果以GML或KML標(biāo)準(zhǔn)格式返回，可直接供其他第三方農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)使用。

OWS服務(wù)可提供兩種Rest服務(wù)查詢方式，分別是KVP和XML請(qǐng)求格式，分別對(duì)應(yīng)于HTTP請(qǐng)求中的GET和POST這2種方法。以下為XML格式的WFS請(qǐng)求的某實(shí)例展示了在給定坐標(biāo)點(diǎn)5 000 m范圍內(nèi)，不適宜種植某作物(Tobaco)的耕地單元。

outputFormat="GML2"

xmlns: TobacoAssessment=http: //www.openplans.org/TobacoAssessment …>

the_geom

127.817265,25.5296504

5000

適宜性

分布等級(jí)專題圖可直觀地揭示研究區(qū)域內(nèi)耕地質(zhì)量和作物用地適宜性分布的情況，是耕地評(píng)價(jià)和作物用地適宜性評(píng)價(jià)的重要成果。相應(yīng)地，本文設(shè)計(jì)了針對(duì)耕地基礎(chǔ)屬性、耕地地力等級(jí)和作物用地適宜性等級(jí)的在線專題圖服務(wù)。

樣式圖層描述器(SLD)可對(duì)不同數(shù)據(jù)類型(點(diǎn)、線、多邊形)的各種復(fù)雜專題圖(唯一值圖、符號(hào)分級(jí)圖、顏色分級(jí)圖)的樣式進(jìn)行定義，同時(shí)配合OGC-Filter過濾器的使用，還可對(duì)渲染的屬性和空間范圍進(jìn)行進(jìn)一步限定，減少不必要的計(jì)算。通過指定預(yù)定義的存儲(chǔ)在GIS服務(wù)器上的SLD樣式，OGC-WMS服務(wù)可提供各種復(fù)雜在線專題圖制圖服務(wù)。以下為一個(gè)Tobaco適宜性專題圖請(qǐng)求服務(wù)實(shí)例，展示了一個(gè)向服務(wù)平臺(tái)發(fā)起指定樣式專題圖請(qǐng)求的KVP格式的WMS-GetMap請(qǐng)求，即

http: //localhost: 8080/geoserver/wms?bbox=115.36,26.11,115.83,26.68&styles=Tobaco Assessment Class & Format=image/png&request=GetMap&layers=TobacoAssessment: LandClass&width=550&height=250&srs=EPSG: 4326

該實(shí)例請(qǐng)求TobacoAssessment: LandClass圖層的“TobacoAssessmentClass”(預(yù)定義并存儲(chǔ)在GIS服務(wù)器中)樣式的繪圖服務(wù)，并且指定了繪圖的范圍及空間參考坐標(biāo)系。

耕地地力評(píng)價(jià)報(bào)告和作物適宜性報(bào)告通常都包括了大量的統(tǒng)計(jì)表格用以對(duì)研究區(qū)域內(nèi)的耕地情況進(jìn)行詳細(xì)分析說(shuō)明。OGC-WPS接口提供了靈活的服務(wù)定義接口，可對(duì)任何語(yǔ)義的網(wǎng)絡(luò)處理服務(wù)的輸入接口及參數(shù)、輸出結(jié)果進(jìn)行定義。GIS服務(wù)器通過發(fā)布符合OGC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的WPS服務(wù)，可向用戶提供各種自定義的網(wǎng)絡(luò)處理和分析服務(wù)。成果報(bào)告中包含的一些無(wú)法使用OGC-WFS配合OGC-Filter進(jìn)行查詢的大量統(tǒng)計(jì)信息及其他一些高級(jí)的分析服務(wù)都可使用自定義的OGC-WPS服務(wù)進(jìn)行擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)。以下實(shí)例展示了返回某縣南山鎮(zhèn)中低產(chǎn)耕地的限制因素統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的XML格式的WPS服務(wù)請(qǐng)求：

LandExtendingService : ZDCTXinzhi

Layer

Changting

TownName

南山鎮(zhèn)

