數字工程的基礎平臺

數字工程基礎平臺二月23目錄1基礎平臺及其框架2軟硬件與網絡平臺3數據平臺4應用服務平臺5標準平臺6安全平臺總之，傳統(tǒng)信息系統(tǒng)都是一種具有物理邊緣、技術邊緣、功能邊緣和邏輯思維邊緣(習慣于在一個系統(tǒng)內解決問題)的集中系統(tǒng)。傳統(tǒng)信息系統(tǒng)工程的不足與缺陷1相互獨立的封閉集中的系統(tǒng)，在各自系統(tǒng)范圍內，功能比較強大，效率高；而系統(tǒng)與系統(tǒng)之間，幾乎互不聯(lián)系，不能很好地共享信息與功能。2傳統(tǒng)信息系統(tǒng)的應用領域還局限于各自領域的部門級應用，沒有真正實現社會化的綜合應用。3傳統(tǒng)信息系統(tǒng)在功能上還比較薄弱，實際的應用仍偏重于信息的管理、處理與分析，綜合應用與決策功能還十分欠缺。傳統(tǒng)信息系統(tǒng)工程的不足與缺陷大多數現有的和傳統(tǒng)的軟件系統(tǒng)都是以部門或行業(yè)應用為驅動而實施的，因此都存在著行業(yè)或部門的應用分隔、信息孤島的弱點，在基礎平臺的建設上存在重復和不一致。資源整合與共享的基礎平臺應用模式整合這些分割的各類資源，建立一種資源共享的環(huán)境，在其基礎上，再構建各類具體的業(yè)務應用。資源集成與共享可以表現在不同層次上，如可以是數據資源，也可以是軟硬件資源或網絡環(huán)境?；A平臺是可以跨越時間和空間的實體，從而可以保證該基礎平臺能作為不同空間(區(qū)域)和不同時間(階段)條件下的各種應用的基礎。資源整合與共享的基礎平臺的建設模式7PPT模板下載：/moban/

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基礎平臺的作用作用基礎平臺即是集成的共享環(huán)境，是一種集成的共享資源，承載著各種前端應用。這些資源包括數據資源、軟硬件資源和網絡資源等，體現在軟硬件平臺、網絡平臺、數據平臺、標準平臺和安全平臺的建設中?；A平臺奠定了各種應用的基礎，是數字工程項目建設的基礎性工程，是數字工程項目建設的最主要和核心的內容。傳統(tǒng)應用與數字工程基礎平臺建設的比較9特點數字工程的基礎平臺對于資源整合起著至關重要的作用，是整個數字工程的核心內容。它強調對已有軟硬件、數據、網絡的整合、集成、應用，涉及眾多資源。良好的資源整合性基礎平臺提供了一種從底層硬件到高層應用共享的集成與共享環(huán)境。平臺結構具有接口統(tǒng)一、模塊化、組件化的特點，使其對技術進步和業(yè)務變化具有良好的可擴展性良好的可擴展性基礎平臺和應用是相對分離的，這種分離性使得在數字工程項目建設中能夠較好地實現建設任務的分解。數字工程的基礎平臺建設和應用可以分階段、分步驟地展開。良好的可操作性數字工程基礎平臺的特點數字工程基礎平臺的分層邏輯模型11軟硬件與網絡平臺的概念網絡平臺軟件平臺硬件平臺軟件是安裝在硬件上的二進制代碼，軟件必須依賴于硬件才能發(fā)揮作用。網絡平臺是建立在軟硬件基礎之上、專門用于進行信息傳輸的物理通道，因此網絡平臺離不開軟硬件，而層次上又高于軟硬件。硬件為具有物理結構的有形實體硬件平臺的結構13軟件平臺的結構14網絡拓撲結構是指網絡中各個站點相互連接的方式，主要有總線型拓撲、星型拓撲、環(huán)型拓撲及混合型拓撲。選擇物理拓撲結構時，應該考慮的主要因素有以下幾點：網絡平臺的結構——物理拓撲結構1地理環(huán)境不同的地理環(huán)境需要設計不同的網絡物理拓撲，不同的網絡物理拓撲，設計、施工、安裝工程的費用也不同。一般情況下，網絡物理拓撲最好選用星型或擴展星型結構，減少單點故障，便于網絡通信設備的管理和維護。2傳輸介質與距離在設計網絡時，要考慮到傳輸介質、距離的遠近和可用于網絡通信平臺的經費投入。網絡拓撲結構的確定要在傳輸介質、通信距離及可投入經費等三者之間權衡。3可靠性通常會發(fā)生網絡設備損壞、光纜被挖斷及連接器松動等故障，因此網絡拓撲結構設計應避免因個別節(jié)點損壞而影響整個網絡的正常運行。網絡平臺的結構——網絡系統(tǒng)分層16網絡平臺的結構——匯聚層和接入層的兩種方式17軟硬件與網絡平臺的內容1.硬件平臺建設的基本內容包括硬件總體規(guī)劃、硬件選型和集成。硬件規(guī)劃從功能需求的角度出發(fā)；在硬件規(guī)劃基礎上，確定具體硬件型號，即硬件選型，硬件選型主要從性能上進行考慮；最后所有的硬件設備都應該可以集成應用，各種硬件設備絕不是孤立的。18軟硬件與網絡平臺的內容2.軟件平臺建設的基本內容包括總體規(guī)劃、軟件選型、軟件開發(fā)和軟件集成等眾多環(huán)節(jié)。軟件規(guī)劃是為了實現數字工程具體應用的功能而對軟件平臺進行的統(tǒng)一布置，軟件選型時應充分考慮數字工程系統(tǒng)的先進性、實用性、可靠性、高度集成性、用戶經驗、中文環(huán)境等諸多因素。19軟硬件與網絡平臺的內容3網絡平臺建設的基本內容網絡平臺在整個數字工程應用項目中占有舉足輕重的地位。必須建立一條高速、多能、可靠、易擴展、多層次、多結構的數字工程網絡平臺，以適應未來發(fā)展的需要。網絡平臺工程包含通信網基礎設施、計算機網絡、電話網絡以及相關的安全保障體系和運行管理體系。