论文电子政务空间信息服务需求、技术与应用.doc

电子政务空间信息服务:需求、技术与应用刘纪平 王 亮中国测绘科学研究院 北京市 100039E-mail:L摘要：本文总结了空间信息服务的现状，讨论了电子政务与空间信息服务的关系，提出了电子政务空间信息服务的要求，讨论了空间信息服务关键技术，介绍了电子政务空间信息服务的应用情况。关键词：电子政务 空间信息服务 需求 技术 应用Abstract：Based on the status of spatial information service for E-government, the authors discuss the relationships between E-government and spatial information service, analyze the demands of spatial information service for E-government, and propose some core technologies. Finally, the authors introduce the application of spatial information service for E-government.1. 空间信息服务现状随着人们对地理信息系统认识和应用的不断加深，地理信息系统理论的发展，地理信息逐步从二维向多维动态方向发展，以满足在资源、环境、城市等领域的迫切需要。在技术发展方面，基于Client/Server结构、Brows/Server结构地理信息系统已引起了广泛关注，利用INTERNET实现地理空间数据及其空间分析服务，可以将地理信息系统扩展到全社会的应用(张清浦，2003)。由于人们处理和查询的信息中有许多与地理位置有关，随着人们对GIS应用的需要，利用Internet在Web上发布和出版空间数据，利用浏览器浏览、查询和获取所需的空间数据乃至进行更复杂的GIS应用，是GIS发展的必然趋势(张梨等，1998；邓广等，1998)。新一带地理信息系统软件的核心是空间、属性数据的组织、管理、操纵、分析以及与其他应用软件的集成，需要支持分布式处理和互操作（方裕等，2001）。Web技术由于克服了传统的面向对象、组件技术在网络环境下的不足，基于WEB技术的地理信息服务已成为是当前地理信息服务主流技术（邬伦，2003；Minsoo Kim，2005）。而在互联网时代产生的Web Service技术可直接将各种组织、应用程序、服务及设备链接起来，实现在不同平台以一致方式交换和描述数据，实现多部门网上联合办公、支持政府宏观决策和运行控制以及信息资源共享，基于Web Service技术的空间信息服务已成为以系统为中心转向以数据为中心，实现空间数据共享与服务的重要转折点（董卫华，2005）。2. 电子政务与空间信息服务的关系（1）空间辅助决策是电子政务从简单服务到复杂服务的必然结果电子政务在新世纪进入了一个新的发展阶段，地理信息系统等技术已作为深层次应用系统，在电子政务中发挥重要的作用（楼培敏等，2002）。电子政务的服务内容也是从简单的政府网页服务逐步发展为数字社区的高级服务，主要经历了以技术实施为主的电子政务初级阶段、以信息交换为主的电子政务中级阶段和以满足公众需求和协同工作支持的高级阶段（纪建悦等，2002），如图1所示。电子政务的成熟度图1电子政务不同发展阶段数字区域、辅助决策内部OA政府网页政府网站网上交互办公务电子政务功能建设复杂度强弱难易资源共享、协同工作初级阶段中级阶段高级阶段（2）空间辅助决策可以为电子政务发展的各个阶段提供支持在初级阶段，可以支持网上信息发布 空间信息不仅是重要的信息资源，可以展现基础设施、环境、资源等各种信息，同时可以作为各种与空间位置有关信息发布的载体。WebGIS的发展则为空间信息面向社会服务提供了技术支持，可以将GIS应用从一个部门扩展到跨部门、跨地区、跨行业甚至可以成为面向全社会的信息服务。在中级阶段，可以作为网上信息交互的工具对许多与空间信息有关的业务，利用空间信息处理工具可以实现各种信息网上直观的管理、处理和结果展示，空间信息服务平台已作为各种信息汇集和交互的重要工具。网上联合办公需要处理大量空间信息，需要得到空间信息管理、查询、分析的功能支持。在高级阶段，可以作为辅助决策的手段目前，电子政务主要服务于多部门网上联合办公、支持政府的宏观决策和运行控制及信息资源社会共享。作为辅助决策重要组成部分的空间辅助决策对重大环境、社会、经济建设的很多问题可以起到支撑作用。