（固体地球物理学专业论文）面向服务的地震应急数据与服务共享的研究.pdf

n c y 目录 摘要i a b s t r a c t 1 1 1 第一章绪论。1 1 1 选题背景l 1 1 1 我国地震灾害简介1 1 1 2 地震应急2 1 2 选题的目的和意义4 1 3 国内外研究现状7 1 3 1 国外7 1 3 2 国内9 1 4 论文研究内容9 1 5 论文组织结构。lo 第二章面向服务的架构及其相关技术l l 2 1 面向服务的体系架构( s o a ) l l 2 1 1w e b 服务及其特点l l 2 1 2w e b 服务的技术规范1 3 2 2 面向服务的分布式g i s 。1 5 2 2 1w 曲g i s 的发展1 5 2 2 2 面向服务的分布式g i s 的优势。1 7 2 2 - 3g i s 的w e b 服务规范l7 2 3a r c g i ss e r v e r 及其体系架构1 9 2 3 1a r c g i ss e r v e r 软件介绍1 9 2 3 2a r c g i ss e r v e r 软件架构2 l 2 3 3a r c g i ss e r v e r 系统架构2 2 第三章应急数据与服务的共享方法2 4 3 1 地理空间信息共享。2 4 3 1 1 现有地理空间信息共享模式的比较2 4 3 1 2 基于w e bs e r v i c e 的地理空间信息共享2 5 3 1 3 基于a r c g i ss e r v e r 的地理空间信息共享2 7 3 2 基于a r c g i ss e r v e r 的应急数据与服务的共享2 9 3 2 1 数据的共享一2 9 3 2 2 服务的共享一3 0 第四章基于a r c g i ss e r v e r 与n e t 开发方法一3 2 4 1 部分页面刷新( a j a x ) 的实现3 2 4 1 1a j a x 技术3 2 4 1 2 a j a x 技术的特点3 2 4 1 3 n e t 中的a j a x 实现3 3 4 2a r c g l ss e r v e r 开发关键技术3 5 4 2 1a r c g i ss e r v e r 开发框架3 5 4 2 2a r c g i ss e r v e rf o r n e t 的w 曲a d f 3 7 4 2 3 图形对象的转换3 9 4 2 4 安全机制4 l 第五章地震应急信息共享原型系统4 2 5 1 系统的总体设计4 2 5 1 1 系统的背景与目标4 2 5 1 2 系统的总体结构。4 2 5 1 3 系统的数据库设计4 3 5 1 4 系统的功能模块设计4 4 5 1 5 系统的软硬件环境配置4 4 5 2 示例地图服务的创建4 5 5 2 1 示例地图服务的设置。4 5 5 2 2 创建服务对象4 6 5 3 系统的功能分析和实现。4 7 5 3 1 客户端功能的设计与实现。4 7 5 3 2 地图基本浏览功能。4 8 5 3 3 地图资源管理功能。5 0 5 3 4 空间信息杏询功能5 2 5 3 5 在线绘图功能5 4 5 3 6 缓冲区分析功能。5 5 第六章结论与展望。5 7 6 1 ! 占论5 7 6 2 展望。5 8 参考文献5 9 致谢6 l 作者简介6 2 摘要 我国是世界上地震灾害最严重的国家之一，地震活动频度高、强度大、震源 浅、分布广，地震不仅造成人员伤亡，而且导致房屋倒塌、生命线工程破坏，继 而可能引发水灾、火灾及疾病等次生灾害，使人们的基本生活条件及正常社会功 能遭受进一步的破坏。 国家地震应急指挥技术系统在抗震救灾中发挥了重要作用，但在地震应急数 据与服务的应用方面仍然存在问题：地震应急信息的发布和查询是通过传统的 w e b g i s 实现的，在一定程度上能够实现应急数据的共享，但是无法实现跨平台， 无法实现异构空间数据的互操作，开发、调试和维护困难，功能资源不能共享。 因此，本文研究并应用了面向服务的空间信息共享技术，希望使得各部门能够有 效的浏览和使用地理信息，更便捷地加载专业信息，从而快速搭建应急服务，以 便于降低成本和技术复杂度，促进信息孤岛现象的解决。 本文首先研究了面向服务的体系架构及其相关的技术规范。基于w e bs e r v i c e 的面向服务技术已经成为w e b g i s 发展的趋势。面向服务的分布式g i s 把地理空间 数据和功能封装为w r e b 服务，具有跨平台、跨网络、跨语言，服务聚合等特点。 接着介绍了g i s 的w 曲服务规范和基于w 曲服务的a r c g i ss e r v e r 软件的体系架 构。 其次比较了现有的地理空间信息共享模式，展现了基于w e bs e r v i c e 的空间信 息共享模式的优势。