面向城市環(huán)境管理規(guī)劃的地理知識云的設(shè)計(jì)開發(fā)建議書

目錄1項(xiàng)目背景與意義21.1.項(xiàng)目背景21.2.項(xiàng)目意義22項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)與內(nèi)容22.1.項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)22.2.項(xiàng)目研究開發(fā)內(nèi)容32.2.1.基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫的建立32.2.2.信息系統(tǒng)總體框架32.2.3.信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)42.2.4.云平臺的搭建53系統(tǒng)復(fù)雜性分析73.1.環(huán)境管理系統(tǒng)的復(fù)雜性73.1.1.環(huán)境管理系統(tǒng)構(gòu)成73.1.2.環(huán)境管理地理信息系統(tǒng)的特點(diǎn)73.1.3.云計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)83.1.4.云計(jì)算主要特點(diǎn)94系統(tǒng)需求分析104.1.業(yè)務(wù)需求104.2.性能需求104.3.用戶平臺要求105技術(shù)方案的可行性論證115.1.虛擬化技術(shù)115.2.3S及M一3S技術(shù)115.3.對象存儲技術(shù)115.4.云計(jì)算相關(guān)技術(shù)126系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)與功能146.1.系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)146.2.系統(tǒng)功能147實(shí)施方案157.1.人員安排157.1.1.系統(tǒng)開發(fā)項(xiàng)目組織結(jié)構(gòu)157.1.2.環(huán)保局項(xiàng)目組織成員15福建省空間信息工程中心項(xiàng)目實(shí)施方成員15表：項(xiàng)目實(shí)施方成員157.1.3.組織間的協(xié)調(diào)167.1.4.項(xiàng)目成員角色和職責(zé)16一、環(huán)保局項(xiàng)目組16二 、福建省空間信息工程研究中心項(xiàng)目組187.2.時(shí)間進(jìn)度197.2.1.項(xiàng)目實(shí)施主計(jì)劃197.3.分段成果208總結(jié)219參考文獻(xiàn)21面向城市環(huán)境管理規(guī)劃的地理知識云的設(shè)計(jì)開發(fā)建議書1 項(xiàng)目背景與意義1.1. 項(xiàng)目背景眾所周知，我國目前的城市環(huán)境管理還很落后，由于管理技術(shù)水平較低，管理人員配備不足，致使管理不善，濫開濫建嚴(yán)重，成為環(huán)境管理和開發(fā)的障礙。因此結(jié)合當(dāng)今GIS以及計(jì)算科學(xué)中的先進(jìn)技術(shù)，發(fā)揮GIS及云計(jì)算在環(huán)境管理和開發(fā)中的作用，建立基于GIS的環(huán)境管理規(guī)劃云服務(wù)平臺是十分必要的。通過建立環(huán)境管理云服務(wù)平臺，有利于提高環(huán)境管理和開發(fā)的現(xiàn)代化管理水平;為環(huán)境管理部門提供高效、高質(zhì)量的圖文信息服務(wù)和輔助決策支持，提高決策的科學(xué)性和準(zhǔn)確性;加入全國環(huán)境管理信息網(wǎng)和國際聯(lián)網(wǎng)，讓環(huán)境資源走向世界，實(shí)現(xiàn)資源共享，促進(jìn)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。在技術(shù)方而，GIS已經(jīng)日益成熟，可以根據(jù)具體要求采用VC+,VB等開發(fā)語言自行設(shè)計(jì)，也可以使用目前國際上廣泛流行的成熟的GIS軟件如Arc/ Info,Mapinf，等作為開發(fā)平臺進(jìn)行二次開發(fā)。云計(jì)算技術(shù)目前在國外，基于大型云計(jì)算平臺提供的空間信息數(shù)據(jù)和服務(wù)，在產(chǎn)品架構(gòu)和商業(yè)模式上都已有了較好的實(shí)踐。ESRI 公司是全球第一家真正支持云架構(gòu) GIS平臺產(chǎn)品的廠商。在亞馬遜(Amazon)彈性云的平臺上搭建了“云 GIS”系統(tǒng)，它實(shí)現(xiàn)了 GIS 平臺在云中的部署和服務(wù)模式。因此基于GIS和云計(jì)算技術(shù)的特點(diǎn)，將其應(yīng)用在城市環(huán)境管理和規(guī)劃中將大大提高管理水平和工作效率。1.2. 項(xiàng)目意義城市環(huán)境管理信息系統(tǒng)的建立，有助于環(huán)保及科研部門清晰、直觀地看到環(huán)境污染現(xiàn)狀及影響，便于及時(shí)、準(zhǔn)確地決策與管理。地理知識云應(yīng)用于環(huán)境管理規(guī)劃中能進(jìn)一步加快決策速度，提高決策水平。在云平臺基礎(chǔ)上進(jìn)行操作，可幫助高層決策者針對整個(gè)環(huán)境的現(xiàn)狀和未來發(fā)展作出較完整、合理、準(zhǔn)確的分析和預(yù)測。2 項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)與內(nèi)容2.1. 項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)基于地理知識云服務(wù)的環(huán)境管理系統(tǒng)總目標(biāo)是建立一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的開放式系統(tǒng)，使環(huán)境信息能夠跨地區(qū)、跨行業(yè)的自由流通的空間信息系統(tǒng)，形成一個(gè)技術(shù)先進(jìn)、性能完善、安全可靠、運(yùn)行高效的網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境管理地理信息系統(tǒng)應(yīng)用體系，實(shí)現(xiàn)環(huán)境統(tǒng)計(jì)、環(huán)境監(jiān)測、生態(tài)遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測等數(shù)據(jù)收集、處理、加工、傳輸?shù)挠?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)，最終為環(huán)境管理提供輔助決策支持。隨著我國環(huán)境污染狀況的日趨嚴(yán)重，而環(huán)境分析和管理能力較弱是環(huán)保部門在控制污染進(jìn)一步惡化過程中急需解決的問題，把GIS引入環(huán)境管理領(lǐng)域能夠在復(fù)雜的環(huán)境問題中抽取重要的信息以便于做出科學(xué)的管理決策，有效的避免了決策失誤引發(fā)的管理失效和高昂的政策成本等問題。基于云計(jì)算的環(huán)境管理規(guī)劃GIS平臺的最終目的是讓用戶通過一個(gè)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器就可以獲得 GIS的所有功能，從而達(dá)到方便快捷的提高環(huán)境管理規(guī)劃工作的集成化、自動(dòng)化、智能化程度，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)和綜合整治，為城市可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境。2.2. 項(xiàng)目研究開發(fā)內(nèi)容2.2.1. 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫的建立我們認(rèn)為環(huán)境管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫應(yīng)包括:基礎(chǔ)資料庫，環(huán)境信息庫和污染源信息庫3類。其中基礎(chǔ)資料庫包括:城市的基礎(chǔ)地形圖、植被與綠地覆蓋、生態(tài)敏感區(qū)和自然保護(hù)區(qū)的分布，行政區(qū)劃、主要道路(單線與雙線)、水系、土地利用、城市的主要建筑分布、主要居民區(qū)的分布、人口分布等地圖圖件;環(huán)境信息庫包括:城市環(huán)境功能區(qū)劃、環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的分布;城市環(huán)境質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測等;污染源信息庫包括: 大氣、水、固體廢棄物、噪聲的信息等各類環(huán)境污染源的空間分布(包括工業(yè)點(diǎn)源、交通線源、面源、體源)。將以上基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，確定數(shù)據(jù)倉庫信息需求后，采用SQLServer2000設(shè)計(jì)，初步建立面向主題的、不同時(shí)間的、集成的空間數(shù)據(jù)倉庫。