Properties

干旱漬澇酸性

result

2.2 共享服務(wù)平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

基于待發(fā)布的耕地地力與作物用地適宜性數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)地力地理信息服務(wù)，設(shè)計(jì)了如圖1所示的共享服務(wù)平臺(tái)。

圖1 共享服務(wù)平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)

如圖1所示，與傳統(tǒng)Web應(yīng)用平臺(tái)一樣，平臺(tái)主要由3層組成，而作為平臺(tái)核心的服務(wù)層主要由2個(gè)子系統(tǒng)組成： 耕地及作物用地適宜性評(píng)價(jià)綜合地理信息服務(wù)子系統(tǒng)和服務(wù)管理子系統(tǒng)。其中耕地及作物用地適宜性評(píng)價(jià)綜合地理信息服務(wù)子系統(tǒng)構(gòu)建在GIS服務(wù)器之上，當(dāng)前主流的網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)服務(wù)器都支持對(duì)空間數(shù)據(jù)的管理并將其發(fā)布為OGC網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

當(dāng)前廣泛采用的ArcGIS Server服務(wù)器及其桌面產(chǎn)品提供了強(qiáng)大的綜合地圖制圖及在線發(fā)布的服務(wù)，但其產(chǎn)品價(jià)格昂貴，且基于ArcMap桌面產(chǎn)品的專題圖制作方式及動(dòng)態(tài)地圖發(fā)布服務(wù)并不符合OGC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。因此，平臺(tái)采用了結(jié)合WMS服務(wù)與SLD符號(hào)樣式實(shí)現(xiàn)的在線專題圖繪圖服務(wù)的實(shí)現(xiàn)方式。預(yù)先編制的各種專題SLD符號(hào)樣式存儲(chǔ)于GIS服務(wù)器之中，并通過WMS請(qǐng)求的STYLES參數(shù)，將圖層與渲染的SLD符號(hào)樣式結(jié)合起來(lái)。

服務(wù)管理子系統(tǒng)負(fù)責(zé)服務(wù)的目錄管理、服務(wù)申請(qǐng)、授權(quán)、運(yùn)行分析與監(jiān)控。管理并監(jiān)控上層應(yīng)用對(duì)服務(wù)平臺(tái)中的共享地理信息服務(wù)的應(yīng)用情況。

數(shù)據(jù)質(zhì)量控制在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和規(guī)程的指導(dǎo)下貫穿整個(gè)平臺(tái)。

2.3 基于開源方案的共享服務(wù)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

當(dāng)前諸多的GIS服務(wù)器產(chǎn)品都提供了對(duì)OGC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的支持，OGC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范已成為事實(shí)上的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。開源GIS服務(wù)器產(chǎn)品也提供了對(duì)OGC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的良好支持，并且在性能上表現(xiàn)出色，應(yīng)用廣泛。在保證性能的前提下，使用開源GIS服務(wù)器產(chǎn)品有利于降低共享服務(wù)平臺(tái)的成本。本文構(gòu)建的平臺(tái)基于開源GIS服務(wù)器GeoServer和開源關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器產(chǎn)品PostgreSQL及其空間擴(kuò)展PostGIS。使用PostgreSQL+PostGIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)大量的空間數(shù)據(jù)。GeoServer則以O(shè)WS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)形式發(fā)布耕地及作物用地適宜性評(píng)價(jià)地理信息服務(wù)。

3 共享服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)

圖2展示了由共享服務(wù)平臺(tái)提供地理信息服務(wù)支持的示范應(yīng)用系統(tǒng)——福建省耕地土壤信息查詢系統(tǒng)。系統(tǒng)基于主流B/S架構(gòu)，采用MVC模式開發(fā)，使用OpenLayers開源地圖客戶端調(diào)用共享服務(wù)平臺(tái)的OGC標(biāo)準(zhǔn)的Rest服務(wù)。

