空间数据共享与空间信息服务研究进展

1.3.2　空间数据共享与空间信息服务研究进展

空间数据共享包括三个层次的内容：技术层次、语义层次和概念层次，起基础性作用的是技术层次，是研究信息定位、管理、获取、操作等服务的方法。

目前，空间信息系统数据共享技术还处于发展初期阶段，尚未形成一种被广泛接受的成熟方法。

国内外对WebGIS的研究主要集中在空间数据模型、空间数据结构、空间数据传输协议、分布策略、网络环境下的空间信息组织等方面，开发出的产品原则上比较一致，都是遵循GIS理论和GIS标准的研究结果，利用多层B/S体系结构，利用分布式对象技术如CORBA、DCOM、Activex、EJB或者Java，或者几种技术的综合使用来构造WebGIS。而基于网格技术、Web Service的WebGIS还处于起步阶段，REST风格的SOA架构实现空间信息共享的论述更是鲜见。

SOA的出现，使得互联网不再仅仅是传输数据的平台，同时也是传递服务的平台。人们在实践中逐渐意识到，从提供空间数据转向提供空间信息服务是空间信息应用的趋势，基于SOA的空间数据共享自然也就成了空间数据共享领域研究的热点，其中最适合SOA的核心技术是Web Service和REST风格。

理论上，美国圣地亚哥州立大学提出了分布式空间信息服务（Distribute GIS Service）的概念，建立了基于Agent的空间信息服务模型。TCP/IP的创始人之一Kahn提出了一个Digital Object服务框架，即一个开放的可扩展的分布式数字信息服务体系结构，它主要强调空间信息的管理。ISO和OGC组织也都致力于制定相应的标准和规范。ISO TC211制定了空间信息服务的抽象标准ISO19119标准，定义了空间信息服务的概念和体系结构；OGC采用了ISO19119标准作为其信息服务模型实现规范的基础。为更好地将空间信息服务推广到网络层次，OGC以Web Service的方式提供服务，建立了OpenGIS Web Service研究计划，目的是提供一个与厂商无关的互操作框架，用来进行基于Web的空间数据发现、存取、集成、分析、利用和可视化、位置信息及地学处理等。此外，OGC还提出了关于空间信息Web Service的技术倡议RFT（Request for Technology），其中描述了服务模型，标识了模型中的角色和操作，提出了从概念、技术和系统3个层次来定义并逐步实现空间数据共享的Web Service。

在实际应用中，Farcy，C.，Terwangne，B.等采用OpenGIS规范建立了瓦隆地区（比利时）森林和野生动植物管理分布式信息系统。Dueker，K.J等在交通领域建立了数据共享地理信息系统框架。Li，S＆B.Lin.在供应链管理中提出信息共享和信息质量。Han，K.研究了互操作GIS在交通中的应用。Su，Y，J.等对互联网上的分布式专有地理数据——加州大学洛杉矶分校地理信息系统数据库和地图服务器进行了研究。Pundt，H＆Y.Bishr.提出了数据共享本体论并设计了环境监测地理信息系统。Bernard，L＆T.Kruger.研究了地理信息系统和时空模拟模型的集成，提出了不同的仿真策略，并设计了互操作组件模型。Kim，T.J.比较分析了各种地理空间数据共享的元数据模型。Nogueras-Iso，J，F.J.Zarazaga-Soria，R.等研究了OGC Catalog Services，并将其作为发展空间数据基础设施的一个关键要素。Frehner，M等对基于网络的数据管理系统的分布式生态资料的空间分析进行了研究。Bakis，N，G.等对分布式数据共享做了研究。Badard，T ＆ D.Richard.提出了使用xml在地理信息系统之间交换更新信息的数据。Gobel，S等研究了可视化技术在空间元数据系统上的应用 Jia，W.J，Y.M.Chen＆J.Y.Gong.实现了基于Web Service的OGC 网络地图服务。

