基于XML元数据描述的空间数据共享管理平台的实现与应用

维普资讯

第１６卷第１期　

２００７年２月　

测绘工程　

Ｖｏ１．１６　Ｎｏ．１　

ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　ｏＦ　ＳＵＲＶＥＹＩＮＧ　ＡＮＤ　ＭＡＰＰＩＮＧ　

Ｆｅｂ．，２００７　

基于ＸＭＬ元数据描述的空间数据　

共享管理平台的实现与应用　

王建涛，朱龙文　

（北京市遥感信息研究所，北京１０００８５）　

摘要：空间数据的社会、部门、企业的高级别应用的广泛性对日益海量化的空间数据共享提出了更高的要求。元　

数据是空间数据共享管理与交换的最佳解决方案。ＸＭＬ作为扩展性标记语言已经成为实现元数据描述的代语言。　

文中结合ＸＭＬ技术描述的元数据设计空间数据的共享管理平台，功能包含数据的检索、基于空间范围和关键字的　

查询、元数据查看、空间数据集的浏览等功能，实现空间数据的基本交换中心（站），为空间数据的高级别共享提供一　

种可行的实现途径。　

关键词：空间数据；共享管理；元数据；ＸＭＬ；查询检索　

中图分类号：Ｐ２０８　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—７９４９（２００７）（）ｌ一００１２—０４　

Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｐａｔｉａｌ　ｄａｔａ　ｓｈａｒｅ　ａｎｄ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　

ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＸＭＬ　ｍｅｔａｄａｔａ　ｄｉｓｃｒｉｐｔｉｏｎ　

ＷＡＮＧ　Ｊ　ｉａｎ—ｔａｏ，ＺＨＵ　Ｌｏｎｇ—ｗｅｎ　

（Ｒｅｍｏｔｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８５，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｌｅｖｅｌ　ｕｓａｇｅ　ｏｆ　ｈｕｇｅ　ｓｐａｔｉａｌ　ｄａｔａ　ｉｎ　ｓｏｃｉｅｔｙ，ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ，ｈｉｇｈｅｒ　ｄｅｍａｎｄ　

ｉｓ　ｎｅｅｄｅｄ　ｔｏ　ｓｈａｒｅ　ｓｐａｔｉａｌ　ｄａｔａ　ｗｉｔｈ　ｏｔｈｅｒｓ．Ｍｅｔａｄａｔａ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｂｅｓｔ　ｗａｙ　ｔｏ　ｆｉｔ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｓｈａｒｅ　ｏｆ　ｓｐａ—　

ｔｉａｌ　ｄａｔａ．ＸＭＬ，ａｎ　ｅｘｔｅｎｄｅｄ　ｓｉｇｎ　ｌａｎｇｕａｇｅ，ｉｓ　ｔｈｅ　ｏｎｌｙ　ｌａｎｇｕａｇｅ　ｔｏ　ｄｅｓｃｒｉｂｅ　ｍｅｔａｄａｔａ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｉｇｎｓ　ｓｈａｒｅ　

ａｎｄ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｏｆ　ｓｐａｔｉａｌ　ｄａｔａ　ｗｉｔｈ　ＸＭＬ　ｄｅｓｃｒｉｂｉｎｇ　ｍｅｔａｄａｔａ．Ｉｔｓ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ｉｎｃｌｕｄｅ　ｄａｔａ　

ｓｅａｒｃｈ，ｄａｔａ　ｑｕｅｒｙ　ｂｙ　ｓｐａｔｉａｌ　ｂｏｕｎｄａｒｙ　ｏｒ　ｋｅｙｗｏｒｄｓ，ｍｅｔａｄａｔａ　ｖｉｅｗ，ｓｐａｔｉａｌ　ｄａｔａｓｅｔ　ｂｒｏｗｓｉｎｇ　ｅｔｃ．Ｔｈｅ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　

ｇｉｖｅｓ　ａ　ｂａｓｉｃ　ｃｌｅａｎｉｎｇ　ｈｏｕｓｅ　ｏｆ　ｓｐａｔｉａｌ　ｄａｔａ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｅｓ　ａ　ｆｅａｓｉｂｌｅ　ｗａｙ　ｔｏ　ａ　ｈｉｇｈ—ｌｅｖｅｌ　ｄａｔａ　ｓｈａｒｅ　ａｎｄ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｐａｔｉａｌ　ｄａｔａ；ｓｈａｒｅｗａｒｅ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ；ｍｅｔａｄａｔａ；ＸＭＬ；ｑｕｅｒｙ　ａｎｄ　ｓｅａｒｃｈ　