研究了基于w e bs e r v i c e 的空间信息共享架构，总结了基于 a r c g i ss e r v e r 的空间信息共享的特点，详细阐述了基于a r c g i ss e r v e r 的地震应急 数据与服务的共享方法。 然后进一步的探讨了a j a x 的技术原理和特点，以及在n e t 中的实现过程。研 究了基于a r c g i ss e r v e r 和n e t 的w e b 应用程序开发框架和技术方法。阐明了在 a r c g i ss e r v e r 的开发过程中图形对象的转换方法和安全机制。 通过对系统的总体功能和设计目标分析，进行了系统的数据库设计和功能模 块的划分，并最终以m i c r o s o t lv i s u a ls t u d i o2 0 0 8 作为开发工具，基于a r c g i s s e r v e r 和n e t 技术开发实现了系统的功能模块。证明了本文提出的面向服务的共 享方法的有效性和可行性。 最后论文总结了研究结果，并展望了接下来的研究工作。本文将w e b b 艮务与 a r c g i ss e r v e r 弓i 入到地震应急信息共享的研究中，为应急数据与服务的共享和集 成提供了新的解决方案。基于a r c g i ss e r v e r 和n e t 技术开发的原型系统实现了 基本的数据与服务共享，对于地震应急信息的共享研究具有借鉴价值。 关键词：地震应急，面向服务，信息共享， a r c g i ss e r v e r ，n e t a b s t r a c t c h i n ai so n eo ft h ec o u n t r i e sw h os u f f e rg r a v e s te a r t h q u a k ed i s a s t e r si nt h ew o r l d t h ee a r t h q u a k ei nc h i n ah a sh i g h - 丘e q u e n c ya c t i v i t y , l a r g em a g n i t u d e ，s h a l l o wd e p t h o ff o c u sa n dw i d e l yd i s t r i b u t e dl o c a t i o n e a r t h q u a k en o to n l yc a u s e dh e a v yc a s u a l t i e s ， b u ta l s oc a u s e dh o u s e st oc o l l a p s ea n dl i f e l i n ed a m a g e ，w h i c hi nt u r nm a yl e a dt o s e c o n d a r yd i s a s t e r ss u c ha sf l o o d ，f i r ea n dd i s e a s e ，s ot h a tp e o p l e sb a s i cl i v i n g c o n d i t i o n sa n dt h en o r m a ls o c i a lf u n c t i o nb e i n gf u r t h e rd a m a g e d n a t i o n a le a r t h q u a k ee m e r g e n c yc o m m a n ds y s t e mi nt h ee a r t h q u a k er e l i e fp l a y e d a ni m p o r t a n tr o l e ，b u tt h e r ea r es t i l lp r o b l e m sa b o u te a r t h q u a k ee m e r g e n c yr e s p o n s e d a t aa n ds e r v i c e s a p p l i c a t i o n ：t h ee a r t h q u a k ee m e r g e n c yi n f o r m a t i o ni s s u e da n d q u e r i e dt h r o u g ht r a d i t i o n a lw e b g i sw h i c h ，t oac e r t a i ne x t e n t ，c a na c h i e v et h es h a r i n g o fe m e r g e n c yd a t a , b u tc a nn o tc r o s sp l a t f o r m ，i