基于国产基础软件的分布式国土资源信息共享服务平台架构技术研究

摘要：近年来国家不断继续加大对国产基础软件的支持，国产基础软件的技术在逐步趋于成熟，应用也逐步扩大。本文研究基于国产操作系统、数据库、中间件等基础软件的分布式国土资源信息共享服务平台架构技术，针对国土资源信息数据量大、物理位置分散、数据结构复杂等特点，提出共享服务平台的总体架构、应用架构、信息架构、技术架构，为分布式国土资源信息共享服务平台的实现奠定基础。

关键词：国产基础软件；分布式；总体架构；国土资源信息共享服务

中图分类号：TP311 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2013.03.004

0 引言

近年来国家不断继续加大对国产基础软件的支持，国产基础软件的技术已逐步趋于成熟，应用也逐步扩大。可以预见，在国家的资金支持、政策倾斜和企业的投入加大的大环境下，国产基础软件有逐步进入国民经济各个行业的主流核心业务中的趋势。在此背景下，受国家核高基重大专项支持的“国产基础软件重大示范”在国土资源领域率先推进，其首要问题即是对采用国产基础软件来构建的分布式国土资源信息共享服务平台整体架构进行顶层设计。

1 研究目标和内容

1.1 研究目标

本文研究基于国产基础软件的分布式国土资源信息共享服务平台架构技术，提出分布式国土资源信息共享服务平台的总体架构、应用架构、信息架构、技术架构、功能架构，形成基于互联网的分布式国土资源信息服务架构体系以及标准规范，为分布式国土资源信息共享服务平台的实现奠定基础。

1.2 研究内容

为实现上述目标，本文主要对以下两个方面进行研究：

1） 技术方案设计：针对分布式国土资源信息共享服务平台建设需求，分析国产基础软件特性，进行技术选型和技术方案设计。

2） 架构体系设计：在技术方案设计的基础上，对分布式国土资源信息共享服务平台的总体架构、应用架构、信息架构、技术架构、功能架构进行研究，形成国土资源信息服务架构体系。

2 技术方案设计

2.1 技术路线

基于国产基础软件的分布式国土资源信息共享服务平台采用的技术路线如下：

（1）系统的设计和实现均采用J2EE技术体系，B/S结构。J2EE作为一个标准中间件体系结构，具有良好的跨平台运行能力，能够简化和规范多层分布式企业级应用系统的开发和部署，而且J2EE是一个开放体系，完全有能力适应未来技术的进步和发展。

（2）基于国产基础软件产品，进行技术和架构方面的整合与集成。

（3）以Web Service接口方式，实现基于internet上分布式环境下系统之间的信息通信、共享。

（4）在软件架构设计方面，遵循面向服务架构（SOA）的基本思想。

（5）在元数据目录服务方面，遵循国土资源行业相关元数据标准进行元数据采集和加工、按照国家的“政务信息资源目录体系第2部分技术要求”中有关目录服务接口要求建立并向用户提供目录服务。

采用异步数据访问技术以及图片缓存技术，实现大数据量的网上快速访问。

2.2 技术选型

在技术选型方面，以跨平台性、扩展性、集成性、技术稳定性等为技术选型标准。在基础软件方面，采用国产基础软件为支撑环境，构建分布式国土资源信息共享环境与应用。包括了国产操作系统、国产数据库、国产中间件、国产安全中间件，如表1所示。

3 架构体系设计

3.1 总体方案设计

分布式国土资源信息共享服务平台是一个综合的多层面的环境建设和应用系统开发与实施。具体涉及到分布式环境建设、应用系统研发、应用试点及示范推广。在分布式环境建设方面，包括了管理办法、流程、规范和研究报告和关键技术攻关及基础设施建设；在应用系统研发方面，包括了信息资源服务系统、信息资源共享系统、运营管理系统的研发；在应用试点、示范和推广方面，包括了非公开数据申请应用示范和推广、公开数据申请应用示范和推广。

