GIS服务链模型研究及基于工作流技术的实现

论文摘要

自世纪之交以来,地理信息系统(GIS)技术发展到了GIS服务阶段,国内外学者对GIS服务(GIS Services)的研究逐步从理论走向应用。随着GIS服务应用从单个服务的简单调用转向多个服务的组合调用,GIS服务链(GIS Services chain)被提上了研究日程。目前,GIS服务链主要分两种类型。一种是GIS与具有业务流程特征的行业应用相结合;另一种则是通过流程化组合将简单的GIS服务结合成复杂的GIS服务。本文研究方向偏向前一种类型。作者分析了GIS服务链的理论和实现技术,构建了一种GIS服务链应用集成模型,探讨可视化建模方法;并以用户应用为核心,研究GIS服务链在分布式GIS集成应用中的空间数据快速检索机制、大数据量遥感影像高效处理策略以及分布式业务协同处理数据模型;同时以GIS服务和工作流技术为基础,并以城市规划管理系统为应用实例,探索基于工作流技术的GIS服务链系统实现。具体研究内容如下:1、参考开放GIS协会(OGC)和国际标准地理信息/地球信息业标准化技术委员会(ISO/TC211)等国际研究组织提出的服务和服务链相关术语,并借鉴工作流技术的相关术语定义,结合GIS数据和应用特点,从GIS服务链应用的视角提出了GIS服务链相关术语定义,并以“链”为基准提出了微链、前驱服务/后继服务、前驱条件/出口规则等定义。2、从应用和技术实现视角出发,基于工作流技术参考模型,提出了GIS服务链的概念化参考模型。在此基础上,作者进一步提出GIS服务链实现的五步骤:业务抽象和服务抽象、服务链定义、服务发现与评价、服务链构建、服务链执行/监控。同时,作者还提出了GIS服务链的五层应用模型:表现层、Web应用逻辑层、应用集成层、服务层、数据层。3、分析现有分布式GIS技术和应用中存在的问题,面向分布式GIS中的集成和互操作应用,提出了一种基于工作流技术的GIS服务链分布式应用集成模型。该模型以服务链引擎和工作流引擎为两大核心,服务链引擎实现了数据和系统之间的互操作,工作流引擎控制服务链的自动化执行和追踪、监控。4、研究了GIS服务链在分布式GIS应用中的具体问题。针对分布式空间数据检索效率低的问题提出了基于分级元数据框架的两步式数据检索技术;针对海量影像数据处理中的问题提出了基于分块思想的大数据量影像高效处理策略:针对分布式协同作业问题提出并设计了基于版本机制的FGDB数据模型。5、分析现有可视化建模技术和模型描述机制,提出了基于关系数据库和扩展ECA规则的GIS服务链建模技术。这一建模技术具有高扩展性、一致性维护、长事务处理等特性,并基于此模型和工作流技术实现了GIS服务链执行的追踪和监控。6、提出了面向用户的GIS服务评价指标体系,以及具有分层结构的GIS服务链评价模型。并针对UDDI(Universal Description,Discovery and Integration)中服务的可信度低、可用性差等问题,提出了基于Qos用户反馈的服务信息修正设想。7、面向我国城市规划管理行业中的新需求,设计并实现了基于工作流技术的GIS服务链实验系统,验证了本文提出的GIS服务链分布式应用集成模型以及基于关系数据库和扩展ECA规则的服务链建模技术,并在实验系统中实现了GIS服务链执行的监控和追踪。研究表明,本文提出的基于工作流技术的GIS服务链分布式应用集成模型能充分利用GIS服务和工作流技术的特点,实现异质数据、异构系统的集成和互操作,以及服务链的自动执行、监控与追踪。同时,该模型基于工作流技术的应用逻辑和业务逻辑分离特点,能够适应业务需求的快速变化。本研究提出的基于两级元数据框架的“两步式”分布空间数据快速检索方法、基于“分块”思想的大数据量影像数据高效处理策略和面向分布式的协同编辑数据模型FGDB,解决了分布式GIS服务链应用中的现实问题,有利于GIS服务链的应用推广。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 GIS服务
• 1.1.1 GIS服务概念
• 1.1.2 GIS服务发展
• 1.1.3 相关国际研究组织
• 1.1.4 相关协议和规范
• 1.1.5 GIS服务注册中心
• 1.2 GIS服务链与工作流技术
• 1.2.1 服务链
• 1.2.2 GIS服务链概念
• 1.2.3 工作流技术
• 1.2.4 GIS服务链与工作流技术的结合
• 1.3 GIS服务链模型及基于工作流技术实现的研究现状