n t e r o p e r a t eh e t e r o g e n e o u ss p a t i a ld a t a , s h a r e f u n c t i o n a lr e s o u r c e sa n dh a s d i f f i c u l t y i n d e v e l o p i n g ，d e b u g g i n g a n d m a i n t a i n i n g t h e r e f o r e ，t h ep a p e rs t u d i e sa n di m p l e m e n t ss e r v i c e - o r i e n t e ds p a t i a l i n f o r m a t i o ns h a r i n gt e c h n o l o g y , h o p i n gt om a k ee a c hd e p a r t m e n te f f i c i e n t l yb r o w s e a n du s eg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o n ，a n dm o r ee a s i l ya d dp r o f e s s i o n a li n f o r m a t i o n , i n o r d e rt oq u i c k l ys e tu p e m e r g e n c ys e r v i c e sa n dr e d u c et h ec o s ta n dt e c h n i c a l c o m p l e x i t y , u l t i m a t e l yp r o m o t et h es o l u t i o no fi n f o r m a t i o ni s l a n dp h e n o m e n o n f i r s t l y , t h ep a p e rs t u d i e st h es e r v i c e o r i e n t e da r c h i t e c t u r ea n dr e l a t e dt e c h n i c a l s p e c i f i c a t i o n s w e bs e r v i c e b a s e ds e r v i c e - o r i e n t e dt e c h n o l o g yh a sb e c o m et h e d e v e l o p m e n t t r e n do fw e b g i s s e r v i c e - o r i e n t e dd i s t r i b u t e dg i s e n c a p s u l a t e g e o s p a t i a ld a t aa n df u n c t i o n a l i t ya sw e bs e r v i c e sw h i c hh a v ec h a r a c t e r i s t i c ss u c ha s c r o s s - p l a t f o r m ，c r o s s n e t w o r k ，c r o s s l a n g u a g e ，s e r v i c ea g g r e g a t i o na n ds oo n ，t h e n i n t r o d u c e st h eg i s - b a s e dw e bs e r v i c e ss p e c i f i c a t i o n sa n da r c h i t e c t u r eo fa r c g i s s e r v e rs o f t w a r e s e c o n d l y , t h ep a p e rc o m p a r e st h ee x i s t i n gg e o g r a p h i c a ls p a t i a li n f o r m a t i o n s h a r i n gm o d e l ，r e p r e s e n t sa d v a n t a g e so ft h ew e bs e r v i c e b a s e ds p a t i a li n f o r m a t i o n s h a r i n gm o d e l ，t h e ns t u d i e st h es p a t i a li n f o r m a t i o ns h a r i n ga