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1、2010.07.15天津师范大学城环学院天津师范大学城环学院地理空间信息网络服务平台及应用地理空间信息网络服务平台及应用张 斌 20102010年年0707月月1515日日 2010.07.15天津师范大学城环学院12平台体系结构平台体系结构3平台关键技术平台关键技术平台主要功能平台主要功能报告内容报告内容平台应用领域平台应用领域4天津师范大学城环学院1 1、平台体系结构、平台体系结构1.1 1.1 平台设计思想平台设计思想 以以多多层层网网络络服服务务结结构构为为核核心心、网网络络安安全全传传输输为为基基础础、授授权权管管理理、监监控控审审计计和和身身份份认认证证为为辅辅助助”的的全全方方位
2、位的的信信息息安安全全策策略略，解解决决地地理理空空间间数数据据共共享享与与网网络络上上服服务安全的矛盾。务安全的矛盾。系统体系结构 2010.07.15天津师范大学城环学院1 1、平台体系结构、平台体系结构GeoInfoGeoInfo软件软件多比例尺DEM软件晕渲软件图像处理软件四叉树矢量数据代理服务UDDI数据资源及功能管理服务器用户证书管理服务器二维/三维 OGC处理服务器C/SC/S结构结构（地物）3D三维建模软件三维浏览软件（单机版）Web矢量数据服务器B/SB/S结构结构二维浏览软件（单机版）等高线多尺度OGCOGC标准标准矢量数据符号化ArcInfoArcInfo软件软件MapI
3、nfoMapInfo软件软件MapGISMapGIS软件软件SuperMapSuperMap软件软件DxfMifE00ShpBinDem遥感地图栅格数据代理服务几何纹理地物数据代理服务多比例尺DEM数据文件多比例尺图像数据文件多比例尺地图数据文件R树IE浏览器开发环境控件开发环境控件用户证书审批(准入与撤销)用户证书申请（地物）照相照片处理软件Web栅格数据服务器用户权限设置二维/三维客户端（二次开发组件）IE浏览器矢量数据符号化1.2 1.2 平台整体框架平台整体框架 2010.07.15天津师范大学城环学院 为了为了满足面向服务应用程序的各种安全需求满足面向服务应用程序的各种安全需求,微软
4、推出了微软推出了WCF(WindowsWCF(Windows Communication Communication Foundation)Foundation)框架。框架。WCFWCF是使用托管代码建立和运行是使用托管代码建立和运行面向服务（面向服务（Service OrientedService Oriented）应用程序的一个统）应用程序的一个统一框架，用于创建既安全可靠又可交互的分布式面一框架，用于创建既安全可靠又可交互的分布式面向服务的应用程序。向服务的应用程序。WCF WCF作为微软分布式应用程序开发的集大成者，作为微软分布式应用程序开发的集大成者，整合了整合了.Net.Net平台
5、下所有的和分布式系统有关的技术。平台下所有的和分布式系统有关的技术。作为基于作为基于SOASOA的一个框架产品，的一个框架产品，WCFWCF最重要的就最重要的就是能够快捷的创建一个服务。是能够快捷的创建一个服务。1.3 1.3 基于基于WCFWCF技术的平台实现技术的平台实现1 1、平台体系结构、平台体系结构 2010.07.15天津师范大学城环学院2 2、平台关键技术、平台关键技术2.1 2.1 多源空间数据集成多源空间数据集成 建设数字城市的核心是实现城市信息共享，而实现城市建设数字城市的核心是实现城市信息共享，而实现城市空间信息共享又是实现城市信息共享的关键。空间信息共享又是实现城市信息
