服务方式GIS异构平台通信框架分析

引言

    纵观地理信息系统产业的发展，GIS (Geographic Information System，地理信息系统)己经从单机工具型软件系统逐步走向了网络化应用软件系统，从独立GIS系统建设逐步过渡到具有高度资源整合能力和对外服务能力的服务式GIS平台建设的新阶段。借助于服务GIS平台为更广泛的用户提供针对性更强、更为便捷、高效和专业的综合地理信息服务，这是GIS从科研、教育和政府决策等领域的专业化应用走向平民化应用的发展时期。

1.1.论文研究背景及意义

    在地理信息系统产业的发展过程中，各生产单位根据一个个单独的项目目标，孤立建立了大量的GIS应用系统。这些GIS应用系统在当时的生产要求下，发挥其应有的作用。但是，随着生产的进一步发展，GIS应用系统需要为更广泛的用户提供更丰富、直接、高效和稳定的地理信息服务，这对GIS应用系统的建设提出了更高的要求，孤立的GIS应用系统已经不能满足需要，而推翻已经建设的GIS应用系统，重新构建新的GIS服务平台，会造成资源的严重浪费，不符合生产单位的发展要求。那么如何在已有GIS项目建设成果的基础上实现这一目标，是当前GIS产业发展的重要需求之一。
    网络化GIS应用软件系统可以使实际生产单位集中其优势资源，统一管理，而后借助于通信网络，为更广泛的用户提供便捷、高效、且有针对性的各类信息服务。随着生产发展，面对实际生产单位积累的众多的系统资源，单位内部以及单位与单位之间，通过整合各类资源，为最终用户提供更为优质的综合服务，已逐步成为生产发展的新需求。在此环境下，服务式GIS应用建设，即具备高度资源整合能力的软件平台，也就应运而生。
    论文通过分析服务式GIS异构平台的应用要求，研究和设计平台的基础通信框架，为实际生产单位，提供可高效整合GIS资源以建设大型GIS应用系统的重要技术参考;另外论文针对异构平台通信技术的研究成果，可在实际生产中可以充分利用各类技术平台优势，对提高GIS软件开发也有积极的意义。

1.2.服务式GIS概述

    服务式GIS，是IT Information Technology，信息技术)的新发展推动GIS发展产物。它与传统的业务应用系统相比，业务功能具有相对独立性和通用性，可以通过业务流配置机制将众多服务组合形成新的业务服务或者业务应用系统。但服务式GIS与其它IT领域的服务式应用有所不同，它对数据存储和计算性能要求更高。这是由于 GIS的地理学特点所决定的。GIS原理可以简单概括为借助计算机软硬件技术存储、管理、分析和表达空间数据。其中空间数据分析计算的常见功能就是快速计算出实际生产中所需要的某范围内的地理要素。而地理要素的分析，如坡度、坡长和坡向等，根据数据精度的要求，是要从不同精度的全国地形图上连续分析才能得出。这一特点决定了GIS服务先天就要具备高效处理大数据量计算和大数据量存储管理的能力。
    随着GIS的发展，各生产单位已经形成了基于不同技术平台实现的多种GIS应用或者服务，服务式GIS的另一个特点就是如何充分利用这些基于不同技术平台实现的系统资源实现新的GIS服务。综合这两个特点，服务式GIS的建立，包括了服务式应用设计、异构平台通信和分布式高性能计算三个概念。这三个概念的具体介绍见下面章节。

1. 2. 1.服务式应用
    服务式应用，也就是IT领域内服务的概念，它是从业务领域内的服务引用过来的。在实际生产中，各生产单位都在为用户提供不同的业务服务。比如有一家运营租售车业务的公司，它的运作涉及到向客户提供租车和售车两项业务。这两项业务细分可以分为开户(建立信用账户)、选车、出租和出售四种服务。开户和选车之所以作为两项独立的服务，是因为它可以为以后扩展的新业务服务。用户租车，需要先建立信用账户，然后填写对应的信息，山业务员将录入到系统中，确定合适车辆后，打印出来由客户签字确认，完成租车流程。这个流程，看起来是业务员向客户提供的租车服务，实际上是对应的IT系统提供了对应的服务，也就是IT服务实质上和业务服务可以很好的匹配在一起。售车服务的流程基本和租车服务类似，开户服务也就是一个通用性较强的服务。
    从技术的角度说，IT服务是通过服务接口为外界系统提供了一组功能，同时确保外界系统访问服务时，该服务接口描述中的约束或政策都能满足。服务具有较好的独立性和通用性，不依赖于上下文环境或者其它服务的影响。服务项的提炼，需要注意服务粒度，不能包含过多功能，这样会影响服务的可复用性形成了类似于传统的业务系统，大大降低了架构的可重用度;但是如果包含功能过于单一，会在配置形成较大的业务服务时，服务之间通信过频繁，而降低整体性能。SOA (Service OrientedArchitecture，面向服务架构)就属于这样一种软件设计的理论。
    服务式GIS，是采用SOA的设计思想结合GIS自身的大数据量和高性能计算的特点而形成的GIS应用。它与传统的GIS应用相比有以下特点:
    1.提供的主要产品是一系列原了服务，由一列原子服务组合而成的综合业务服务，而不是传统GIS应用直接提供的就是最终的业务功能，即具备高度的业务敏捷性，可以较快适应用户需求的变化;
    2.系统具有高扩展性和复用性，可长期持续建设，具有可长期发展的经济效益或者社会效益，而不是传统GIS应用那样有固定期限的“烟囱式”建设;
    3.跨网络集成与应用，把传统的组件式GIS具备的强大集成应用能力扩展到网络(金陶陶，邓富亮，马放，林泉，2011 )


    1.4.论文主要研究............. 15-17
2.研究方案............. 17-19
    2.1.研究思路............. 17
    2.2.研究方法............. 17
    2.3.实施步骤............. 17-19
3.框架构建............. 19-26
    3.1.通信框架相关............. 19-24
        3.1.1.CORBA技............. 19-20
        3.1.2.COM/DCOM技............. 20-22
        3.1.3.ICE技术............. 22-23
        3.1.4.几种分布式对象............. 23-24
    3.2.框架构建............. 24-26
4.通信框架设计与.............26-40
    4.1.整体架构............. 26
    4.2.框架基础............. 26-38
        4.2.1.服务总线............. 26-29
        4.2.2.底层通信机............. 29-32
        4.2.3.基础服务............. 32-38
    4.3.开发模式............. 38-40


总结
    随着地理信息系统产业的发展，能够整合企业之间或企业内部各类GIS资源的大型GIS服务平台建设需求己经逐步形成。基于此需求，论文研究了GIS服务平台建设的技术要求，对比分析了目前常用的分布式计算技术成果，选取并继承其中最适应用于GIS服务平台建设的技术成果，在此基础上形成了服务式GIS异构平台通信框架。按照通信框架的技术规范，以实现土壤侵蚀分析服务为例，验证了通信框架对GIS服务资源的整合功能和整体性能，并说明了基于通信框架开发GIS应用的具体方法，以指导通信框架在实际生产中的应用。
    实验结果表明，基于服务式GIS异构平台通信框架开发新的GIS应用，可以充分利用异地异构已建设的各类GIS资源，避免了资源的重复建设，同时可以规范和简化开发工作，提高开发效率，达到了论文研究目的。
    具体研究成果总结如下:
    I.分析了GIS系统的建设现状和应用开发趋势、讨论得出了服务式GIS平台建设的技术要求—可整合异地异构GIS资源，同时需考虑系统性能和大数据量存储管理问题，并据此要求，建立了针对当前常用分布式计算技术成果的评价指标。