国内在空间数据共享方面也具有一定的研究基础，祝建军、黄冬梅提出了一种基于OGC Web服务的WebGIS的解决方案。贾文珏、龚健雅等研究了Web要素服务的优化方法。张琦对异构地理信息Web服务集成方法作出了研究。罗显刚、谢忠等研究并实现了基于GML的WMS。于海龙、邬伦对OpenGIS参考模型ORM及地理信息服务应用模式进行了研究。傅冰、陈荦研究了SIG空间信息基础设施中的OpenGIS规范。任海军、李见为等设计并实现了基于OpenGIS空间数据转换系统。冯琰、施一民分析了OpenGIS与互操作技术。刘俊亮、梁恩堂、陈方林对Web地图服务的集成共享进行了研究。赵建华、张海涛等研究了基于OGC Web服务模型的城市异构GIS互操作。王少波、解建仓等进行了基于OGC WMS规范的WebGIS的开发与应用。贾文珏、陈玉敏等研究了基于Web Service的OGC地图服务实现方法。李爱霞、龚健雅等设计了基于WMS的WebGIS。

钟珞、潘媛媛等和邹滨研究了分布式异构空间数据共享。任海军实现了空间数据分析和空间数据共享系统。马照亭、潘懋等对多源空间数据的共享与集成模式进行了研究。宋国民提出了地理信息共享的理论研究框架。陈爱军、李琦等提出了数字地球建设中的地理空间信息分层共享模型。温永宁、张宏提出了基于Web服务的分布式空间数据共享模型。唐双宁对基于GIS的空间数据共享进行了研究。陈爱军、李琦等建立了数字地球建设中的地理空间信息分层共享模型。程博艳对区域地理信息共享技术进行了研究。郑南、郑扣根设计并实现了支持分布式异构地理数据共享与集成的GIS。牛晓琳、季民等研究了基于元数据和数据集管理的空间数据共享。黄裕霞、黄裕锋对Clearinghouse（数据交换中心）与数字化地理信息共享进行了深入研究。王鹏、马秋禾等提出了XML-WebGIS中空间信息共享和互操作的新途径。宋国民、贾奋励对地理空间数据共享机制进行了研究。骆成凤、吴国平等初步探讨了地理信息共享与GIS互操作的实现。张书亮、陶陶等研究了地理信息共享与互操作框架。郭腾云、陈小钢等提出了一种基于WebGIS的空间数据共享解决方案。易善桢、李琦等研究了空间信息的共享与互操作。邢彭龄、罗英伟分析了空间信息共享与互操作的关键问题。龚健雅研究了空间信息资源共享与互操作技术。于雷易对基于空间数据网络的空间数据共享技术进行了研究。

国内基于Web Service技术的空间数据共享研究也取得了一定成果。从Web Service概念的引入，到Web Service体系结构、核心技术的剖析，再到基于Web Service的应用，一套完整的理论与技术路线已日趋成熟，为基于SOA的网络环境下分布式、异构的空间数据共享提供了良好的技术保障。

包世泰、余应刚探索了Web Service技术在地理数据共享中的应用。景民昌等又提出了基于XML Web Service的地球数据共享模型。胡诚、陈方林等详细论述了Web Service技术对空间数据共享产生的影响。马林兵、齐华提出了基于可重用Web Service的GIS数据集成和共享方案。王凌云、李琦等系统总结了Web Service在空间信息共享、互操作和集成上的适应性，再一次指出Web Service技术是实现空间信息共享的有效解决方案。江泳、方裕也从理论角度构建了基于Web Service的空间数据共享平台。此外，吕曦等关于Web Service架构与协议的论述，苏丹娣等关于利用SOAP实现异构系统间信息交互的分析等也都在一定程度上推动了Web Service技术在空间数据共享中的应用研究。于海龙、邬伦等进行了基于Web Services的GIS与应用模型集成的研究。胡春春、孟令奎研究了基于Web Service的GIS多源数据集成模型。郑晓东、王志坚等研究并实现了一种基于Web Service的分布式计算模型。易曙贤进行了基于Web服务的GIS互操作模型的研究。钱贞国、杨崇俊等进行了基于Web服务的分布式WebGIS设计与应用。宋亚超、闾国年等进行了基于Web Service的InternetGIS集成与应用。邬伦、唐大仕等研究了基于Web Service的分布式互操作的GIS。李建、朱美正，邓红艳、武芳，孙晓生、苗前军等，对基于Web Services的空间地理信息服务进行了研究和探讨。

