一种元数据驱动的GIS松散模式应用集成策略

价值工程
0引言
目前GIS 集成具有多种模式，大多企业普遍采用面向对象、组件化技术开发，这些技术复杂、开发难度大[1]，Web 服务技术的出现与发展，融合了Web 服务的封装性、分布性、使用标准协议、跨平台和跨语言性、可集成能力等良好特性的GIS 有了新的生命力[2]。

比较典型的基于组件技术的集成方式包括基于J2EE 的GIS 集成[3]；采用GML 、XML 、SVG 等方式组织数据，部署应用服务，并作为消息传递协议进行GIS 集成等[4]。

目前为止还没有对GIS 集成形成一整套完整的理论和方法，因此，本文在对元数据驱动以及多种GIS 集成方法研究的基础上提出了一种基于元数据的松散模式应用集成策略，使用元数据来描述松散模式集成应用中的逻辑规则关系，并建立了松散模式应用集成的应用体系，实现GIS 与专业应用系统之间的数据共享。

1松散集成的概念模型概念1：松散集成框架由一个五元组表示I=（U,R,O,A,∑），其中U 表示所有用户的集合，R 表示所有角色的集合，O 表示所有地理信息对象的集合，A 表示所有专业应用的集合,∑表示<U,R,O,A>四者之间的关系。

其中核心是∑，∑采用元数据方法描述了<U,R,O,A>之间的逻辑关系。

定义1：用户集U={u 1,u 2,…,u i }，其中i 表示用户的数量；
定义2：角色集R={r 1,r 2,…,r x }，其中x 表示用户的角色数量；
定义3：地理信息对象集O={o 1,o 2,…,o j }，其中j 表示地理信息对象的数量。

地理信息对象O 包含L(O),T(O)两个方法，L(O)为空间地理信息对象与地图图层关系，T(O)为空间地理信息对象的类别，类别主要分为点、线、面（区域）；
定义4：
应用集A={a 1,a 2,…,a k }，其中k 表示应用的个数。

应用A 包括两个个主要方法，其中P(A)描述的是应用与业务领域关系，Q(A)描述各类应用间的关系。

规则1：∑是一个描述了<U,R,O,A>之间的逻辑规则的集合，∑=｛Y(u i ,r x ),G(r x ,o j ),F(r x ,a k ),Z(o j ,a k )｝,其中：
①Y(u i ,r x )表示用户与角色之间的关系，若坌u i ∈U ，则U 哿R 。

并且u i 与r x 之间满足n ：1的对应关系；
②G （r x ，o j
）表示角色与地理信息对象之间的对应关系，若坌r x ∈R ，图层L （O ）包含一个或者多个地理信息对
象o j ，角色r x 可视一个或者多个图层V （L （O ）），则存在关系r x g （R ，O ）
V （L （O ））；
③F （r x ，a k ）表示角色与应用之间的对应关系，若坌r x ∈
R ，则存在关系r x f （R ，A ）
A ，并且r x 与a k 之间满足1：null 或者1：n 的对应关系；
④Z （o j ，a k ）表示地理信息对象与应用之间的对应关
系，若坌a x ∈A ，则埚o j ∈O z （O ，A ）
a k ，并且o j 与a k 之间满足
1：1或者1：n 的对应关系，对于坌V （L （O ））z （O ，A ）
{a 1,a 2,…,a k }哿A ；
由以上定义以及规则可以看出，作为描述了<U,R,O,A>之间逻辑关系的桥梁的∑是系统集成以及业务扩展的核心。

在通用的GIS 集成过程中，∑采用元数据进行构
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—作者简介：黄刚（1980-），男，黑龙江哈尔滨人，硕士，讲师，主要
研究方向为信息集成、分布式计算和GIS 等；李金荣
（1984-），女，黑龙江伊春人，硕士研究生，主要研究方向为知识工程、GIS 及应用集成、web 开发；吴秀英（1982-），女，黑龙江牡丹江人，硕士，工程师，主要研究方向为虚拟现实、工作流等。