內(nèi)容包括: (1)環(huán)境專題數(shù)據(jù)，如環(huán)境監(jiān)測、排污管理、污染源治理、環(huán)保設(shè)施管理等;(2)不同時(shí)期的歷史數(shù)據(jù)，如工業(yè)和交通廢氣、降水酸度、河流水質(zhì)、城市地下水、工業(yè)廢水、生活廢水、城市飲用水、土壤、交通噪聲、城市區(qū)域環(huán)境噪聲、不同功能區(qū)噪聲的監(jiān)測數(shù)據(jù)、污染源排污狀況、污染事故記錄等;(3)綜合數(shù)據(jù)，如環(huán)境資源、災(zāi)害污染、能源結(jié)構(gòu)、環(huán)境法規(guī)、人口經(jīng)濟(jì)等生態(tài)環(huán)境因子以及環(huán)境質(zhì)量評價(jià)等。綜合數(shù)據(jù)層：城市環(huán)境信息GIS應(yīng)用管理層:完成對上述六大數(shù)據(jù)庫的編輯修改、添加、刪除等基本操作，及GIS統(tǒng)計(jì)、分析、查詢、輸出等功能。城市環(huán)境管理和開發(fā)決策支持層:建立模型庫，在城市環(huán)境影響評價(jià)模型、城市環(huán)境質(zhì)量評價(jià)模型、環(huán)境開發(fā)條件評價(jià)模型、環(huán)境容量模型、環(huán)境需求預(yù)測模型、人曰規(guī)模計(jì)算模型、環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益分析模型、GIS空間分析模型等的支持下，輔助城市環(huán)境管理部門分析決策。2.2.2. 信息系統(tǒng)總體框架本系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境保護(hù)的具體實(shí)際，采用如下設(shè)計(jì)原則。 先進(jìn)性:系統(tǒng)組網(wǎng)選用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)既具有先進(jìn)性，又必須是實(shí)用、成熟和安全可靠的技術(shù)，同時(shí)又符合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展主流。系統(tǒng)在環(huán)保信息系統(tǒng)中保持其先進(jìn)性，其功能在覆蓋目前流行的環(huán)保信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上有所發(fā)展，同時(shí)又能滿足環(huán)境保護(hù)的具體實(shí)際，能根據(jù)環(huán)境保護(hù)的業(yè)務(wù)發(fā)展需要進(jìn)行擴(kuò)充、升級及修改。 開放性:選用的技術(shù)應(yīng)具有開放性，能適應(yīng)不同的使用環(huán)境并具有良好的擴(kuò)展性。 實(shí)用性:城市環(huán)境地理信息系統(tǒng)應(yīng)用軟件開發(fā)應(yīng)圍繞城市環(huán)境保護(hù)管理需求展開，并服務(wù)于城市環(huán)境保護(hù)管理工作的需要。依據(jù)自身的需要，自主開發(fā)實(shí)用于本城市環(huán)境保護(hù)管理工作需求的環(huán)境地理信息系統(tǒng)。同時(shí)能夠充分利用現(xiàn)有的設(shè)備資源及各種已有歷史環(huán)境數(shù)據(jù)，并目_在技術(shù)上能夠滿足今后的應(yīng)用發(fā)展需要。 安全性:應(yīng)保證系統(tǒng)的安全，具有各種安全防護(hù)措施。 可靠性:應(yīng)保證系統(tǒng)能長期、穩(wěn)定、健康地運(yùn)行。 標(biāo)準(zhǔn)化:選用的技術(shù)應(yīng)滿足國際及國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，保證系統(tǒng)兼容性、可升級性及擁有長的技術(shù)壽命周期，保證系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，有效地保證系統(tǒng)的投資。易操作性及可維護(hù)性:系統(tǒng)應(yīng)具有易操作性，方便工作人員的操作。根據(jù)現(xiàn)有資料及要求的系統(tǒng)功能和設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)出信息系統(tǒng)總體框架如下圖：2.2.3. 信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在城市環(huán)境信息廣域網(wǎng)中，由于環(huán)境保護(hù)局擔(dān)負(fù)全市環(huán)境保護(hù)規(guī)劃、決策、監(jiān)督實(shí)施等職能，是領(lǐng)導(dǎo)全市各環(huán)境保護(hù)相關(guān)部門腳調(diào)有機(jī)運(yùn)作、實(shí)施城市環(huán)境保護(hù)工作的核心機(jī)構(gòu)，作為局機(jī)關(guān)局域網(wǎng)核心的局信息中心同時(shí)也是城市環(huán)境信息系統(tǒng)的核心。因此，局機(jī)關(guān)局域網(wǎng)在全網(wǎng)中具有最為重要的地位，局機(jī)關(guān)局域網(wǎng)建設(shè)是城市環(huán)境信息網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵。局機(jī)關(guān)局域網(wǎng)包括環(huán)境信息管理/決策系統(tǒng)，OA系統(tǒng)，公眾信息服務(wù)系統(tǒng)及對外接口系統(tǒng)組成。 環(huán)保監(jiān)測綜合樓是實(shí)施城市環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)理及環(huán)境科研的重要場所，環(huán)保監(jiān)測綜合樓局域網(wǎng)采用中央服務(wù)器方式，應(yīng)用層配置環(huán)境信息管理系統(tǒng)及OA系統(tǒng)，環(huán)境信息管理系統(tǒng)通過與下屬各監(jiān)測站監(jiān)測設(shè)備相連，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動(dòng)及人工采集實(shí)現(xiàn)對環(huán)境各種指標(biāo)的全方位監(jiān)測、分析及預(yù)測，OA系統(tǒng)支持其相應(yīng)的職能業(yè)務(wù)，通過數(shù)據(jù)共享等技術(shù)輔助做好環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)理及環(huán)境科研等工作。下屬各環(huán)保局工作職能是負(fù)責(zé)其所管轄區(qū)域內(nèi)的環(huán)境保護(hù)工作，各局域網(wǎng)其軟硬件配置基本類同。各局域網(wǎng)都采用中央服務(wù)器方式，應(yīng)用層而配置環(huán)境信息管理系統(tǒng)及其本相同的OA系統(tǒng)，環(huán)境信息管理系統(tǒng)通過與下屬各環(huán)境監(jiān)測站監(jiān)測設(shè)備相連，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動(dòng)及人工采集錄入實(shí)現(xiàn)對環(huán)境各種指標(biāo)的全方位監(jiān)測、分析及預(yù)測。OA系統(tǒng)支持其相應(yīng)的職能業(yè)務(wù)，通過數(shù)據(jù)共享等技術(shù)輔助做好各項(xiàng)環(huán)境保護(hù)工作。 以上各環(huán)境保護(hù)局下屬機(jī)構(gòu)的局域網(wǎng)通過路由器及幀中繼線路與局信息中心的主交換機(jī)相連，形成城市環(huán)境信息廣域網(wǎng)。2.2.4. 云平臺的搭建“云 GIS”的發(fā)展趨勢，無非就是公有云、私有云和混合云這三個(gè)方向。公有云，是云計(jì)算服務(wù)提供商為公眾提供服務(wù)的云計(jì)算平臺，他的服務(wù)對象是公眾，理論上任何人都可以通過授權(quán)進(jìn)入該平臺，并得到相應(yīng)的服務(wù)。私有云，是云計(jì)算服務(wù)提供商為企業(yè)在其內(nèi)部搭建的專有云計(jì)算系統(tǒng)，其服務(wù)對象是某個(gè)具體的企業(yè)，私有云系統(tǒng)存在于企業(yè)防火墻之內(nèi)，只為企業(yè)內(nèi)部服務(wù)。 私有云是為一個(gè)客戶單獨(dú)使用而構(gòu)建的，因而提供對數(shù)據(jù)、安全性和服務(wù)質(zhì)量的最有效的控制。混合云,即公有云和私有云混合使用，綜合起來搭建云計(jì)算平臺。就目前中國的 GIS 市場而言，基于“公有云”的 GIS 商業(yè)模式可能由于信息保密和商業(yè)利益等原因，實(shí)現(xiàn)起來會(huì)有一定的障礙。而基于“私有云”的 GIS 很有可能成為一個(gè)很重要的方向，因?yàn)樗恍杩紤]一個(gè)企業(yè)或客戶的數(shù)據(jù)和需求，因此“私有云”的搭建較之大型的“公有云”則更容易實(shí)現(xiàn)。 