政府的宏观决策和运行控制涉及大量空间分析、决策与预测技术，是将数据转化为信息和知识的重要手段。（3）空间数据基础设施是电子政务的主要数据基础随着信息高速公路在全球的兴起，西方发达国家已开始建立“国家信息基础设施”（NII）。为了满足和适应信息应用技术的高速发展，使与地理位置相关的各种信息可以在网络环境下表达、描述和查询，需要建立“国家空间基础设施”（NSDI），从社会、经济、可持续发展各方面综合考虑，同时将信息技术推进到人们的日常工作、生活和娱乐中，在地理参考支持下应重点解决的数据获取、数据共享、网络建设及数据库建设等问题。因此，作为社会信息化基础的空间基础设施同样是电子政务的基础。3. 电子政务空间信息服务的基本要求将空间信息应用到电子政务中，形成了电子政务空间信息服务应用领域，需要满足以下条件： （1）采用INTERNET/INTRANET技术体系由于电子政务的服务对象是政府机关工作人员，因此，对应用系统总的要求是易于安装、易操作、使用方式统一。而INTERNET/INTRANET技术由于其在使用方式的巨大优势已成为政务机关普遍采用的技术体系，因此，作为为电子政务服务的应用系统，整体也应采用INTERNET/INTRANET技术。（2）数据动态交换与更新电子政务不同于一般应用系统最主要的特征是数据资源的权威性，主要数据由业务主管部门提供，这样一来就导致了应用系统中的数据与数据源单位数据不一致的问题；因此，必须采取有效的技术手段保证各种权威数据的动态更新，以满足应用的需要。（3）满足交互的需要除了一般的信息发布外，即使在WEB环境下，对类似辅助决策这样的应用，电子政务应用系统应根据不同用户的要求进行交互处理，对以可视化见长的空间信息服务系统更是如此。（4）完整的功能要求一般情况下，政府信息服务系统以查询检索为主，这一假象掩盖了政府信息系统对完整功能的需求。事实上，面向电子政务的应用系统同样需要信息交换、数据更改、维护和一致性检查，所不同的是这类功能主要由少数系统维护人员使用；同时，政府信息系统的信息需要采用有效手段支持授权访问，更加关注提供信息、乃至知识的服务，这就需要更强有力的功能支持。（5）系统要具有较高的响应速度对于面向各级领导服务的系统，如果系统响应时间过长（一般不超过几秒）就很难满足需要。面对海量空间数据的处理和复杂的空间分析运算，在INTERNET/INTRANET环境下实现电子政务空间信息服务面临较大的挑战。（6）保证在安全平台和应用平台下运行，支持数据资源统一管理和授权访问党政部门的工作涉及到部门乃至国家的利益，同一般系统相比，在安全性、保密性等方面有更高的要求。如何保证涉秘信息在存取、处理和传输环节中的保密性、完整性和不可否认性，无疑是电子政务建设成败的关键。因此，电子政务空间辅助决策系统需要支持在公开密钥基础设施基础上的授权访问机制。4. 电子政务空间信息服务关键技术4.1. 数据交换与整合有效的数据交换和信息共享是电子政务成败的关键，数据资源交换与整合技术主要解决不同来源、不同类型、不同格式、不同时态、不同语义数据的交换与整合。WebService技术是一种新的面向服务的体系结构，具有协议的通用性、语言独立性和软件重用等特点，因此，可以作为数据交换的主要技术手段（何文娟等，2003）。利用上述先进、标准和开放的技术，可以基于XML和通过面向对象的机制实现对数据的封装，可以通过数据库引擎形成统一的访问和控制机制；通过建立标准业务过程的Web Service组件，可以实现面向电子政务平台各应用系统的互通和信息交换。电子政务数据交换的主要功能包括：数据传输与接收；数据发送；应用接口；控制管理。数据交换流程如图2所示。源数据A图2数据交换基本过程监控管理数据格式转换数据发送数据接受送NET网闸网闸数据格式转换数据发送数据接受送监控管理目标数据库4.2. 服务架构一般电子政务采用四层技术架构，安全体系贯穿于各个层次。其中，底层为硬件、外网、内网专网网络环境；数据访问层集成各种数据资源的访问、转换、提取、过滤、析取、挖掘等操作；信息交换层支持跨平台相关数据的共享与交换；应用层提供面向电子政务应用的构建、配置部署，形成各种应用系统。新一代地理信息系统软件的核心是空间、属性数据的组织、管理、操纵、分析以及与其他应用软件的集成，需要支持分布式处理和互操作。为了支持分布式环境下各种空间数据的共享和互操作，需要采用由系统软件、数据表现、通用数据服务和应用组成的系统结构。