軟硬件與網絡平臺解決的問題1集成異構的軟硬件及網絡資源與現有和規(guī)劃的資源在集成的前提下得到統(tǒng)一應用，在一個復雜系統(tǒng)中，異構的軟硬件及網絡資源反映的是單純的軟硬件及網絡類型無法滿足應用的要求?，F有的和規(guī)劃的資源反映的是對已有資源的"繼承"性，即在進行數字工程項目建設時，不能簡單地廢棄現有的軟硬件與網絡，而是對這些已有資源進行加工、改造、繼承，最大限度地將這些現有資源利用起來。共享解決的是資源的有效利用問題，共享環(huán)境是一個有機的整體，其終端是數字工程的各類應用節(jié)點，而集成的軟硬件環(huán)境及網絡是共享環(huán)境的“核”。軟硬件與網絡平臺解決的問題2共享軟硬件與網絡平臺解決的問題3擴展數字工程的軟硬件平臺及網絡平臺都應該能在基本保持現有結構的情況下進行相應的擴展，達到新的需求。擴展的常用手段包括改造、替換、新增等方式。網絡軟硬件產品的集成；網絡技術的集成；網絡應用的集成。軟硬件與網絡平臺的關鍵問題1網絡安全問題網絡安全前期防范；網絡安全在線保護；網絡安全有效性與實用性；網絡信任域建設；網絡安全等級劃分與管理。2網絡系統(tǒng)集成數據平臺——概念1概念數據平臺是利用數據庫技術實現對空間數據，非空間數據，專題圖形數據，人文、社會經濟統(tǒng)計數據等存儲、管理、更新等操作，并實現異源異構數據的集成與互操作。數據平臺是整個數字工程的基礎建設部分，也是最重要的一環(huán)。它與數字工程的關系是地基與整棟建筑的關系。脫離了數據平臺，數字工程就脫離的基礎，不建設高效、精確的數據平臺，數字工程的上層應用也將遭遇瓶頸。數據平臺的建設質量，直接關系到整個數字工程的質量與應用水平的優(yōu)劣。數字工程的建立需要有完備的信息基礎設施，其內容包括信息獲取、處理、分析、存儲及傳輸等一系列步驟;同時要實現開放與共享，還應當制定一系列標準、規(guī)范與法規(guī)進行約束數據平臺——概念2作用數據平臺——結構數據平臺——數據庫組織結構圖中"5D數據"即數字高程模型(digitalelevationmodel，DEM)、數字正射影像(digitalrthophotomap，DOM)、數字柵格地圖(digitalrastergraphic，DRG)、數字線劃圖(digitallinegraph，DLG)數字可量測實景圖像(digitalmeasurableimage，DMI)。數據平臺——基礎數據、專題數據和應用的層次關系數據平臺——數據來源數據平臺——從數據表達的實體特征來看1空間特征數據數字工程應用系統(tǒng)中的空間數據是指一切與地理空間分布有關的各種要素的圖形信息、屬性信息以及相互空間關系信息的總稱。所謂要素，是指真實世界的具有共同特性和關系的一組現象或一個確定的實體及其目標的歸納表示。圖形信息是以數字形式表示的存在于地理空間實體的位置和形狀，按其幾何特征可以抽象地分為點、線、面、體四種類型;屬性信息是指目標或實體的特定的質量或數量特征。賦給每個目標或實體的這種質量或數量稱為屬性值；空間關系是指各個實體或目標之間在空間上相互聯(lián)系和相互制約的關系，包括位置關系、幾何關系、拓撲關系、邏輯關系等?？臻g特征數據包括基礎空間數據和專題空間數據。屬性數據表現了空間實體的空間屬性以外的其他屬性特征，屬性數據主要是對空間數據的說明。如一個城市點，它的屬性數據有人口，GDP，綠化率等等描述指標。屬性特征數據包括基礎屬性數據和專題屬性數據?；A屬性數據：一般服務于數據工程各應用領域的全局。專題屬性數據：通常只服務于具體的領域應用，通常都以數字、符號、文本和圖像等形式來表示。數據平臺——從數據表達的實體特征來看2屬性特征數據（非空間數據）數據平臺——數據內容的分類1依據數據特征分類基礎空間特征數據：在數字工程數據框架定義內的基礎空間數據，主要包括各比例尺基礎地形圖、地名數據、行政境界數據、5D數據等，基礎空間數據可看作整個系統(tǒng)的空間定位核心。專題特征數據：專題信息是指為各系統(tǒng)應用部門業(yè)務應用的各種專業(yè)性空間數據，包括城市規(guī)劃、房產管理、土地管理、城市建設、市政道路、園林綠化、燃氣、排水、供水、農業(yè)等，用于表示專業(yè)領域要素的地理空間分布及其規(guī)律，包括圖形和屬性數據。數據平臺——數據內容的分類1依據數據特征分類時間特征數據：時間屬性是指地理實體的時間變化或數據采集的時間等。系統(tǒng)采集的工程施工進度信息、計劃信息等數據屬于此類數據。非空間型業(yè)務數據：從數據性質上體現為屬性數據，內容包括表格型數據、文檔數據和多媒體數據。按邏輯結構分，可分為結構化數據和非結構化數據。其他相關數據：參照推理型數據，例如道路路面養(yǎng)護等級評價中需要探地雷達影像及相關知識數據；管理維護型數據，作為其他數據的解釋和補充或輔助設計而存在，包括用戶數據、元數據、地名數據和分類編碼、和各類標準等數據。數據平臺——數據內容的分類(1)地圖數據。地圖、地形圖是數字工程的重要數據源，地圖的內容直觀與豐富，包含著豐富的地面實體的類別和屬性以及實體間的空間關系，是表示地表信息強有力的手段。(2)分類或分級數據。如環(huán)境污染類型、土地利用類型數據，測量、地質、水文等分類數據。