空间数据与社会、经济、企业等部门地理信息产　

业化联系密切，是数字化区域和各个部门空间地理　

元数据库，以获取、浏览、查询相应的空间数据集。　

信息基础设施的重要组成部分。同时，随着空间信　

息应用和产业化的快速发展，造成数据生产部门与　

１　基于ＸＭＬ技术元数据的表达与空间信　

息共享　

空间数据共享平台的架构需要摆脱独立方案的　

实现模式，需要舍弃复杂系统Ｗｅｂ连接的实现方　

法。传统的由开发者主导的由里向外的开发模式应　

当被即时的，快速的应用装配（Ａｓｓｅｍｂｌｅ）所取代。　

同时这样的应用应当具备高可定制性。用基于　

ＸＭＬ技术的元数据表达来描述空间数据是解决这　

一

应用部门的分离。这样，数据的共享管理就成为空　

间信息基础设施建设的重要内容之一。空间数据共　

享与管理的关键主要体现为：１）组织和维护一个机　

构对数据投资；２）为数据集和数据交换中心提供信　

息；３）提供数据转换和数据标准的统一性支持。　

空间数据共享与管理平台是基础性的空间信息　

应用平台之一。数据提供者用它来对要发布的空间　

数据集产生相应的元数据库，管理、更新、维护该元　

数据库。用户通过元数据查询检索系统来查询检索　

收稿日期：２００６—０８—０３　

问题的最佳手段。有了ＸＭＬ元数据描述的空间　

数据，共享平台的各种应用服务就可以通过公共通　

用的接口和统一的开发接口将各种应用功能模块进　

作者简介：王建涛（１９７６－－），男，博士　

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第１期　王建涛，等：基于ＸＭＬ元数据描述的空间数据共享管理平台的实现与应用　．１３．　