圖2 示范應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)例

通過調(diào)用共享服務(wù)平臺(tái)提供的耕地和土壤的基礎(chǔ)信息的屬性查詢與各種專題圖在線制圖服務(wù)。系統(tǒng)提供了如下功能： ①基礎(chǔ)土壤信息要素查詢，提供耕地管理單元中基礎(chǔ)屬性信息的查詢及統(tǒng)計(jì)； ②耕地地力評(píng)價(jià)專題圖功能，包括堿解氮、有效磷、速效鉀、耕地地力等級(jí)、用地適宜性評(píng)價(jià)等專題圖； ③按行政區(qū)劃專題及屬性查詢； ④其他分析工具。

4 結(jié)論

耕地地力與作物種植適宜性評(píng)價(jià)是改善耕地質(zhì)量，促進(jìn)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)布局的基礎(chǔ)性工作，當(dāng)前這方面的研究工作主要集中在指標(biāo)體系、評(píng)價(jià)方法等方面，并且積累了大量的地理信息數(shù)據(jù)成果。這些珍貴的成果通常以靜態(tài)、離線、孤立的形式存在。尚缺少可提供符合標(biāo)準(zhǔn)的農(nóng)業(yè)專題地理信息服務(wù)的區(qū)域性在線服務(wù)平臺(tái)。各基層生產(chǎn)者及科研部門在利用相應(yīng)科研成果數(shù)據(jù)時(shí)仍然存在著各種權(quán)限及技術(shù)壁壘，客觀上造成了極大浪費(fèi)。

因此，本文利用開源網(wǎng)絡(luò)地理信息服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)建了符合OGC標(biāo)準(zhǔn)的耕地地理信息綜合服務(wù)共享平臺(tái)，并基于積累的福建省耕地地力及用地適宜性評(píng)價(jià)成果數(shù)據(jù)構(gòu)建了示范應(yīng)用系統(tǒng)。該平臺(tái)一方面可為基層農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者和部門提供包括土壤屬性、耕地地力、作物種植適宜性等耕地信息的在線查詢及動(dòng)態(tài)專題圖制圖等服務(wù)，為測(cè)土配方施肥及區(qū)域種植優(yōu)化布局提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支持； 另一方面也可為其他相關(guān)科研及決策部門提供大量寶貴的耕地及作物適宜性的標(biāo)準(zhǔn)化在線共享服務(wù)，打破數(shù)據(jù)孤島，進(jìn)一步促進(jìn)區(qū)域農(nóng)業(yè)耕地地理數(shù)據(jù)的共享與互操作，為整合區(qū)域農(nóng)業(yè)地理數(shù)據(jù)資源提供一種新的實(shí)踐方法和思路。

目前共享平臺(tái)還在進(jìn)一步的建設(shè)完善中，仍有大量的福建省作物用地適宜性評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)有待整理及發(fā)布，其他輔助的專題圖層如行政區(qū)劃、道路等也將增加到系統(tǒng)之中。另外，數(shù)據(jù)的更新與管理機(jī)制也是下一步工作的重點(diǎn)。

[1] 新華社.中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于落實(shí)發(fā)展新理念加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化實(shí)現(xiàn)全面小康目標(biāo)的若干意見[EB/OL].(2016-01-27)[2016-04-09].http://www.gov.cn/zhengce/2016-01/27/content_5036698.htm. Xinhua News Agency.The CPC central committee,opinions on implementation of new concept of development to accelerate agricultural modernization for achieving the goal of the all-round well-off society[EB/OL].(2016-01-27)[2016-04-09].http://www.gov.cn/zhengce/2016-01/27/content_5036698.htm.

[2] 張海濤,周勇,汪善勤,等.利用GIS和RS資料及層次分析法綜合評(píng)價(jià)江漢平原后湖地區(qū)耕地自然地力[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2003,19(2):219-223. Zhang H T,Zhou Y,Wang S Q,et al.Natural productivity evaluation of cultivated land based on GIS and RS data in Houhu Farm of Jianghan Plain[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2003,19(2):219-223.

[3] 唐嘉平,劉釗.基于GIS的特色經(jīng)濟(jì)作物種植適宜性評(píng)價(jià)系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學(xué)與綜合研究,2002,18(1):9-12. Tang J P,Liu Z.Suitability assessment system for cash crops production based on GIS[J].System Sciences and Comprehensive Studies in Agriculture,2002,18(1):9-12.

