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超图环保空间信息共享服务平台解决方案

                            
国家生物多样性信息共享平台    中国环境监测总站环境监测信息空      环保部减排空间信息共享与服务平
 

1       平台概述

       近年来,我国环保行业信息化建设取得了很大的成绩,建成了环境监测、环境监管、重大环境灾害预警防治等信息系统,目前环境信息化建设面临的突出问题在于,各业务系统之间缺乏联系,系统内部数据缺乏标准化规范。环境空间信息共享服务平台建设的意义在于,通过建立科学、完整、统一的信息共享平台,打破环保行业各系统之间的信息孤岛,提供信息互通互联的共享平台,实现环保信息与业务的共享,从而提高环境保护行业的综合决策能力和公共服务能力。


       环境空间信息共享服务平台以基础空间地理信息数据、环保专题业务数据为基础,以环保业务为导向,以服务共享为理念,通过整合基础地理信息数据和各类环境专题空间数据,提高空间数据资源的共享能力,以SOA面向服务的体系架构实现环保信息化的业务敏捷,并在此基础上为各类业务应用系统的建设提供技术支撑,实现环保行业业务的共享,全面提高环境保护信息化服务水平。


       通过环境空间信息共享服务平台的建设,实现以下建设目标:


    1、对异构系统中基础空间地理信息数据与环保行业空间数据整合,提供数据管理接口,兼容常用数据格式,同时提供统一、标准的数据服务,实现环境保护行业的数据共享。


    2、基于数据共享的基础,可通过API接口进行二次开发,定制开发环境保护业务模块,提高业务数据的利用价值,实现环境保护行业的业务共享。


2       平台架构


    环境空间信息共享与服务平台架构分为基础设施层、数据层、服务层、应用层。平台架构图如下图所示:


 2?1 平台结构图

 

1)基础设施层

 

       基础设施层提供环境空间信息共享服务平台的运行支撑环境,满足平台所要达到的数据存储能力、数据服务能力和网络环境要求,通过平台的安装部署,建成性能稳定的软硬件运行支撑环境。

 

2)数据层

  

       数据层通过数据传输平台实现数据的共享,并可在现有数据基础上进行扩展,接入与环境保护日常工作相关的业务数据。数据层总体分为基础地理数据库、专题空间数据库、环保业务数据库、发布数据库和元数据库。

 

       基础地理数据库包括各比例尺DLG数据、DEM数据以及遥感影像数据。

   

       专题空间数据库包括地表水功能分区、空气质量功能分区、噪声质量分区、环境质量监测站空间数据、污染源空间数据、自然生态空间数据、建设项目分布空间数据、环境应急数据等。

   

      环保业务数据库包括各类污染源监测数据、环境质量监测数据、生态环境数据、环境应急管理数据等。

  

      发布数据库指从空间数据库中抽取的用于发布的数据、数据目录等。

   

      元数据库存储用于数据管理的元数据及元数据目录等。

   

       此外,数据层还可根据用户需求扩展针对环境相关专业的主题应用的主题数据库,如污染物扩散模型等。

   

3)服务层

   

       服务层为平台的中间层,其主要作用是支持平台的正常运行。包括Web服务层和应用服务层。

   

       Web服务层包含平台提供的标准服务,如OGC标准的WMSWFSSOAP协议、REST标准等。该类服务可对异构平台数据的进行整合,对于不同节点异构平台内部的数据,可通过OGC标准规范,以服务的方式将数据发布到环境空间数据共享平台中。

   

       应用服务层包括数据库管理、流程管理、身份认证、安全管理等专用服务,还包括地图服务、目录服务、空间分析等应用服务。该类服务侧重于平台服务端服务的调用,如管理员用户可通过客户端,调用平台内的地图目录以及服务注册信息目录等,对平台进行维护。

 

        服务层同样可根据用户需求在现有基础上进行扩展,如扩展环保模型服务,实现可结合空间位置关系的污染源扩散模型计算。

 

4)应用层

   

        应用层分为客户端控件层和实际的应用系统层。

   

        平台设计客户端控件层目的是方便业务的调用,增强客户端用户界面、提高交互能力,增强用户体验。

  

        应用系统层分为B/SC/S结构两部分。

     

        B/S结构包括资源目录、服务管理、环保业务专题、定制与开发、运维管理等子系统,侧重于信息和服务的在线发布及管理需求,如资源目录子系统,具有权限的用户可对平台内的数据进行浏览、漫游、查询等操作。

        C/S结构包括数据资源管理以及三维展示子系统,侧重于数据的后台维护以及三维环境下的专题业务展示。

 

3       平台功能

    (1)资源目录

 

       平台注册用户通过登录环境空间信息共享与服务平台登录页,获得进入和使用资源目录的权限。

   

       资源目录提供数据资源目录、地图浏览、数据资源检索、数据资源查询等功能服务。在数据资源目录树中,用户可以进行数据资源单图层浏览、数据资源元数据信息浏览等;地图浏览提供放大、缩小、漫游、切换等基本地图操作和地图量算、地图打印与输出等功能服务。为了方便用户更快更精确的找到数据资源,系统提供数据资源查询功能。

 

 3?1 资源目录

 

    (2)服务管理

 

       服务管理系统通过服务注册、服务申请、服务配置、服务定位查询等模块对服务进行控制、监测和安全检查。

 

       该模块支持各节点的用户将本地的环保专题信息以服务的方式通过环境空间信息共享服务平台进行注册并发布。

 

 3?2 服务管理

 

    (3)业务专题

 

       基于平台在数据层、服务层可扩展的构建机制,可在应用层根据实际需求,在现有业务基础上,对其底层矢量数据来源、卫星影像来源、以及服务层分析模型功能等方面进行扩展,进而完成应用层面的业务共享扩展。