最新調(diào)查也顯示，多數(shù)調(diào)查對象的企業(yè)計(jì)劃增加使用外部供貨商所提供的云端服務(wù)，在構(gòu)建內(nèi)部或僅限企業(yè)使用的私有云上的支出將會(huì)增加，比例高于公有云。這在一定程度上表明，在現(xiàn)階段，企業(yè)對于私有云的需求更加迫切，尤其是構(gòu)建屬于企業(yè)自己的私有云。本平臺應(yīng)該歸屬于混合云基于“私有云”的 GIS 模式的搭建，關(guān)鍵在于，它是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、易擴(kuò)展的虛擬化計(jì)算服務(wù)。 其體系架構(gòu)如下：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（Infrastructure as a Service, IaaS）：該服務(wù)分為三層，硬件層、虛擬層和應(yīng)用層。 主要作用是以服務(wù)的形式提供相應(yīng)的虛擬硬件資源，如硬件設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲設(shè)備和服務(wù)器群等資源，包括 GIS 數(shù)據(jù)的備份、災(zāi)難修復(fù)，通過網(wǎng)絡(luò)來調(diào)整龐大的服務(wù)器群的負(fù)載平衡，及多用戶的數(shù)據(jù)并發(fā)訪問。 無需購買這些設(shè)備，只需在互聯(lián)網(wǎng)上租賃即可搭建自己的 GIS 應(yīng)用系統(tǒng)。2）平臺即服務(wù)（Platform as a Service , PaaS）：提供應(yīng)用服務(wù)引擎，如互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用編程接口、運(yùn)行平臺等。 用戶基于該應(yīng)用服務(wù)引擎，來構(gòu)建該類應(yīng)用。3）軟件即服務(wù) （Software as a Ser-vice , SaaS）： 用 戶 可 以 通 過 標(biāo) 準(zhǔn) 的Web 瀏覽器來使用“私有云 ”上的所有GIS 軟件 ；Desktop 客戶端軟件通過標(biāo)準(zhǔn)的 Web 服務(wù)使用 “云” 上的 GIS 軟件；GIS 移動(dòng)終端可以通過 WAP 無線網(wǎng)絡(luò)使用該企業(yè)云上的 GIS 軟件。 用戶不必購買軟件，只需按需租用即可。其體系架構(gòu)圖如圖：3 系統(tǒng)復(fù)雜性分析3.1. 環(huán)境管理系統(tǒng)的復(fù)雜性城市環(huán)境管理和開發(fā)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，從城市環(huán)境資源的調(diào)查、評價(jià)，到城市環(huán)境規(guī)劃、環(huán)境景觀設(shè)計(jì)、環(huán)境資源及生態(tài)環(huán)境保護(hù)等，涉及到自然地理地貌、上地利用、交通、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)、環(huán)保、政策法規(guī)等多個(gè)層而，信息量、數(shù)據(jù)量巨大，給環(huán)境管理人員帶來許多困難。因而如何合理分析和利用這些數(shù)據(jù)，為城市環(huán)境管理開發(fā)人員提供科學(xué)、有效的決策成為關(guān)鍵問題。地理信息系統(tǒng)，以其強(qiáng)大的地理空間數(shù)據(jù)處理能力和空間分析方法，為城市環(huán)境管理和開發(fā)提供了有力的技術(shù)支持。 GIS能夠集成化解決問題，由于GIS數(shù)據(jù)參照同一空間坐標(biāo)系，這使得不同領(lǐng)域共享數(shù)據(jù)和結(jié)果變得簡單高效，各部門數(shù)據(jù)可集成支持整個(gè)項(xiàng)目的戰(zhàn)略決策。3.1.1. 環(huán)境管理系統(tǒng)構(gòu)成 環(huán)境管理的地理信息系統(tǒng)主要由環(huán)境數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)和環(huán)境管理決策系統(tǒng)兩部分組成。環(huán)境數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)包括環(huán)境數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸、存貯系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。環(huán)境管理決策系統(tǒng)主要包括環(huán)境預(yù)測系統(tǒng)、分析系統(tǒng)、決策信息系統(tǒng)、決策系統(tǒng)和決策的后評估系統(tǒng)五部分。環(huán)境數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)在環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、環(huán)境遙感影像數(shù)據(jù)庫和環(huán)境背景地理數(shù)據(jù)庫的支持下，通過地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)功能，滿足遠(yuǎn)程或本地用戶對環(huán)境地理信息的數(shù)據(jù)的輸人編輯、查詢檢索、管理維護(hù)、制圖輸出和分析等需要，其核心部分是數(shù)測、評價(jià)、決策信息、決策和后評估模塊的支持下，利用環(huán)境數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)提供的經(jīng)過初篩選的專業(yè)信息，提取環(huán)境決策信息系統(tǒng)的管理方案，經(jīng)過環(huán)境預(yù)測分析和環(huán)境評價(jià)分析，生成有排序的環(huán)境管理與決策方案，便于管理者進(jìn)行選擇和最終決策。環(huán)境管理決策系統(tǒng)還包括一個(gè)后評估系統(tǒng)，在管理決策生成和實(shí)施以后，通過收集到的環(huán)境信息，對決策實(shí)施效果進(jìn)行再評估，通過評價(jià)結(jié)果對現(xiàn)有的決策進(jìn)行改善和修正，或者進(jìn)行決策的再制定。系統(tǒng)相關(guān)的功能：(1) 實(shí)現(xiàn)各類環(huán)保數(shù)據(jù)的綜合查詢, 具有對地理空間分析和數(shù)據(jù)綜合分析的能力, 并能提供分析報(bào)告和報(bào)表, 具備為決策提供支持的能力; (2) 具有對信息分析后提供專項(xiàng)預(yù)測的功能; (3) 支持通用網(wǎng)絡(luò)技術(shù), 實(shí)現(xiàn)更廣范圍的信息共享, 不僅為環(huán)境管理部門提供支持, 同時(shí)還對社會(huì)提供展示和宣傳, 以促進(jìn)全社會(huì)監(jiān)督體制的完善和公眾環(huán)境意識的提高。3.1.2. 環(huán)境管理地理信息系統(tǒng)的特點(diǎn)作為環(huán)境保護(hù)的一個(gè)子系統(tǒng)，環(huán)境管理GIS也是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，應(yīng)具有以下幾方面的特點(diǎn):1、具有控制多因素的綜合能力 環(huán)境管理的內(nèi)容涉及到污染源識別、生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀、環(huán)境功能分區(qū)、環(huán)境規(guī)劃、環(huán)境管理政策等，而這些內(nèi)容又與整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展交融在一起，這也決定了環(huán)境管理GIS必須具有綜合能力，要體現(xiàn)和處理這些系統(tǒng)所涉及的問題，能夠處理以保護(hù)環(huán)境和控制污染為主體的包括技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)等多層次結(jié)構(gòu)、多應(yīng)用目標(biāo)的復(fù)雜問題。2、具有對多維空間的分析能力 環(huán)境問題具有多維的空間特性，在水環(huán)境污染防治中顯得尤為重要，在研究某一河流流域的過程中，往往可用一維模型(x)模擬，但是研究該流域在周邊區(qū)域內(nèi)的污染狀況，則必須考慮岸邊污染帶的環(huán)境影響，因而需要二維(x,刃甚至三維(x, y, x)模型進(jìn)行模擬，如果增加研究河流的環(huán)境容量，還需要考慮時(shí)間因素，四維模型就成為必要手段。因此，環(huán)境管理GIS必須具有極強(qiáng)的空間分析功能，才能滿足這種需求。3、具有保持動(dòng)態(tài)、可擴(kuò)充的能力環(huán)境狀況是不斷變化的，GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫也應(yīng)具有動(dòng)態(tài)性和適時(shí)性，系統(tǒng)只有具有動(dòng)態(tài)和適時(shí)特性，才能對環(huán)境間題實(shí)施及時(shí)有效的管理。