前人对空间数据共享的研究在一定程度上解决了一些问题，近年来基于Web Service的空间数据共享研究更加清晰地整理了空间数据共享服务化的路线，给面向服务的空间数据共享做了很好的前期工作和技术基础，却很少有人从SOA架构的角度来考虑空间数据共享的解决方案，尤其是REST风格的SOA。大量研究表明：利用SOA架构构建互联网环境下空间数据共享平台，实现分布式、异构空间数据共享的时机已经成熟。

SOA架构模式，在全球信息产业刮起了软件改革的热潮。微软公司通过“一切都是服务”来概括SOA将给IT业带来的冲击。空间信息系统行业一直在为异构空间信息系统之间的信息共享努力，国际标准化组织ISO/TC211和OGC建立了许多有关地理信息处理的开放标准、定义和规范。XML和Web Service技术为解决地理信息服务互操作提供了技术基础。在GoogleEarth和GoogleMaps的开放式应用推动下，空间信息服务开始得到较快的发展。

地理标记语言（Geography Markup Language，GML）是OGC定义的表达空间数据的标准格式。GML基于XML定义，对空间信息的传输和存储进行编码，以解决全球空间参考信息（Geography Reference Information，GRI）的互操作问题。它具有XML的优点，将空间信息的数据内容和数据表现分离，对现实世界空间要素对象的几何数据和属性数据进行编码，编码时不管数据的最终表现形式。GML也是一个XML应用，它能支持各种数据格式，包括矢量栅格图形、文本、声音等。因为GML是个标准的数据格式，所以每个站点不必支持其他私有数据格式。而且GML具有XML的可扩展性，很容易对其进行操纵、改变或增加内容。GML可以创建分布关系，XML的XLink和XPointer提供了创建复杂分布式数据的方法。GML的意义在于可以解决在实现空间数据共享时的平台异构与数据异构问题，可以作为空间信息服务间的数据通信交换格式。

OGC将地理信息服务划分为不同种类，并定义了各种地理信息服务的抽象接口与实现规范，各服务接口定义在XML模式文件.xsd中，服务访问协议也是基于XML定义的。Web Service接口的定义独立于服务的实现，服务的实现可以采用任意的技术与方法，只要提供OGC定义的这些标准接口，使用者就可以直接访问并使用这些服务，或者通过服务注册中心查找得到服务地址，然后通过标准接口访问使用服务。这些标准服务接口提供了访问各类地理信息服务统一的接口，为服务请求者发现、绑定和执行服务提供支持。

开放空间信息联盟（The Open Geospatial Consortium，Inc.®，OGC）的OpenGIS Web Services工作组致力于建立开放的空间信息服务标准，提出了一系列不同的空间信息服务规范，用于完成不同的服务内容，得到了许多空间信息系统供应商的支持。目前已经有200多个产品遵循或实现了相关规范。越来越多的供应商开始参与其中，把符合规范的空间信息服务发布在Web上。因此，如何有效地集成并提供有价值的空间信息增值服务开始成为一个热点问题。

目前OGC发布的规范多是针对空间信息数据供应服务，对于空间信息处理服务，Web Service规范制定得较少。而空间信息服务用户往往需要对自身拥有的或者从服务供应商处获得的空间数据进行处理，因此，对空间数据处理服务的研究非常必要。按照既定规范开发的空间数据处理Web Service与空间数据供应Web Service相组合，可以完成用户的空间数据处理任务，提供灵活多样的增值服务。