6、共享的关键。针对不同部门空间矢量数据的针对不同部门空间矢量数据的多语义性多语义性、多时空性多时空性、多多尺度性尺度性以及以及数据模型数据模型与与存储结构存储结构的差异，研究不同来源、不的差异，研究不同来源、不同精度和不同数据模型的地理空间数据共享理论和方法是解同精度和不同数据模型的地理空间数据共享理论和方法是解决数字城市建设中空间信息共享问题的关键。决数字城市建设中空间信息共享问题的关键。核心是通过使用各种数据核心是通过使用各种数据转换转换工具，把多源空间数据集工具，把多源空间数据集成到空间信息服务平台中，成为空间信息服务平台可以识别成到空间信息服务平台中，成为空间信息服务平台可以识别的数据形
7、式，的数据形式，屏蔽屏蔽数据源数据模型的异构性，使互相关联的数据源数据模型的异构性，使互相关联的异构数据源集成到一起，用户可以异构数据源集成到一起，用户可以透明地透明地访问多源异构地理访问多源异构地理空间数据。空间数据。2010.07.15天津师范大学城环学院2 2、平台关键技术、平台关键技术DXF数据Mif数据SHP数据E00数据MapGIS数据其他数据映射通用数据格式通用空间数据模型显示多源数据集成文件形式输出图3 数据映射流程空间基准统一语义编码统一 2010.07.15天津师范大学城环学院2 2、平台关键技术、平台关键技术 空间数据安全涉及到管理、技术两个层次和硬件、软空间数据安全涉及
8、到管理、技术两个层次和硬件、软件与人员等多个方面。从生产、存储、分发、传输以及与件与人员等多个方面。从生产、存储、分发、传输以及与其它系统集成应用等阶段任何一个环节出现安全漏洞，都其它系统集成应用等阶段任何一个环节出现安全漏洞，都可能导致整个安全体系的崩溃。用可能导致整个安全体系的崩溃。用“系统论系统论”的观点来解的观点来解决空间信息的安全问题，从地理空间信息传播全方位解析决空间信息的安全问题，从地理空间信息传播全方位解析地理信息安全的脆弱性和威胁，构建完善的安全措施。地理信息安全的脆弱性和威胁，构建完善的安全措施。2.2 2.2 空间数据安全策略空间数据安全策略 2010.07.15天津师范
9、大学城环学院多层网络服务结构多层网络服务结构按照分布式多层体系结构，按照分布式多层体系结构，平台由数据层、代理层和用平台由数据层、代理层和用户层构成。各个层次由专用户层构成。各个层次由专用的内部局域网组成。数据层的内部局域网组成。数据层包括地理信息数据、共享数包括地理信息数据、共享数据、业务专用数据、用户数据、业务专用数据、用户数据、审计数据以及资源信息据、审计数据以及资源信息数据等系统中的所有数据。数据等系统中的所有数据。代理层由资源管理器、数据代理层由资源管理器、数据服务代理和应用服务器等组服务代理和应用服务器等组成。用户层通过代理层间接成。用户层通过代理层间接对数据层进行访问，其中用对数
10、据层进行访问，其中用户层通过应用服务器与代理户层通过应用服务器与代理层进行数据交换，代理层通层进行数据交换，代理层通过数据服务代理访问数据层。过数据服务代理访问数据层。生产单位局域网1防防 火火 墙墙测量测量数据数据遥感遥感数据数据矢量矢量数据数据DEMDEM数据数据生产单位局域网1防防 火火 墙墙测量测量数据数据遥感遥感数据数据矢量矢量数据数据DEMDEM数据数据数数据据层代理局域网资源管理代理应用服务代理数据服务代理应用服务代理数据服务代理用户局域网用户局域网用户局域网用户局域网代代理理层用用户层2 2、平台关键技术、平台关键技术通过防火墙划分不同安全域，实现对内部服通过防火墙划分不同安全
