【編者按】南方冰災(zāi)、汶川地震、北京奧運(yùn)……這一年來我們所經(jīng)歷的大事，也讓GIS（地理信息系統(tǒng)）有太多值得“炫耀”的應(yīng)用，它已經(jīng)從“充門面”的輔助角色轉(zhuǎn)換為滲透核心業(yè)務(wù)的必要元素。

　　然而，正因?yàn)閼?yīng)用的深入，地理信息共享的難題逐漸浮現(xiàn)，成為GIS領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。軟件技術(shù)手段的更迭勢(shì)不可擋，本文集合了三類地理信息共享技術(shù)，客觀分析了其優(yōu)勢(shì)和弱點(diǎn)。在與北京超圖軟件公司總裁宋關(guān)福探討此文時(shí)，深諳技術(shù)的他原本是想做成一篇學(xué)術(shù)論文，但由于GIS已經(jīng)逐漸“平民化”，因此有必要讓更多的人，通過一種更親和的方式，來分享這一信息共享的技術(shù)路線了。本報(bào)試圖將該文做“薄”，以饗讀者。

　　近年來，各個(gè)行業(yè)對(duì)地理信息共享的需求激增，促進(jìn)了地理信息共享平臺(tái)的發(fā)展。管理環(huán)境、標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境和技術(shù)環(huán)境作為地理信息共享的三大環(huán)境，在地理信息領(lǐng)域各自扮演著十分重要的角色，其中任何一個(gè)方面的進(jìn)步，都將推進(jìn)地理信息共享的發(fā)展進(jìn)程。如何使信息資源共享與整合突破異構(gòu)平臺(tái)和各種軟件應(yīng)用環(huán)境的制約，滲透到錯(cuò)綜復(fù)雜的應(yīng)用中去？

　　從軟件技術(shù)手段角度看，目前地理信息共享已經(jīng)經(jīng)歷了面向文件的第一代共享和面向空間數(shù)據(jù)庫的第二代共享兩個(gè)階段，隨著Service GIS的發(fā)展和應(yīng)用，正迎來面向服務(wù)的地理信息共享新模式。

　　面向文件的地理信息共享之弊

　　早期的GIS軟件一般采用文件方式管理空間數(shù)據(jù)。因此，在空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)被廣泛應(yīng)用之前，通過共享文件實(shí)現(xiàn)地理信息共享，是惟一可行的方式。GIS/CAD軟件數(shù)據(jù)格式文件如TAB(MapInfo)、Coverage(Arc/Info)、DGN(MicroStation)、DWG(AutoCAD)、交換格式DXF(AutoCAD)、MIF(MapInfo)、E00(Arc/Info)、VCT(中國(guó)地球空間信息交換格式)等都是地理信息數(shù)據(jù)的共享載體; TIFF、JPEG、MrSID和ECW(ErMapper)等文件格式則成為影像類地理信息的共享載體。大量上述類型的文件在單位內(nèi)部和單位之間不停穿梭，為傳遞和共享地理信息發(fā)揮了巨大的作用。

　　簡(jiǎn)單易用是面向文件的地理信息共享方式最突出的特點(diǎn)，但其先天性不足也是顯而易見的:

　　1. 地理數(shù)據(jù)損失問題。數(shù)據(jù)在不同軟件之間不斷轉(zhuǎn)換和傳送，數(shù)據(jù)精度很可能遭受不同程度的損失，甚至造成部分?jǐn)?shù)據(jù)內(nèi)容的丟失。

　　2. 可視化表現(xiàn)的一致性問題。由于不同的GIS軟件均采用了各自獨(dú)立的符號(hào)庫和地理信息可視化表現(xiàn)技術(shù)，所以來自其他單位或系統(tǒng)的地理信息數(shù)據(jù)文件在導(dǎo)入不同GIS軟件時(shí)，都不可避免地要重新進(jìn)行可視化配置的重復(fù)勞動(dòng)，很容易造成不一致的可視化表現(xiàn)。