r c h i t e c t u r eb a s e do nw e b s e r v i c e ，s u m m a r i z e sf e a t u r e so ft h es p a t i a li n f o r m a t i o ns h a r i n gm e t h o db a s e do n a r c g i ss e r v e r , e l a b o r a t e st h em e t h o do fs h a r i n ge a r t h q u a k ee m e r g e n c yd a t aa n d s e r v i c e su s i n ga r c g i ss e r v e r t h e n , t h ep a p e rf u r t h e rd i s c u s e st h ep r i n c i p l ea n dc h a r a c t e r i s t i c so fa j a x i i i s e r v e r , n e t i v 第一章绪论 1 1 1 我国地震灾害简介 第一章绪论 1 1 选题背景 我国是世界上地震灾害最严重的国家之一，2 0 世纪我国大陆共发生6 5 次7 级 以上地震，其中发生7 次8 级以上特大地震( 8 5 级以上地震2 次) ，居世界之首；新 中国成立以来地震造成2 8 万余人死亡，占同期全球地震死亡人口的5 0 ( 帅向华， 2 0 0 6 ) 。我国地震和地震灾害的突出特点是活动频度高、强度大、震源浅、分布 广。据统计，2 0 世纪以来，中国因地震造成死亡的人数，占国内所有自然灾害包 括洪水、火山、泥石流、滑坡等造成的死亡总人数的5 4 ，超过了1 2 。地震不 仅造成人员伤亡，而且导致房屋倒塌、生命线工程破坏，继而可能引发水灾、火 灾及疾病等次生灾害，使人们的基本生活条件及正常社会功能遭受进一步的破坏 ( 石伟，张立忱等，2 0 0 7 ) 。 同时，随着经济建设的高速发展，城市化进程加快，我国的城市数量、城市人 口等都快速增加，这些城市中有许多是位于地震活动频繁的区域，并且由于历史 原因和经济实力的限制，房屋防震性较差，居民防震意识薄弱，使得地震灾害给 城市带来的损失也越来越严重。自建国以来，我国经历了两次非常惨痛的地震灾 害损失：1 9 7 6 年唐山大地震，9 5 的建筑物倒塌，生命线工程全部失效，使一座 百万人的新兴工业城市毁于一旦，2 4 万多人死亡，1 6 万人重伤，直接经济损失不 下百亿元人民币；2 0 0 8 年汶川特大地震，8 万多人死亡，3 0 多万人受伤，经济损 失8 0 0 0 多亿元人民币，地震重灾区范围超过1 0 万平方公里，涉及汶川、茂县、都 江堰、彭州市、绵竹市、什邡县、= i l ) i i 县、平武县、安县、青川县l o 个极重灾区 县( 区、市) 和4 1 个重灾区县( 区、市) ，受灾人口超过2 0 0 0 万人。这些惨痛的教训 提醒着我们破坏性地震造成的损失正在快速攀升，破坏性地震给社会带来的恐惧 心理也在不断加深，地震已经成为我国社会生活中的一个重要的不安定因素。然 而，到目前为止，地震预测仍然是一个世界难题，对地震三要素( 时间、地点、 震级) 的预报还停留在一个有限的水平上，短时间内难以突破。因此，为了尽可 能地减轻地震灾害对国家和人民生命财产的损失，如何提高地震预警、地震应急 面向服务的地震应急数据与服务共享的研究 和救援能力已成为至关重要的问题。 1 1 2 地震应急 地震应急是指当严重破坏性地震发生时，各级政府根据震情、灾区的实际情 况，迅速调度指挥一切可以救灾的资源( 队伍、物资) 进行针对性的救灾工作的 决策过程。其目的是为了最大限度减少灾害损失，稳定灾区社会秩序( 姜立新， 聂高众等，2 0 0 3 ) 。 地理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ，g i s ) 是一种特定的十分重要 的空间信息系统。它是在计算机、硬件系统支持下，集信息科学、计算机科学以 及现代地理学等诸多学科于一体的新兴学科。将空间的概念引入传统的信息系 统，将抽象的数据变成形象直观的彩色地图，以及特有的地理空间特征和各种统 计信息表现力，使得g i s 广泛应用到社会的各个领域，如交通、土地利用、资源 管理、环境监测、城市规划、公共安全等。中国将g i s 技术应用于地震科学研究 工作的发展非常迅速。g i s 目前已广泛运用于震害预测和评估、地震分析预报、 抗震设防区划与防灾规划以及防震减灾指挥技术系统( 刘吉夫，张福平，2 0 0 3 ) 。 一次大地震发生后，防震减灾工作的正确部署和迅速高效地实施，对于减轻 地震灾害发挥着重要作用。