基于云计算的地理信息公共服务平台应用与研究

肖苏勇，吴俐民，刘文军

(1.中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉430063;2.昆明市规划编制与信息中心，云南昆明650093;3.昆明理工大学国土资源工程学院，云南昆明650093)

基于云计算的地理信息公共服务平台应用与研究

肖苏勇1，吴俐民2，刘文军3

(1.中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉430063;2.昆明市规划编制与信息中心，云南昆明650093;3.昆明理工大学国土资源工程学院，云南昆明650093)

介绍云计算的概念及特点，探讨基于云计算的地理信息公共服务平台系统的应用模式。通过构建一个“云脑”系统，将已构建好的地理信息公共服务平台系统存放于“云脑”，便于政府、企业或公众获取实用信息，实现按需服务模式，解决因服务平台系统数据量庞大难以有效管理的难题。

云计算;地理信息;公共服务平台;云脑;按需服务

一、引 言

地理信息公共服务平台在地理信息空间框架数据的基础上，以地理信息系统为主要管理工具，整合与空间信息有关的非空间信息;以宽带网络为载体，以各种信息终端为媒介，面向政府、企业和公众提供地理信息服务［1］。地理信息公共服务平台的建设实现了对全市乃至全省基础地理信息的平台统一、建库统一和管理统一，有效地解决了“信息孤岛”的问题。目前，国内学者对地理信息公共服务平台已有诸多研究［1-5］。然而，地理信息公共服务平台所应用的数据量非常庞大，如何有效地组织管理这些数据，是地理信息公共服务平台构建所面临的一大难题。云计算技术的发展，可以很好地解决这一难题。

本文旨在云计算技术支撑下，将成千上万台电脑和服务器连接在一起，构成“云脑”系统，并将地理信息公共服务平台中庞大的数据存放于“云脑”系统，政府部门通过政务网，企业和公众通过互联网获得权限登录“云脑”系统，获得相应的数据和服务。

二、云计算的概念、特点及总体架构

1.云计算的概念

云计算的基本概念可以理解为：利用非本地或远程服务器(集群)的分布式计算机为互联网用户提供服务，包括计算、存储、软硬件等服务［6］。这样，用户就能够将资源切换到需要的应用上，根据需求来访问计算机和存储系统。云计算是并行计算、分布式计算、网格计算及软件即服务(software as a service，SaaS)的发展，是一种全新的网络服务模式，同时也意味着一种新的IT商业模式的产生。

2.云计算的特点

近几年来云计算逐渐成为热门的话题，从Google apps到Microsoft Azure，云计算渐渐地走近人们的生活［7］。云计算平台与传统应用模式相比，具有如下特点［6-8］。

1)超强的计算处理能力：云计算云端是由成千上万台甚至更多服务器组成的集群，具有无限空间、无限速度。

2)虚拟化：现有的云计算平台的最大特点是利用软件来实现硬件资源的虚拟化管理、调度及应用。云计算的物理设备放置在“云端”，经过授权的用户可以在网络覆盖的任意地点，通过任意终端设备连接和使用云计算服务。

3)动态可扩展性：在云计算体系中，可以将服务器实时加入服务器集群中，提高“云”的处理能力。如果某一计算节点出现故障，可以通过更改相应的策略舍弃该节点，并将任务分配给其他节点，而该节点恢复后可再实时加入到现有集群中。

4)灵活定制：在云计算时代，用户可以根据自己的需要定制相应的服务、应用及资源，云计算平台可以按照用户的需求来部署相应的资源、计算能力、服务及应用。用户无须关心其在何地，只需要将精力放在应用本身，大大提高了应用效率。

5)安全易用性：用户数据存储在服务器端，而应用程序在服务器端运行，计算由服务器端来处理。所有的服务分布在不同的服务器上，若某个节点出了故障就终止它，另外再启动一个程序或节点，即自动处理失败节点，以保证应用和计算的正常进行。同时，终端用户只需通过Web浏览器，即可以方便访问和定制服务，工作程序大大简化，并且减少了硬件设备投入和管理运营成本。

3.云计算的总体架构

通过对已有的云计算系统的分析，完整、全面的云计算方案可划分为4个层次：应用层、平台层、基础设施层和虚拟化层。其总体架构如图1所示。

图1 云计算的总体架构图

三、云脑系统下服务平台的存储

1.云脑系统的构建

所谓“云脑”，就是以云计算理念为依托设计而成的一种特殊的云计算机［6］。在云计算机中应具备6个组成部分：主服务控制机群、存储节点机群、应用节点机群、计算节点机群、输入设备和输出设备。由这些体系结构便可构建出云脑系统的整体架构，如图2所示。