[4] 吳鵬飛,孫先明,龔素華,等.耕地地力評(píng)價(jià)可持續(xù)研究發(fā)展方向探討[J].土壤,2011,43(6):876-882. Wu P F,Sun X M,Gong S H,et al.On sustainable research of culitivated land productivity assessment[J].Soils,2011,43(6):876-882.

[5] 王飛,邢世和.GIS支持下的福建省春花生用地適宜性評(píng)價(jià)[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2008,16(2):475-481. Wang F,Xing S H.Evaluation of the suitability of land resources for spring peanut in Fujian Province on GIS platform[J].Chinese Journal of Eco-Agriculture,2008,16(2):475-481.

[6] 周冬梅,張仁陟,孫萬(wàn)倉(cāng),等.甘肅省冬油菜種植適宜性及影響因子評(píng)價(jià)[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2014,22(6):697-704. Zhou D M,Zhang R Z,Sun W C,et al.Evaluation of the suitability and influencing factors of winter rapeseed planting in Gansu Province[J].Chinese Journal of Eco-Agriculture,2014,22(6):697-704.

[7] 賴科霞,諸云強(qiáng),范媛媛,等.北京農(nóng)業(yè)地理空間信息共享服務(wù)平臺(tái)研究[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展,2015,25(8):170-174. Lai K X,Zhu Y Q,Fan Y Y,et al.Study on Beijing agricultural spatial information sharing service platform[J].Computer Technology and Development,2015,25(8):170-174.

[8] 吳嘉平,胡義鐮,支俊俊,等.浙江省1:5萬(wàn)大比例尺土壤數(shù)據(jù)庫(kù)[J].土壤學(xué)報(bào),2013,50(1):30-40. Wu J P,Hu Y L,Zhi J J,et al.A 1:50 000 scale soil database of Zhejiang Province,China[J].Acta Pedologica Sinica,2013,50(1):30-40.

[9] 張維理,張認(rèn)連,徐愛國(guó),等.中國(guó):1:5萬(wàn)比例尺數(shù)字土壤的構(gòu)建[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2014,47(16):3195-3213. Zhang W L,Zhang R L,Xu A G,et al.Development of China digital soil maps(CDSM) at 1:50 000 scale[J].Scientia Agricultura Sinica,2014,47(16):3195-3213.

[10]周慧珍.中國(guó)土壤信息共享研究——1∶400萬(wàn)中國(guó)土壤分布式查詢數(shù)據(jù)庫(kù)[J].土壤學(xué)報(bào),2002,39(4):483-489. Zhou H Z.Sharing of soil information data distributed inquiry data base of 1:4M soil information of China[J].Acta Pedologica Sinica,2002,39(4):483-489.

[11]施建平,楊林章,潘賢章.中國(guó)土壤數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)整合面臨的問題和解決方案[J].科研信息化技術(shù)與應(yīng)用,2009,2(4):34-41 Shi J P,Yang L Z,Pan X Z.The problems and solutions of the data integration for soil database of China[J].e-Science Technology & Application,2009,2(4):34-41.

[12]黃素麗.數(shù)字城市地理空間框架數(shù)據(jù)更新機(jī)制探討[J].測(cè)繪與空間地理信息,2015(1):172-174. Huang S L.The research on digital city geospatial framework’s data update mechanism[J].Geomatics & Spatial Information Technology,2015(1):172-174.

[13]浙江省國(guó)土資源廳.國(guó)土資源部辦公廳關(guān)于部署開展2014年全國(guó)耕地質(zhì)量等別調(diào)查評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)工作的通知[Z].國(guó)土資廳發(fā)〔2014〕8號(hào),2014. Ministry of Land and Resources of the People’s Republic of China.Office of the Ministry of land and resources,circular of office of the Ministry of land and resources concerning the deployment of launching national evaluation and monitoring work of cultivated land grad in 2014[Z].Office of MLR[2014]8,2014.