(3)類型數據。如道路線和土壤類型的分布等。(4)面域數據。如隨機多邊形的中心點、行政區(qū)域界線和行政單元等。依據數據表示方法分類數據平臺——數據內容的分類(5)網絡數據。如道路交點、街道和街區(qū)、排水網、截流管網、污水收集管網等。(6)樣本數據。如雨量收集器、檢查井、監(jiān)測點的分布區(qū)等。(7)曲面數據。如高程點、等高線和等值區(qū)域。依據數據表示方法分類數據平臺——數據內容的分類(8)文本數據。主要用來描述空間對象的屬性，如人口數據、經濟數據、土壤成分、環(huán)境數據、地名等;各行業(yè)、各部門的有關法律文檔、行業(yè)規(guī)范、技術標準、條文條例等也屬于數字工程的數據。(9)符號數據。如點狀符號、線狀符號和面狀符號(暈線)等。(10)音頻數據。如電話錄音、領導講話等。(11)視頻數據。如重點管線、污水處理廠、泵站以及排水設備等情景錄像。依據數據表示方法分類數據平臺——數據內容的分類依據數據表示方法分類(12)表格數據。各類辦公表格、統(tǒng)計表格等，尤其是不同的政府部門和機構都擁有不同領域(如人口、基礎設施建設、社會經濟情況等)的大量統(tǒng)計資料，這些都是數字工程的數據源。(13)圖像數據。航空、航天圖像，野外攝影照片、實景照片、重要建筑物的紋理照片等。其中的航空、航天圖像數據是數字工程的重要數據源，含有豐富的資源與環(huán)境信息，能提供各類專題所需要的信息。數據平臺——數據內容的分類依據數據表示方法分類(l4)實測數據。野外試驗、實地測量等獲取的實測數據可以通過轉換、編輯直接進入數字工程應用系統(tǒng)的數據庫，以便于進行實時的分析和進一步的應用。GPS所獲取的數據也是GIS的重要數據源。(15)統(tǒng)計數據。國民經濟的各種統(tǒng)計數據常常也是數字工程的數據源。如綜合經濟數經濟屬性數據、城市屬性數據、科教文衛(wèi)屬性數據、人口與勞動力數據等。數據平臺——數據內容的分類1)基礎空間數據基礎空間數據是整個數字工程中系統(tǒng)數據的空間定位核心，基礎空間數據包括各類地形要素，如水系、居民地、交通、管線、境界、地形與土質、植被、地名、行政區(qū)劃、航空像片、衛(wèi)星影像等。依據數據的專業(yè)領域分類2)規(guī)劃管理數據主要包括兩類數據，一類是規(guī)劃設計成果數據，主要有城市總體規(guī)劃圖(說明文本)、分區(qū)規(guī)劃圖、控制性規(guī)劃圖、修建性規(guī)劃圖、詳細規(guī)劃圖、各類專題規(guī)劃圖(如道路規(guī)劃、管線規(guī)劃、綠地規(guī)劃等);另一類是規(guī)劃實施產生的數據，包括建設項目審批過程中的審批產生的各類表格和相關圖件。數據平臺——數據內容的分類依據數據的專業(yè)領域分類3）土地管理數據基本包括土地申請登記、權屬調查、地籍勘丈、土地交易、土地出讓、權屬登記、土地審批、土地稅收、土地變更、土地轉讓等方面的管理和檔案數據，以及宗地圖、地籍圖、土地利用現狀圖、土地利用規(guī)劃圖、征地紅線圖、基本農田保護區(qū)圖、基準地價圖、土地分等定級圖、他項權圖、查封圖等專題圖形數據。數據平臺——數據內容的分類依據數據的專業(yè)領域分類4)房地產管理數據指在房產管理過程中產生以及需要的各類數據，主要包括:房產產權產籍數據房地產評估與交易數據房地產行業(yè)管理數據房改管理數據數據平臺——數據內容的分類依據數據的專業(yè)領域分類房地產物業(yè)管理數據房產維修基金數據職工住房檔案數據樓盤管理數據4)房地產管理數據指在房產管理過程中產生以及需要的各類數據，主要包括:屋預售管理數據具體包括查丈原圖、分層分戶平面圖、棟基底圖、房產圖、建筑平面圖等圖形信息;權利人、土地所有權證、土地使用權證、土地他項權證(抵押、出租、查封)等屬性數據;房產管理審批產生的業(yè)務數據，包括各類產權產籍權證的審批資料，審批信息，審批情況，違規(guī)原因、監(jiān)察資料等文檔信息。數據平臺——數據內容的分類依據數據的專業(yè)領域分類5）道路交通數據城市交通設施信息是交通管理的主要數據源，道路基礎數據可劃分為兩大類:道路技術屬性數據道路管理屬性數據數據平臺——數據內容的分類依據數據的專業(yè)領域分類道路技術屬性數據指道路的空間構造數據、環(huán)境數據和相應的技術狀況描述數據，包含:路線概況集路基集路面集主要構筑物集沿線設施集交通量集沿線環(huán)境集5）道路交通數據城市交通設施信息是交通管理的主要數據源，道路基礎數據可劃分為兩大類:道路技術屬性數據道路管理屬性數據數據平臺——數據內容的分類依據數據的專業(yè)領域分類道路管理屬性數據指圍繞著道路而實施的各項管理性工作數據，其絕大多數數據與道路的空間構造沒有直接的對應關系，包含道路建設項目集、資金管理集、固定資產集、道路養(yǎng)護數據集、人員管理集和檔案管理集等。依據數據的專業(yè)領域分類6)管線管理數據可分為:管道類管線(包括供水管道、煤氣管道、特殊工業(yè)管道等)排水類管線(包括污水、雨水等)纜線類管線(包括電力線、電信線、電視電纜線等)。數據平臺——數據內容的分類依據數據的專業(yè)領域分類6)管線管理數據管線一般埋設地下，有以下一些特點:城市管線在城市空間上的分布密度從市中心向邊緣逐步減少，單位內部的管線密度相對較高;任何管線都應該看作空間上的四維向量，即除平面的位置外，還有深度或高度和鋪設的時間;管線數據對城市建設過程中的空間分析及管線的綜合工程具有重要的意義，如緩沖區(qū)分析、剖面分析、網絡分析、施工影響分析等。數據平臺——數據內容的分類依據數據的專業(yè)領域分類7）資源與環(huán)境數據(1)水資源數據(2)土地資源數據(3)氣候資源數據(4)生物資源數據