 

       如环境质量管理的业务扩展,可通过数据管理接口接入各监测站监测数据,结合平台系统已有丰富的空间数据和卫星影像以及空间分析功能,快速搭建用户所需的环境质量管理业务模块,为用户日常工作提供便利。

 

 3?3 环保业务专题

 

    (4)定制与开发

 

        提供信息服务接口和地图API,为用户自己定制服务和二次开发提供在线技术支持。

 

        信息服务接口提供地图服务、OGC服务、功能服务、数据服务等,每类服务都列出了服务列表、服务描述、服务的调用方式。

   

       地图服务提供REST地图服务;OGC服务提供网络地图服务WMS和网络要素服务WFS;功能服务提供地名查询、属性查询、空间查询、路径分析、缓冲区分析、格网分析、水污染扩散等服务;数据服务提供目录服务和超图软件自定义的服务;地图服务主要是介绍地图API的使用。

 

 3?4 定制与开发

 

    (5)运维管理

 

        运维管理的目的是保证系统正常而可靠地运行,并能使系统不断得到改善和提高,充分发挥作用。

 

       平台的运维管理提供平台用户及其权限管理、服务调用注册审批及平台门户网站的日志更新维护等功能。

 

 3?5 运维管理

 

   (6)数据资源管理

 

     该子系统主要实现矢量数据、栅格数据、属性数据的维护管理,主要包括以下几方面:

 

?  数据管理接口

 

    采用数据导入工具及标准化的数据管理接口对数据进行管理。数据导入工具兼容常见的通用数据格式,便于环保行业业务数据与空间数据的整合。

 

?  数据更新

 

    提供性能优越、操作简便、界面美观的数据更新维护工具,实现对空间数据和属性数据的维护更新。

?  专题数据制作

 

    提供符合环保行业规范的专题配图方案,方便用户定制用于专题信息发布的的各类专题图。

 

    (7)三维展示系统

 

    三维展示子系统是一个基于环保专题业务数据内容的发布系统。该系统基于高清影像数据和高程数据模拟现实环境。

 

    三维展示子系统通过与相关环保业务库对接,可以将环保业务数据叠加到三维球上进行三维展示。

 

 3?6 三维展示系统

 

 3?7 三维展示系统

4       平台特点

    (1)以“一张图”方式实现环境空间信息的整合

 

       环保“一张图”的概念是指在基础地理信息数据的基础之上,建设公用的环保空间数据,如环境功能区划,自然保护区,环境质量监测点等信息,另外叠加各种环保专题空间信息,并基于此建立数据的共享与更新。“一张图”模式的核心是数据整合、共享和数据的自适应扩展。数据整合是数据共享的基础。通过环境空间数据共享服务平台建设,将目前分散于不同部门的环保数据整合到统一的平台中。

 

    (2)以二三维一体化技术实现二维与三维GIS技术的无缝融合

 

       二维矢量地图可以很直观地展现地理要素在水平空间上的相对位置,同时可以基于矢量数据实现信息搜索功能;二维遥感影像地图可以比较真实地展示现实世界的实际地表情况,比如环保建设项目设施的基本外观、分布情况、监测点情况等。通过对遥感影像地图和矢量地图的叠加,方便地进行信息的搜索与定位。

 

      三维环境可通过DEMDOM数据及三维实体模型数据更直观反映现实世界的调试特征,实现业务数据在真实空间的环境下展示。

 

       二三维一体化技术体现在数据模型、数据存储方案、数据管理、可视化和分析功能的一体化,实现数据在二维与三维环境中的联动显示,兼顾二维环境的分析功能与三维环境的展现功能,突破GIS技术在环保行业的深度应用。

 

    (3)以富客户端技术体验卓越的地图应用

 

      富客户端技术是一种增强用户界面、提高交互能力,增强用户体验的新型多媒体网络应用客户端技术。

 

      针对环境空间信息共享服务平台的功能模块,采用富客户端技术,实现用户客户端更强的交互能力和展示效果。平台提供的客户端插件,方便在浏览器中展示环保业务的综合数据,如多种渲染风格的专题图、多种显示方式的统计图表等,提高视觉效果和用户体验,增强分析功能。

 

    (4)以可扩展的模式实现信息共享服务平台的新陈代谢

 

       环境空间信息共享服务平台的可扩展体现在三个方面,即环保专题数据的可扩展、专题服务的可扩展、应用系统的可扩展。

 

      环保专题数据可通过兼容通用数据格式的数据管理接口导入共享平台,通过数据资源管理系统进行维护和更新,实现数据层的新陈代谢。

 

       环保专题服务可通过扩展新的环保专题分析模型来增强共享平台的分析服务功能,实现服务层的新陈代谢。

 

        在数据和分析模型可扩展的基础上,应用系统的可扩展就水到渠成的产生了。用户可通过共享平台提供的API二次开发接口,快速搭建符合业务需求的应用系统,实现应用层的新陈代谢。

 

    (5)以服务聚合技术实现信息资源的共享

 

       平台提供了客户端、应用服务和 WEB服务三个层次的服务聚合能力,用户在少编程甚至不编程的情况下,能够非常方便的在平台上使用第三方提供的标准网络服务,如OGC ServiceREST Service

 

      遵循标准的网络服务,第三方异构平台内部的数据产品以及专题服务可以服务的形式在环保空间信息共享服务平台注册,并可由平台各节点用户直接调用,节省了远程数据的传输过程,并避免了异构平台数据之间繁琐的转换过程,充分发挥共享平台业务敏捷的特点。

 

 

 

 

 

 

 

 


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