总体技术方案从以下角度来自顶向下设计：

1）从服务用户角度看。通过internet方式，以Web站点渠道，登录非公开数据申请应用和公开数据申请应用，浏览自己关心的信息，并可以对它们无偿或有偿查询和下载。

2）从信息获取与共享角度看。国土资源信息是物理分布在国土资源部信息中心、中国地质调查局、中国土地勘测规划院、国家测绘局、国家海洋局及地方国土资源厅局，基于国产基础软件的分布式国土资源信息共享服务平台将建设成“物理分散、逻辑集中”的国土资源信息共享服务体系。

3）从IT基础设施角度看。基于国产基础软件的分布式国土资源信息共享服务平台的基础设施建设工作包括一个信息中心的综合信息服务中心、15个数据共享节点的基础设施（服务器、网络等）、约300个地方国土局申请处理终端（计算机、扫描仪、二维条码扫描设备等）及一个CA中心建设。

4）从运营管理角度看。将要建成的系统贯穿整个层面，将来可以从信息共享中获得足够的经济效益，用以维持运行、改进服务、取得收益，并吸引其他尚没有共享的数据参加到系统中来，使得系统不断扩展，价值不断提高。同时，对社会各界来说，使它在社会各个方面都能发挥出巨大的作用和明显的效益，所以将要建成的系统包括访问控制管理子系统、结算子系统、运行监控子系统。

3.2 总体架构设计

基于国产基础软件的分布式国土资源信息共享服务平台总体架构，概括为“五层架构、三大体系”。其中，五层架构自顶向下指的是：门户层、应用层、信息共享服务层、数据层、IT基础设施层，三大体系指的是：信息安全保障体系、标准规范体系和运行维护体系。是以管理机制、标准规范为保障，依托统一的电子政务网络和互联网，以土地、地质矿产、海洋、测绘等方面的信息资源为基础，建立国土资源综合信息服务中心、土地资源数据管理中心、地质调查数据管理中心、海洋资源数据管理中心和基础地理数据管理中心，覆盖15个省的数据共享服务节点，和覆盖300个国土局的数据申请处理终端，通过统一的信息资源共享系统为相关部门和社会公众提供信息服务。

基于国产基础软件的分布式国土资源信息共享服务平台总体架构如图1所示。

以下分别对五层架构和三大体系进行详细描述：

1）门户层：门户层是通过一站式共享服务网站为窗口，对外统一提供信息查询与下载等无偿或有偿服务。以HTML页面和Web Service接口方式实现分布式环境下系统之间交互操作。

2）应用层：该层是基于国产基础软件的分布式国土资源信息共享服务平台建设的主要内容，为用户提供国土资源信息服务。应用层包括了公开数据服务子系统、非公开数据申请子系统的土地信息申请查询子系统及运营管理系统。

3）信息共享服务层：该层在整个总体架构中承担着承上启下的关键作用，处于应用系统层和数据层之间。提供信息获取、共享及服务功能的实现，包括元数据共享子系统、数据共享子系统、数据加工管理工具。

4）数据层：数据层由国土资源综合信息服务中心、土地资源数据管理中心、地质调查数据管理中心、海洋资源数据管理中心和基础地理数据管理中心及源数据库构成，源数据库主要为四大管理中心（土地资源数据管理中心、地质调查数据管理中心、海洋资源数据管理中心和基础地理数据管理中心）提供源数据获取与更新。

5）IT基础设施层：基于国产基础软件的分布式国土资源信息共享服务平台的IT基础平台主要采用国产基础软件和相关国产硬件进行集成，为将来开发的应用系统提供支撑和联调集成测试。

6）信息安全保障体系：基于国产基础软件的分布式国土资源信息共享服务平台的信息安全保障体系是通过构建CA认证系统保障统一身份认证、数字签名、应用等安全。

7）标准规范体系：以上各个层面和支撑体系的建设，需要依托于现有的标准规范和针对基于国产基础软件的分布式国土资源信息共享服务平台需要制定的应用和管理规范才可成功运行。

