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

　　然而，正因為應用的深入，地理信息共享的難題逐漸浮現(xiàn)，成為GIS領域研究的熱點和重點。軟件技術手段的更迭勢不可擋，本文集合了三類地理信息共享技術，客觀分析了其優(yōu)勢和弱點。在與北京超圖軟件公司總裁宋關福探討此文時，深諳技術的他原本是想做成一篇學術論文，但由于GIS已經逐漸“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路線了。本報試圖將該文做“薄”，以饗讀者。

　　近年來，各個行業(yè)對地理信息共享的需求激增，促進了地理信息共享平臺的發(fā)展。管理環(huán)境、標準環(huán)境和技術環(huán)境作為地理信息共享的三大環(huán)境，在地理信息領域各自扮演著十分重要的角色，其中任何一個方面的進步，都將推進地理信息共享的發(fā)展進程。如何使信息資源共享與整合突破異構平臺和各種軟件應用環(huán)境的制約，滲透到錯綜復雜的應用中去？

　　從軟件技術手段角度看，目前地理信息共享已經經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階段，隨著Service GIS的發(fā)展和應用，正迎來面向服務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)庫技術被廣泛應用之前，通過共享文件實現(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。

　　簡單易用是面向文件的地理信息共享方式最突出的特點，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，甚至造成部分數(shù)據(jù)內容的丟失。

　　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立的符號庫和地理信息可視化表現(xiàn)技術，所以來自其他單位或系統(tǒng)的地理信息數(shù)據(jù)文件在導入不同GIS軟件時，都不可避免地要重新進行可視化配置的重復勞動，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，需要不斷進行文件轉換分發(fā)、完成來自其他單位的數(shù)據(jù)導入、處理系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)組織和可視化表現(xiàn)配置以及重復建庫等問題，不但會增加數(shù)據(jù)共享的工作量、造成大量低水平的重復勞動，降低了工作效率，而且一旦遇到應急等緊急情況，面向文件的地理信息共享也會嚴重影響工作進度，從而導致更大的損失。

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

　　5. 安全性問題。基于文件的共享，必須實現(xiàn)文件級的數(shù)據(jù)可訪問性或可獲取性，難以對數(shù)據(jù)的訪問和擴散權限進行控制，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)庫技術已經取代了傳統(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。空間數(shù)據(jù)庫技術的普及，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)庫支持網絡上多用戶并發(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內共享地理信息數(shù)據(jù)的技術平臺。目前，主要的大型GIS應用項目在管理地理信息數(shù)據(jù)時，采用的都是空間數(shù)據(jù)庫。同一個單位的多個客戶端可以直接訪問統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)庫服務器，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部各部門之間的空間數(shù)據(jù)共享，同時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，信息中心可以建立統(tǒng)一的基礎地理信息數(shù)據(jù)庫，并向應用這些數(shù)據(jù)的部門開放空間數(shù)據(jù)庫訪問接口和相關數(shù)據(jù)組織規(guī)范。這些應用部門只需要直接通過網絡訪問這些空間數(shù)據(jù)庫，并在疊加本單位專題地理信息數(shù)據(jù)的基礎上構建應用系統(tǒng)，而不必重復建設基礎地理信息數(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，不利于進一步大范圍推廣應用。

　　1. 對網絡安全要求較高。在網上開放空間數(shù)據(jù)庫訪問接口，對網絡安全性有一定要求。在安全可控的局域網內推廣應用具有一定的可行性，但若要實現(xiàn)遠程共享，存在數(shù)據(jù)安全隱患。

　　2. 帶寬要求高。由于要通過網絡實施大量空間數(shù)據(jù)的傳遞，對網絡帶寬有一定要求，因此該模式僅適合在局域網內和寬帶專網內推廣應用。

　　3. 難于實現(xiàn)異構GIS平臺集成應用。一般要求應用部門與基礎地理信息提供部門使用相同的GIS平臺，或者要求基于多種GIS平臺都支持的空間數(shù)據(jù)庫技術(如Oracle Spatial)來構建基礎地理信息共享平臺。但由于一些大型城市或單位的地理信息系統(tǒng)應用起步較早，各部門已經建立了基于不同GIS平臺開發(fā)的信息化系統(tǒng)，要統(tǒng)一GIS平臺就勢必要推翻已有的系統(tǒng)成果，這種做法很不經濟。針對這種情況，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。盡管這種做法表面上解決了多種GIS平臺均可支持訪問的問題，但與GIS平臺廠商自己研發(fā)的空間數(shù)據(jù)庫技術(如SuperMap SDX+和ArcSDE等)相比，數(shù)據(jù)庫原廠商的空間數(shù)據(jù)庫技術無論在性能還是專業(yè)分析功能方面都受到一定限制，遠遜于GIS平臺軟件廠商的空間數(shù)據(jù)庫技術。因此，基于數(shù)據(jù)庫原廠商的空間數(shù)據(jù)庫技術構建的地理信息共享平臺在國內尚未形成主流。

　　鑒于以上原因，地理信息共享與應用需要結合GIS和軟件新技術，發(fā)展新的共享模式，才能滿足包括Internet網和遠程Intranet網上的地理信息共享需求，實現(xiàn)異構GIS平臺之間共享地理信息，把地理信息共享推向一個全新的高度和更加廣泛的應用領域。