11、域，实现对内部服务器的安全隔离和限制用户访问内部服务器。务器的安全隔离和限制用户访问内部服务器。2010.07.15天津师范大学城环学院2 2、平台关键技术、平台关键技术地理空间数据存储安全策略地理空间数据存储安全策略 （a a）保密存储方案）保密存储方案 如何把通用加密算法应用于空间数据，提出适合空间如何把通用加密算法应用于空间数据，提出适合空间数据的加密算法，是空间信息网络服务中首要解决的问题。数据的加密算法，是空间信息网络服务中首要解决的问题。（b b）数据库存储方式）数据库存储方式 数据库技术通过映射实现了数据的逻辑和物理独立。数据库技术通过映射实现了数据的逻辑和物理独立。利用数据库文
12、件存储方式，建立空间数据逻辑层和物理层。利用数据库文件存储方式，建立空间数据逻辑层和物理层。多个数据库存储在一个数据文件里，一方面增加了数据文多个数据库存储在一个数据文件里，一方面增加了数据文件的体积件的体积,增加数据复制拷贝困难；另一方面数据结构和增加数据复制拷贝困难；另一方面数据结构和内容复杂，非法盗取的数据无法理解。内容复杂，非法盗取的数据无法理解。2010.07.15天津师范大学城环学院2 2、平台关键技术、平台关键技术地理空间数据网络传输安全策略地理空间数据网络传输安全策略 （a a）数据传输加密）数据传输加密 针对针对XMLXML数据传输安全问题，数据传输安全问题，IBMIBM、M
13、icrosoftMicrosoft和和VerisignVerisign等公等公布布WSWSSecuritySecurity协议。协议。（b b）安全数据传输协议）安全数据传输协议 针对针对XMLXML数据传输协议存在的问题，采用自主的网络数据通讯数据传输协议存在的问题，采用自主的网络数据通讯协议，数据传输协议与地理空间数据网络服务的体系结构有关。协议，数据传输协议与地理空间数据网络服务的体系结构有关。（c c）数据压缩）数据压缩 相对现有的网络带宽而言，地理空间信息传输的数据量巨大，相对现有的网络带宽而言，地理空间信息传输的数据量巨大，在地理信息服务中传输一个区域的地理空间数据确实面临许多困在
14、地理信息服务中传输一个区域的地理空间数据确实面临许多困难。数据压缩主要有两个层次：地理空间数据压缩和传输数据压难。数据压缩主要有两个层次：地理空间数据压缩和传输数据压缩。地理空间数据压缩有矢量和栅格两种数据压缩。数据传输时缩。地理空间数据压缩有矢量和栅格两种数据压缩。数据传输时二进制数据编码为字符数据会增加数据量，为了抵消这个数据量二进制数据编码为字符数据会增加数据量，为了抵消这个数据量的增加，采用数据压缩是一种有效的方法。的增加，采用数据压缩是一种有效的方法。2010.07.15天津师范大学城环学院2 2、平台关键技术、平台关键技术地理空间数据开发利用安全策略地理空间数据开发利用安全策略（a
15、 a）地理空间数据可视化安全）地理空间数据可视化安全 地理空间数据的可视化是地理信息表达的最主要方式。高精度大范围地理空间数据的可视化是地理信息表达的最主要方式。高精度大范围地理信息属于保密数据，用户极有可能通过屏幕可视化获取地理信息。因地理信息属于保密数据，用户极有可能通过屏幕可视化获取地理信息。因此，地理信息在计算机屏幕上表达需要采用两种安全措施，一是通过用户此，地理信息在计算机屏幕上表达需要采用两种安全措施，一是通过用户验证保证用户的合法性，根据用户或用户组对目标的访问权限进行控制；验证保证用户的合法性，根据用户或用户组对目标的访问权限进行控制；二是通过非线性变换防止用户屏幕拷贝、拼接高