g i s 以其强大的空间分析和管理能力，在防震减灾中 的作用是非常巨大的，从空间数据管理、信息查询、模型结果可视化，到灾情评 估、网上信息发布、大屏幕系统等。防震减灾决策的正确性有赖于对相关信息把 握的全面、及时和准确，这些信息包括：地理环境、社会经济状况、灾情、救灾 物资、人员分布等，其中多数属于空间信息( 高东辉，石伟，2 0 0 7 ) 。将现代r s ( 航 空遥感或卫星遥感) 技术和g i s ( 地理信息系统) 技术应用于防震减灾工作，可大大 提高防震减灾工作的科技水平，大大提高防震减灾的效率，加快灾区恢复重建的 速度，最大限度地减轻地震灾害造成的经济损失。 我们可以将地震应急管理工作分为四个阶段：准备阶段、缓解阶段、响应阶 段和恢复阶段( j a c q u e l i n ew a r r e nm i l l se ta l ，2 0 0 8 ) ( 图1 1 ) 。 准备阶段：对于可能发生大地震的重点区域，地震地质专家和工程地震专家 通过野外地质考察，利用r s ，g p s 等对地观测技术收集地震相关的空间地理信息， 例如断层分布位置、地表地质条件、地震地质灾害分布、建筑结构分布等。然后， 2 第一章绪论 应急管理人员将采集回来的数据数字化，存储在g i s 的空间数据库中，与这些区 域的其他地理信息相结合，如河流，公路，人口分布、卫生设施分布、物资储备 分布、g d p 分布等，以作为地震响应时灾害评估与决策支持模型的数据基础。 缓解阶段：应急管理专家通过对以往大地震应急工作经验的总结和学习，不 断的创新和完善灾害评估系统和决策支持系统，为下一次地震能更好、更快的评 估灾害和提供决策做准备。根据已经收集起来的危险区域数据，评估灾害可能造 成的损失，提出防震减灾的计划，指导地方进行防震设施的建设以及地震模拟演 练。 响应阶段：一旦有大地震发生，灾害评估系统能自动地、迅速地、准确地对 地震影响区域的范围、烈度、人员伤亡、无家可归人数、生命线损失、道路损毁、 通讯中断、地质灾害等做出初步评估，然后根据评估结果和应急响应预案启动相 应的应急机制。随后，决策支持系统根据评估结果提供包括救灾物资和人员的数 量、救灾物资的调度和分配、最优运输路线等决策。随着地震现场工作人员的进 入，遥感影像( 包括遥感卫星影像和航空摄影影像等) 的获得和识别，以及国际 社会的援助( 例如提供更多高分辨率的遥感影像) ，大量的实时、详细的灾后数 据可以传输到指挥中心。于是专家可以利用这些数据和g i s 、r s 技术进行更加准 确、详实的灾害评估，以及更加具体、多方面的决策支持，使救援工作能够快速、 有效、全面的展开，救援物资能够合理、充分的分配。 恢复阶段：救援工作结束后，灾区的恢复与重建工作成为工作重心。将已经 收集了的众多的灾区地理空间数据和灾情信息集中和分类的存储在数据库中，以 便作为历史数据进行研究。同时，合理的共享和发布数据，使其他的组织和研究 者能够方便、快速的获取地震灾害相关信息，为短期和长期的恢复重建方案的评 估和制订提供数据基础和决策支持。 从上面描述的工作中我们不难看出地理空间数据的收集、集中和共享是至关 重要的。不论是震时的灾害评估和决策支持，还是震后的重建方案和研究工作， 都离不开实时的、丰富的、精确的地理空间数据支持。 面向服务的地震应急数据与服务共享的研究 图1 1 地震灾害应急管理的四个时期 1 2 选题的目的和意义 地震应急指挥技术系统在减轻地震灾害中发挥着重要的作用。在发生地震 时，以g i s 为基础的高度智能化的地震应急指挥技术系统能够在基础数据库和现 场信息的支持下，迅速判断地震的规模、影响范围、损失等情况，并结合灾区现 场的实际情况提出一系列科学的救灾方案和调度方案，协助指挥人员实施各种地 震救灾行为，实现地震应急信息快速传递、高效处理，提高应急救灾指挥与决策 的技术水平，最大限度地减少震时的混乱和人员伤亡。 地震应急指挥技术系统主要分为地震应急快速响应、地震应急指挥和地震现 场流动应急指挥三个部分( 帅向华、杨天青等，2 0 0 9 ) ： ( 1 )地震应急快速响应部门，通过地震监测和震情跟踪，监测破坏性地震 的发生，一旦有紧急情况立即响应，对地震事件可能造成的损失和人 员伤亡情况进行预评估，同时还可以根据不断获得的新情况进行地震 灾害和地震趋势的动态跟踪； ( 2 )地震应急指挥部分，在应急快速响应部门给出的结果表明需要进入紧 急状态、进行抗震救灾指挥工作时，即启动该系统，为有关政府部门 进行抗震救灾指挥工作提供技术手段和信息支持； ( 3 )地震现场流动应急系统，旨在通过建立前方的地震灾害数据调查收集 与前线救灾指挥工作环境，使前后方通过有效通信手段互相支持，协 4 第一章绪论 同开着应急指挥工作。 