面向服务的移动GIS平台架构研究

测绘工程　ＳＣｌＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮ０ＬＯＯＹ　面向服务的移动Ｇ　Ｉ　Ｓ平台架构研究　刘健冬　（增城市国土资源测绘院　广东增城　５１　１　３００）　摘要：本文以移动ＧＩｓ平台架构为研究对象，采用面向服务思想设计并实现了一种基于“云＋端”模式的移动ＧＩｓ快速开发平台，提出一　种分屡开发模型Ｏｓ—ＧＡＬ—ＩＡＬ，研制出跨平台，高性能、全自主的ＧＩｓ内核，实现了一套精细化、流程化，可视化，易扩展的快速开发框　架，能帮助开发者快速构建业务敏捷的移动ＧＩＳ应用系统。　关键词：移动ＧＩＳ　ＷｅｂＧＩＳ　ＳＯＡ敏捷开发　中图分类号：Ｐ２０８　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２－３７９１（２０１４）０６（ａ）一００３ｌ一０２　用户在移动状态下使用ＧＩＳ的过程称　为移动ＧＩＳ，用户所处的环境亦称为“移动　计算环境”，它是一种以计算机技术为核　心、无线网络为支撑、支持用户访问网络数　据，实现快捷、方便的自由通信和共享的分　布式计算环境。移动ＧＩＳ存在狭义和广义的　定义之分。狭义的移动ＧＩＳ称为具有桌面　ＧＩＳ功能的移动终端系统，它是一种离线工　作模式，不与服务器进行交互。广义的移动　ＧＩｓ定义为一种集成系统，是由ＧＰＳ、移动　通信、互联网服务和ＧＩＳ共同构成的集成系　统，它基于这些集成载体将最终的服务提　供给用户，方便用户进行日常信息的分析　与决策。　移动ＧＩＳ作为移动空间信息服务的基　础设施，其应用领域非常广泛。然而，当前　移动ＧＩＳ还面临一些技术难题，包括空间数　据量大、计算能力不足、网络带宽窄、可靠性　差、软硬件兼容性差等，导致移动ＧＩＳ项目实　施面临技术门槛高、开发周期长、实施成本　高、项目风险大等问题。本文以移动ＧＩＳ项目　共性需求为导向，采用面向服务思想设计并　实现了基于“云＋端”模式的移动ＧＩＳ快速开　发平台。平台具有跨平台、高性能、可配置、　易扩展、支持多语言二次开发等特点，能帮　助开发者快速构建业务敏捷的移动ＧＩＳ应用　系统，具有重要的现实意义。　１平台总体架构　经过多年发展，ＧＩＳ己从单机工具型软　件系统逐步走向了分布式、网络化的应用　软件平台，从独立ＧＩＳ系统逐步过渡到具有　高度资源整合能力和对外服务能力的服务　式ＧＩＳ。服务式ＧＩＳ是一种面向服务软件工　程方法的ＧＩＳ技术体系，它支持按照一定规　范把ＧＩｓ的全部功能以服务的方式发布出　来，可以跨平台、跨网络、跨语言地被多种　客户端调用，同时能聚合来自其他服务器　发布的ＧＩＳ　Ｊ］Ｅ务。服务式ＧＩＳ可以更全面地　支持ＳＯＡ，通过对多种ＳＯＡ实践标准与空　间信息服务标准的支持，可以使用于各种　ＳＯＡ架构体系中，与其它ＩＴ业务系统进行　无缝的异构集成，从而可以更容易地让应　用开发者构建业务敏捷应用系统［３－５】。本文　以面向服务的思想，分析设计了基于ＳＯＡ　架构的移动ＧＩＳ开发平台，提出“云＋端”的　移动ＧＩＳ开发模式，由应用层、服务层、支撑　层、核心层组成，其总体架构如图ｌ所示。　