　　服務式GIS應運而生

　　服務式GIS (Service GIS)，是產生于面向服務軟件工程方法的GIS軟件技術。Service GIS脫胎于組件式GIS，是在組件式GIS基礎上的質的飛躍，也是對組件式GIS順理成章的升級。在組件式GIS功能強大的組件群基礎上，Service GIS采用面向服務的軟件工程方法，把GIS的全部功能封裝為Web服務(Web Service)，從而實現(xiàn)了被多種客戶端跨平臺、跨網絡、跨語言的調用，并具備了服務聚合能力以集成來自其他服務器發(fā)布的GIS服務。Service GIS軟件平臺的新突破，主要包括以下幾個方面:

　　●  在細粒度組件式GIS基礎上，封裝粒度適中的全功能GIS服務群，構成Service GIS的服務器，并向客戶端發(fā)布這些服務。這里強調全功能的GIS服務，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時代的基本GIS功能。

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

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

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

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

　　●  跨網絡集成與應用。Service GIS最重要的革命性功能之一，就是把組件式GIS 具備的強大集成應用能力擴展到了網絡上。Service GIS通過Web服務開放的所有接口，都可以在網絡上被調用。在這種模式之下，我們可以把通過網絡連接在一起的無數(shù)臺計算機組成一臺強大的計算機來使用，因而構建分布式的GIS應用系統(tǒng)對我們而言，將更加容易。

　　●  業(yè)務敏捷。業(yè)務敏捷是SOA的真正內涵，也是Service GIS為GIS應用開發(fā)領域帶來的驚喜?；赟ervice GIS構建應用系統(tǒng)，可以通過聚合和集成已有的應用服務快捷地構建新的應用系統(tǒng)或升級已有的應用系統(tǒng)，以滿足快速變化的用戶需求。

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

　　鏈接一：面向服務的地理信息共享（應用實例）

　　目前，重慶市基礎地理信息中心和西安市信息中心，正在基于面向服務的地理信息服務共享模式，開展超大型城市的地理信息服務共享平臺建設。

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

　　由于采用了面向服務的體系架構以及Service GIS技術，基于這種方式構建的地理信息共享平臺被稱為地理信息服務共享平臺?；A地理信息供應部門可以構建基礎地理信息服務共享平臺，各部門還可構建專題地理信息服務共享平臺。GIS應用系統(tǒng)則在各地理信息服務共享平臺基礎上開發(fā)，這種基于SOA的全新地理信息系統(tǒng)頂層設計將會為數(shù)字城市和分布式企業(yè)信息化的建設帶來強大的生命力，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建設成本、提高共享效率的特點，還具有如下特點:

　　●  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強大功能開發(fā)的GIS應用功能通過Web服務方式發(fā)布出去，供其他單位直接調用使用。因此，共享數(shù)據(jù)與共享功能相結合的方式，是基于Service GIS的面向服務地理信息共享模式的重大進步。

　　●  支持異構GIS平臺集成應用。通過業(yè)界標準的Web服務接口，Service GIS采用一個GIS平臺開發(fā)了地理信息共享服務平臺，其發(fā)布的服務可以被其他GIS平臺開發(fā)的應用系統(tǒng)集成應用，有利于充分利用業(yè)務部門已有的GIS平臺軟件的投資，從而降低了在大型城市信息化和大型企業(yè)信息化中推廣應用的代價。

　　●  帶寬要求較低。相對于面向空間數(shù)據(jù)庫的共享模式而言，面向服務的共享模式可以在服務器端進行大吞吐量分析計算和可視化渲染工作，而只把結果傳輸?shù)娇蛻舳耍蟠鬁p少了網絡的數(shù)據(jù)傳輸量，也降低了帶寬要求，拓展了應用范圍，更有利于在遠程網絡甚至通過Internet實現(xiàn)地理信息共享。

　　●  更高的系統(tǒng)安全性。由于該平臺采用了多層架構，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服務發(fā)布能力，通過WebGIS軟件，一些部門建立了面向服務的地理信息共享平臺。但由于WebGIS平臺軟件提供的功能相對比較簡單，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復雜在線編輯功能和高級分析功能。因此，這類服務共享平臺主要定位于數(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，采用了另一種過渡方式，即通過建立類似于Google Maps的圖片服務發(fā)布平臺。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格切分生成多級圖片，并采用金字塔結構存儲在服務器上，通過Web服務向客戶端發(fā)布出來。由于服務器端不需要進行實時地圖可視化計算，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絡訪問效率，大幅度提高了并發(fā)訪問能力，同時還在客戶端采用AjaxMap技術實現(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。但另一方面，該模式下服務器端缺乏一體化的高端GIS功能服務器，因此也只能滿足基本的圖片數(shù)據(jù)共享要求，無法實現(xiàn)高端的功能共享能力，也無法用于開發(fā)高端GIS應用系統(tǒng)。該模式僅為面向服務地理信息共享提供了一種過渡模式。

　　完整的、面向服務的GIS軟件技術體系包括服務提供者(Service Providers)、服務消費者(Service Consumers)和服務規(guī)范(Service Specifications)。Service GIS同時也是一個全功能的GIS技術體系，超越了WebGIS時代的功能，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。