8）运行维护体系：通过管理机制和运维流程及制度进行维护，确保系统不间断正常运行，若有故障，能及时解决异常问题。

3.3 应用架构设计

基于国产基础软件的分布式国土资源信息共享服务平台应用架构的网络域划分为互联网、政务外网、政务内网，互联网与政务外网是逻辑隔离，政务外网与政务内网是物理隔离。互联网用户通过互联网渠道可以访问对外统一服务窗口的一站式共享服务网站。登录非公开数据申请子系统或公开数据服务子系统，就可以浏览自己关心的信息。系统会自动驱动元数据目录服务子系统，通过元数据目录服务子系统对外提供数据资源的查询检索以及共享访问的入口，通过元数据目录服务子系统将互联网用户的各种数据需求进行分类与导航，最终使用户进入到相应的数据资源中，用户在进行不同类型数据的访问过程时，系统将会自动调用不同的国土资源服务系统对其进行数据共享服务。节点部门的政务内网国土资源信息的获取与更新是通过在节点安装部署一套数据共享子系统实现，然后通过人工方式把获取到的国土资源信息到政务外网上，以国土资源部信息中心为中转站，把信息传递给互联网用户。应用架构如图2所示。

3.4 信息架构设计

基于国产基础软件的分布式国土资源信息共享服务平台的信息架构从数据获取、数据共享服务、数据利用与展现、数据维护与管理四个层面进行描述。在数据获取层面，数据获取主要从地质调查部门、测绘部门、土地部门、海洋部门，形成以测绘数据为基础、整合土地与地质矿产数据资源、联合海洋领域数据资源，建立国土资源信息共享数据基础；在数据共享服务层面，根据国土资源信息安全保密的具体特点，采用网络在线和离线两种服务模式，最大程度的支持国土资源信息共享，基于服务架构（SOA）的设计思想，实现“资源物理分布部署、信息逻辑集中服务”；在数据利用与展现层面，互联网用户对其数据以多种方式利用与展现，支持在线浏览、信息查询与信息下载等方式；在数据维护与管理层面，对其数据维护管理、数据访问策略、数据备份与恢复、元数据管理。信息架构如图3所示。

3.5 体系架构设计

基于国产基础软件的分布式国土资源信息共享服务平台采用多层体系架构，信息资源服务系统建立在统一的信息资源基础之上，具体包括：

1）信息资源层：土地资源数据管理中心、地质调查数据管理中心、海洋资源数据管理中心、基础地理数据管理中心以及综合中心存储的各类国土资源数据为基础，建立统一的数据共享机制，形成以测绘数据为基础、整合土地与地质矿产数据资源、联合海洋领域数据资源，建立国土资源信息共享数据基础。以数据集为单位统一进行数据服务规划，用户在访问每个数据集过程中，后台系统将采用相应的服务方式与服务技术提供共享服务功能，信息资源层所有数据均统一通过国土资源服务系统对用户提供统一的服务界面。

2）服务管理层：在信息资源层的基础上，以支撑共享服务的建立和运行为目标，按照在线网络和离线服务两种不同模式的要求，建立必要的管理工具，包括一站式信息共享服务网站、用户授权与访问控制、运行监控管理、数据加工管理工具；提供必须的共享服务支撑功能，包括对外界用户提供统一的共享服务入口、实现分类用户对共享数据的访问控制、实时监测共享服务系统的运行情况、加工整理各类共享数据。通过服务管理层的设计开发与建设，实现对信息资源服务系统提供用户注册与权限访问控制、综合中心与各个专业数据中心的运行监控、各类数据加工与产品化工具以及一站式共享服务网站设计与后台管理功能或工具，为共享服务系统的稳定安全运转提供后台技术保障。

3）共享服务层：根据国土资源信息安全保密的具体特点，采用网络在线和离线两种服务模式，最大程度支持国土资源信息共享。基于服务架构（SOA）的设计思想，建设信息资源共享系统，实现“资源物理分布部署、信息逻辑集中服务”。共享服务层主要是面向各类用户提供基于国土各类数据资源的共享服务能力，主要面向国土资源内部、政务部门、社会公众，提供元数据目录服务、基于图片的空间数据快速浏览服务、基于WebGIS技术的空间数据服务、非空间数据共享服务、数据申请审批服务等全方位的服务。其中，基本服务功能部署在各数据管理中心，由综合信息服务中心进行集成，统一对外提供服务。