• 1.4 研究内容
• 1.5 论文章节安排
• 第二章 GIS服务链理论基础研究
• 2.1 GIS服务和服务链相关术语
• 2.1.1 GIS服务相关术语
• 2.1.2 GIS服务链相关术语
• 2.2 GIS服务链参考模型
• 2.2.1 GIS服务链与应用模型的集成
• 2.2.2 GIS服务链与工作流的集成
• 2.3 GIS服务链分类
• 2.3.1 OGC分类方法
• 2.3.2 有向图分类方法
• 2.3.3 根据节点关系的分类方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 GIS服务链相关技术及实现模型
• 3.1 GIS服务链应用模型
• 3.1.1 分布式GIS服务链应用实例
• 3.1.2 GIS服务链应用模型
• 3.2 GIS服务链实现模型
• 3.3 GIS服务链技术框架体系
• 3.3.1 网络层
• 3.3.2 数据消息传输
• 3.3.3 服务描述技术——WSDL
• 3.3.4 服务注册发布技术——UDDI
• 3.3.5 服务发现技术
• 3.3.6 服务链可视化表达方法
• 3.3.7 服务链描述语言
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于工作流技术的GIS服务链集成模型研究
• 4.1 工作流和GIS服务链
• 4.1.1 研究目标
• 4.1.2 互操作实现技术
• 4.1.3 分布式处理能力
• 4.2 分布式GIS集成研究现状
• 4.2.1 分布式GIS集成方式发展
• 4.2.2 分布式GIS集成技术——分布式对象技术
• 4.3 基于工作流的GIS服务链集成模型
• 4.3.1 分布式GIS服务链集成模型
• 4.3.2 分布式GIS服务链集成主要研究内容
• 4.4 两步式空间数据检索机制
• 4.5 基于"分块"思想的大数据量影像数据处理算法设计
• 4.5.1 大数据量影像数据"分块"处理思想
• 4.5.2 以滤波处理为例窗口数据高效读取算法
• 4.6 基于版本机制的协同编辑数据模型
• 4.6.1 协同编辑的问题
• 4.6.2 基于版本的FGDB协同编辑数据模型
• 4.6.3 FGDB工作过程
• 4.7 本章小结
• 第五章 基于工作流和扩展ECA规则的GIS服务链建模
• 5.1 建模要素及关系
• 5.2 建模研究现状
• 5.2.1 基于Petri网的建模方法
• 5.2.2 基于活动网络图的建模方法
• 5.2.3 基于UML活动图的建模方法
• 5.3 基于关系数据库和扩展ECA规则的服务链建模方法
• 5.3.1 基于关系数据库的服务链模型描述技术
• 5.3.2 基于扩展ECA规则的服务链激发机制
• 5.3.3 控制链和数据链的交互
• 5.3.4 服务链引擎和工作流引擎的交互
• 5.4 本章小结
• 第六章 面向GIS的服务链性能评价初步研究
• 6.1 面向用户的Qos评价指标体系
• 6.1.1 Qos概述
• 6.1.2 Qos评价指标分类
• 6.1.3 面向用户的Qos评价指标体系
• 6.1.4 基于Qos反馈的服务信息修正设想
• 6.2 面向GIS的服务链性能分层评价模型
• 6.3 GIS空间数据评价指标
• 6.4 本章小结
• 第七章 GIS服务链应用实验系统设计与实现
• 7.1 城市规划管理业务的新需求
• 7.1.1 跨部门协同办公
• 7.1.2 上下多级部门间系统集成和数据共享
• 7.1.3 新需求分析
• 7.2 GIS服务链的解决方案
• 7.2.1 数据的封装
• 7.2.2 业务流程和功能的封装
• 7.3 基于服务链的UPGIS系统
• 7.3.1 系统架构
• 7.3.2 系统实例
• 7.4 基于关系数据库和扩展ECA规则的服务链模型设计和实现
• 7.4.1 GIS服务链模型的数据库设计
• 7.4.2 ECA规则建模
• 7.4.3 服务链模型的实例
• 7.5 基于工作流技术的GIS服务链执行追踪与监控实现
• 7.5.1 承诺制办公时间设定
• 7.5.2 表格字段级权限控制和打印数量监控
• 7.5.3 业务办理过程追踪监控
• 7.5.4 业务办理时间监控
• 7.6 本章小结
• 第八章 结论与展望
• 8.1 研究内容
• 8.2 主要创新点
• 8.3 进一步研究方向和工作
• 8.4 展望
• 致谢
• 参考文献
• 图索引
• 表索引
• 攻读博士期间发表论文