　　3. 工作效率問題。面向文件的地理信息共享，需要不斷進(jìn)行文件轉(zhuǎn)換分發(fā)、完成來自其他單位的數(shù)據(jù)導(dǎo)入、處理系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)組織和可視化表現(xiàn)配置以及重復(fù)建庫等問題，不但會(huì)增加數(shù)據(jù)共享的工作量、造成大量低水平的重復(fù)勞動(dòng)，降低了工作效率，而且一旦遇到應(yīng)急等緊急情況，面向文件的地理信息共享也會(huì)嚴(yán)重影響工作進(jìn)度，從而導(dǎo)致更大的損失。

　　4. 更新的及時(shí)性問題。隨著地理信息數(shù)據(jù)量的不斷增大，重復(fù)建庫必然會(huì)造成大量不必要的成本增加，也嚴(yán)重影響了數(shù)據(jù)更新的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。

　　5. 安全性問題?；谖募墓蚕?，必須實(shí)現(xiàn)文件級(jí)的數(shù)據(jù)可訪問性或可獲取性，難以對(duì)數(shù)據(jù)的訪問和擴(kuò)散權(quán)限進(jìn)行控制，無法保證地理信息數(shù)據(jù)的安全性，影響了信息共享的可操作性。

　　面向數(shù)據(jù)庫的地理信息共享之弊

　　目前，空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)已經(jīng)取代了傳統(tǒng)文件的管理方式，成為地理信息尤其是海量地理信息管理的主流技術(shù)?？臻g數(shù)據(jù)庫技術(shù)的普及，帶來了全新的面向數(shù)據(jù)庫的第二代地理信息共享模式。

　　由于空間數(shù)據(jù)庫支持網(wǎng)絡(luò)上多用戶并發(fā)訪問，尤其是支持多用戶并發(fā)寫操作，因此，它很快就成為在局域網(wǎng)內(nèi)共享地理信息數(shù)據(jù)的技術(shù)平臺(tái)。目前，主要的大型GIS應(yīng)用項(xiàng)目在管理地理信息數(shù)據(jù)時(shí)，采用的都是空間數(shù)據(jù)庫。同一個(gè)單位的多個(gè)客戶端可以直接訪問統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，從而獲得可控的版本一致性。

　　很快，人們發(fā)現(xiàn)，空間數(shù)據(jù)庫不僅適用于單位內(nèi)部各部門之間的空間數(shù)據(jù)共享，同時(shí)也是單位之間共享地理信息的利器?；诳臻g數(shù)據(jù)庫技術(shù)，信息中心可以建立統(tǒng)一的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫，并向應(yīng)用這些數(shù)據(jù)的部門開放空間數(shù)據(jù)庫訪問接口和相關(guān)數(shù)據(jù)組織規(guī)范。這些應(yīng)用部門只需要直接通過網(wǎng)絡(luò)訪問這些空間數(shù)據(jù)庫，并在疊加本單位專題地理信息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上構(gòu)建應(yīng)用系統(tǒng)，而不必重復(fù)建設(shè)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫。

　　在過去的幾年里，面向數(shù)據(jù)庫的地理信息共享模式獲得了非常大的成功。但隨著應(yīng)用推廣的日益廣泛和深入，該模式也暴露出了一些潛在的問題，不利于進(jìn)一步大范圍推廣應(yīng)用。

　　1. 對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全要求較高。在網(wǎng)上開放空間數(shù)據(jù)庫訪問接口，對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全性有一定要求。在安全可控的局域網(wǎng)內(nèi)推廣應(yīng)用具有一定的可行性，但若要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程共享，存在數(shù)據(jù)安全隱患。

　　2. 帶寬要求高。由于要通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)施大量空間數(shù)據(jù)的傳遞，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬有一定要求，因此該模式僅適合在局域網(wǎng)內(nèi)和寬帶專網(wǎng)內(nèi)推廣應(yīng)用。