其中，应用层是以移动ＧＩＳ为工具的数　据采集、设备巡检、移动执法等各类应用系　统，包括移动作业系统、在线监控、基于　ＷｅｂＧＩＳ的业务应用系统、指挥决策系统　异，需要对这些数据进行格式转换、坐标变　等，这些运行环境不同、架构各异的应用系　换、拓扑检查、符号设置、缓存制作、压缩转　统，通过调用、聚合平台发布的服务，实现　存等数据预处理工作。数据管理系统综合　数据共享和互操作，服务层由一系列遵循　考虑桌面系统和嵌入式应用系统在数据精　一定规范的应用接口组成，是平台暴露给　度、显示分辨率、寻址计算等方面的差异，　应用层进行集成、扩展的应用程序接口；支　进行全局的优化设计，提供了丰富实用的　撑层是平台的核心，采用Ｂ／Ｓ￥［ＩＣ／Ｓ￣Ｎ结合　功能插件。如：地图缓存制作插件可同时制　的混合架构，对应用层各类系统起着数据　作多种分辨率的地图瓦片，并提供松散、紧　管理、配置等支撑作用。　凑两种存储格式，确保数据能在桌面端、　Ｗｅｂ端和移动端均能逼真、流畅地展示。　２平台主要功能模块　２．３通信传输系统　２．１　ＧＩＳ核心库　．　通信传输系统是承接移动ＧＩＳ和服务　核心层由ＨｉＭａｐ　ＳＤＫ和ＨｉＷｅｂＧＩＳ￣Ｉ擎　器的关键部分，其传输效率和系统的安全　组成，前者主要面向桌面端、服务器端和嵌　性、健壮性通常决定着一个移动ＧＩＳ项目能　入式设备的轻量级ＧＩｓ应用程序的开发与　否成功实施。用户在户外开始作业前，移动　部署，而后者是面向ＷｅｂＧＩＳ应用系统的二　ＧＩＳ通过套接字（Ｓｏｃｋｅｔ）连接到通信服务系　次开发组件。ＨｉＭａｐ　ＳＤＫ采用标准Ｃ＋＋开　统进行合法性验证，作业完成后，现场采集　发从底层构建实现，支持跨平台（Ｗｉｎｄｏｗｓ　的数据和轨迹数据通过通信服务系统实时　Ｍｏｂｉｌｅ、Ａｎｄｒｏｉｄ、ｉＯＳ、Ｗｉｎ３２等）、多语言　地保存到服务器。当监控中心需要对户外　（Ｃ＃、ＪＡＶＡ、Ｏｂｊｅｃｔ　Ｃ）、多并发、高性能的　用户进行指挥调度、多方协助时，可通过通　ＧＩＳ应用程序二次开发。ＨｉＭａｐ　ＳＤＫ引入了　信服务系统将指令推送给现场终端用户。　硬件抽象层的概念，提出分层开发模型　为了达到最佳系统性能，本文采用完成端　０Ｓ—ＧＡＬ－ＩＡＬ，如图２所示。　Ｅｌ（Ｉ／Ｏ　Ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎ　Ｐｏｒｔｓ，ＩＯＣＰ）管理套接　在ＯＳ—ＧＡＬ—ＩＡＬ模型中，与图形界面无　字，ＩＯＣＰ充分利用内核对象的调度，只使　关的算法、模型，采用标准Ｃ＋＋在内核中统　用少量的几个线程来处理和客户端的所有　一实现，而对一些与操作系统有关的底层接　通信，消除了无谓的线程上下文切换，从而　口（￣ＩＣａｓｈ内存、文件、Ｄｅｂｕｇ、ＦｒａｍｅＢｕｆｆｅｒ、　最大限度的提高了网络通信的性能。　Ｔｈｒｅａｄ、Ｔｉｍｅｒ等）、人机界面、图形绘制等　２．４运行维护系统　功能，在内核中进行统一定义与封装，在具　运行维护系统为应用层各类应用系统　体的语言开发包中实现。这种分层设计既　提供底层支撑，包括ＧＩＳ数据配置、权限配　能充分发挥Ｃ＋＋计算性能的优越，又能最　置两大部分。其中，ＷｅｂＧＩＳ数据配置实现　大程度利用操作系统提供的接口，保证了　对ＧＩＳ数据的组织、显示、查询、事件、字段　最佳计算性能和显示效果，并有效地屏蔽　等信息的设置，这些配置项在ＷｅｂＧＩＳ￣Ｅ务　了因嵌入式硬件环境和操作系统的改变而　契约一一对应，前端对服务调用结果依次按　导致的平台移植性的问题。　契约进行取值，并在前端ＵＩ组件中展示。