图2 云脑系统整体架构图

2.服务平台的存储

地理信息公共服务平台的建设可以很好地解决传统地理信息系统、地理信息数据交换共享所面临的问题。但是，根据地理信息空间数据的特征和计算机系统的特点，地理信息公共服务平台用户包括数据维护用户、平台管理用户和数据服务用户［9］。一方面，整个服务平台所应用的数据非常庞大，对数据库改进、重组、日常维护及安全管理需要配以相应的专业人员;另一方面，大量数据的运行、计算是在单一计算机服务器上进行，时间一长，便会影响系统的性能。

基于以上的不足，本文拟将地理信息公共服务平台(包括软硬件、基础地理信息数据库、服务标准及法律保障体系)存放于云脑系统中，即存放于由成千上万台计算机组成的系统资源池中，其大量的数据管理、计算等工作将平均分配给这些计算机，这样每台计算机所得到的计算工作量就很少了，大大提高了平台的工作效率。

四、云脑系统下服务平台的应用

1.云脑系统的访问

云脑系统的访问是通过登录实现，它的登录和如今的个人计算机登录没有本质的区别，都是通过登录界面进入自己的操作系统桌面进行操作，唯一的不同就是云脑系统的登录是登录到一个远程架构所构成的虚拟计算机系统中，而个人计算机的登录则是登录到自己的实际计算机之中［6］。根据用户性质的不同，可以将用户端登录分为：政府部门通过登录云脑系统进入政务网;企业和公众通过登录云脑系统进入互联网。他们可分别被授得相应的权限，获得相应的服务。图3为云脑系统登录界面示意图。

图3 “云脑”系统登录界面

2.服务平台的应用

通过登录云脑系统，便可应用服务平台所提供的服务、资源。地理信息公共服务平台应用系统包括政务网门户系统和互联网门户系统。

政务网门户系统是为平台用户提供使用指南和综合服务，也是充分展示地理信息公共服务平台所有服务的窗口。各类专业应用系统通过调用平台的各类服务，实现对平台资源的在线利用。政务网门户系统包括二维门户系统和三维门户系统。其应用总体结构如图4所示。

图4 政务网门户总体结构图

互联网门户系统主要提供包括对各个在线服务的访问功能和相应的网页界面，提供地图(包括影像地图)浏览、地名查找、地址定位、空间查询、地名标绘、数据查询选取、数据提取与下载等功能，以及对各行业系统提供相关的地理信息服务。其应用总体结构如图5所示。

图5 互联网门户总体结构图

五、结论与讨论

本文在云计算理论和技术的基础上，对地理信息公共服务平台的构建及应用提出了新的构想。将大量非本地计算机和服务器连接在一起构成“云脑”系统，将地理信息公共服务平台中庞大的数据、软硬件等存放在云脑系统。政府部门和企业、公众分别被授予不同的权限以获取相应的服务、资源等，很好地解决了因地理信息公共服务平台中数据量的庞大而使得数据库改进、重组、日常维护及安全管理变得困难的难题，大大提高了工作效率。

然而，云计算技术还处于起步阶段，还有许多技术发展得不够成熟，如所有的基础地理信息数据、软硬件等都是存放在虚拟的云脑系统资源池中，而不是存放在个人的计算机中，这对数据的安全性提出了挑战;云脑系统是由成千上万台电脑组成的机群，如此庞大的机群系统，也对保证其正常的运行，及时地发现问题、解决问题等提出了挑战。要解决以上的问题，应在此基础上作出更深层次的研究。在云计算不断发展的时代，地理信息公共服务模式也在不断地革新。相信云计算在地理信息服务、GIS等其他行业领域的应用会越来越广泛。

［1］ 徐开明.地理信息公共服务平台建设与现代测绘服务模式［J］.地理信息世界，2006，4(3)：41-48.

［2］ 肖建华，罗名海.武汉市地理信息公共服务平台建设初步设想［J］.地理空间信息，2005，3(5)：4-7.

［3］ 俞国权.中山市公共信息服务平台数据部署初探［J］.测绘与空间地理信息，2008，31(6)：96-97，104.

［4］ 朱家彪.公众地理信息公共服务平台系统建设研究——以湖南省为例［J］.测绘通报，2010(9)：60-62，76.

［5］ 王军，臧淑英.地理信息公共服务平台的网络化服务建设研究［J］.测绘与空间地理信息，2010，33(2)：14-17.

［6］ 王鹏.走进云计算［M］.北京：人民邮电出版社，2009.

［7］ 钱文静，邓仲华.云计算与信息资源共享管理［J］.图书与情报，2009(4)：47-52，60.

［8］ 赵玉国.基于云计算的WebGIS系统构架研究［J］.西昌学院学报：自然科学版，2010，24(2)：45-47，59.

［9］ 崔铁军.地理信息服务导论［M］.北京：科学出版社，2009.

Cloud Computing Based Geographic Information Public Service Platform：Application and Research

XIAO Suyong，WU Limin，LIU Wenjun

0494-0911(2012)09-0078-03

P208

B

2011-10-18

肖苏勇(1964—)，男，福建三明人，高级工程师，主要从事摄影测量与遥感方面的研究工作。