(5)能源資源數據(6)農村能源屬性數據(7)旅游資源數據(8)漁業(yè)資源屬性數據數據平臺——數據內容的分類依據數據的專業(yè)領域分類8)社會經濟數據國民經濟的各種統(tǒng)計數據常常也是數字工程的數據源，如人口數量、人口構成、國民生產總值等。社會經濟統(tǒng)計數據成為一種重要的信息資源，這種信息資源的管理、開發(fā)和利用成為數字工程或電子政務建設的基礎。數據平臺——數據內容的分類依據數據的專業(yè)領域分類8)社會經濟數據數字工程應用系統(tǒng)中常用的統(tǒng)計數據包括如圖所示的各類數據。數據平臺——數據內容的分類依據數據的專業(yè)領域分類9)環(huán)衛(wèi)管理數據環(huán)衛(wèi)設施分布：其編號、類型、容量、分布、工作人員數量等。環(huán)衛(wèi)設施包括垃圾箱、果殼箱、公廁、垃圾轉運站、垃圾收集點、垃圾處理廠等道路清掃面積、道路保潔等級、廢棄物的轉運路線某些疾病的分布區(qū)域、類型、特征等。數據平臺——數據內容的分類依據數據的專業(yè)領域分類10)災害管理數據災害有自然因素的，也有人為因素的，主要包括自然災害、環(huán)境災害與人文災害(社會經濟災害)。數字工程應用系統(tǒng)經常關注的災害包括超低溫、特高溫、冰雹、干旱、洪澇、風災等氣象-水文災害;生態(tài)突變、病變、社會災害與犯罪等生物災害(如農業(yè)上的病、蟲、草害)災害監(jiān)測，災害預報預警，防災、抗災與災后及時的災害應急處理，是數字工程應用系統(tǒng)災害管理的首要目標。數據平臺——數據內容的分類依據數據的專業(yè)領域分類11）市政管理數據市政園林信息是數字工程應用系統(tǒng)中一切與市政園林的地理空間分布有關的各種要素的圖形信息、屬性信息以及相互空間關系信息的總稱，具體包括以下幾方面:(1)園林綠化、道路維護、路燈管理數據等。(2)市政養(yǎng)護管理數據(3)綠化管理數據數據平臺——數據內容的分類依據數據的專業(yè)領域分類12)農業(yè)管理數據(1)自然資源數據與農業(yè)生產關系密切的自然資源信息是農業(yè)決策部門和農業(yè)經濟分析部門所關心的數據。主要包括土地資源、作物資源、氣候資源、水資源、農村能源資源、漁業(yè)資源、海洋資源、林業(yè)資源、野生動植物資源以及旅游資源等。其中每類資源、又包含若干細項，這些資源情況對農業(yè)生產決策起著至關重要的作用，同時還要保存其歷史信息，便于進行預測分析、歷史數據分析等項工作。數據平臺——數據內容的分類依據數據的專業(yè)領域分類12)農業(yè)管理數據(2)農業(yè)災害數據農業(yè)災害信息也是農業(yè)生產決策的重要依據，主要包括臺風、暴雨、寒潮、旱澇等農業(yè)自然災害以及病、蟲、草害等信息。(3)農經數據主要存儲農業(yè)生產條件、耕地面積增減情況、農村基本情況、主要年份農副產品產量、主要年份農林牧漁業(yè)總產值等農業(yè)經濟統(tǒng)計數據以及農業(yè)機械數據、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)數據等。數據平臺——數據內容的分類依據數據的專業(yè)領域分類12)農業(yè)管理數據(4)農業(yè)生產技術數據主要存儲與農業(yè)生產相關的技術、科技方法的描述知識(如農業(yè)生產條件知識:化肥投入、灌溉條件、播種方法、種植制度、病蟲害防治，田間管理、農藥等)等數據。數據平臺——數據內容的分類依據數據的專業(yè)領域分類13)地名數據數字工程的業(yè)務管理工作經常需要涉及地址等地名數據；地名數據庫是空間定位型的關系數據庫，通過地名數據庫的組織將提供固定地名、路名、河流、街路巷、小區(qū)等的名稱，連同其漢語拼音及屬性特征如類別、X坐標、Y坐標、經度、緯度等錄人計算機建成的數據庫；它與地形數據庫之間通過技術接口碼連接，可以相互訪問。數據平臺——數據內容的分類依據數據的專業(yè)領域分類13)地名數據地名數據主要可以分為點狀地名和面狀地名(如小區(qū)、大型建筑物)。地名數據庫可以分現狀地名與歷史地名數據庫，而地名與歷史地名數據庫又分別由點狀地名、線狀地名和面狀地名構成。而點狀、線狀、面狀地名又通過類型字段區(qū)別不同類型的地名。地名數據可以快速、方便地為各用戶提供空間定位解決方案，通過靈活的數據訪問有效地利用地名數據，并提高資料的空間查詢檢索的速度。數據平臺——數據內容的分類依據數據的專業(yè)領域分類14)其他數據除了上述各類數據，還包括公安管理數據旅游管理數據元數據等。數據平臺——數據內容的分類數據平臺的關鍵問題——異源異構數據集成(1)集成性。