地理信息服务的思索与探讨

第31卷 第4期 2008年8月 测绘与空间地理信息 GEOMATICS 2.信息工程大学 测绘学院,河南 郑州450052) 摘要: GIS正在从传统意义上的地理信息系统向地理信息服务偏移,地理信息服务已成为信息服务业中重要组 成部分之一。文中归纳总结了地理信息服务概念、 技术体系、 服务模式以及我国地理信息服务发展的差距、 对策 与建议。 关键词:地理信息系统;地理信息服务;技术体系;服务模式;地理信息市场 中图分类号: P208 文献标识码:B 文章编号: 1672 - 5867(2008) 04 - 0140 - 04 Thoughts and D iscussion on Geographic I nformation Services TANG Dong - mei 1 , YE Xiu - song 2 ( 1. Ji angxiCollege of Applied Professional Technology, Ganzhou 341000, China; 2. I nstitute of Surveying andMapping, Information Engi neering Un iversity, Zhengzhou 450052, China) Abstract: The GIS is deflecting toward geographic information services from geographic information system of traditionalmeaning . Geo2 graphic information services have been the important component in the industry of information service. This paper concludes the con2 cept, architecture of technology, service mode of geographic infor mation services and development counter measures and suggestions of geographic infor mation services in our country . Key words:geographic infor mation system; geographic infor mation services; architecture of technology; service mode; geographic infor2 mation market 0 引 言 信息是国家的战略资源。我们面对着一个信息极其 丰富的时代,一般认为约8O%的信息都与地理空间位置 有关。同时,由于科学技术的飞速发展,通过遥感、 对地观 测系统、 自动监测系统获得的数据与信息增长积累非常 迅速,以至达到“ 信息爆炸 ” 的程度。可是,另一方面,巨 大的空间信息能被充分利用的只有百分之几,浪费惊人。 造成这种局面有观念的局限、 信息处理能力的限制和“ 数 字鸿沟 ” 的影响等。而其中一个重要因素是,我们缺乏一 个主动的信息共享的服务系统,使得用户能够在网络条 件下方便地获得数据和信息,方便地共享网络连接着的 各种设备与软件资源,方便地形成用户自己需要的信息 产品,从而最大限度地共享资源,产生效益。另外, GIS数 据不仅量大,而且相互关联,不同于那些只返回少量记录 的事务查询, GIS查询结果要通过地图的形式来表达,并 且查询对象是成千上万的要素。因此,标准和互操作性 一直是GIS很重要的基础。 今天, GIS正从一个应用于独立项目和部门的工具, 逐渐演变成机构和社会共享信息的框架。国家空间基础 设施(NSD I)是建设“ 数字地球 ” 的重要组成部分,通过它 全社会能对地球空间数据(即地理信息)实行充分的利用 和共享。只有建立了完善的国家空间基础设施,才能为 数字地球建立超级的技术支持和完善的运作机制。这就 是每一个国家对GIS(Geographic Information System,地理 信息系统)技术重视的原因所在。 对于GIS技术,在经过了几十年的发展之后,下一个 方向是什么?作为GIS和制图技术的权威,同时也在全球 GIS领域有着极高声望的美国ESRI公司总裁Jack Dan2 germond在接受记者采访时指出, GIS技术中的“S” 正在由 System (系统)向Services(服务)转变1。