如：　ＨｉＷｅｂＧＩＳ引擎内核采用Ｆｌｅｘ技术实　可配置当用户在ＷｅｂＧＩＳ上点击某个要素　现，在Ｆｌｅｘ　ＩＤＥ中采用ＭＸＭＬ语言设计组　时，是否弹出一个对话框，以及配置如何在　件、元素界面和布局，ＡｃｔｉｏｎＳｃｒｉｐｔ语言负责　对话框展示要素信息；配置前端参数取值字　引擎内部业务逻辑的实现。ＨｉＷｅｂＧＩＳ实现　段，可在Ｗｅｂ端方便地检索出各要素的字段　前端地图显示与控制、图形绘制、消息广播　值，从而可轻松地实现各种扩展应用。　和事件交互处理等功能，支持主流的网络　权限配置采用ＲＡＢＣ模型，即通过用　地图服务（Ｇｏｏｇｌｅ、百度、都市圈２．５Ｄ等）。为　户、角色、权限三者之间建立的一对多、多　了让普通程序员能便捷地调用ＨｉＷｅｂＧＩＳ　对多的关系来实现权限控制，包括功能权　引擎，采用ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ对内核进行封装，这样　限和数据权限的配置。其中，对数据权限　在页面中应用简单的ｊｓ代码便可获取内核　（ＣＲＵＤ、统计、导出等）实现了精细化控制，　对象并调用各种接口。　包括对字段、记录的过滤控制等，能满足实　２．２数据管理系统　际项目中的绝大多数应用需求。　基础地图数据、业务对象数据的预处　如图３配置了巡查台账（表ＰＡＴＲ０Ｌ　理是移动ＧＩＳ应用项目中至关重要的一环，　—ＬＯＧ）的编辑过滤条件为：ＳＥＬＥＣＴ＊ＦＲＯＭ　由于这些数据通常是多源异构的，在存储　ＰＡＴＲＯＬ＿ＬＯＧ　ＷＨＥＲＥ片区编号＝ＳＹＳ＿ＯＭ　方式、数据格式、空间参考等方面存在差　ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＤ，其中，片区编号为巡查台账表　科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　５　ＣＨＮＯＬ０ＧＹ　１ＮＦＯＲＭＡＴ｝ＯＮ　测绘工程　应　用　屡　Ｉ　ｌ　Ｉ　移霉　ＩＳ　（Ｍｏｂｉ１ｅ／ｈｎｄｒｏｉｄ／ｉ（ＩＳ）　业务应用系统　ＷｅｂＧＩＳ展示系统　园圜圆圜圜圜圜圜圆＠　塞｝ｒ—　—————数据管理系统　ｌ——————］广——　Ｉ通信传输系统Ｉ—————————］ｒ———　ｌ　服务管理系统　ｌ——————————］　　撑Ｌ———————————Ｊ　Ｌ————————　Ｌ———————————－ｊ　合展示窗口，是Ｗｅｂ端、Ｊ　务应用系统的重　要组件，是核心层Ｉ＿ｌｊＷｅｂＧＩｓ引擎二次开发　的综合示例。ＷｅｂＧＩＳ组件ｆ｛】的所有展示方　式、事件和行为（如图层组织、符号样式、查　询范围、空间分析、搜索结粜、消息处理、事　件响应等等），均源自运行维护系统对　ＷｅｂＧＩＳ的配置结果，它们之间通过ＧＩＳＨ￣务　契约和前端框架引擎实现“所配即所得”的　快速定制效果。ＷｅｂＧＩＳ展示组件内置ｒ丰　Ｅ朦｝　ｒ　——‘—————————平台运行维护配置系统　—————————————　—————　———————　————————１　ｒｌ　Ｉ代码自动生成工照ｌ———————————————————　————１　核　心　层　ＧＩＳ核心厍　（ＨｉＭａｐ　ＳＤＫ　ｆｏｒ　ｉＯＳ／ｈｎｄｒｏｉｄ／Ｍｏｂｉ　ｌｅ／Ｗｉｎ３２、ＨｉＷｅｂＧＩＳ）　图１　平台总体架构　Ｍｏｂｉｌｅ　Ａｎｄｒｏｉｄ　ｉＯＳ　褒面ＧＩＳ系统　移动Ｇｌｓ　移动ＧｌＳ移动６ｌＳ　富的功能模块，包括图层控制、鹰眼、图文　互查、空间查询、图形编辑、专题地图、ＧＰＳ　轨迹，地图打印等模块，程序员只须在贝面　中通过为地图对象添加一　具组件的方式完　成这些配置。　