各種原先孤立的業(yè)務信息系統(tǒng)數據經過整合、集成后，應該達到查詢一個綜合信息不必再到各個業(yè)務系統(tǒng)進行分別查詢和人工處理，只要在整合、集成后的數據信息倉庫中就可以直接訪問到。即整合、集成后的綜合信息倉庫的數據是各異構業(yè)務數據的有機集成和關聯(lián)存儲，而不是簡單、孤立地堆放在一個數據庫系統(tǒng)里。在進行異源異構數據集成時，需要考慮的問題有：(2)完整性。異構數據源數據集成的目的是為應用提供統(tǒng)一的訪問支持。為了滿足各種應用處理(包括發(fā)布)數據的條件，集成后的數據必須保證一定的完整性，包括數據完整性和約束完整性兩方面。數據完整性是指完整提取數據本身，通常，這一點較容易達到。約束完整性，約束是指數據與數據之間的關聯(lián)關系，是唯一表征數據間邏輯的特征。保證約束的完整性是良好的數據發(fā)布和交換的前提，可以方便數據處理過程，提高效率。數據平臺的關鍵問題——異源異構數據集成在進行異源異構數據集成時，需要考慮的問題有：數據平臺的關鍵問題——異源異構數據集成(3)語義沖突(一致性)。不同業(yè)務信息資源之間存在著語義上的區(qū)別。語義上的不同會引起各種不完整甚至錯誤信息的產生，從簡單的名字語義沖突(不同的名字代表相同的概念)，到復雜的結構語義沖突(不同的模型表達同樣的信息)。語義沖突會帶來數據集成結果的冗余，干擾數據處理、發(fā)布和交換。整合、集成后的數據應該根據一定的數據轉換模式和商業(yè)規(guī)則進行統(tǒng)一數據結構和字段語義編碼轉換。在進行異源異構數據集成時，需要考慮的問題有：數據平臺的關鍵問題——異源異構數據集成(4)訪問安全性。由于數據的異源性，各業(yè)務數據系統(tǒng)有著各自的用戶權限管理模式，訪問和安全管理很不方便，不能集中、統(tǒng)一管理。因此為了保障原有數據的操作權限，實現對原有數據源操作權限的隔離和控制，就需要針對異源異構數據，設計基于整合、集成后的綜合信息管理系統(tǒng)的統(tǒng)一的用戶安全管理模式。在進行異源異構數據集成時，需要考慮的問題有：數據平臺的關鍵問題——異源異構數據集成(5)異構性。異構性是異構數據集成必須面臨的首要問題，主要表現在兩方面:①系統(tǒng)異構，數據源所依賴的應用系統(tǒng)、數據庫管理系統(tǒng)乃至操作系統(tǒng)之間的不同構成了系統(tǒng)異構;②模式異構，數據源在存儲模式上的不同。一般的存儲模式包括關系模式、對象模式、對象關系模式和文檔嵌套模式等幾種，其中關系模式為主流存儲模式。需要注意的是，即便是同一類存儲模式，它們的模式結構可能也存在差異。例如Oracle所采用的數據類型與SQL服務器所采用的數據類型并不是完全一致的。在進行異源異構數據集成時，需要考慮的問題有：數據平臺的關鍵問題——異源異構數據集成1)數據的遷移和轉換利用數據轉換程序，對數據格式進行轉換，從而能被其他的系統(tǒng)接收。它是通過周期性的同步更新數據庫內容，簡單地實現在數據庫級分享信息。它有兩種方式:基本復制方式和復雜復制方式?；緩椭品绞娇梢詫崿F數據在兩個具有相同結構的數據庫之間移動;復雜復制方式需要數據的格式和方式變化，它實現數據在不同模型(關系型和面向對象型等)的數據庫之間移動。這種方法的優(yōu)點是對存在的應用系統(tǒng)沒有任何沖擊，但是這種方法對于數據更新頻繁而實時性要求很高的場合不太適用。一般而言，目前解決異構數據庫集成的主要技術有以下幾種：數據平臺的關鍵問題——異源異構數據集成2)使用中間件中間件位于客戶端與服務器之間的中介接口軟件，是異構系統(tǒng)集成所需的黏結劑，現有的數據庫中間件允許客戶端在異構數據庫上調用SQL服務，解決異構數據庫的互操作性問題。功能完善的數據庫中間件，可以對用戶屏蔽數據的分布地點、DBMS平臺、SQL語言或其擴展、特殊的本地AOI等差異。完成數據安全、完整傳輸，通過負載均衡來調節(jié)系統(tǒng)的工作效率，從而彌補兩層結構的不足。常見的中間件有以下幾類:通量用SQLAPI、通用網關、通用協(xié)議和基于組件技術的一致數據訪問接口。一般而言，目前解決異構數據庫集成的主要技術有以下幾種：數據平臺的關鍵問題——異源異構數據集成3)多數據庫系統(tǒng)所謂多數據庫系統(tǒng)就是一種能夠接受和容納多個異構數據庫，運行在不同的軟硬件平臺上多個數據庫的集成系統(tǒng)，其對外呈現出一種集成結構，而對內又允許各個異構數據庫的"自治性"。一般而言，目前解決異構數據庫集成的主要技術有以下幾種：數據平臺的關鍵問題——異源異構數據集成3)多數據庫系統(tǒng)這種多數據庫系統(tǒng)和分布式數據庫系統(tǒng)有所不同。多數據庫系統(tǒng)不存在一個統(tǒng)一的數據庫管理系統(tǒng)軟件，而分布式數據庫系統(tǒng)是在一個統(tǒng)一的數據庫管理系統(tǒng)軟件的管理與控制之下運行的。多數據庫系統(tǒng)主要采用自下而上的數據集成方法，因為異構情況在前而集成要求在后，而分布式數據庫系統(tǒng)主要采用自上而下的數據集成方法，全局數據庫是各個子庫的并集。