也就是说 , GIS 正在从传统意义上的地理信息系统向地理信息服务发生 偏转。这充分反映了当今对建立主动地理信息服务系统 的迫切需求。 1 地理信息系统与地理信息服务 谈到地理信息服务,我们自然会联想到地理信息系 统。地理信息系统( geographic information system, GIS)是 地理信息科学的技术系统,它是在计算机硬软件的支持 下,运用系统工程和信息科学的理论和方法,综合地、 动 态地获取、 存储、 传输、 管理、 分析和利用地理信息的空间 信息系统 2 。事实上,地理信息系统的发展经历了技术 研究、 集成应用到产品服务,直至今天正在向信息服务转 变。可以说,地理信息系统正在成为地理信息服务的得 力工具和有效的技术手段。 在整个地理信息产业中,相比一般的GIS项目(包括 开发与应用 ) , 地理信息服务应该同时具有以下特征: 提供的产品主要是地理信息,其次才是让用户享受服务 所必须的软硬件; 其实施过程具有持续的特征,不同于 一般GIS项目具有明确的期限; 用户个体的不确定性和 随机性; 具有持续的经济收益或者社会效益的回报。 地理信息服务( geographic information services, GIS) , 就是对地理信息提供的服务,它包括地理数据服务和地 理信息系统信息处理功能的服务。地理信息服务的关键 是要实现地理信息的标准化以及地理信息处理功能的通 用性,只凭地理数据转换远不能实现信息的共享,只有在 更高层次上不同应用及系统之问相互合作,实现互操作, 才能真正达到地理信息服务的目的 3 。 2 地理信息服务的技术体系 国际标准化组织( ISO)根据信息技术服务的类别,扩 展定义了地理信息服务的6种类别 4 。我们从中可以将 地理信息服务的技术体系划分为信息获取技术、 信息处 理技术、 信息传输技术、 信息终端技术以及信息表现技 术。 2. 1 地理信息获取技术 专家认为,数据的快速获取与更新是制约GIS发展的 瓶颈问题 2 。对于地理信息服务来说,数据获取与更新 更是关键,因为,在信息服务中,必须做到信息的现势性。 因此,今后的数据采集必须采用包括3S技术在内的多种 手段。 2. 2 地理信息处理技术 地理信息的采集、 编辑、 编码、 压缩、 存储、 管理、 分析 计算等均可以认为是地理信息处理技术。可以归纳为两 个最重要的技术,即地理信息系统软件技术和数据库技 术。在地理信息服务中,对地理信息的快速和海量处理 能力尤其显得重要。 2. 3 地理信息传输技术 目前,信息传输最重要的两个技术分别是计算机网络 和无线通信网络。包括网络的带宽、 容量等性能指标及相关 协议标准等。在地理信息服务中,由于要传输大量的空间数 据和图形图像数据,因此,对计算机网络和无线通信网络的 性能指标和相关协议标准提出了更高的要求。 2. 4 地理信息终端技术 除了PC终端(这里不做详细论述)以外,在地理信息 服务中,另一个重要因素就是移动终端技术。移动终端 大致分为车载式和手持式两大类。可以相信,未来的地 理信息服务中,对移动终端的信息服务将逐步成为该产 业的重要生长点。因为对移动终端提供的信息服务中, 与位置有关的服务将占重要比重。 2. 5 地理信息表现技术 表现技术可以理解为如何将地理信息快速、 直观、 生 动地向用户表达出来,并向用户提供友好的交互手段。 相比专业的GIS应用来说,在地理信息服务中,地理信息 的表现技术更为重要,并必须充分考虑用户心理,如: 界面简洁明了,并且具有一定的趣味性,使用户对该系统 具有信心并产生兴趣;操作简单,无需花太多时间就可 以掌握系统的使用方法; 在GIS原理和功能表达上,某 些计算机术语应该通俗化,以易于用户接受; 系统应该 实时对用户的操作做出响应,尽量缩短用户的等待时间 等,因此系统必须从界面设计、 辅助帮助、 屏幕动画、 信息 的动感表现、 操作风格等方面满足用户要求。在移动终 端上的信息表现技术更需要进一步研究。由于移动终端 设备的各种性能指标往往远低于PC终端,除了对硬件设 备的要求外,对终端软件(多数为嵌入式GIS系统)提出 了更高的要求。 3 地理信息服务的服务模式 良好的服务模式是地理信息服务得以实施的关键。 综合目前国内外的实际情况,归纳起来有以下几种。 3. 1 基于Mobile Agent的地理信息动态服务模 式 基于Mobile Agent的地理信息动态服务集成移动通 信网络和国际互联网络为游牧型用户和固定型用户提供 地理相关的增值服务,在融合多源空间数据基础上实现 分布式计算环境和移动环境下地理信息服务的动态构 建,而且还支撑在多类型客户终端(掌上电脑、PDA和手 机等)上实现该服务 5 。