16、精度地理数据可视化图像。二是通过非线性变换防止用户屏幕拷贝、拼接高精度地理数据可视化图像。（b b）数据传输缓冲池存储）数据传输缓冲池存储 为了数据缓冲池的数据安全，在网络服务体系结构布局时，把数据缓为了数据缓冲池的数据安全，在网络服务体系结构布局时，把数据缓冲池放在服务层，不放在用户终端。在物理上，数据并没有到达用户终端，冲池放在服务层，不放在用户终端。在物理上，数据并没有到达用户终端，俗话称数据不落地。俗话称数据不落地。（c c）授权的数据操作粒度）授权的数据操作粒度 授权合法用户通过两种方式获取地理空间数据和功能服务，一种是通授权合法用户通过两种方式获取地理空间数据和功能服务，一种是通过
17、可运行的地理信息网络服务终端软件；二是通过提供二次开发组件将空过可运行的地理信息网络服务终端软件；二是通过提供二次开发组件将空间数据嵌入到用户的应用系统中。为了防止用户通过二次开发组件从网络间数据嵌入到用户的应用系统中。为了防止用户通过二次开发组件从网络上非法获取数据，往往通过控制用户操作数据粒度的方法，限制用户操作上非法获取数据，往往通过控制用户操作数据粒度的方法，限制用户操作数据，屏蔽用户对数据的直接访问。数据，屏蔽用户对数据的直接访问。2010.07.15天津师范大学城环学院2 2、平台关键技术、平台关键技术2.3 2.3 空间数据传输效率空间数据传输效率 地理空间数据量大，网络传输困难
18、。一方面地理空间数据量大，网络传输困难。一方面需要研究需要研究空间数据粒度空间数据粒度、空间数据压缩空间数据压缩、并行数并行数据传输据传输、缓冲区和渐进式传输缓冲区和渐进式传输等地理空间数据网等地理空间数据网络传输策略，解决海量地理信息数据在网络上实络传输策略，解决海量地理信息数据在网络上实时传输问题。时传输问题。另一方面，为了保护数据安全，又需要研究另一方面，为了保护数据安全，又需要研究网络保密存储、数据传输、体系结构、注册审计网络保密存储、数据传输、体系结构、注册审计和系统开发等五个方面的安全策略，并最大限度和系统开发等五个方面的安全策略，并最大限度的降低这些策略对数据传输性能的影响。的降
19、低这些策略对数据传输性能的影响。2010.07.15天津师范大学城环学院3 3、平台主要功能、平台主要功能3.1 3.1 服务器端矢量、栅格和地名搜索服务服务器端矢量、栅格和地名搜索服务 2010.07.15矢量、栅格和地名搜索服务服务请求状态信息天津师范大学城环学院3.2 3.2 地理信息服务客户端功能地理信息服务客户端功能 2010.07.15多源数据显示多源数据显示3 3、平台主要功能、平台主要功能天津师范大学城环学院 2010.07.15图层控制图层控制3 3、平台主要功能、平台主要功能3.2 3.2 地理信息服务客户端功能地理信息服务客户端功能天津师范大学城环学院 2010.07.1
20、5位置查询3 3、平台主要功能、平台主要功能3.2 3.2 地理信息服务客户端功能地理信息服务客户端功能天津师范大学城环学院4 4、平台应用领域、平台应用领域GSM中继站无线电中继站北斗定位卫星用户终端用户终端手持或车载导航与监控终端GSM中继站公网（GSM/GPRS/CDMA）无线专网（350、450、800兆）地理空间数据更新/管理 路由器局域网 目标位置服务服务器移动目标位置服务中心服务中心地理信息服务服务器全球定位卫星全球定位卫星GSM中继站GSM中继站无线电中继站电台通信控制器手机通 信 控制器移动短信网关用户终端用户终端用户终端用户终端用户终端用户终端防火墙北斗定位卫星全球定位卫星