多數據庫系統(tǒng)主要解決異構數據庫集成問題，可以保護原有的數據資源，使各局部數據庫享有高度自治性，而分布式數據庫系統(tǒng)是在數據的統(tǒng)一規(guī)劃下，著重解決數據的合理分布和對用戶透明的問題。當然，兩者之間在技術上有很多交叉，可以互相借鑒。一般而言，目前解決異構數據庫集成的主要技術有以下幾種：數據平臺的關鍵問題——異源異構數據集成3)多數據庫系統(tǒng)多數據庫系統(tǒng)一般分為兩類:(1)全局統(tǒng)一模式的多數據庫系統(tǒng)。多個異構數據庫集成時有一個全局統(tǒng)一的概念模式，它是通過映射各異構的局部數據庫的概念模式而得到。(2)聯(lián)邦式數據庫系統(tǒng)(federateddatabasesystem，JDBS)。各個異構的局部數據庫之間僅存在著松散的聯(lián)邦式藕合關系，沒有全局統(tǒng)一模式，各局部數據庫通過定義輸入、輸出模式進行彼此之間的數據訪問。到目前為止，沒有商品化的多數據庫系統(tǒng)，在數字工程應用環(huán)境中實施有一定難度。一般而言，目前解決異構數據庫集成的主要技術有以下幾種：數據平臺的關鍵問題——異源異構數據集成目前通常采用聯(lián)邦式、基于中間件模式和數據倉庫等方法來構造集成的系統(tǒng)，這些技術在不同的著重點和應用上解決數據共享和為企業(yè)提供決策支持。聯(lián)邦數據庫系統(tǒng)由半自治數據庫系統(tǒng)構成，相互之間分享數據，聯(lián)邦各數據源之間相互提供訪問接口，同時聯(lián)邦數據庫系統(tǒng)可以是集中數據庫系統(tǒng)或分布式數據庫系統(tǒng)及其他聯(lián)邦式系統(tǒng)。解決異構數據庫集成的主要技術比較：數據平臺的關鍵問題——異源異構數據集成中間件模式是目前比較流行的數據集成方法，它通過在中間層提供一個統(tǒng)一的數據邏輯視圖來隱藏底層的數據細節(jié)，使得用戶可以把集成數據源看作一個統(tǒng)一的整體。這種模型下的關鍵問題是如何構造這個邏輯視圖并使得不同數據源之間能映射到這個中間層。數據倉庫是在企業(yè)管理和決策中面向主題的、集成的、與時間相關的和不可修改的數據集合。解決異構數據庫集成的主要技術比較：數據平臺的關鍵問題——數據的共享服務數字工程應用涉及各種各樣的數據，包括空間數據(主要是各種格式的地圖數據)、非空間數據(如文字、圖片、音頻、視頻等)。數據具有商品性與共享性。在信息時代，基礎數據作為一種資源，它具有價值與使用價值，是可以用來交換流通的財產。采集到的原始數據或經過處理加工的專業(yè)數據都可以用于交換。同時，基礎數據不同于一般的有形財產，它可以被多個用戶其同使用。數據平臺的關鍵問題——數據的共享服務不同的用戶對同一地理空間信息從不同的角度進行分析挖掘，還可以產生新的增值數據。為保證系統(tǒng)數據的組織，系統(tǒng)間數據的連接、傳輸和共享，以及數據質量，必須在統(tǒng)一的空間定位框架下進行統(tǒng)一的數據分類，制定統(tǒng)一的數據編碼系統(tǒng)、統(tǒng)一的圖形分層體系和統(tǒng)一的數據記錄格式。數據平臺的關鍵問題——互操作服務數字工程應用涉及各種各樣的數據，包括空間數據(主要是各種格式的地圖數據〉、非空間和非空間數據具有以下特征。1)分布式海量數據2)數據格式多樣3)數據的商品性與共享性實現數據互操作是數字工程建設需要解決的核心問題，除了政策和行政協(xié)調方面需要解決的問題外，技術上仍有大量的問題需要解決。數據平臺的關鍵問題——互操作服務數據共享有多種方法，其中最簡單的方法是通過數據轉換，不同的部門分別建立不同的系統(tǒng)，當要進行數據集成或綜合應用時，先將數據進行轉換，轉為本系統(tǒng)的內部數據格式再進行應用。我國已經頒布了“地球空間數據交換格式標準”，使用該標準可以進行有效的數據轉換。但是這種數據共享方法是低級的，它是間接的延時的共享，不是直接的實時共享。建立數字工程應追求直接的實時的數據共享，就是說用戶可以任意調入數字工程各系統(tǒng)的數據，進行查詢和分析，實現不同數據類型、不同系統(tǒng)之間的互操作。應用服務平臺概念應用服務平臺是基于靈活的目錄服務系統(tǒng)和標準規(guī)范的信息交換格式構建應用集成、信息管理和共性服務等系統(tǒng)它有效地屏蔽底層硬件、操作系統(tǒng)、數據庫的差異，提供事務、安全、高性能、可擴展性、可管理性和可靠性保障，提高開發(fā)效率，從整體上降低開發(fā)、部署、運行和維護應用系統(tǒng)的成本。應用服務平臺概念一方面對內支持公文處理、公文交換、決策支持和信息管理等應用服務，另一方面對外支持靈活的公眾管理和應用服務。該層一般采用面向對象、組件式設計等多項技術，提供的構件系統(tǒng)是跨領域、與具體業(yè)務無關、通用的基礎服務，能隨著領域需求的發(fā)展變化而擴展、伸縮。應用服務平臺結構1.信息交換處理由于數字工程往往需要與諸多業(yè)務信息系統(tǒng)協(xié)同完成某項工作，這就需要系統(tǒng)進行相互的數據交換，以實現服務請求的轉入和服務結果的反饋。應用服務平臺結構2.工作流引擎工作流引擎是數字工程對各業(yè)務系統(tǒng)所提供的業(yè)務服務進行協(xié)調和統(tǒng)一調度的功能模塊。