4）用户层：用户层主要是指访问信息资源服务系统的各类用户。信息资源服务系统通过一站式共享服务网站，由外网、政务内网等不同网络为金融机构用户、社会公众各类用户提供共享与服务能力。不同等级、不同类别以及不同权限的各类用户通过国土资源一站式共享服务网站进行注册与登录，通过系统提供的用户身份认证与访问权限控制，实现对于该用户开放的各种数据资源与共享服务功能的浏览、访问以及服务功能。共享数据存储在各数据管理中心；综合信息服务中心部署信息资源服务系统，包括元数据目录服务系统、基于图片的空间数据快速浏览服务系统、基于WebGIS技术的空间数据服务系统、非空间数据共享服务系统、非公开数据服务系统；同时部署信息资源共享系统，包括用户管理、运行监控、一站式共享服务网站等。

基于国产基础软件的分布式国土资源信息共享服务平台系统体系结构，如图4所示。

基于国产基础软件的分布式国土资源信息共享服务平台的系统体系结构涵盖了信息资源服务系统、信息资源共享系统、运营管理系统、国产基础软件及硬件平台、CA认证中心、应用及管理标准规范，其各个系统之间存在相互依赖关系。

互联网用户通过信息资源服务系统驱动信息资源共享系统，信息资源共享系统通过调度功能完成节点部门的国土资源信息获取，把获取到的国土资源信息结果反馈给用户。

国产基础软件及硬件平台对信息资源服务系统、信息资源共享系统、运营管理系统起基础支撑作用，为应用系统提供支撑服务。

应用及管理标准规范对信息资源服务系统、信息资源共享系统、运营管理系统起运行保障作用，通过遵循现有的标准规范和制定新的应用及管理规范更好地为应用系统提供运行保障服务。

CA认证中心贯穿各个系统，提供统一身份认证、数字签名等安全保障。

4 主要技术创新点

1）从采用国外软件产品向全面支撑国产基础软件的创新：近几年，我国在电子政务系统建设方面，尤其在大型信息化建设中，采用国外基础软件作为支撑环境，放弃了国产基础软件的集成。国土资源分布式国土资源信息共享服务平台拟采用国产基础软件产品与应用系统进行集成和测试。因国内已形成在操作系统、数据库、中间件等基础软件中，分别有多家具备一定规模的国产软件厂商，这些厂商不但拥有自主产权，同时掌握了一些核心技术，在国内市场也有一定范围的应用，本项目从采用国外软件产品向支撑国产基础软件方面的创新。

2）从集中式系统向分布式应用创新：在国内电子政务系统建设方面，大部分的系统是集中式，但对于广域范围上的应用具有一定的局限性。同时，也给IT维护部门增加了工作量，导致了人手不够的情况时有发生。国土资源分布式国土资源信息共享服务平台将基于现有的信息化建设成果拓展为一个广域互联的分布式大规模的在线信息浏览、信息查询及信息下载的应用。

3）以空间数据访问与网格技术进行集成的创新：以网格技术为支撑，研究开发高性能、高可用性的网格GIS应用服务软件平台，突破网格环境下海量空间数据分析与处理服务，分布式环境下大规模用户并发访问，多源多尺度空间数据访问与网格技术集成应用的创新。

4）基于WebGIS的空间数据共享模式的创新：WebGIS是网络技术与GIS结合的产物，网络用户可以通过浏览器浏览WebGIS服务器中提供服务的空间数据，制作专题图，以及进行各种空间检索和空间分析。其基本思想是将桌面GIS系统的功能扩展到互联网上，让用户通过浏览器浏览并获取地理信息系统中的数据和功能服务。WebGIS提供给用户的信息不仅仅是矢量化的空间信息，还可以包含遥感影像、动态视频、文字说明等多种信息。

参考文献

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