２。７代码生成工具　为进一步提升移动ＧＩｓ项目的开发效　率，降低本平台框架使用的复杂度，本文设　计并实现了基于微软Ｔ４模版引擎的代码自　动生成工具。程序员通过简单向导，便能自　动生成对库表数据增、删、改、查等功能多　层结构（ＵＩ、ＢＬＬ、ＤＡＯ、ＳｑｌＭａｐ）、标准化、高　质量的源代码，并有效地解决了多表关联　等难题。　３结语　本文以解决移动ＧＩＳ项目实施中所面　临问题为出发点，根据移动ＧＩｓ类型项目的　共性需求，设计并实现了基Ｆ“云＋端”模式　的敏捷开发平台。目前已成功应用到闰土　违法用地巡查执法、安监执法、道路养护与　路政稽查、输配电设备巡检、市政管网巡　奁、土壤重金属污染防治普查和农村土地　确权登记等领域的多个项目中。突践证明　该平台具有多语言、跨平台、可配置、易扩　展等特点，能有效提高开发效率，缩减软件　开发周期，降低项目实施风险，受列开发商　和最终用户的一致好件。　胰．　＋＋（ＨｉＭａｐ　内棱中实现）＿　ｌ型ｌ　ｔ因　析ｌ　簿ｌ　Ｉ　网　Ｉ换Ｉ　Ｉ弓ｌ　ｌ　Ｉ询ｌ　图２　ＯＳ－ＧＡＬ－ＩＡＬ开发模型　参考文献　［１】李德仁．论２Ｉ世纪遥感与ＧＩＳ的发展【Ｊ】．　武汉大学学报：信息科学版，２００３（２）：　１２７—１　３１．　图３数据权限配置　的一个字段，ＳＹＳ—ＯＭ—ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＤ是运行时　的一个上下文变量，在用户登录时赋值。开　发者通过界面配置，“零编码”便实现了“用　户仅能编辑本部门的数据”这一业务需求。　２．５服务管理系统　服务管理系统是平台各种服务运行的　宿主环境，与ＩＩＳ托管、Ｗｉｎｄｏｗｓ　Ｓｅｒｖｉｃｅｓ宿　［２］李德仁，李清泉，谢智颧，等．论空间信　息与移动通信的集成成用［Ｊ】．武汉大学　学报：信息科学版，２００２（１）：１—８．　［３】王兴玲，杨崇俊，张宏．慕于．ＮＥＴ平台　的地理信息Ｗｅｂ服务研究与应用［Ｊ］．计　算机工程与应用，２００２，３８（２２）：６—８．　［４】宋亚超，闾国年，张宏．基于ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ　的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ＧＩＳ集成与应用［Ｊ】．地球信息　科学，２００４，６（１）：４４－４８．　【５】宋关福．ＳｅｒｖｉｃｅＧＩＳ引发地理信息服务　共享与聚合革命［Ｊ］．地理信息世界，　２００８，６（６）：８２－８５．　主不同，自托管宿主具有便于管控等优势，　能方便地启动、停止、重启服务，可有效地　对服务消费者进行过滤、监控、报警等，同　时能有效聚合外部服务，更适合于平台级　的应用项目。　２．６　ＷｅｂＧＩｓ展示组件　ＷｅｂＧＩＳ是各类业务对象时空信息的综　３２　科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥｃＨＮＯＬ０ＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