而且隨著污染控制技術(shù)的進(jìn)步，環(huán)境管理水平的提高，環(huán)境評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)因時(shí)因地而不同，在一定時(shí)期內(nèi)達(dá)標(biāo)的指標(biāo)，隨著時(shí)間的推移可能成為超標(biāo)的指標(biāo)，這也是一種動(dòng)態(tài)變化過程，系統(tǒng)必須及時(shí)更新相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。3.1.3. 云計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)通過對現(xiàn)有的云計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行深入剖析，云計(jì)算系統(tǒng)內(nèi)部可以看作是一組服務(wù)的集合。圖1是云計(jì)算的體系結(jié)構(gòu)：1、基礎(chǔ)設(shè)施層。主要包括計(jì)算資源和存儲資源，整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施也可以作為一種服務(wù)向用戶提供，即IaaS( infrastructure as service) , IaaS 向用戶提供的不僅包括虛擬化的計(jì)算資源、存儲，同時(shí)還要保證用戶訪問時(shí)的網(wǎng)絡(luò)帶寬等、)如Amazon云計(jì)算AWS(Amazon Web Services)的彈性計(jì)算云EC2和簡單存儲服務(wù)S3。在IaaS環(huán)境中，用戶相當(dāng)于在使用裸機(jī)，既可以讓它運(yùn)行Windows，也可以讓它運(yùn)行Linux、用戶在使用過程中很方便。2、平臺層)在基礎(chǔ)設(shè)施之上的平臺層可以認(rèn)為是整個(gè)云計(jì)算系統(tǒng)的核心層，主要包括并行程序設(shè)計(jì)和開發(fā)環(huán)境、結(jié)構(gòu)化海量數(shù)據(jù)的分布式存儲管理系統(tǒng)、海量數(shù)據(jù)分布式文件系統(tǒng)以及實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的其他系統(tǒng)管理工具，如云計(jì)算的系統(tǒng)中資源的部署、分配、監(jiān)控管理、安全管理、分布式并發(fā)控制等)平臺層主要為應(yīng)用程序開發(fā)者設(shè)計(jì)，開發(fā)者小用擔(dān)心應(yīng)用運(yùn)行時(shí)所需要的資源，平臺層提供應(yīng)用程序運(yùn)行及維護(hù)所需要的一切平臺資源)平臺即服務(wù)稱之為PaaS(platfonm as a service，平臺即服務(wù))，人多數(shù)提供商限定于某種語言和集成開發(fā)環(huán)境 (IDE)，例如谷歌的App Engine支持python以及相應(yīng)的IDE)這有點(diǎn)像在高性能集群計(jì)算機(jī)里進(jìn)行MPI編程，只適用于解決某些特定的計(jì)算問題。3、應(yīng)用層、它是面向用戶提供簡單的軟件應(yīng)用服務(wù)以及用戶交互接口等，這一層稱為軟件即服務(wù)，即SaaS (infrastructure as a service，基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))、SaaS的針對性更強(qiáng)，它將某些特定應(yīng)用軟件功能封裝成服務(wù)，如Sales for二公司提供的在線客戶關(guān)系管理CRM(C1icnRclationship Management)服務(wù)、SaaS既小像PaaS一樣提供計(jì)算或存儲資源類型的服務(wù)，也小像IaaS一樣提供運(yùn)行用戶自定義應(yīng)用程序的環(huán)境它只提供某些專門用途的服務(wù)供應(yīng)用調(diào)用。3.1.4. 云計(jì)算主要特點(diǎn)云計(jì)算主要特點(diǎn)是針對基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行整合，即把原來的 PC 機(jī)、服務(wù)器進(jìn)行整合，把應(yīng)用的基礎(chǔ)操作系統(tǒng)平臺進(jìn)行整合，從而形成一個(gè)大的服務(wù)器和服務(wù)器應(yīng)用平臺。 這個(gè)和 HPC 不完全相同，傳統(tǒng)的 HPC 只能整合相同的硬件，同時(shí)只關(guān)注科學(xué)計(jì)算。云計(jì)算應(yīng)該擁有以下特征：1）能整合不同的 PC、服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)等硬件設(shè)備；2）能實(shí)現(xiàn)各硬件間的負(fù)載均衡，充分利用計(jì)算、存儲資源；3）支持快速的應(yīng)用開發(fā)。而“私有云” 的特點(diǎn)和優(yōu)勢則顯得更為突出：第一， 簡化了 GIS 系統(tǒng)部署和管理。對于企業(yè)應(yīng)用 GIS 來說， 最復(fù)雜的不是如何使用功能， 而是怎樣搭建和維護(hù) GIS 的資源。 關(guān)注的不僅僅是采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、構(gòu)建數(shù)據(jù)庫、制圖和發(fā)布地圖服務(wù)等，更重要的是，考慮如何部署 GIS 軟件和優(yōu)化軟件系統(tǒng)配置以達(dá)到最優(yōu)的性能，這幾乎占了整個(gè) GIS 系統(tǒng)的 80%的精力和資源，搭建后，還要考慮系統(tǒng)的維護(hù)和升級。 而采用云計(jì)算，大大簡化了 GIS 服務(wù)器的部署，減少了復(fù)雜的服務(wù)器管理和維護(hù)。 因?yàn)槠髽I(yè)所需的資源都是從云服務(wù)提供商來的，這里的復(fù)雜的過程都是提供商的責(zé)任，而企業(yè)只是進(jìn)行簡單的管理和維護(hù)。第二，降低了構(gòu)建 GIS 系統(tǒng)的投資和運(yùn)營成本。GIS 系統(tǒng)構(gòu)建的最大成本在于數(shù)據(jù)。 采用云計(jì)算模式，可以集中地對數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)，通過共享的方式為該企業(yè)所有的職員提供數(shù)據(jù)和軟件的服務(wù)。 企業(yè)不再需要為每個(gè)項(xiàng)目、每個(gè)下屬部門重復(fù)的購買數(shù)據(jù)，通過“私有云”，只需要構(gòu)建一個(gè)數(shù)據(jù)中心，集中統(tǒng)一維護(hù)，企業(yè)內(nèi)部共享該私有云的服務(wù)，硬件、人力和維護(hù)資源都可以從成本中大大減少。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，云計(jì)算能夠帶來更低的成本，大大提高利用率，比現(xiàn)有系統(tǒng)提高 30 倍的價(jià)值。第三，縮短了 GIS 系統(tǒng)的構(gòu)建周期。對于一個(gè)傳統(tǒng)的 GIS 系統(tǒng)構(gòu)建來說，需要一個(gè)基本的周期：硬件維護(hù)、硬件安裝、信息系統(tǒng)安裝、軟件安裝、應(yīng)用和數(shù)據(jù)裝載、測試等。 在企業(yè)的“私有云”中，前四個(gè)過程在云端進(jìn)行，企業(yè)的 GIS 系統(tǒng)構(gòu)建的周期大大縮短，既提高了效率，又節(jié)省了人力和資源。第四，提高了 GIS 程序和基礎(chǔ)設(shè)施的靈活性。采用云計(jì)算模式，可以把更多的精力放在 GIS 功能的開發(fā)上，而不是基礎(chǔ)架構(gòu)上。 并且，在日常的訪問量達(dá)到高峰時(shí)，只需彈性地增加硬件設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)，而無需重新部署基礎(chǔ)硬件，使得 GIS 應(yīng)用更加地靈活。4 系統(tǒng)需求分析國家和地方各級環(huán)保局都需要大量環(huán)境質(zhì)量資源，如大氣質(zhì)量、噪聲、水資源、生物資源、社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等，并能夠有效地組織這類信息來進(jìn)行環(huán)境統(tǒng)計(jì)、土地利用規(guī)劃、總體發(fā)展規(guī)劃等。我國已經(jīng)建立了各種類型的環(huán)境管理信息網(wǎng)絡(luò)。環(huán)境保護(hù)、治理是城市可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，加強(qiáng)環(huán)境管理是我國環(huán)境保護(hù)的一項(xiàng)基本政策。城市環(huán)境管理工作主要包括環(huán)境規(guī)劃與決策、監(jiān)測(包括重點(diǎn)污染源管理)、評價(jià)、預(yù)測與模擬等，是實(shí)現(xiàn)城市環(huán)境保護(hù)、區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。