行组合和集成，以创建动态的Ｗｅｂ应用。　

空问数据的信息被ＸＭＬ描述表达之后，共享　

＜ｐｕｂｐｌａｃｅ＞ＪＬ京市＜／ｐｕｂｐｌａｃｅ＞　

＜ｐｕｂｌｉｓｈ＞张三＜／ｐｕｂｌｉｓｈ＞　

＜／ｐｕｂｉｎｆｏ＞　

＜／ｃｉｔａｔｉｏｎ＞　

＜ｄｅｓｃｒｉｐｔ＞　

管理平台就能够很方便地在不同的终端之间共享，　

同时架构跨类型和性质的空间数据的应用程序。空　

间数据依次描述就可以多次部署到Ｉｎｔｅｍｅｔ。通过　

采用ＸＭＬ元数据元素来描述空间数据，共享管理　

平台的开发代价显著降低了，开发者只需要与一种　

通用规范的数据接口进行交互，即基于ＸＭＬ的元　

数据记录了中国国界线和各个省（直辖市）的行　

政区划线数据。　

＜／ｄｅｓｃｆｉｐｔ＞　

＜ｔｉｍｅｐｅｒｄ＞　

数据描述的数据集。同时，采用标准的ＸＭＬ及相　

关元数据技术，部署和集成平台的费用大大降低，管　

理流程的更改也无需大量更改应用模块。　

从外部的使用者的角度而言，ＸＭＬ元数据描述　

的空间数据是一种部署在Ｗｅｂ上的接口，它具备以　

下特征：　

１）完好的封装性。ＸＭＬ技术具备接口、对象的　

良好封装性，对于使用者而言，能且仅能看到该对象　

提供的功能列表。　

２）松散耦合。这一特征是源于对象／组件技术，　

当一个ＸＭＬ的空间数据应用接口发生改变的时　

候，调用者是不可见的。对于调用者来说，只要数据　

应用接口的调用界面不变，数据应用接口的实现作　

出变更对他们来说是不透明的。对于松散耦合而　

言，ＸＭＬ／ＳＯＡＰ尤其适合Ｗｅｂ环境的消息交换协　

议。　

３）使用协约的规范性。ＸＭＬ元数据项在授权　

认证、数据完整性等运用规范的方法来描述、传输和　

交换。在所有层次的处理都应当是可管理的。　

４）使用标准协议规范。作为用ＸＭＬ描述的空　

间数据可以使用开放的标准协议进行描述、传输和　

交换。这些标准协议在统一框架下可以进行扩展，　

以适应高级应用的需要。　

下面是基于ＸＭＬ的元数据项对一个空间数据　

集实体进行ＦＧＤＣ元素描述的简单样例，每个ＸＭＬ　

元数据描述了空间数据的一个方面的属性信息。　

＜！ＤｏＣＴＹＰＥ　ＭＥＴＡＤＡＴＡ　ＰＬ『ＢＬＩＣ　一／／　

Ｇ　｜／ＤＴＤ　ＭＥＴＡＤＡＴＡ　２．０ｌＩＥＮ　＞　

＜ｍｅｔａｄａｔａ＞　

＜ｉｄｉｎｆｏ＞　

＜ｃｉｔａｔｉｏｎ＞　

＜ｏｒｉｇｉｎ＞标准分幅数据＜／ｏｒｉｇｉｎ＞　

＜ｐｕｂｄａｔｅ＞２００６０５２０＜／ｐｕｂｄａｔｅ＞　

＜ｐｕｂｔｉｍｅ＞１　５２０４７＜／ｐｕｂｔｉｍｅ＞　

＜ｔｉｔｌｅ＞中国行政区划数据＜／ｔｉｔｌｅ＞　

＜ｇｅｏｆｏｒｍ＞ｓｈｐ格式＜／ｇｅｏｆｏｒｍ＞　

＜ｐｕｂｉｎｆｏ＞　

＜ｔｉｍｅｉｎｆｏ＞　

＜ｔｉｍｅ＞２００４０６２５＜／ｔｉｍｅ＞／／数据采集的时间　

＜ｃｕｒｒｅｎｔ＞２００６０５２０＜／ｃｕｒｒｅｎｔ＞１１当前入库　

时间　

＜／ｔｉｍｅｉｎｆｏ＞　

＜ｓｔａｔｕｓ＞　

＜ｐｒｏｇｒｅｓｓ＞完成＜／ｐｒｏｇｒｅｓｓ＞　

＜ｕｐｄａｔｅ＞需要时进行更新＜／ｕｐｄａｔｅ＞　

＜／ｓｔａｔｕｓ＞　

＜ｂｏｕｎｄｉｎｇ＞　

＜ｗｅｓｔｂｃ＞１３７．＜／ｗｅｓｔｂｃ＞　

＜ｅａｓｔｂｃ＞５０＜／ｅａｓｔｂｃ＞　

＜ｎｏｒｔｈｂｃ＞５０＜／ｎｏｒｔｈｂｃ＞　

＜ｓｏｕｔｈｂｃ＞２＜／ｓｏｕｔｈｂｃ＞　

＜／ｂｏｕｎｄｉｎｇ＞　

＜／ｍｅｔａｄａｔａ＞　

２基于元数据的空间数据共享管理平台设　

计与功能实现　

２．１平台的主要框架设计　

空间数据共享与管理平台主要由空间元数据编　

辑器、服务器管理工具、元数据服务器、空间数据分　

发服务器、空间元数据网关和元数据库等组成。空　

间元数据编辑器依照ＮＳＩＩ空间元数据标准，以良　

好的用户界面提供编辑相关元数据，并以多种格式　

输出。然后用户用元数据索引模块来为空间数据建　

立索引，并加载到元数据库中。　

空间数据共享与管理平台采用Ｃｌｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ　

与Ｂｒｏｗｓｅｒ／Ｓｅｒｖｅｒ混合的体系结构，具有严格的平　

台和操作系统无关性。建立在空间数据交换中心　

（Ｃｌｅａｎｉｎｇ　Ｈｏｕｓｅ）的元数据服务器与各空间数据库　

以星型结构实现网络联结。　

共享管理平台元数据管理的编辑器运行各分布　

式空间数据系统中，由该数据库系统的管理员负责　

向空间数据库系统添加、更新、维护元数据，并实现　

与空间数据集的关联，以维护元数据与数据集的一　

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・

１４・　测绘工程　第１６卷　

致性、完备性和有效性。没有发布权限的用户可通　

过编辑器将元数据提交给空间数据管理平台元数据　

服务器，由元数据服务器进行管理、维护。　

空间元数据管理是实现网络环境下空间数据共　

始下载数据。当用户需要特定数据格式的数据集　

时，可向空间数据转换服务器发送ＸＭＬ描述的请　

求，进行语义无损的空间数据转换。　

享的关键所在，如何实现有效的空问元数据管理，以　

实现空间数据源的抽取、集成、浏览和检索导航，实　

现真正意义上的空间数据共享。　

１）元数据编辑器。系统提供一个所见即所得的　

编辑生成环境，具有可视化、交互式、多窗口的功能，　

图２系统空间数据分发服务器功能框架　