基于Mobile Agent的地理信息动 态服务充分利用Mobile Agent的自主性、 移动性、 协作性、 安全性、 智能性、 跨平台性等特征和天生的并行特性为地 理信息服务提供一个良好的构建平台,可以对Mobile A2 gent进行扩展,使其具备空间任务的演算功能,在移动计 算环境和分布式计算环境中实现地理信息的动态服务。 Mobile Agent技术在地理信息服务领域的应用将增加灵 活的地理服务方式,提高地理信息服务的效率,提升空间 信息与非空间信息的融合级别,拓宽地理信息服务的应 用领域和辐射范围。 3. 2 基于Web Service的地理信息服务模式 基于Web Services构建的地理信息服务具有良好的 一致性、 互操作性和实施性,可以比较好地解决GIS中数 据共享、 服务共享以及与其他系统的无缝集成难题,因为 它是在一个独立于具体分布式计算平台环境和底层实现 细节技术的统一标准的分布式Web平台上构建服务 的 67 。 3. 3 基于多协议集成的地理信息服务模式 基于多协议集成地理信息服务包括了集成客户端、 141第4期唐冬梅等:地理信息服务的思索与探讨 分布式地理信息服务和数据源等3层。在客户端与服务 器的调用及服务器间的调用中,都基于Web Service规范, 使用HTTP, SOAP协议进行通信。集成客户端为用户提 供可视化的操作界面,实现业务流程。首先,通过目录服 务对注册的地理信息服务元数据信息进行查询,从而快 速定位到所需的地理信息服务;然后,按照地理信息服务 的外部接口发送请求,获取数据,并将分布异构的空间数 据整合在一起。分布式地理信息服务主要包括了WMS 服务、WFS服务、WCS服务和目录服务。数据源包括异构 数据、 分布的矢量数据、 影像数据和DEM数据等多种 8 。 3. 4 基于网格技术的地理信息服务模式 基于网格技术的地理信息服务的构建思想就是综合 利用网格技术和web服务技术,以网格技术管理整个网 格,网格各节点以Web服务技术进行信息交换的技术构 架。地理信息服务网格在物理结构上可以分成服务管理 层、 服务器层和用户层。服务管理层作为地理信息服务 的统一访问门户,接受外部用户的请求,并根据请求类型 分派给相关的节点进行处理,并统一协调各个节点的运 行。当一个服务节点接受任务后需要其他节点的信息或 辅助处理时,可直接对其他节点发出请求,或向服务管理 层请求,由服务管理层根据需要或各个节点的负载情况 分配工作 9 。 3. 5 基于多Agent结构的地理信息服务模式 基于多Agent结构的地理信息服务系统是一个多A2 gent(MA)系统,它由一组软件Agent组成。这些 Agent既 可以运行在同一台机器上,也可以分布在网络的不同机 器(或节点)上。Agent需要同其他参与者(例如用户、 其 他Agent或数据源)交流合作以完成GIS任务。在系统内 部,不同Agent扮演着不同的角色,有着不同的功能和任 务 3 。 3. 6 基于LBS的地理信息服务模式 近年来兴起的基于位置的服务(LocationBased Service)成为地理信息服务的又一个新领域。一般说来 , 一个完整的LBS系统应该包含数据平台、 移动通讯网络、 定位设备、 定位服务平台、 运营服务平台以及移动信息终 端。其中定位服务平台的功能是从定位设备获取定位信 息,并将定位信息、 地理信息与其他业务信息相结合进行 分析与运算,从而提供一种基于位置的综合信息。其应 用主要针对车辆和个人,可以划分为监控和导航两大类。 车辆监控广泛应用于公安、 银行、 出租车等行业。个人监 控主要应用于老人和小孩。 3. 7 基于SOA的电子政务空间地理信息服务模 式 基于SOA的电子政务GIS主要可以分成3层:资源 数据支持层、Web服务层和应用集成层。资源数据支持 层主要是大型关系数据库、 各种文件数据源,以及现存的 程序资源等。Web服务层通过UDD I服务器把接口向外 部发布,通过服务绑定技术完成Web服务的调用,Web服 务提供一个抽象的层次屏蔽了资源数据支持层中数据和 平台的异构性,为应用集成提供一个简单、 稳健的程序接 口,是实现系统松偶合的关键。应用集成层是在Web服 务层的基础上,进行数据和功能的组织,提供用户交互和 数据表达界面,这些应用可以是系统的内部应用、 外部应 用或者面向Internet的信息发布 1011 。 3. 