在国家地震局的领导和各届地震工作者的努力下，我国已经建立了集通讯、 指挥和调度于一体的国家地震应急指挥技术系统。在5 1 2 汶川大地震中，国家地 震应急指挥技术系统在抗震救灾中发挥了重要作用，但也暴露出了一些问题： 1 地震应急地理空间信息实时获取与快速处理、应急集成能力明显不足。 2 各有关部门核心业务和空间数据分布在不同系统中，缺乏数据的有效集 成和关联，不能有效流动和复用。 3 地理信息系统孤岛现象严重，导致指挥中心无法及时得到核心数据，造 成许多重复采集和处理。 4 应急业务展开不够全面，服务创新、机制完善亟需加强。 实际上地震部门已经注意到了基础数据的共享问题，国家地震科学共享中心 收集并共享了大多数地震观测数据，研究人员可以通过i n t e m e t 方便的查询和获取 地震科学数据。尽管如此，对于地震应急基础数据的共享和获取仍然是个难题。 原因在于难以实现异构g i s 平台的集成应用。一般要求应用部门与基础地理 信息提供部门使用相同的g i s 平台，或者要求基于多种g i s 平台都支持的空间数 据库技术( 女l o r a c l es p a t i a l ) 来构建基础地理信息共享平台。但是由于区域经济和 发展的差异，各地区城市应急部门已经建立了基于不同g i s 平台开发的信息化系 统，要统一g i s 平台就势必要推翻已有的系统成果，这种做法很不经济。针对这 种情况，可以采用o r a c l es p a t i a l 等数据库原厂商的空间数据库建立地理信息共享 平台。然而这种做法表面上解决了多种g i s 平台均可支持访问的问题，但与g i s 平台厂商自己研发的空间数据库技术( 如s u p e r m a ps d x + 和a r c s d e 等) 相比，数据 库原厂商的空间数据库技术无论性能还是专业分析功能方面都受到一定限制，远 逊于g i s 平台软件厂商的空间数据库技术。因此，基于数据库原厂商的空间数据 库技术构建的地理信息共享平台在国内尚未形成主流。 发展到后期w e b g i s 软件也提供了w e b 服务发布能力，通过w e b g i s 软件，一 些部门建立了面向服务的地理信息共享平台。但由于w e b g i s 平台软件提供的功 能相对比较简单，仅限于数据可视化、查询和基本的数据管理功能，不具备瘦客 户端模式下的高级复杂在线编辑功能和高级分析功能。因此，这类服务共享平台 主要定位于数据共享，而不具备功能共享的能力，以至于在应用部门还是要重新 开发大量的通用功能。还有一些单位为了提高系统的并发访问能力和客户端用 面向服务的地震戍急数据与服务共享的研究 户体验，采用了另一种过渡方式，即通过建立类似于g o o g l em a p s 的图片服务发 布平台。这种模式把地理空间数据配置好地图后，通过工具软件按照一定的网格 切分生成多级图片，并采用金字塔结构存储在服务器上，通过w ，e b 服务向客户端 发布出来。由于服务器端不需要进行实时地图可视化计算，直接把图片发布到客 户端，因此该模式提供了非常高的网络访问效率，大幅度提高了并发访问能力， 同时还在客户端采用a j a x 技术实现浏览器客户端的平滑地图显示与漫游操作，提 升了用户体验。但另一方面，该模式下服务器端缺乏一体化的高端g i s 功能服务 器，因此也只能满足基本的图片数据共享要求，无法实现高端的功能共享能力， 也无法用于开发高端g i s 应用系统。该模式仅为面向服务地理信息共享提供了一 种过渡模式。 出于以上这些原因，题目研究的面向服务的地震应急数据与服务共享结合了 最新的i t 和g i s 技术，希望能够有效的解决异构问题，达到数据和服务的集成和 共享。 这种面向服务的地理信息共享模式不仅具备降低重复建设成本、提高共享效 率的特点，还具有如下特点： 1 共享数据与共享功能相结合。除了共享地理信息数据以外，新的共享模式 还可以将服务器端高级的g i s 应用功能通过w | e b 服务方式发布出去，供其他单位 直接调用使用。有助于应急业务的创新和推广。 2 支持异构g i s 平台集成应用。通过业界标准的w r e b 服务接口，地震应急工 作者可以使用任意一种系统和g i s 平台来开发应急服务，其发布的服务可以被其 他用户跨系统、跨平台调用和集成，有利于充分利用业务部门已有的g i s 平台软 件的投资。 3 传输速度快。相对于面向空间数据库的共享模式而言，面向服务的共享模 式可以在服务器端进行大吞吐量分析计算和可视化渲染工作，而只把结果传输到 客户端，大大减少了网络的数据传输量，使得传输速度大大加快，更有利于在广 域网上实现地震应急信息和服务的共享。 4 更高的系统安全性。由于该平台采用了多层架构，避免把数据库接口直接 开放给其他单位，提高了系统安全性。 