21、北 斗 指挥机internet用户用户终端4.1 4.1 位置服务位置服务 2010.07.15天津师范大学城环学院 2010.07.15移动目标位置服务中心移动目标位置服务中心位置服务器数据库管理4 4、平台应用领域、平台应用领域4.1 4.1 位置服务位置服务天津师范大学城环学院 2010.07.15移动目标位置服务中心移动目标位置服务中心车台信息用户信息4 4、平台应用领域、平台应用领域4.1 4.1 位置服务位置服务天津师范大学城环学院 2010.07.15移动目标位置服务中心移动目标位置服务中心GPS位置服务4 4、平台应用领域、平台应用领域4.1 4.1 位置服务位置服务天津师范大
22、学城环学院信息处理器定位数据GPS接收机其它传感器北斗接收机航位推算绝对定位绝对定位指令输入输 入 设 备电视接收系统DVD/VCD系 统组合定位集成模块语音输出车载语音设备信息显示电视显示屏视频转换AV信息导航数据通讯模块移动服务终端移动服务终端 它是嵌入式GIS技术、现代无线通信、实时导航定位和计算机技术等相结合的产物。地理信息移动服务终端由定位单元、信息处理单元、显示单元和通讯单元组成。2010.07.154 4、平台应用领域、平台应用领域4.1 4.1 位置服务位置服务天津师范大学城环学院移动目标位置服务平台移动目标位置服务平台 平台实现对移动目标进行实时动态跟踪监控和随时随地更新地理
23、信息，为移动或固定终端用户提供连续的、实时的和高精度的位置和周围环境信息。2010.07.154 4、平台应用领域、平台应用领域4.1 4.1 位置服务位置服务天津师范大学城环学院 2010.07.15终端控制功能4 4、平台应用领域、平台应用领域4.1 4.1 位置服务位置服务天津师范大学城环学院 2010.07.15车台定位4 4、平台应用领域、平台应用领域4.1 4.1 位置服务位置服务天津师范大学城环学院 2010.07.15轨迹回放和搜索车台4 4、平台应用领域、平台应用领域4.1 4.1 位置服务位置服务天津师范大学城环学院 2010.07.15里程统计4 4、平台应用领域、平台应
24、用领域4.1 4.1 位置服务位置服务天津师范大学城环学院4.2 4.2 数字城市信息共享平台数字城市信息共享平台 基本原则是“谁的数据谁管理维护”，通过地理信息网络服务平台实现不同部门的共享。“分散、集成和共享分散、集成和共享”模式模式应用服务器应用服务器房房产产应应用用部部门门代理服务器代理服务器房房产产管管理理部部门门房房产产共共享享数数据据维维护护城市信息资源管理中心城市信息资源管理中心资源注册资源注册服务器服务器用户注册用户注册服务器服务器用户用户/资源资源审批服务器审批服务器代理服务器代理服务器基础地理数据维护基础地理数据维护代代理理服服务务器器土地共享数据维护土地共享数据维护应应
25、用用服服务务器器土地应用部门土地应用部门 土地管土地管 理部门理部门城市规划部门城市规划部门城市环保部门城市环保部门公安消防部门公安消防部门市政管理部门市政管理部门交通管理部门交通管理部门城市卫生部门城市卫生部门城市水务部门城市水务部门城市电力公司城市电力公司城市热力公司城市热力公司城市天然气公司城市天然气公司城市自来水公司城市自来水公司政府办公部门政府办公部门城市通讯公司城市通讯公司工商管理部门工商管理部门 2010.07.154 4、平台应用领域、平台应用领域天津师范大学城环学院4.3 4.3 数字城市应急指挥平台数字城市应急指挥平台 在城市安全领域应用，随着城在城市安全领域应用，随着城市