[14]李珊珊.耕地地力評(píng)價(jià)和農(nóng)用地分等理論、方法比較研究——以河南省延津縣為例[D].鄭州:河南農(nóng)業(yè)大學(xué),2012. Li S S.Comparative Study on the Theory and Method Between the Evaluation of Cultivated Land Productivity and the Classification on Agricultural Land：A Case of Yanjin County,Henan Province[D].Zhengzhou:He'nan Agricultural University,2012.

[15]孫九林,諸云強(qiáng),閭國(guó)年,等.地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享國(guó)家平臺(tái)構(gòu)建、關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用服務(wù)[J].中國(guó)科技成果,2015(2):70-72. Sun J L,Zhu Y Q,Lyu G N,et al.The construction,key technologies and applying services of national data sharing infrastructure of earth system science[J].China Science and Technology Achievements,2015(2):70-72.

[16]龔健雅,吳華意,張彤.對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)、空間信息和地學(xué)知識(shí)的共享[J].測(cè)繪地理信息,2012,37(5):10-12. Gong J Y,Wu H Y,Zhang T.Sharing earth observiation data, geospatial information and geoscience knowledge[J].Journal of Geomatics,2012,37(5):10-12.

[17]Janowicz K,Schade S,Br?ring A,et al.Semantic enablement for spatial data infrastructures[J].Transactions in GIS,2010,14(2):111-129.

[18]中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部.NY/T 1634—2008耕地地力調(diào)查與質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2008. The Ministry of Agriculture of the People’s Republic of China.NY/T 1634—2008 Rules for Soil Quality Survery and Assessment[S].Beijing:China Agriculture Press,2008.

(責(zé)任編輯：李瑜)

SpatialinformationserviceofcultivatedlandbasedonOGCstandards

FAN Xieyu1，2， XING Shihe1，2， YANG Liyang3， QIU Longxia1，2， ZHANG Liming1,2

(1.CollegeofResourceandEnvironmentalScience,FujianAgricultureandForestryUniversity,Fuzhou350002,China; 2.UniversityKeyLabofSoilEcosystemHealthandRegulationinFujian,Fuzhou350002,China; 3.PutianMunicipalBureauofLandandResources,Putian351100,China)

Cultivated land quality and planting suitability constitute a significant basis of cultivated land resource and agricultural sustainable development. Volumes of spatial data sets accumulated by crop suitability evaluation and land productivity surveying were dispersed over different organizations. Therefore, based on OGC standards, the authors investigated the sharing mechanism for spatial data sets of cultivated land quality and planting suitability. A regional sharing services platform for cultivated land integrated information was built. With Fujian Province as an example, an application system was built. The platform improves the sharing and availability of the result of cultivated land researches and provides significant scientific data support for agricultural sustainable development.

OGC; sharing service; cultivated land productivity assessment; crop suitability evaluation

10.6046/gtzyyg.2017.03.33

范協(xié)裕，邢世和，楊荔陽(yáng),等.基于OGC標(biāo)準(zhǔn)的耕地地理信息共享服務(wù)[J].國(guó)土資源遙感,2017,29(3):224-230.(Fan X Y，Xing S H，Yang L Y,et al.Spatial information service of cultivated land based on OGC standards[J].Remote Sensing for Land and Resources,2017,29(3):224-230.)

2016-02-25；

2016-05-20

福建省科技廳高校產(chǎn)學(xué)合作項(xiàng)目“福建省農(nóng)林用地優(yōu)化利用信息共享平臺(tái)研究發(fā)與應(yīng)用”(編號(hào)： 2017N5006)和福建省教育廳科技計(jì)劃項(xiàng)目“水土流失區(qū)主要農(nóng)作物優(yōu)化肥配方施肥信息管理系統(tǒng)研制與應(yīng)用”(編號(hào)： JA14102)共同資助。

范協(xié)裕(1985-)，男，博士，講師，研究方向?yàn)榭臻g數(shù)據(jù)挖掘，網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)及應(yīng)用。Email: xunbei100@aliyun.com。

P 208

： A

： 1001-070X(2017)03-0224-07