由于采用了面向服务的架构，基础地理信息供应部门把已经建立的基础地理 信息库通过w r e b 服务向各部门发布，从而地震应急部门可以直接通过访问这些 6 第一章绪论 w 曲服务，使用基础地理信息数据，实现与地震应急部门的专题数据叠加集成， 用于开发应用系统。另外，可以建设国家、省、地市的三级应急信息共享平台， 各级应急部门可以根据自身所处区域的特点建立相应的应用服务，通过数据与服 务的共享，国家级应急部门可以快速的收集和发布信息，协调和指挥省市级的应 急工作，使应急业务得到全面扩展( 如图1 2 ) 。 1 3 1 国外 鲁地市 国务院麻急办 - l 心敷姑库 立一囊炙事与交块平 省缀戍急 t i l , o 数地 熏 伯 囊 曩 事 与 垒 麓 平 台 0 级应用 图1 2 国家综合应急服务平台 1 3 国内外研究现状 2 0 0 5 年初，在e s r i 公司的协助下，美国联邦政府建设了第二代的g e o s p a t i a l o n e s t o po p e r a t i o n a lp o r t a l ( 简称g o s 2 ) 。g o s 2 利用a r c g i s 技术，把网络服务和 基于空间数据库的互操作技术融合在一起：在统一的标准和协议下，将美联邦地 理数据委员会( f g d c ) 分布在不同地域的1 9 个生产、使用地理数据的政府部门 和独立机构中的不同操作系统上运行的空间数据库连接成一个整体。实现了数据 共享从数据交换层面到基于网络的数据集成服务层面的飞跃。 7 竺兰坐萤 固一一固 面向服务的地震应急数据与服务共享的研究 图1 3 美国地理空间信息门尸 通过登陆h t t p ：g o s 2 g e o d a t a g o v 站( 图1 3 ) ，任何人都可以通过一个完整 而简单易懂的方式从美国各级政府相关部门、不断扩充的空间信息服务机构获取 地理空间信息。每个联邦政府部门和登陆门户网站的任何人都可以添加各种数 据，也可以在框架上添加其他信息。这种服务模式可以大大减少对空间地理数据 进行重复性投资。 汶川地震发生后，在e s r i 公司的协助下，哈佛大学地理空间信息分析中心建 立了一个中国地震地理空间研究网站( 简称c e g r p ) ( 图1 4 ) 。在这个网站上， 人们可以找到关于汶川地震的卫星遥感图像，地图数据，表格数据，灾害恢复政 策以及其他相关报道。可以免费下载一些s h a p e f i l e 和k m l 格式的地图数据，包括 地震灾害区域的省界、死亡人数、烈度区域、地质图、水坝、电力设施等( 如图 2 3 ) 。任何注册了的用户都可以上载自己的研究或者g i s 数据以供其他学者、学 生或者组织成员分享。c w g r p 的目的在于收集、共享与汶川地震有关的数据来 协助震后的恢复重建工作。同时，也帮助学术研究、城市规划、公共卫生、环境 学家等关于地震的研究工作。 第一章绪论 1 3 2 国内 图1 4 中国地震地理空间研究门户地图服务 目前，我国也在加紧进行国家级、省市级的地理信息一体化系统的建设。希 望能将地理上广泛分布的各种地理信息服务资源互连在一起，形成代理信息服务 资源，支持各类服务资源的注册。提供地理信息一站式服务，即从一个入口可以 找到并获得来自不同部门的所需数据。这样才能使地理信息无缝地嵌入到各部 门、行业的业务系统中去，解决专题g i s 建设中技术复杂、成本高的难题。支持 面向热点问题或突发事件的信息聚合、服务查找、热点会商等。在线综合服务更 是能让用户可在其上无障碍地加载信息，快速搭建业务系统，满足个性化需求。 相信，在国家和地方的共同努力下，用不了多久就可以建设起一批基于面向服务 技术的基础地理信息网站以及专题地理信息网站。 1 4 论文研究内容 本文的研究内容主要有： ( 1 )分析地震应急数据与服务共享的现状，总结存在的问题，了解国内外 空间数据共享的现状。 ( 2 )分析面向服务的架构体系及其相关技术：包括w 曲服务的特点和技术 规范。总结w e b g i s 的发展，面向服务的分布式g i s 的优势以及g i s 的 9 面向服务的地震应急数据与服务共享的研究 w e b 服务规范。 研究a r c g i ss e r v e r 的软件架构和系统架构。比较现有的地理空间共享 模式，研究基于w e bs e r v i c e 的空间信息共享架构，总结基于a r c g i s s e r v e r 的空间信息共享的特点，详细研究基于a r c g i ss e r v e r 的地震 应急数据与服务的共享方法。 研究a j a x 的技术原理和特点，以及在n e t 中的实现过程。描述a r c g i s s e r v e r 的开发框架和基于n e t 的w e b 应用程序开发框架。