　　3. 難于實(shí)現(xiàn)異構(gòu)GIS平臺(tái)集成應(yīng)用。一般要求應(yīng)用部門與基礎(chǔ)地理信息提供部門使用相同的GIS平臺(tái)，或者要求基于多種GIS平臺(tái)都支持的空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)(如Oracle Spatial)來構(gòu)建基礎(chǔ)地理信息共享平臺(tái)。但由于一些大型城市或單位的地理信息系統(tǒng)應(yīng)用起步較早，各部門已經(jīng)建立了基于不同GIS平臺(tái)開發(fā)的信息化系統(tǒng)，要統(tǒng)一GIS平臺(tái)就勢(shì)必要推翻已有的系統(tǒng)成果，這種做法很不經(jīng)濟(jì)。針對(duì)這種情況，一些單位提出，采用Oracle Spatial等數(shù)據(jù)庫原廠商的空間數(shù)據(jù)庫建立地理信息共享平臺(tái)。盡管這種做法表面上解決了多種GIS平臺(tái)均可支持訪問的問題，但與GIS平臺(tái)廠商自己研發(fā)的空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)(如SuperMap SDX+和ArcSDE等)相比，數(shù)據(jù)庫原廠商的空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)無論在性能還是專業(yè)分析功能方面都受到一定限制，遠(yuǎn)遜于GIS平臺(tái)軟件廠商的空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)。因此，基于數(shù)據(jù)庫原廠商的空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)構(gòu)建的地理信息共享平臺(tái)在國(guó)內(nèi)尚未形成主流。

　　鑒于以上原因，地理信息共享與應(yīng)用需要結(jié)合GIS和軟件新技術(shù)，發(fā)展新的共享模式，才能滿足包括Internet網(wǎng)和遠(yuǎn)程Intranet網(wǎng)上的地理信息共享需求，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)GIS平臺(tái)之間共享地理信息，把地理信息共享推向一個(gè)全新的高度和更加廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　服務(wù)式GIS應(yīng)運(yùn)而生

　　服務(wù)式GIS (Service GIS)，是產(chǎn)生于面向服務(wù)軟件工程方法的GIS軟件技術(shù)。Service GIS脫胎于組件式GIS，是在組件式GIS基礎(chǔ)上的質(zhì)的飛躍，也是對(duì)組件式GIS順理成章的升級(jí)。在組件式GIS功能強(qiáng)大的組件群基礎(chǔ)上，Service GIS采用面向服務(wù)的軟件工程方法，把GIS的全部功能封裝為Web服務(wù)(Web Service)，從而實(shí)現(xiàn)了被多種客戶端跨平臺(tái)、跨網(wǎng)絡(luò)、跨語言的調(diào)用，并具備了服務(wù)聚合能力以集成來自其他服務(wù)器發(fā)布的GIS服務(wù)。Service GIS軟件平臺(tái)的新突破，主要包括以下幾個(gè)方面:

　　●  在細(xì)粒度組件式GIS基礎(chǔ)上，封裝粒度適中的全功能GIS服務(wù)群，構(gòu)成Service GIS的服務(wù)器，并向客戶端發(fā)布這些服務(wù)。這里強(qiáng)調(diào)全功能的GIS服務(wù)，包括數(shù)據(jù)管理、二維可視化、三維可視化、地圖在線編輯、制圖排版以及各類空間分析和處理等，而不僅僅是WebGIS時(shí)代的基本GIS功能。

　　●  服務(wù)器支持發(fā)布基于通用規(guī)范的服務(wù)，如WMS、WCS、WFS、WPS、GeoRSS、KML等，以便被第三方軟件作為客戶端集成調(diào)用。

　　●  客戶端GIS軟件具備服務(wù)聚合能力，可聚合同一廠家服務(wù)器軟件和第三方服務(wù)器軟件發(fā)布的GIS服務(wù)，并與本地?cái)?shù)據(jù)和本地功能集成應(yīng)用。

　　●  服務(wù)器端軟件具備強(qiáng)大的服務(wù)聚合能力，可以聚合來自其他服務(wù)器上發(fā)布的GIS服務(wù)，并可以將聚合后的結(jié)果再次發(fā)布，而再次發(fā)布的服務(wù)還可以繼續(xù)被其他的服務(wù)器軟件聚合。