地理信息系(Geographic Information System; GIS)在環(huán)境領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，可對城市多源環(huán)境信息進(jìn)行統(tǒng)一管理、分析，實(shí)現(xiàn)空間信息與屬性信息的集成綜合管理，進(jìn)行定量化的研究工作。4.1. 業(yè)務(wù)需求應(yīng)用系統(tǒng)采用國際與國家規(guī)定的各種規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，主要包含:環(huán)境及空間信息錄入及處理系統(tǒng)、空間信息查詢管理系統(tǒng)、污染源信息管理系統(tǒng)、環(huán)境統(tǒng)計(jì)處理系統(tǒng)、環(huán)境信息管理系統(tǒng)、環(huán)境保護(hù)規(guī)劃管理系統(tǒng)、建設(shè)項(xiàng)日管理系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)、噪聲達(dá)標(biāo)區(qū)、煙塵控制區(qū)系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測管理系統(tǒng)、環(huán)境評估、城市定量考核系統(tǒng)、公眾信息發(fā)布、處理系統(tǒng)、環(huán)境預(yù)測、預(yù)報(bào)系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、各業(yè)務(wù)職能科室的業(yè)務(wù)支持系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)。4.2. 性能需求先進(jìn)性:系統(tǒng)組網(wǎng)選用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)既具有先進(jìn)性，又必須是實(shí)用、成熟和安全可靠的技術(shù)，同時(shí)又符合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展主流。系統(tǒng)在環(huán)保信息系統(tǒng)中保持其先進(jìn)性，其功能在覆蓋目前流行的環(huán)保信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上有所發(fā)展。 開放性:選用的技術(shù)應(yīng)具有開放性，能適應(yīng)不同的使用環(huán)境并具有良好的擴(kuò)展性。 實(shí)用性:城市環(huán)境地理信息系統(tǒng)應(yīng)用軟件開發(fā)應(yīng)圍繞城市環(huán)境保護(hù)管理需求展開，并服務(wù)于城市環(huán)境保護(hù)管理工作的需要。依據(jù)自身的需要，自主開發(fā)實(shí)用于本城市環(huán)境保護(hù)管理工作需求的環(huán)境地理信息系統(tǒng)。同時(shí)能夠充分利用現(xiàn)有的設(shè)備資源及各種已有歷史環(huán)境數(shù)據(jù)，并目_在技術(shù)上能夠滿足今后的應(yīng)用發(fā)展需要。 安全性:應(yīng)保證系統(tǒng)的安全，具有各種安全防護(hù)措施。 可靠性:應(yīng)保證系統(tǒng)能長期、穩(wěn)定、健康地運(yùn)行。 標(biāo)準(zhǔn)化:選用的技術(shù)應(yīng)滿足國際及國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，保證系統(tǒng)兼容性、可升級性及擁有長的技術(shù)壽命周期，保證系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，有效地保證系統(tǒng)的投資。易操作性及可維護(hù)性:系統(tǒng)應(yīng)具有易操作性，方便工作人員的操作4.3. 用戶平臺要求基于云計(jì)算的 GIS是指將空間數(shù)據(jù)的存儲和處理交給大量的分布式計(jì)算機(jī) (服務(wù)器 ), 通過基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)( Infrastructure as a Service, IaaS)、平臺即服務(wù) ( P latform as a Serv ice, PaaS)和軟件即服務(wù) ( Softw are as a Service, SaaS)三種形式為用戶提供空間信息服務(wù)的地理信息系統(tǒng)。云時(shí)代的 GIS用戶只需要一個(gè)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器就可以像現(xiàn)在獲取導(dǎo)航信息一樣方便地獲取所有的 GIS服務(wù)。5 技術(shù)方案的可行性論證5.1. 虛擬化技術(shù)虛擬化技術(shù)是系統(tǒng)可靠性，穩(wěn)定性的重要保證。云計(jì)算是一個(gè)虛擬的資源池，它將底層的硬件設(shè)備全部虛擬化，并通過互聯(lián)網(wǎng)使得用戶可以使用資源池內(nèi)的計(jì)算資源。虛擬化技術(shù)提高資源的利用率，并能夠根據(jù)用戶業(yè)務(wù)需求的變化，快速、靈活地進(jìn)行資源部署。實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)資源的調(diào)配，動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡，保證主機(jī)節(jié)點(diǎn)的失效保護(hù)，即當(dāng)一個(gè)主機(jī)節(jié)點(diǎn)失效后，該功能實(shí)體能將其上的服務(wù)自動(dòng)轉(zhuǎn)移到其他節(jié)點(diǎn)上繼續(xù)運(yùn)行。提高了系統(tǒng)的可靠性。因此虛擬化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的最重要的技術(shù)基礎(chǔ)。同時(shí)面對海量數(shù)據(jù)的存儲和管理，高效的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)決定有效信息的獲取。用戶使用云計(jì)算服務(wù)離不開網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的帶寬和穩(wěn)定性的實(shí)現(xiàn)也是云計(jì)算面臨的挑戰(zhàn)之一，要在云中完成信息的高效處理，必須大力發(fā)展接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并且保證網(wǎng)絡(luò)具備高性能的通信設(shè)施。虛擬化技術(shù)使得計(jì)算資源高度集中，使它們關(guān)聯(lián)起來，并且有效地使用和分配資源。5.2. 3S及M一3S技術(shù)3S技術(shù)，即GIS, RS ( Remote Sensing)和GPS( Global Positioning System)集成技術(shù)以其在管理空間數(shù)據(jù)方面的強(qiáng)大功能和處理資源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展問題上的突出能力，特別是3S系統(tǒng)中矢量柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，已成為空間信息科學(xué)發(fā)展的重要方向，為地球與環(huán)境科學(xué)提供了新的觀測手段、描述語言和分析管理工具。多媒體技術(shù)(Mufti一media)是近幾年發(fā)展起來的具有很大發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)，能有效提高環(huán)境保護(hù)信息管理現(xiàn)代化及業(yè)務(wù)化水平。M一3S一體化系統(tǒng)將是“3S集成系統(tǒng)發(fā)展趨勢。5.3. 對象存儲技術(shù)直接開放文件系統(tǒng)的存儲方式比較適合私有云的構(gòu)建，對于面向公眾服務(wù)的公有云服務(wù)，我們期望能夠和WEB 協(xié)議(HTTP) 兼容?；ヂ?lián)網(wǎng)的快速發(fā)展對存儲系統(tǒng)的容量、性能和功能提出了巨大挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)為大容量、高性能、可擴(kuò)展性、可共享性、自適應(yīng)性、可管理性，以及高可靠性和可用性，目前市場上沒有一種解決方案可以滿足所有這些要求。對于快速升級的存儲需求，基于對象存儲(OBS) 技術(shù)是一種非常有前景的解決方法，它融合了高速可直接訪問的存儲網(wǎng)絡(luò)(SAN) 和安全、良好跨平臺共享數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)附屬存儲(NAS) 的優(yōu)點(diǎn)。