空间信息服务体系结构的设计除考虑空间信息的一般处理需要外，重点要体现以下几点特殊需要：(1) 由于电子政务要在可信的、安全的网络环境下运行，通过e-认证建立互相信任，以支持在公众与政府之间、政府各部门之间使用电子互动手段，因此，系统需要架构于信息安全基础设施之上；(2) 大量政务信息（如灾情、进度数据、更新数据）需要动态交换和加载；(3) 数据层除了对数据存储外，还需要支持数据维护、更新、转换等基本功能。按照上述要求，空间信息服务体系结构由数据交换层、数据管理与维护层、应用服务功能层、表现层和信息安全基础设施五部分组成（见图2）：第四层表现层第三层应用服务层第二层管理与维护层第一层数据交换层浏览器应用服务功能组件群组件群关系数据库(ORACLE、SQL server数据交换中心Applet、Html、Xml、JAVA 3DA安全支撑平台服务管理组件综合查询组件空间分析组件可视化组件DSS组件单向信息交换闸图3 电子政务空间信息服务体系结构内网外网4.3. 面向政务应用的信息组织在电子政务环境下，各种信息的组织和处理与业务紧密衔接，用户关心的信息及对其操作已不可分离，用户需要直接从系统获得面向各种电子政务业务的数据及其操作，资源、信息与及其操作呈现一体化趋势，基于一般GIS数据库、图层、空间实体的操作需要输入大量专业参数，不适合政务人员使用。电子政务应用系统应逐步实现规范化和标准化。通过对其处理流程的分析，不难发现，许多业务涉及的数据（信息）、操作类型和操作参数可以分类提练，形成不同的信息对象，从而提高系统服务的实效。通过将数据、数据操作类型和操作参数绑定为一个信息实体，以减少解决实际问题时繁琐的功能选择、数据选择和操作参数选择。以下是电子政务空间辅助决策系统采用的数据与操作封装形式化的描述语言：操作类型操作数据操作参数1操作参数2操作参数n结果表达方式其中：操作类型包括常见的空间数据操作，如空间实体查询、空间关系查询、空间分析、统计地图等，也包括非空间数据操作，如统计报表、统计分析、预测等；操作数据为参加计算的数据，既包括来自空间数据库的数据，也包括来自非空间数据库中的数据；操作参数需与操作类型匹配，如空间包含的半径、数据库查询的临界值等，空间操作因类型不同，操作参数差异较大；结果表达方式包括表达的类型和表达的参数，如分级统计和分级参数。根据上述操作封装语言，对全国各县国民经济总产值的分级显示可以描述如下：库查图全国各县国民经济.db 国民经济统计数据表国民经济总产值用户标识码8（分级数）4（采用色表组）万元（单位）4.4. GIS与DSS技术的集成以GIS为统一数据管理和操作平台，通过地理编码使空间数据与非空间数据连接，采用组件化技术实现GIS与DSS的功能集成，GIS与DSS中间计算结果采用内存、XML文件进行数据交换。地理空间数据库综合信息仓库非空间数据库空间数据存取组件非空间数据存取组件数据仓库存取组件地理编码处理组件空间数据可视化组件空间查询、分析组件专题制图组件分析与模型组件文本数据表统计数据查询组件文本表格智能统计图表组件图4 GIS与DSS组件级功能集成框架4.5. 与数据压缩技术的集成图5 通过数据交换技术获得的水情动态信息实践证明，网络环境下大量空间数据的传输仍然是影响系统效率的瓶颈问题。与数据压缩技术的集成的主要目的是解决网络环境下（尤其是广域网）数据快速传输，减少信息的存储容量，大大降低存储设备的投资。系统与数据压缩技术集成主要在数据调度和存储环节，压缩后的数据读取时间和传输时间均会显著减少，而解压缩时间会添加，压缩对响应时间的总体影响，将取决于这三者之大小。5、电子政务空间信息服务应用目前,电子政务空间信息服务的主要技术已在“中国电子政务空间辅助决策示范工程”中得到应用。该项应用以地理空间数据为基础，利用中国测绘科学研究院、大连理工大学、北京鼎天软件公司联合研发的平台，采用组件式服务体系结构，服务程序利用IIS的.Net插件方式与IIS服务进行集成，浏览器端通过HTML、XML和Java插件实现信息展示、查询、统计、分析及服务器中间件交互。工程实现了多个部门和单位联合建立的防灾减灾、西部大开发、政务信息资源、东盟自由贸易区、电子地图等应用系统在政府专网投入应用，为用户提供了基于空间信息多种信息服务（参见图五、图六）。图6 GIS与DSS集成应用于经济预测实验6. 结束语电子政务空间信息服务是整个电子政务的重要组成部分。本文从一个侧面对电子政务空间信息服务的需求、技术进行了讨论，通过实践对相关技术进行了验证。随着政府管理与决策要求的不断提高，空间信息服务的面将不断扩展，技术将不断发展和深化。未来电子政务空间信息服务技术还需要解决信息智能提取、OA与空间信息技术整体集成、分布式信息虚拟管理等问题。参考文献 1 楼培敏、纪龙，网络时代的政