一种元数据驱动的GIS 松散模式应用集成策略研究
Metadata-Driven GIS Loose Model Application Integration Strategy Research
黄刚①HUANG Gang ；李金荣②LI Jin-rong ；吴秀英③WU Xiu-ying
（①东北石油大学计算机与信息技术学院，大庆163318；②哈尔滨电工仪表研究所网络中心，哈尔滨150081；
③中国石油大庆石化公司信息技术中心，大庆163714）
（①School of Computer Science &Information Technology ，Northeast Petroleum University ，Daqing 163318，China ；
②Harbin Research Institute of Electrical Instruments ，Harbin 150081，China ；
③IT Center ，PetroChina Daqing Petrochiemical Company ，Daqing 163714，China ）
摘要：本文通过对GIS 企业应用集成现状的研究，提出了一种基于元数据驱动的松散模式应用集成（Loose Model Application
Integration ，
LMAI ）策略，定义了松散模式应用集成的概念模型与算法，采用面向应用的组件（Application-Oriented Component ，AOC ）建立了通用的应用集成接口，开发了以元数据驱动为核心的GIS 松散模式应用集成系统。

Abstract:This paper studied on the current situation of enterprise's GIS application integration,and proposed an Loose Model Application Integration (LMAI)strategy based on meta-driven,defined the concept model and algorithm of application integration in loose coupling mode,established the common application integration interface employing the Application-Oriented Component (AOC),developed the application integration system in GIS loose coupling mode underlying the meta-data-driven.
关键词：元数据驱动；GIS ；松散模式；应用集成
Key words:Metadata-driven ；GIS ；Loose Model ；Application Integration 中图分类号：TP39文献标识码：A
文章编号：1006-4311（2012）34-0214-02
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Value Engineering
建，通过建立元数据逻辑规则元模型，将应用集成问题规则化，规则化的元模型形式化地描述了<U,R,O,A>之间的逻辑关系。

多个规则元模型是GIS应用集成的基础，采用元模型驱动的GIS应用集成模型具备更好的扩展性与通用性。

2LMAI算法流程
松散模式应用集成（Loose Model Application Integration，LMAI）：解决GIS数据与应用数据的集成共享问题。

在LMAI过程中，GIS和业务应用分属两个独立的系统并各自拥有自己的用户界面，二者的结合仅仅体现在GIS能为业务应用提供一定的输入数据，而业务应用的输出结果又能被GIS用来处理或显示。

这种方式下的集成是GIS与业务应用之间相互交换数据并产生新功能的一种最松散连接，因此称为松散应用集成。

LMAI流程：
松散模式应用集成算法步骤：
步骤1：对于坌u i∈U发出的应用请求
步骤2：GET(r x∈R)//调用Y(u i,r x)获取u i所对应的角色
步骤3：GET(V(L(O)),o j∈O)//调用V(L(O)获取用户的可视图层集合
步骤4：GET(a k,a k∈A)//获取角色r x在对象o j上的所有应用的集合F(r x,a k)∩Z(o j,a k)
步骤5：GetAppliList();GetData()//获取应用列表，获取对应的数据，其中所有的逻辑关系可以从元数据描述的逻辑规则集合中获取∑=｛Y(u i,r x),G(r x,o j),F(r x,a k),Z(o j,a k)｝步骤6：CreateApplilist()//在客户端创建应用列表，展示给用户
步骤7：AppliCall()//用户进行应用调用
步骤8：If AppliPage(a k,URL,r x,o j)//如果用户调用的是应用页面，则需要参数应用ID、应用的URL、角色以及对象
Then PageShow()//应用页面显示给用户
Else If AppliComponent(a k,,r x,o j)//如果用户调用的是应用组件，则需要参数应用ID、角色以及对象
Then FunctionCall()//调用相应功能函数
步骤9:算法结束。