通過對象存儲可以很好地屏蔽底層協(xié)議及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，對象存儲的具體特點(diǎn)如圖2 所示：下一代互聯(lián)網(wǎng)和PB 級存儲大規(guī)模部署迫切地期待基于對象存儲技術(shù)的成熟和大規(guī)模應(yīng)用。對象存儲設(shè)備(OSD)可以基于獨(dú)立的設(shè)備（如OSD 硬盤），也可以在分布式系統(tǒng)上構(gòu)建。為保證對象的唯一性，面向分布式系統(tǒng)時(shí)一般會(huì)劃分對象組，確保在不同對象組內(nèi)對象具有唯一性。對象包括數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)，有兩個(gè)重要特點(diǎn)：1.對象設(shè)備內(nèi)部管理元數(shù)據(jù)( 空間管理)。2.對象ID 是訪問該對象的唯一標(biāo)志(每個(gè)OSD 設(shè)備唯一)。OSD 安全模型是一個(gè)基于證書的訪問控制系統(tǒng)，由4 個(gè)實(shí)體組成：應(yīng)用客戶端、安全服務(wù)、策略/存儲管理者及對象服務(wù)。對象存儲一般都要包含如下操作：讀、寫、列表、刪除、獲取元數(shù)據(jù)，例如Amazon 簡單存儲服務(wù)(S3) 面向各種應(yīng)用提供了面向?qū)ο蟮腟3。對象存儲主要是面向應(yīng)用開放，目前各種系統(tǒng)接口尚未完全統(tǒng)一。提供WebService 或RESTful 的接口比較便于應(yīng)用的透明接入，但提供基于長鏈接的定制化客戶端接入則比較容易做到高效訪問。5.4. 云計(jì)算相關(guān)技術(shù)多租戶技術(shù)傳統(tǒng)的軟件運(yùn)行和維護(hù)要求軟件被部署在用戶所購買或者租用的數(shù)據(jù)中心中，這些軟件大多服務(wù)于特定的個(gè)人用戶或者企業(yè)用戶。在云計(jì)算環(huán)境中，更多的軟件以SaaS的方式發(fā)布出去，并且通常會(huì)提供成干上力一的企業(yè)用戶共享使用。與傳統(tǒng)的軟件運(yùn)行和維護(hù)模式相比，云計(jì)算要求硬件資源和軟件資源能夠更好地共享，具有良好的可伸縮性，任何一個(gè)用戶都能夠按照自己的要求對SaaS軟件進(jìn)行客戶化配置而不影響其他用戶的使用。多租戶技術(shù)就是目前云計(jì)算環(huán)境中解決上述問題的關(guān)鍵技術(shù)。多租戶技術(shù)是一項(xiàng)云計(jì)算平臺技術(shù)，該技術(shù)使得大量的用戶能夠共享同一堆棧的軟硬件資源，每個(gè)用戶能夠按需使用資源，能夠?qū)浖?wù)進(jìn)行客戶化配置，同時(shí)不影響其他用戶的配置。一個(gè)租戶可以是任何一個(gè)應(yīng)用，或者是企業(yè)內(nèi)部應(yīng)用，或外部應(yīng)用。它需要有自己安全的和排他的虛擬計(jì)算環(huán)境。該環(huán)境包含了從存儲到用戶界面的所有或某些選定的企業(yè)架構(gòu)層。所有交互式應(yīng)用(或租戶)必然地具有多用戶的性質(zhì)。多租戶是公有云和私有云的一個(gè)重要的共通屬性，它可適用于云的所有三層架構(gòu):基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IaaS)、平臺即服務(wù)(PaaS)和軟件即服務(wù)(SaaS)。資源調(diào)度技術(shù)資源調(diào)度指的是在特定的資源環(huán)境下，根據(jù)一定的資源使用原則，在不同的資源使用者之間進(jìn)行資源調(diào)整的過程。這些資源使用者對應(yīng)著不同的計(jì)算任務(wù)，每個(gè)計(jì)算任務(wù)在操作系統(tǒng)中對應(yīng)著一個(gè)或者多個(gè)進(jìn)程。資源調(diào)度在傳統(tǒng)的計(jì)算環(huán)境中已經(jīng)涉及，而云計(jì)算的海量規(guī)模為資源調(diào)度帶來了新的挑戰(zhàn)。資源調(diào)度需要考慮資源的實(shí)時(shí)使用情況，這就要對云計(jì)算環(huán)境的資源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。云計(jì)算環(huán)境中的資源種類多，規(guī)模大，對資源的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理就變的十分困難。此外，一個(gè)云計(jì)算環(huán)境可能有成千上萬的計(jì)算任務(wù)，這對調(diào)度算法的復(fù)雜性和有效性提出了挑戰(zhàn)。對于基于虛擬化技術(shù)的云基礎(chǔ)設(shè)施，虛擬機(jī)的大小一般都在幾個(gè)GB以上，大規(guī)模并行的虛擬機(jī)遷移操作很有可能會(huì)成為網(wǎng)絡(luò)帶寬等各種因素的限制而變得非常緩慢。從調(diào)度的粒度上來看，虛擬機(jī)內(nèi)部應(yīng)用的調(diào)度時(shí)云計(jì)算用戶更為關(guān)心的。如何調(diào)度資源滿足虛擬機(jī)內(nèi)部應(yīng)用的服務(wù)級別協(xié)定也是目前待解決的一個(gè)難題。以性能為例，一個(gè)應(yīng)用資源調(diào)度系統(tǒng)需要監(jiān)控應(yīng)用的實(shí)時(shí)性能指標(biāo)，例如吞吐量、響應(yīng)時(shí)間等。通過這些指標(biāo)，結(jié)合歷史記錄及預(yù)測模型，分析出未來的性能值，并與用戶預(yù)先制定的優(yōu)化規(guī)則進(jìn)行比較，得出應(yīng)用是否需要及如何進(jìn)行資源調(diào)整的結(jié)論。并發(fā)請求的任務(wù)調(diào)度技術(shù)相對于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心或者集群環(huán)境，針對不用應(yīng)用的大量不同用戶的并發(fā)訪問是云計(jì)算要解決的關(guān)機(jī)技術(shù)之一。傳統(tǒng)的集群環(huán)境中，應(yīng)用開發(fā)者將自己的應(yīng)用部署在自己私有的數(shù)據(jù)中心或者托管的數(shù)據(jù)中心，應(yīng)用服務(wù)商需要自己通過多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，流量控制，同時(shí)還必須提供請求訪問量峰值所需要的計(jì)算資源，以保證服務(wù)的Qos，而在大多數(shù)時(shí)候這種資源會(huì)存在部分空閑，造成資源浪費(fèi)，云計(jì)算的“按需付費(fèi)”特性解決了上述問題。云計(jì)算平臺能夠動(dòng)態(tài)的實(shí)現(xiàn)資源的配置，真正實(shí)現(xiàn)按需分配，按需收費(fèi)。但是，當(dāng)應(yīng)用從傳統(tǒng)的集群環(huán)境遷移到云計(jì)算環(huán)境中以后，針對不同應(yīng)用的不同用戶的并發(fā)請求的負(fù)載均衡策略完全由與計(jì)算平臺來實(shí)施，傳統(tǒng)集群環(huán)境中的負(fù)載均衡和流量控制策略不再適用。與此同時(shí)，云計(jì)算平臺還要對運(yùn)行在其上的眾多不同應(yīng)用實(shí)施服務(wù)區(qū)分，對不同應(yīng)用的不同用戶實(shí)現(xiàn)不同的優(yōu)先級策略，保證不同的QoS體驗(yàn)。這些問題的解決都是云計(jì)算提供平臺服務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。大規(guī)模消息通信技術(shù)云計(jì)算的一個(gè)核心理念就是資源和軟件功能都是以服務(wù)的形式進(jìn)行發(fā)布的，不同服務(wù)之間經(jīng)常需要通過消息通信進(jìn)行協(xié)作?？煽?、安全、高性能的通信基礎(chǔ)設(shè)施對云計(jì)算平臺至關(guān)重要。通常消息通信分為同步通信和異步通信兩種。在同步通信中，直接請求服務(wù)器端的服務(wù)，并等待服務(wù)結(jié)果返回后才能繼續(xù)執(zhí)行;在服務(wù)端，服務(wù)運(yùn)行環(huán)境則需要保存與客戶端通信的信息，在處理完成時(shí)將結(jié)果返回給客戶端。這種同步通信機(jī)制有可能對客戶端系統(tǒng)的處理速度和服務(wù)端系統(tǒng)的可用性造成影響，因此異步消息通信對于云計(jì)算環(huán)境顯得尤為重要。在異步消息通信中，客戶端和服務(wù)器端并不直接通信?？蛻舳苏埱笠韵⒌男问椒旁谡埱箨?duì)列里面，然后繼續(xù)處理其他業(yè)務(wù)邏輯;服務(wù)實(shí)例則會(huì)從請求消息隊(duì)列中獲取請求消息。異步通信機(jī)制已經(jīng)發(fā)展了很多年，例如， JavaMessage Service是JZEE平臺上的一個(gè)消息通信標(biāo)準(zhǔn)，JZEE應(yīng)用程序可以通過JMS來創(chuàng)建、發(fā)送、接收和訂閱消息。云計(jì)算也給分布式系統(tǒng)中的消息通信帶來了新的挑戰(zhàn)。首先，消息通信服務(wù)必須足夠穩(wěn)定，以保證在應(yīng)用程序需要使用消息服務(wù)時(shí)該服務(wù)一定是可用的，并且能夠保證消息在傳播過程中不會(huì)丟失。其次，消息通信服務(wù)必須能夠伸縮，從而支持人規(guī)模節(jié)點(diǎn)同時(shí)執(zhí)行高性能的消息讀和寫。