由于數字工程服務提供的是一種融合的大業(yè)務服務，因此，對于跨業(yè)務部門的工作流進行支持是應用服務平臺的基本要求。該模塊是整個數字工程的業(yè)務樞紐，負責對整個框架下的業(yè)務應用進行總體調度，保證業(yè)務流程的通暢。應用服務平臺結構3.個性化管理數字工程所面向的應用通常是較大規(guī)模的。因此，其所面臨的客戶群體具有較大的差異性，因此，必須提供個性化的服務功能，允許用戶根據自己的偏好來定制所需的業(yè)務服務。該模塊為業(yè)務系統(tǒng)提供了個性化設計開發(fā)的工具，通過它，各個業(yè)務單位能夠根據自身的特點設計出更符合業(yè)務流程的界面和功能選擇。應用服務平臺結構4.服務集成模塊服務集成模塊主要是針對非可信Web服務上的應用系統(tǒng)集成而言的，主要是在應用服務平臺層次上提供進一步的應用服務整合與集成功能。該模塊為各業(yè)務系統(tǒng)提供了相應的集成接口，確保各業(yè)務應用能夠方便的集成到應用服務平臺上。應用服務平臺結構5.通用業(yè)務構件對于數字工程來說，每一個業(yè)務應用系統(tǒng)所提供的服務中都有許多通用的功能模塊。如果這些功能模塊在各個業(yè)務系統(tǒng)中重復實現，不僅會造成資源的浪費，而且很難保證實現的正確性和一致性。因此理想的方案是在應用服務平臺中實現這些通用的業(yè)務構件模塊。該模塊為各個業(yè)務應用提供可方便部署、開發(fā)的功能，實現在此基礎上的各業(yè)務系統(tǒng)的個性化開發(fā)，縮短開發(fā)時間，使得系統(tǒng)的維護更加便捷。應用服務平臺結構在應用系統(tǒng)的建設和運行過程中所需要的資源主要包括應用服務器中間件、知識庫、模型庫、標準體系以及數據庫等。另外，還包括可為各應用系統(tǒng)運行和數據存儲所共享的硬件資源，如數據存儲設備、高檔服務器、網絡設備等。在應用服務平臺建設中，通過對資源的統(tǒng)一定義和標識，依據資源定位和應用的業(yè)務流，設計任務調度和控制策略，以及制定資源管理標準和方法等。運用中間件平臺的資源管理器或門戶系統(tǒng)對數字工程需共享的資源(如中間件、資源目錄、數據、身份認證等)，實施統(tǒng)一管理和調度，實現資源共享，減少重復開發(fā)。應用服務平臺的內容及關鍵問題1.實現資源的統(tǒng)一管理和高度共享以前說開發(fā)的應用系統(tǒng)基本上是采用傳統(tǒng)的客戶端-服務器模式，在這種模式下開發(fā)的系統(tǒng)很大程度上限制了應用的部署、兼容性和擴展性。應用開發(fā)總是存在低水平重復，系統(tǒng)運行維護及升級難度大，各應用系統(tǒng)間缺乏互操作能力，資源和系統(tǒng)整合問題不易解決。為了保證數字工程的先進性和可持續(xù)發(fā)展，需要構建應用服務平臺，結合應用系統(tǒng)的實際需求，在標準化的開發(fā)環(huán)境下構建符合標準的處理邏輯和業(yè)務邏輯，提升和規(guī)范應用系統(tǒng)開發(fā)，保證系統(tǒng)的擴充能力，后端系統(tǒng)集成能力以及系統(tǒng)安全運行等要求。應用服務平臺的內容及關鍵問題2.為應用系統(tǒng)開發(fā)和集成提供基礎數字工程中，要對原有尚有價值的應用系統(tǒng)進行改造，與新建的相關應用系統(tǒng)進行整合，就需要建立應用服務平臺，確定技術實現方式和標準，運用中間件等技術來解決。應用服務平臺的內容及關鍵問題3.為系統(tǒng)整合提供標準和技術手段1)可視化服務基于Web的空間信息可視化服務往往是一種圖形發(fā)布服務，應用服務器根據管理員的配置，從空間數據服務引擎中讀取相應的空間數據，并將其渲染成為一幅符合顯示器分辨率的通用格式的圖像數據?？蛻舳说囊恍┙换ゲ僮魍ㄟ^瀏覽器URL的方式發(fā)送給提供可視化服務的服務器，服務器即可渲染出符合URL請求的渲染后的圖像，客戶端得到圖像后在瀏覽器中顯示出來，這樣就完成一次可視化服務請求。應用服務平臺的內容及關鍵問題4.為系統(tǒng)提供可視化、智能化服務1)可視化服務目前，可提供可視化應用服務的軟件產品還不是很多，常用的有ArcIMS，以及符合OGC規(guī)范的MapServer、GeoServer等開源產品。此外，OGC中與可視化服務密切相關的是Web地圖服務(WMS)規(guī)范，該規(guī)范對應用服務的接口和客戶端請求字符串格式均作了詳細規(guī)定，而且對矢量和柵格數據的可視化應用均能很好地支持。應用服務平臺的內容及關鍵問題4.為系統(tǒng)提供可視化、智能化服務892）智能化服務數字工程的智能化體現在數字工程終端應用中，通過分析模型和領域知識的支持，為決策提供參考依據。分析模型(如疊加分析、緩沖區(qū)分析、空間關系分析等)是實踐過程中人類對空間現象的認知的總結，是基于一種普遍的且具有良好結構的計算模型，計算機軟件可以比較容易地支持其實現，在一些空間信息系統(tǒng)的基礎軟件平臺中已經集成了這些基本空間分析功能;應用服務平臺的內容及關鍵問題4.為系統(tǒng)提供可視化、智能化服務902）智能化服務但由于專業(yè)分析模型沒有(也不可能)包容所有的與決策內容相關的因素(或特定的要求)，降低了計算機軟件在解決這些問題的適應性因此需要擴展軟件系統(tǒng)的處理能力，使其應用的目標不僅能夠處理普遍的模型問題，還可以適應特殊的決策問題。