向各分布式空间数据库导入元数据，并与数据集实　

现关联，以便空间数据库统一管理数据集及其元数　

据，实现数据的一致性、完备性。编辑器还应具有向　

服务器提交元数据的功能。图１是元数据编辑和生　

成加载流程图。　

——

元数据

＿＿１元数据Ｉ结构化文本ｌ中心Ｉ

ｌ编辑器｝＿－—————＿．１服务器｝

＿＿———ｌ　

Ｉｌ｜　ｌ

———　

ｌ　

ＴＣＰ／ＩＰ　

ｌ　ｌ　ｌ厍Ｉ　

／　／＾研Ｈ田鹰　／　／　，ｇ　

图１元数据编辑和生成加载流程图　

２）服务器管理工具。分别在服务端和客户端提　

供了一组工具。服务端的工具（服务器管理和日志　

察看）目的是使用户可以设置数据服务器，定义元数　

据，管理用户权限和监视系统及数据的使用状况。　

客户端工具是用来注册、维护和应用元数据库目录　

和资源数据。功能包括节点管理模块（用于实现整　

个系统中节点的注册、增加、删除、配置等功能）、元　

数据服务器设置、空间数据服务器设置、用户帐户的　

管理、数据服务器的登录、索引图、预定义词表、元数　

据服务器访问日志、数据服务器访问日志、数据访问　

的统计分析和数据建立的统计分析等。　

３）元数据服务器。提供易于配置和管理的地理　

信息系统基础平台元数据管理服务器，根据元数据　

浏览器或编辑器的请求对空间数据库服务器进行管　

理、更新和查询。　

元数据服务器根据元数据浏览器的请求对空间　

元数据库进行查询、检索，接受查询结果，负责向浏　

览器返回。元数据查询服务器还可对其管理的各分　

布式空间数据集进行统计分析。同时，它可以对元　

数据发布能力的用户提交的元数据进行存储、管理。　

４）空间数据分发服务器。空间数据分发提供用　

户获取特定数据集的功能，如图２所示。元数据对　

相应数据集的获取方式有详细描述。当用户选择下　

载方式时，解析相应的ＸＭＬ请求，并通过身份、权　

限认证后，可让用户与空间数据服务器建立连接，开　

空间数据转换模块依据ＮＳＩＩ空间数据转换标　

准及其实现方式对不同空间数据格式进行语义无损　

的转换。　

２．２主要功能概述　

１）系统采用Ｗｅｂ连接各节点，各分布式节点具　

有相同的体系结构，独立生成、管理和维护自己的空　

间数据库和相关的空间元数据。　

２）空间元数据编辑器具有友好的用户界面，遵　

守空间元数据标准，可实现多种存储方式的转换。　

３）各分布式节点均遵守Ｚ３９．５０协议，满足用　

户在整个分布式网络系统中查询检索空间元数据库　

的需求，使得系统具有极大的互操作性和开放性。　

４）系统具有元数据查询检索，支持基于地理范　

围、题目、关键词或其它查询要素的查询或联合查　

询。查询界面支持通用浏览器。　

５）系统的元数据管理子系统具有启动、停止、配　

置Ｚ３９．５０服务的功能，可以简单地实现添加、连接　

和管理各节点。　

６）当用户查询检索到特定的空间数据后，系统　

提供空间数据的ｗｅｂ浏览的服务功能。　

７）当用户查询检索到特定空间数据后，可选择　

系统提供的数据获取方式进行数据获取。　

８）依照空间数据转换标准实现空间数据集的语　

义无损的转换，以满足用户的需要。　

９）系统的空间数据管理具有依照系统应用方案　

从空间数据源中抽取、融合支持应用的空间数据的　

功能，以支持空间信息分析和模型分析。　

３　系统实现和总结　

按照上面阐述的ＸＭＬ元数据技术和平台框　

架设计、功能分类，实现了空间数据共享管理系统　

平台的开发。系统运行环境为Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＩＥ浏览　

器，客户端空间数据管理支持矢量、栅格和ＤＥＭ　

数据等多种类型，空间数据入库和元数据编辑支　

持多用户并发访问和数据下载，可以生成空间数　

据的拇指图，自动生成关键元数据项，生成数据集　

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第１期　王建涛，等：基于ＸＭＬ元数据描述的空间数据共享管理平台的实现与应用　．１５．　

覆盖范围等。图３、图４、图５是系统平台运行的　

部分实际界面。　

空间数据的共享管理是建立空间信息交换站和　

数字化区域建设的重要内容。同时也是消除空间数　

据“信息孤岛”和减少部门信息化建设“烟囱”现象的　

关键技术途径。基于ＸＭＬ的元数据技术是实现空　

间数据共享管理的有效工具。为了搭建高效的空间　

数据共享管理平台，设计合理的空间数据元数据结　

构并用ＸＭＬ标签项来表达，将共享管理的功能按　

照基于元数据应用来细化是行之有效的方法。　

图３基于范围、关键字和专题的联合数据查询检索界面　

图４空间数据浏览查看界面　

图５空ｆａ－］数据的详细描述——元数据浏览　

参考文献　

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模型［Ｊ］．测绘通报，２００２（７）：２０　２２．　

［２］冯艳杰，朱欣焰，胡海棠．基于ＸＭＬ的地理空间元数据　

网上发布［Ｊ］．地理空间信息，２００５，３（４）：１６—１８．　

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［责任编辑：刘文霞］　

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