8 提供数字产品方式的地理信息服务模式 目前,主要常见的有两种方式向用户提供数字化的 地理信息产品。一种方式是专业的数字产品机构(如测 绘部门)通过Internet提供诸如数字正射影像图、 数字高 程模型、 数字栅格地图和数字矢量地图等,它应该具有一 套健全的数据分发模式;另一种方式是向公众提供普及 型产品 电子地图光盘,如北京通 、 香港之窗 、 广州之窗 等 12 。 4 我国地理信息服务发展的差距、 对策与建 议 4. 1 我国地理信息服务的差距 我国地理信息服务与国际相比,仍然存在一定的差 距。我们从技术和服务两个方面进行分析。 4. 1. 1 技术方面 首先,就国内GIS软件产品市场看,国外产品在国内 地理信息市场中仍然占据主要份额,甚至在一些军事、 政 府等要害部门也严重依赖于国外产品。尽管国产GIS软 件的部分关键技术已经达到甚至超过国际竞争对手,但 整体技术水平还存在一定差距。其次,目前的国产GIS基 础软件平台已经初步解决了分布式跨平台运行和异构系 统集成和互操作的问题,但远不能满足大规模分布式计 算环境下高性能、 高并发访问的空间信息服务的要求,也 难以满足广域网络和无线网络环境下跨行业跨部门协同 工作和大众化应用服务的要求。再者,新技术研发力量 和投资不足,无线通信、GPS定位、 室内定位和GIS的集 成,将为公众提供最具商业化价值的服务,大量的无线通 信设备作为GIS服务的终端,现有的GIS服务器产品将面 临并发能力严重不足的巨大挑战。 4. 1. 2 服务方面 1) 地理信息服务市场化与社会化进程滞后 GoogleMaps等已把地理信息服务链条延伸到更为具 体的服务(如房屋租赁、 汽车加油、 城市交通状况实时服 务、 “ 城市书签 ” 工具 ) , 这些服务也许不是大型的、 具有重 要意义的服务,但却是大众化、 社会化的服务,是具有广 阔市场的地理信息服务。我国政府是地理信息产业发展 的主要动力,“ 十五 ” 以来国家科技部、 全国省市区政府对 地理信息产业的投入力度不断加大 1314 ,对我国地理信 息服务发展具有很大的促进作用。但受经济发展水平等 因素影响,我国地理信息服务对象(主要是政府及相关部 门)和服务内容相对单一,民众对现代地理信息服务的期 望不大,制约了个人、 企业、 社会充分利用地理信息的机 会,投入不少,但收获较少,社会化服务进展缓慢,未产生 相应的社会效益。与发达国家相比,我国地理信息服务 241 测绘与空间地理信息 2008年 市场化、 社会化还有很大差距,缺乏服务创意。地理信息 服务市场的建立和发展任重而道远。 2) 地理信息服务区域发展不平衡 我国东部地区对地理信息的重视和利用程度明显高 于西部,由于经济社会发展水平决定了东部比西部地区 有更多的资金投入地理信息产业与服务建设,东、 西部经 济社会发展水平差距将进一步加大,带来诸多社会问题。 我国区域间健康、 和谐发展对地理信息服务的均衡发展 提出严峻挑战。 4. 2 我国地理信息服务的对策与建议 面对全球化地理信息服务发展重大机遇及我国地理 数据库建设、 地理信息市场社会化与地理信息区域均衡 发展的严峻挑战,促进我国数字化进程、 培育地理信息服 务市场竞争机制、 推进卫星遥感技术应用商业化发展是 我国地理信息服务融入全球化地理信息服务大环境的重 要举措。 1) 建立空间数据管理政策和组织管理体系、 出台数 据共享标准、 统一地理编码格式、 配套相应空间数据共享 立法,完善我国地理数据库建设;以网络化、 全球化理念 为指导,充分利用国际先进技术与卫星遥感资源,促进我 国数字化进程。 2) 建立地理信息产业,发展统筹规划和组织协调高 层机构,制定宽松的地理信息产业发展政策;继续加强面 向政府部门地理信息服务投资的同时,降低地理信息服 务门槛,加大面向普通民众的地理信息服务投资力度,促 进地理信息服务社会化;尽快制定适应中、 西部地区的地 理信息产业发展政策和规划 15 。加强地理信息科技公关 的资金与人力投入,扩大我国地理信息产业市场;鼓励企 业参与地理信息服务竞争机制,促进我国地理信息服务 多元化发展,使地理信息服务融入全球化地理信息服务 大市场。 3) 通过政策导向、 技术投资、 人才培养等措施逐步提 高我国卫星遥感事业政府和商业混合运作系统以及纯商 业化系统比例;开发通用卫星平台,加强数据提供行业与 信息增值服务行业间的合作,注重高分辨率遥感影像数 据与地理信息服务集成应用,提升我国地理信息服务水 平。 参考文献: 1 陈友梅. 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