　　Service GIS繼承了組件式GIS所具備的一系列優(yōu)點(diǎn)，如跨語言二次開發(fā)、所見即所得的應(yīng)用開發(fā)方式、與其他IT技術(shù)繼承的強(qiáng)大能力、高度可伸縮性等。除此以外，Service GIS還具備一些新的特性:

　　●  跨網(wǎng)絡(luò)集成與應(yīng)用。Service GIS最重要的革命性功能之一，就是把組件式GIS 具備的強(qiáng)大集成應(yīng)用能力擴(kuò)展到了網(wǎng)絡(luò)上。Service GIS通過Web服務(wù)開放的所有接口，都可以在網(wǎng)絡(luò)上被調(diào)用。在這種模式之下，我們可以把通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起的無數(shù)臺(tái)計(jì)算機(jī)組成一臺(tái)強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)來使用，因而構(gòu)建分布式的GIS應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)我們而言，將更加容易。

　　●  業(yè)務(wù)敏捷。業(yè)務(wù)敏捷是SOA的真正內(nèi)涵，也是Service GIS為GIS應(yīng)用開發(fā)領(lǐng)域帶來的驚喜。基于Service GIS構(gòu)建應(yīng)用系統(tǒng)，可以通過聚合和集成已有的應(yīng)用服務(wù)快捷地構(gòu)建新的應(yīng)用系統(tǒng)或升級(jí)已有的應(yīng)用系統(tǒng)，以滿足快速變化的用戶需求。

　　總之，Service GIS不僅帶來了GIS應(yīng)用開發(fā)的革命性變化，同時(shí)也帶來了面向服務(wù)的地理信息共享新模式。

　　鏈接一：面向服務(wù)的地理信息共享（應(yīng)用實(shí)例）

　　目前，重慶市基礎(chǔ)地理信息中心和西安市信息中心，正在基于面向服務(wù)的地理信息服務(wù)共享模式，開展超大型城市的地理信息服務(wù)共享平臺(tái)建設(shè)。

　　基于Service GIS，基礎(chǔ)地理信息供應(yīng)部門可以把已經(jīng)建立的基礎(chǔ)地理信息庫通過Web服務(wù)向各部門發(fā)布，從而使各部門可以直接通過訪問這些Web 服務(wù)，使用基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與本單位的專題數(shù)據(jù)疊加集成，用于開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)。

　　由于采用了面向服務(wù)的體系架構(gòu)以及Service GIS技術(shù)，基于這種方式構(gòu)建的地理信息共享平臺(tái)被稱為地理信息服務(wù)共享平臺(tái)。基礎(chǔ)地理信息供應(yīng)部門可以構(gòu)建基礎(chǔ)地理信息服務(wù)共享平臺(tái)，各部門還可構(gòu)建專題地理信息服務(wù)共享平臺(tái)。GIS應(yīng)用系統(tǒng)則在各地理信息服務(wù)共享平臺(tái)基礎(chǔ)上開發(fā)，這種基于SOA的全新地理信息系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)將會(huì)為數(shù)字城市和分布式企業(yè)信息化的建設(shè)帶來強(qiáng)大的生命力，并為各部門互相割裂的信息化煙囪現(xiàn)象找到治愈的藥方。

　　新一代地理信息共享模式不僅具備降低重復(fù)建設(shè)成本、提高共享效率的特點(diǎn)，還具有如下特點(diǎn):

　　●  數(shù)據(jù)共享與功能共享并舉。除了共享地理信息數(shù)據(jù)以外，新的共享模式還可以把基于Service GIS強(qiáng)大功能開發(fā)的GIS應(yīng)用功能通過Web服務(wù)方式發(fā)布出去，供其他單位直接調(diào)用使用。因此，共享數(shù)據(jù)與共享功能相結(jié)合的方式，是基于Service GIS的面向服務(wù)地理信息共享模式的重大進(jìn)步。