阐明在 a r c g i ss e r v e r 的开发过程中图形对象的转换方法和安全机制。 分析系统的总体功能和设计目标，进行系统的数据库设计和功能模块 的划分，并最终运用a r c g i ss e r v e r 和n e t 工具开发实现系统的功能 模块。 1 5 论文组织结构 本文在组织结构上共分为六章进行讲述： 第一章，绪论。介绍了论文的选题背景、选题的目的和意义、国内外研究现 状、论文的研究内容和论文的组织结构。 第二章，面向服务的架构及其相关技术。研究面向服务的体系架构及其相 关的技术规范，对面向服务的分布式g i s 进行分析，介绍a r c g i ss e r v e r 软件的 体系架构。 第三章，应急数据与服务的共享方法。研究地理空间共享模式及其相关技 术，详细阐明基于a r c g i ss e r v e r 的地震应急数据与服务的共享方法。 第四章，基于a r c g i ss e r v e r 与n e t 开发方法。研究部分页面刷新( a j a x ) 的实现方法。分析基于a r c g i ss e r v e r 的开发的关键技术。 第五章，地震应急信息共享原型系统。进行系统的总体设计，创建实例地 图服务，运用a r c g i ss e r v e r 和n e t 工具开发实现了系统的功能模块。 第六章，结论与展望。总结论文的研究成果，并展望下一步的研究工作。 l o 、，、，、-、 p h 第二章面向服务的架构及其相关技术 第二章面向服务的架构及其相关技术 2 1 面向服务的体系架构( s o a ) 2 1 1w e b 服务及其特点 近年来软件工程中最流行的词汇莫过于s o a ( s e r v i c e o r i e n t e d a r c h i t e c t u r e ) 面向服务架构。s o a 是一种异种系统间共享信息的软件设计方式，较好地解 决了诸如系统异构兼容性、系统集成、互操作等方面存在软件重用和软件集成问 题。采用s o a 企业能够迅速便捷的构建开放的、模块化的、可重用的软件组件。 在基于s o a 的研究中，目前业界实现了s o a 的较有代表性的是w e b 服务技术。 w e b 服务( w - e bs e r v i c e ) 是一个软件系统，用以支持网络间不同机器的互动 操作。网络服务通常是许多应用程序接口( a p i ) 所组成的，它们通过网络，例 如国际互联网( i n t e m e t ) 的远程服务器端，执行客户所提交服务的请求。 w e bs e r v i c e 可以从多个角度来定义。从技术方面讲，一个w r e bs e r v i c e 是可以 被u r i 识别的应用软件，其接口和绑定由x m l 描述和发现，并可与其他基于x m l 消息的应用程序交互。从功能角度讲，w e bs e r v i c e 是一种新型的w e b 应用程序， 具有自包含、自描述以及模块化的特点，可以通过w e b 发布、查找和调用。其实 现的功能可以是响应客户一个简单的请求，也可以是完成一个复杂的商务流程。 一个w e bs e r v i c e 配置好后，其他应用程序和w e bs e r v i c e 就可以直接发现和调用该 服务。具体而言w 曲服务应具有如下特性： 1 ) 可描述，可以通过一种服务描述语言来描述； 2 ) 可发布，可以在注册中心注册其描述信息并发布； 3 ) 可查找，通过向注册服务器发送查询请求可以找到满足查询条件的服务， 获取服务的绑定信息； 4 ) 可绑定，通过服务的描述信息可以生成可调用的服务实例或服务代理； 5 ) 可调用，使用服务描述信息中的绑定细节可以实现服务的远程调用； 6 ) 可组合，可以与其他服务组合在一起形成新的服务。 在w 曲服务的体系架构中包括三个角色：服务提供者( s e r v i c ep r o v i d e r ) 、服务 请求者( s e r v i c er e q u e s t o r ) 、服务代理( s e r v i c eb r o k e r ) ( 图2 1 ) 。 l l 面向服务的地震应急数据与服务共享的研究 服务提供者：从部门的角度看，这是服务的所有者。从体系结构的角度看， 这是托管访问服务的平台。 服务请求者：从部门的角度看，这是要求满足特定功能的部门。从体系结构 的角度看，这是寻找并调用服务，或启动与服务的交互的应用程序。 服务注册中心：这是可搜索的服务描述注册中心，服务提供者在此发布他们 的服务描述。在静态绑定开放或动态绑定执行期间，服务请求者查找服务并获得 服务的绑定信息( 在服务描述中) 。服务请求者也可以从服务注册中心以外的其 它来源得到服务描述。 图2 1w e b 服务的体系架构 在w e bs e r v i c