目前，云計(jì)算環(huán)境中的大規(guī)模數(shù)據(jù)通信技術(shù)仍在發(fā)展階段，Amazon公司的 simpleQueueservice(sQs)是當(dāng)今業(yè)界著名的云計(jì)算大規(guī)模消息通信產(chǎn)品。6 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)與功能6.1. 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)面向城市環(huán)境管理與規(guī)劃的地理知識云系統(tǒng)，所包含的基本結(jié)構(gòu)為：客戶端、云端以及數(shù)據(jù)倉庫三部分?；谠频南到y(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的最終目標(biāo)是讓用戶只需通過一個(gè)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器就可以獲得 GIS的所有功能，這是達(dá)成方便快捷、提高環(huán)境管理規(guī)劃工作的基本保證。因此客戶端所包含的主要內(nèi)容就是可以和云端進(jìn)行互操作的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器，通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器可以對云端的服務(wù)進(jìn)行訪問，可以獲得云端的數(shù)據(jù)軟件及算法等。云端是系統(tǒng)組成的重要結(jié)構(gòu)部分，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)的核心。云端應(yīng)存有實(shí)現(xiàn)城市環(huán)境管理的軟件、平臺和基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。同時(shí)，為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃裕贫诉€應(yīng)建立用戶身份認(rèn)證的審核模塊、數(shù)據(jù)等級分等定級機(jī)制體系，軟件、平臺和基礎(chǔ)設(shè)施的安全平臺。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)當(dāng)加入相關(guān)管理部門的管理機(jī)制模塊以及專家系統(tǒng)，以保證云端的可控制性。 數(shù)據(jù)庫或稱數(shù)據(jù)倉庫應(yīng)在分為基礎(chǔ)資料庫，環(huán)境信息庫和污染源信息庫三大庫類的基礎(chǔ)上建立科學(xué)的索引機(jī)制，在云端與此進(jìn)行互操作時(shí)，能快速高效、準(zhǔn)確的提取有用的信息。6.2. 系統(tǒng)功能1、 通過云端認(rèn)證的用戶可根據(jù)用戶級別遠(yuǎn)程進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入編輯，管理級的用戶可遠(yuǎn)程進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)與管理；2、 可通過管理需要輸入關(guān)鍵詞進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢與檢索，可根據(jù)自身管理需要建成新數(shù)據(jù)庫，如包含城市環(huán)境中大氣、水、固體廢棄物、噪聲等信息的污染源信息庫，城市的規(guī)劃建設(shè)信息庫、城市建設(shè)在建工程信息庫、城市化學(xué)有毒氣體存放點(diǎn)信息庫等等；3、 通過云端的軟件服務(wù)、平臺服務(wù)等可實(shí)現(xiàn)如城市環(huán)境功能分區(qū)及功能區(qū)域環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定、環(huán)境污染監(jiān)測或環(huán)境污染預(yù)報(bào)模型的建立、城市污染源的申報(bào)與登記，排污收費(fèi)等、對在建工程進(jìn)行環(huán)境影響評價(jià)，有毒化學(xué)物品運(yùn)輸路線規(guī)定及事故應(yīng)急管理措施等；4、 在進(jìn)行城市環(huán)境管理規(guī)劃的同時(shí)，輔助城市環(huán)境研究，為城市環(huán)境研究提供經(jīng)驗(yàn)知識及專家判斷力等。7 實(shí)施方案7.1. 人員安排福州市環(huán)保局軟件實(shí)施項(xiàng)目將由福建省空間信息工程研究中心和福州市環(huán)保局共同合作完成。在這一部分，將定義各方參加項(xiàng)目的主要辦公自動(dòng)化及其職責(zé)、項(xiàng)目組織結(jié)構(gòu)和人員配備要求等基本情況。7.1.1. 系統(tǒng)開發(fā)項(xiàng)目組織結(jié)構(gòu)福州市環(huán)保局項(xiàng)目實(shí)施小組配備人員：項(xiàng)目總監(jiān)1人、項(xiàng)目經(jīng)理1人，IT人員1人，辦公自動(dòng)化管理業(yè)務(wù)2-3人，辦公管理業(yè)務(wù)23人。福建省空間信息工程研究中心實(shí)施小組配備的角色：項(xiàng)目總監(jiān)1人、項(xiàng)目經(jīng)理1人，技術(shù)顧問，實(shí)施經(jīng)理1人，實(shí)施工程師2人，支持顧問1人。7.1.2. 環(huán)保局項(xiàng)目組織成員表 ：環(huán)保局項(xiàng)目組成員姓名部門與職務(wù)聯(lián)系方式項(xiàng)目組角色組長副組長組員組員組員福建省空間信息工程中心項(xiàng)目實(shí)施方成員表：項(xiàng)目實(shí)施方成員姓名部門與職務(wù)聯(lián)系方式項(xiàng)目組角色項(xiàng)目經(jīng)理實(shí)施工程師項(xiàng)目支持項(xiàng)目副經(jīng)理實(shí)施工程師實(shí)施工程師7.1.3. 組織間的協(xié)調(diào)項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)制定整體項(xiàng)目計(jì)劃及明確各方的責(zé)任。各方的項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)明確各自內(nèi)部的人員分工。任何重大的事宜及項(xiàng)目任務(wù)的變更需經(jīng)各方項(xiàng)目經(jīng)理的協(xié)商并達(dá)成一致意見方可實(shí)施。7.1.4. 項(xiàng)目成員角色和職責(zé)一、環(huán)保局項(xiàng)目組領(lǐng)導(dǎo)小組：由環(huán)保局決策人員和相關(guān)業(yè)務(wù)高級管理人員組成的項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)小組，領(lǐng)導(dǎo)小組組長由 擔(dān)任，領(lǐng)導(dǎo)小組成員 組成。領(lǐng)導(dǎo)小組的職責(zé)主要有：對項(xiàng)目工作小組提供承諾、支持、指導(dǎo)；為項(xiàng)目的實(shí)施提供人力、財(cái)力、場地等的大力支持；負(fù)責(zé)實(shí)施項(xiàng)目形成的管理制度、規(guī)程的審批。決定對與項(xiàng)目相關(guān)部門及責(zé)任人的獎(jiǎng)懲。解決項(xiàng)目工作小組無法解決的重大問題（或擴(kuò)大化問題）；按照項(xiàng)目實(shí)施的成果組織實(shí)施項(xiàng)目的進(jìn)行和新的業(yè)務(wù)流程規(guī)劃；決定辦公自動(dòng)化管理軟件項(xiàng)目整體策略，把握總體方向；審定項(xiàng)目各項(xiàng)方案和項(xiàng)目實(shí)施目標(biāo)。檢查考核項(xiàng)目組織實(shí)施工作。審批和保證項(xiàng)目投資落實(shí)，確保項(xiàng)目實(shí)施按計(jì)劃進(jìn)行。督促各部門與項(xiàng)目組、項(xiàng)目組與技術(shù)支持單位的工作協(xié)調(diào)。在每個(gè)重要階段關(guān)鍵點(diǎn)，負(fù)責(zé)項(xiàng)目組驗(yàn)收和監(jiān)督系統(tǒng)切換運(yùn)行。組織項(xiàng)目階段實(shí)施鑒定。聽取實(shí)施小組的工作匯報(bào)，提出指導(dǎo)性意見，解決重大問題，并決定下一階段工作重點(diǎn)和行動(dòng)計(jì)劃；對項(xiàng)目經(jīng)理和實(shí)施小組給予適當(dāng)?shù)氖跈?quán)；簽收項(xiàng)目實(shí)施中交付的各種交付件資料。項(xiàng)目經(jīng)理：指派一名專職項(xiàng)目經(jīng)理參加到項(xiàng)目組中與實(shí)施項(xiàng)目經(jīng)理共同工作，作為福建省空間信息工程研究中心和福州市環(huán)保局之間的聯(lián)系渠道，解決有關(guān)業(yè)務(wù)部門等方面的問題。被指派到項(xiàng)目中參與的實(shí)施和調(diào)研員工必須成為項(xiàng)目組的一部分。