　　●  支持異構(gòu)GIS平臺(tái)集成應(yīng)用。通過業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的Web服務(wù)接口，Service GIS采用一個(gè)GIS平臺(tái)開發(fā)了地理信息共享服務(wù)平臺(tái)，其發(fā)布的服務(wù)可以被其他GIS平臺(tái)開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)集成應(yīng)用，有利于充分利用業(yè)務(wù)部門已有的GIS平臺(tái)軟件的投資，從而降低了在大型城市信息化和大型企業(yè)信息化中推廣應(yīng)用的代價(jià)。

　　●  帶寬要求較低。相對(duì)于面向空間數(shù)據(jù)庫的共享模式而言，面向服務(wù)的共享模式可以在服務(wù)器端進(jìn)行大吞吐量分析計(jì)算和可視化渲染工作，而只把結(jié)果傳輸?shù)娇蛻舳?，大大減少了網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸量，也降低了帶寬要求，拓展了應(yīng)用范圍，更有利于在遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)甚至通過Internet實(shí)現(xiàn)地理信息共享。

　　●  更高的系統(tǒng)安全性。由于該平臺(tái)采用了多層架構(gòu)，避免把數(shù)據(jù)庫接口直接開放給其他單位，提高了系統(tǒng)安全性。

　　鏈接二：面向服務(wù)地理信息共享的過渡模式

　　發(fā)展到后期的WebGIS軟件提供了Web服務(wù)發(fā)布能力，通過WebGIS軟件，一些部門建立了面向服務(wù)的地理信息共享平臺(tái)。但由于WebGIS平臺(tái)軟件提供的功能相對(duì)比較簡(jiǎn)單，僅限于數(shù)據(jù)可視化、查詢和基本的數(shù)據(jù)管理功能，不具備瘦客戶端模式下的高級(jí)復(fù)雜在線編輯功能和高級(jí)分析功能。因此，這類服務(wù)共享平臺(tái)主要定位于數(shù)據(jù)共享，而不具備功能共享的能力，以至于在應(yīng)用部門還是要重新開發(fā)大量的通用功能。

　　還有一些單位為了提高系統(tǒng)的并發(fā)訪問能力和客戶端用戶體驗(yàn)，采用了另一種過渡方式，即通過建立類似于Google Maps的圖片服務(wù)發(fā)布平臺(tái)。這種模式把地理空間數(shù)據(jù)配置好地圖后，通過工具軟件按照一定的網(wǎng)格切分生成多級(jí)圖片，并采用金字塔結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)在服務(wù)器上，通過Web服務(wù)向客戶端發(fā)布出來。由于服務(wù)器端不需要進(jìn)行實(shí)時(shí)地圖可視化計(jì)算，直接把圖片發(fā)布到客戶端，因此該模式提供了非常高的網(wǎng)絡(luò)訪問效率，大幅度提高了并發(fā)訪問能力，同時(shí)還在客戶端采用AjaxMap技術(shù)實(shí)現(xiàn)瀏覽器客戶端的平滑地圖顯示與漫游操作，提升了用戶體驗(yàn)。但另一方面，該模式下服務(wù)器端缺乏一體化的高端GIS功能服務(wù)器，因此也只能滿足基本的圖片數(shù)據(jù)共享要求，無法實(shí)現(xiàn)高端的功能共享能力，也無法用于開發(fā)高端GIS應(yīng)用系統(tǒng)。該模式僅為面向服務(wù)地理信息共享提供了一種過渡模式。

　　完整的、面向服務(wù)的GIS軟件技術(shù)體系包括服務(wù)提供者(Service Providers)、服務(wù)消費(fèi)者(Service Consumers)和服務(wù)規(guī)范(Service Specifications)。Service GIS同時(shí)也是一個(gè)全功能的GIS技術(shù)體系，超越了WebGIS時(shí)代的功能，不再以Web為其單一客戶端與表現(xiàn)界面，而是將其客戶端延伸到了GIS桌面軟件、移動(dòng)終端，甚至于傳統(tǒng)的GIS組件。Service GIS與WebGIS之間的差別之大，就如同GIS軟件與電子地圖軟件那樣的懸殊。