3LMAI中的AOC与元模型的设计
3.1LMAI中AOC的设计在专业应用中的对象存储主要是和应用联系在一起的，而在GIS中对象是分别存储的，将两个分布在不同服务器中的数据集成起来，要通过面向对象的组件来完成（Application-Oriented Component，AOC）。

对象的集成主要是将专业应用中的对象映射到GIS地图中，通过实体的ID进行连接。

3.2LMAI关键元模型设计从LMAI的概念模型中可以看出，通过将用户进行角色化，使用户对应的对象与应用通过规则∑进行了定义。

对象是集成的载体，应用是建立在对象上的，通过对象将分布在不同区域的数据以及应用集成在一起。

AOC是集成的桥梁，AOC模型主要包括实体的唯一标识、需要专递参数或者函数等，以实现互操作。

因此，LMAI在实现过程中的关键元模型就是规则1中的∑，即通过关系数据库设计的元模型来描述<U,R,O,A>之间的逻辑的规则。

4LMAI的应用体系
LMAI的应用体系包括五层，数据层、数据服务层、数据交换层、GIS展示层和应用层。

在GIS展示层通过ArcGIS输出地图，从而实现地理信息对象与应用展示。

基于LMAI的应用集成的体系结构各层功能如下：
①数据层用于提供领域专业应用数据和空间数据，用来支持系统的实现。

②数据服务层是统一的Web Service数据服务，通过使用Web Service数据服务实现跨平台的互操作。

③专业应用数据接口和GIS数据接口是在数据交换层表示的，主要应用AOC来实现各个应用的数据接口。

④GIS展示层主要是展示GIS的基本地理信息，并结合领域业务的实际应用，对ArcGIS进行了二次开发，除了地图导航功能，还包括专题展示，GIS对象定位等。

⑤应用层是系统的应用，不但包括GIS中的应用，还包括了在GIS中展示的对象绑定的领域业务应用，用户自定义专题应用等。

5应用案例
针对用户的特殊需求对ArcGIS进行二次开发，如：动态专题图绘制、多级右键菜单、GIS的定位、自定义区块等功能。

通过AOC实现集成接口，在油田领域应用中将所需参数或者函数通过URL或者Session传递给中间模型，然后通过AOC将参数转递给对象，在地图上通过对象作为载体，右键菜单作为集成方式，将油田领域应用中使用AOC，调用相应的油田应用。

元模型驱动技术实现了系统扩充需要的规则元模型、应用集成模型等。

用户可以根据自己的需求进行定制相关领域专业应用，并将定制的结果显示到GIS地图上，用户可以根据需要进行查询。

6结论
本文针对当前GIS应用集成的现状，提出并构建了一个松散模式应用集成策略，采用元模型驱动技术实现了UROAA逻辑规则关系的构建与描述，对策略过程中需要用到的AOC以及应用体系进行了设计，通过对各类先进技术以及相关算法的研究，以油田生产开发领域对GIS集成应用的实际需求，运用ArcGIS Server ADF开发框架实现了LMAI集成策略在油田生产辅助分析中的应用。

在实际生产应用过程中取得了良好的应用效果，使得应用集成平台具有更强的扩展性、灵活性。

参考文献：
[1]刘燕琪，雷国平.GIS软件技术发展趋势研究[J].China's Foreign Trade.2010-06,197-198.
[2]袁满，李金荣，高俊涛，范忠钰.一种元数据驱动的通用GIS应用集成模型[J].计算机工程，2009，26(3):939-941.
[3]王帮进，张宏，蒋文明等.基于插件的房产GIS集成研究[J].微计算机信息(测控自动化),2007,23(2-1)：210-212.
[4]袁满，于春生，聂晶.基于ArcSDE/SVG的分布式WebGIS 模型[J].计算机应用研究,2009,26(3):939-941.
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