項(xiàng)目經(jīng)理職責(zé)主要有：保證能夠在整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施期間能夠?qū)Ｂ毜卦陧?xiàng)目組中工作；與空間中心項(xiàng)目經(jīng)理及相關(guān)人員一起檢查工作說明書及附件；根據(jù)要求，定期向環(huán)保局項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)通報(bào)項(xiàng)目的進(jìn)展，并在必要時(shí)尋求支持和干預(yù)；指派和管理參加項(xiàng)目組的環(huán)保局員工；組織安排適當(dāng)?shù)母呒壒芾砣藛T、內(nèi)部用戶、信息技術(shù)人員接受訪談，參加研討會(huì)、工作會(huì)議；及時(shí)解答空間中心的實(shí)施咨詢并提供所索取的信息，文檔資料；與空間中心項(xiàng)目經(jīng)理協(xié)調(diào)處理任何由環(huán)保局提出的對項(xiàng)目計(jì)劃、進(jìn)度或程序的更改；與空間中心項(xiàng)目經(jīng)理一起采取必要的行動(dòng)去糾正項(xiàng)目計(jì)劃或工作范圍的可能偏差；根據(jù)變更程序協(xié)助處理變更申請；進(jìn)行授權(quán)范圍內(nèi)的決策；與空間中心項(xiàng)目經(jīng)理及相關(guān)人員一起決定項(xiàng)目實(shí)施策略和方案。對項(xiàng)目經(jīng)理的要求：有很強(qiáng)的項(xiàng)目管理和組織技能；熟悉環(huán)保局整體業(yè)務(wù)流程；熟練使用計(jì)算機(jī)常用辦公軟件；深刻理解本項(xiàng)目目標(biāo)，范圍、標(biāo)準(zhǔn)，最好有相關(guān)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)；很強(qiáng)的分析技能等。辦公自動(dòng)化管理軟件項(xiàng)目實(shí)施小組：為了更好的使環(huán)保局辦公自動(dòng)化管理軟件項(xiàng)目的實(shí)施項(xiàng)目的執(zhí)行，要求由相關(guān)辦公自動(dòng)化管理人員，組成項(xiàng)目實(shí)施小組，在項(xiàng)目經(jīng)理的領(lǐng)導(dǎo)和管理下，與空間中心項(xiàng)目組一起實(shí)施辦公自動(dòng)化管理軟件項(xiàng)目。項(xiàng)目實(shí)施小組辦公自動(dòng)化業(yè)務(wù)成員主要職責(zé)：根據(jù)實(shí)施顧問的要求提供詳細(xì)的需求和信息收集和確認(rèn)現(xiàn)有業(yè)務(wù)流程隨同自空間中心顧問對環(huán)保局目前現(xiàn)狀和將來發(fā)展進(jìn)行評估協(xié)助進(jìn)行業(yè)務(wù)流程的調(diào)研掌握空間中心顧問進(jìn)行培訓(xùn)的知識和技能進(jìn)行各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)整理（包括測試數(shù)據(jù)、正式運(yùn)行數(shù)據(jù)）對辦公自動(dòng)化管理軟件項(xiàng)目進(jìn)行應(yīng)用測試等和空間中心顧問一同進(jìn)行業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)和重整工作和工作組成員審核項(xiàng)目交付件主要技能要求：必須深刻了解辦公自動(dòng)化業(yè)務(wù)流程和需求很強(qiáng)的分析能力，熟悉常用的一些分析方法良好的計(jì)算機(jī)操作能力（OFFICE、WINDOWS等）溝通能力強(qiáng)項(xiàng)目實(shí)施小組IT人員主要職責(zé)：根據(jù)IT顧問的要求提供詳細(xì)的IT需求和信息參與軟件IT配置工作主要技能要求：熟悉辦公自動(dòng)化管理部門的IT狀況具備系統(tǒng)管理、網(wǎng)絡(luò)管理、安全管理、數(shù)據(jù)庫管理等能力良好的分析和溝通能力熟悉Windows Server等操作系統(tǒng)、office等辦公軟件二 、福建省空間信息工程研究中心項(xiàng)目組項(xiàng)目經(jīng)理主要職責(zé)： 做好項(xiàng)目管理工作，控制項(xiàng)目目標(biāo)與范圍，控制項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)，控制客戶期望值，保證項(xiàng)目質(zhì)量和進(jìn)度。監(jiān)督完成對實(shí)施項(xiàng)目的前期調(diào)研、需求確認(rèn)；組織項(xiàng)目小組成員制定項(xiàng)目實(shí)施方案、項(xiàng)目實(shí)施目標(biāo)、項(xiàng)目實(shí)施總體計(jì)劃。負(fù)責(zé)審核項(xiàng)目實(shí)施工作的具體安排，確保項(xiàng)目實(shí)施按計(jì)劃保質(zhì)保量完成，督促、協(xié)調(diào)和安排項(xiàng)目組成員工作以及與環(huán)保局項(xiàng)目經(jīng)理的日常溝通、工作任務(wù)安排與協(xié)調(diào)。負(fù)責(zé)編制項(xiàng)目實(shí)施工作任務(wù)書，并與環(huán)保局項(xiàng)目經(jīng)理進(jìn)行確認(rèn)；負(fù)責(zé)項(xiàng)目階段成果確認(rèn)和整個(gè)項(xiàng)目的驗(yàn)收工作，提供項(xiàng)目實(shí)施總結(jié)及驗(yàn)收報(bào)告，并獲得用戶簽字。并與環(huán)保局項(xiàng)目經(jīng)理進(jìn)行確認(rèn)，向?qū)嵤┎刻岢鲰?xiàng)目評估申請，完成項(xiàng)目移交工作；協(xié)助客戶方項(xiàng)目經(jīng)理開展工作；組織討論、編寫項(xiàng)目實(shí)施方案，決定項(xiàng)目實(shí)施方案和方法；組織制定培訓(xùn)計(jì)劃；決定項(xiàng)目組人員分工和具體工作安排；組織客戶方編制客戶化手冊。實(shí)施經(jīng)理主要職責(zé)：完成對實(shí)施項(xiàng)目的前期調(diào)研，并直接向項(xiàng)目小組報(bào)告；協(xié)助項(xiàng)目經(jīng)理共同制定項(xiàng)目實(shí)施方案、項(xiàng)目實(shí)施目標(biāo)、項(xiàng)目實(shí)施總體計(jì)劃和實(shí)施的詳細(xì)計(jì)劃。負(fù)責(zé)按實(shí)施合同、實(shí)施方案界定的工作范圍并按項(xiàng)目實(shí)施總體計(jì)劃確定的時(shí)間進(jìn)度開展實(shí)施工作，服從項(xiàng)目經(jīng)理的工作安排，與環(huán)保局項(xiàng)目經(jīng)理協(xié)調(diào)與溝通，保證項(xiàng)目實(shí)施工作的正常開展；負(fù)責(zé)實(shí)施過程中各種實(shí)施文檔的提供、整理與確認(rèn)。負(fù)責(zé)提供經(jīng)雙方確認(rèn)的空間中心各模塊初始化及日常操作流程指導(dǎo)性文檔及操作注意事項(xiàng)說明書。實(shí)施工程師主要職責(zé)：負(fù)責(zé)本項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)和安裝、調(diào)試。與技術(shù)支持人員合作，配合解決環(huán)保局網(wǎng)絡(luò)和軟硬件平臺故障引起的系統(tǒng)問題。負(fù)責(zé)系統(tǒng)技術(shù)層面的培訓(xùn)工作，如：安裝、系統(tǒng)維護(hù)等培訓(xùn)。按計(jì)劃完成各項(xiàng)實(shí)施任務(wù)并提交相關(guān)報(bào)告。支持顧問職責(zé):1. 為項(xiàng)目維護(hù)提供支持，在項(xiàng)目組工作繁忙或需要時(shí)，隨時(shí)增援項(xiàng)目組工作；7.2. 時(shí)間進(jìn)度項(xiàng)目實(shí)施流程圖用圖形化的方式表述了整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)展。如下圖所示：其具體的步驟請見實(shí)施主計(jì)劃。7.2.1. 項(xiàng)目實(shí)施主計(jì)劃項(xiàng)目實(shí)施主計(jì)劃詳細(xì)的描述了項(xiàng)目的進(jìn)程，并明確了資源配置和項(xiàng)目各階段應(yīng)該完成的內(nèi)容。項(xiàng)目共有五個(gè)里程碑：項(xiàng)目組成立，平臺安裝，平臺上線，用戶培訓(xùn)，項(xiàng)目驗(yàn)收。實(shí)施計(jì)劃進(jìn)度簡表：項(xiàng)目項(xiàng)目準(zhǔn)備需求調(diào)研項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)產(chǎn)品安裝及項(xiàng)目組培訓(xùn)用戶培訓(xùn)試運(yùn)行及考試輔助運(yùn)行項(xiàng)目驗(yàn)收項(xiàng)目準(zhǔn)備7天需求調(diào)研5天項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)1天產(chǎn)品安裝及項(xiàng)目組