應用服務平臺的內容及關鍵問題4.為系統(tǒng)提供可視化、智能化服務標準是一種普遍遵循的協(xié)議，在該協(xié)議的框架下，使產品、數據、應用等日常生活各方面的內容能夠交流、共享。目前制定的標準平臺很多，如移動通信標準平臺、計算機硬件標準平臺、工業(yè)制造標準平臺等，規(guī)范化定義無論在工業(yè)生產還是信息系統(tǒng)建設中都是相當重要的。在數字工程中，標準平臺是一種保證工程建設順利開展的基礎條件，沒有了標準平臺的制約，開發(fā)的最終產品將很難實現共享、集成。標準平臺概念1.有效控制項目建設的管理由于在項目建設過程中涉及人力、財力、流程控制、進度控制等，可通過制定項目建設可行性分析、項目建設流程規(guī)范等標準達到有效對項目建設過程控制的目的。2.保證項目有效地發(fā)揮效益例如可以通過技術手冊、應用手冊等各種標準文檔，提供對項目整體內容的介紹和使用方法的介紹等，使項目在領域應用中發(fā)揮具體效益。3.滿足可擴展性的需求當某個領域的應用做局部調整時，由于項目建設是按照標準平臺的統(tǒng)一規(guī)范實施的，因此可以提供方便的項目擴展機制。標準平臺標準平臺在數字工程建設中的作用可以概括為以下幾點：4.充分實現資源共享性例如在數據共享、應用共享方面，如果是按照標準或規(guī)范去進行項目建設，就能避免重復建設而帶來的不必要浪費，例如我們可以通過建立政策法規(guī)，規(guī)定基礎數據必須共享，避免目前不同部門或領域由于無法共享到已經存在的數據而不得不重復采集生產基礎數據。5.方便項目的集成數字工程在各個領域的應用、各種軟硬件環(huán)境、數據以及網絡環(huán)境可以較為方便地集成在一起運行。標準平臺標準平臺在數字工程建設中的作用可以概括為以下幾點：標準平臺結構標準平臺——案例標準平臺——內容標準平臺——內容標準平臺——內容標準平臺——內容標準平臺——內容標準平臺——內容標準平臺——內容標準平臺——內容標準平臺——內容9.定位標準空間特征數據中的基礎空間數據奠定了數字工程統(tǒng)一的地理定位標準，主要包括坐標系和高程基準。我國常用的坐標系有1954北京坐標系和1980國家大地坐標系。自2008年7月1日起，中國將全面啟用2000國家大地坐標系。10.OGC地理共享規(guī)范開放地理空間聯(lián)盟(OpenGeospatialConsortium)是一家國際性的行業(yè)協(xié)會，由386家公司，政府機構和大學參加，并協(xié)同制訂公開的標準規(guī)范。OGC規(guī)范為實現互操作提供了解決方案，讓網絡、無線和基于位置的服務和主流的IT技術形成了一個完整的"geo-enable"網絡。OGC為GIS技術開發(fā)者提供規(guī)范，使復雜的空間信息和服務實現通信轉換的元障礙并推動各種應用。標準平臺——內容安全平臺實質上是一種基礎設施，是通過各種技術和非技術的途徑，使建立在其上的應用系統(tǒng)、數據能夠最大程度運行和流通，保證數據不會被非法攔截和利用方法的總稱。由于數字工程涉及的專業(yè)領域面廣泛、數據量大，以及應用、數據的分布性、共享性上的要求較高，因此安全隱患就比較突出，其安全平臺建設就更為必要，難度也更大。數字工程中的安全平臺是系統(tǒng)運行的安全保障體系，該安全體系的組成中既可以通過硬件措施實現，也可以利用軟件功能來達到安全的效果。在實際工作中兩者往往是結合在一起共同組成一個安全平臺體系。安全平臺——概念安全平臺的建設貫穿于數字工程項目建設的準備、實施、運行過程，涉及的安全問題內容主要包括物理安全、網絡安全和信息(數據)安全等。安全平臺——地位物理安全：物理安全是保證數字工程項目中網絡系統(tǒng)各種業(yè)務正常運行的基本前提物理安全的措施主要包括環(huán)境安全、媒體安全、設備安全以及備份恢復等，即在保證基礎設施防護如物理位置的安全性、防止物理通路的損壞、物理通路的竊聽、對物理通路的攻擊(干擾等)、保障網絡硬件設備的安全，阻止盜竊和非法闖入以及防止電磁輻射、供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定等方面滿足安全標準，并提供安全備份和恢復機制。安全平臺——概念網絡安全：網絡安全是構建一個安全保密的網絡傳輸平臺和把好網絡出入口，禁止外部無權用戶的非法進入，防止從網絡傳輸平臺引人的攻擊和破壞造成的安全威脅，保證網絡只給授權的用戶使用授權的服務，確保各種信息在網絡系統(tǒng)中傳輸的安全和保密性。一方面需要實現網絡信息流通，另一方面需要保證信息流通過程中數據的安全性，要在流通和安全等方面進行綜合考慮。安全平臺——概念數據安全是指對信息在數據收集、處理、存儲、檢索、傳輸、交換、顯示、擴散等過程中的保護，使得在數據處理層面保障信息依據授權使用，不被非法冒充、竊取、篡改、抵賴。它是保護物理上的數據不受非安全因素威脅所采取的安全措施，常與網絡安全密切相關。數據安全涉及數據生產、流通、應用等多個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都