26、规模不断扩大，由于突发事市规模不断扩大，由于突发事件和重大灾害造成的人员伤亡、件和重大灾害造成的人员伤亡、经济损失和社会影响呈现明显经济损失和社会影响呈现明显加重的趋势。减轻的程度则取加重的趋势。减轻的程度则取决于报警的地点准确，时间迅决于报警的地点准确，时间迅速。将服务平台融入到城市安速。将服务平台融入到城市安全与减灾信息系统中，采用市、全与减灾信息系统中，采用市、区、部门和社区分级管理的模区、部门和社区分级管理的模式，确保报警、灾害信息传递式，确保报警、灾害信息传递和有效利用，提高救援的准确和有效利用，提高救援的准确性、快捷性和高效性。性、快捷性和高效性。2010.07.154 4、平台应
27、用领域、平台应用领域天津师范大学城环学院4.4 4.4 物流信息系统物流信息系统 基于地理信息服务的物流信息平台是对物流全过程进行连续、实时、全天候、高精度的运营跟踪和远程调度，实现对货物的全程、动态跟踪，对物流的各个环节及整个企业进行智能化管理，提高客户管理水平和领导决策能力，融物流、信息流、资金流为一体的综合性管理系统。这种供应链一体化的运作方式，可以降低流通费用，缩短流通时间，整合企业价值链，延伸企业的控制能力，提高客运的满意度，加快企业资金周转，为企业创造新的利润。车队派车客户网上订单 订单受理 调度中心下派运输任务货物装车货物入库货物入库货物包装货物分拣货物分拣货物出库货物交接电子结
28、算客户网上查询运输车辆卫星定位、跟踪、监控物流信息系统作业过程 2010.07.154 4、平台应用领域、平台应用领域天津师范大学城环学院4.5 4.5 生态环境动态监测生态环境动态监测 城乡规划、土地利用、能源、水文水资源、水环境、水生态、水土流失、矿产资源、森林资源、湿地资源、野生动植物资源、海岸带及海洋资源、荒漠化沙化土地、林业重点建设和生态保护工程、重大森林灾害、农业和农村资源环境、区域资源开发环境效应、沙尘暴、大气环境、国家生态环境、城市环境、海洋生态环境保护与管理、海洋灾害等的动态监测，水资源开发优化配置，重大自然灾害风险评估、突发性环境污染事故应急处置等领域。2010.07.15
29、4 4、平台应用领域、平台应用领域天津师范大学城环学院4.6 4.6 智能交通与交通信息服务智能交通与交通信息服务 地理信息服务技术与现代化的行政管理手段结合起来，使其有效地综合运用于交通运输事业，可以减缓交通拥挤，提高交通量，改善交通安全状况，快速实现交通信息的采集和传递，在人、车、路之间构造最优的时空模型，从而合理分配交通资源，改善环境质量，促进经济可持续发展和不断提高人们的生活质量。2010.07.154 4、平台应用领域、平台应用领域 2009.09.10天津师范大学城环学院4.7 4.7 军事上应用军事上应用 地理信息服务平台将卫星定位技术、嵌入式地理信息技术有机的集成在一起，地理信
30、息服务平台将卫星定位技术、嵌入式地理信息技术有机的集成在一起，构成一个在全球范围内对单兵目标提供连续、实时、全天候、高精度的位置及周围构成一个在全球范围内对单兵目标提供连续、实时、全天候、高精度的位置及周围环境的信息系统。使部队在完成任务的整个过程中，各作战单兵或作战分队能在任环境的信息系统。使部队在完成任务的整个过程中，各作战单兵或作战分队能在任何时间、任何地点精确地确定自己的地理位置，为特殊地形下的部队集结或特定目何时间、任何地点精确地确定自己的地理位置，为特殊地形下的部队集结或特定目的行进提供保证。移动位置服务平台提供部队的位置、动向，使战况能够及时、准的行进提供保证。移动位置服务平台提供部队的位置、动向，使战况能够及时、准确的传送到指挥部。指挥员可实时了解不断变化的战场全貌，使指挥自动化程度空确的传送到指挥部。指挥员可实时了解不断变化的战场全貌，使指挥自动化程度空前提高，而指挥层却大大减少，提高我军的战斗力和生存力。前提高，而指挥层却大大减少，提高我军的战斗力和生存力。4 4、平台应用领域、平台应用领域2010.07.15天津师范大学城环学院