探讨元数据的地理信息服务方式
1. 地理信息服务的发展
地理信息技术发展至今，经历了技术研究、集成应用到产品服务，直到今天正在向信息服务转变。地理信息服务(Geographic Information Services，GIS)就应运而生，它是提供地理信息相关服务的Web 服务，它包括地理数据服务和地理信息系统信息处理功能的服务。其关键在于要实现地理信息的标准化以及地理信息处理功能的通用性，只凭地理数据转换远不能实现信息的共享，只有在更高层次上不同应用及系统之间相互合作，实现互操作，才能真正达到目的[16]。
从之前的地理信息系统发展成为现在的地理信息服务，除了给用户精确的空间地理信息呈现之外，系统更加强调用户对于地理信息的感官感受以及提供更加便捷、快速、自取所需的地理信息服务。用户对于地理信息服务这一概念强调的是“服务”，可以理解为“辅助用户进行行为决策”，那么将地理信息转化为辅助用户进行行为决策的工具这一过程中的所有问题均可以认为是地理信息服务所需要研究的内容，并由此构成地理信息服务的研究框架。
首先是地理信息本身的问题，即采用何种数据源，应该满足何种质量要求和标准，以及如何有效地组织和管理数据等。其次，是服务所依托的技术，包括信息的获取、处理、传输、接收和表现等。然后，是通过何种手段和方式向用户提供地理信息服务的问题，也就是服务模式。接着，是向谁提供服务以及提供何种服务的问题。最后，地理信息服务作为一个产业，必定像其他产业一样，面临政策分析、市场分析、用户需求分析、运营分析等问题。
国际公共地理空间协会（OGC）是国际上最权威的定义地理信息服务界面规范的组织。
OGC 将地理信息服务分为下列几类核心服务[4]：索引服务(Catalogue Service)、数据服务(DataService)、数据处理流程服务(Processing Service)和地图显示服务(Portrayal Service)。OGC 还定义了不同种类地理信息服务的抽象接口与实现规范，包括Web 地图服务（Web MapService）、Web 地理要素服务（Web Feature Service）、Web 覆盖服务（Web Coverage Service）、Web 对象服务（Web Object Service）、Web 通知服务（Web Notification Service）、Web 注册服务（Web Registry Service）等。在这些Web 服务中，WMS、WFS、WCS 和WOS 是访问地理信息数据的服务规范，WNS 和WRS 是实现地理信息服务的基础设施服务。
2. 元数据及地理空间元数据
元数据是关于数据的数据。元数据一般用于描述数据的内容、质量、条件，让使用者或者计算机能够确定数据的位置，从而访问或了解数据。通常元数据能给我们提供以下有用的数据信息：1) 数据的提供者是谁；2) 数据创建时间及地点；3) 数据创建的原因及其目的；4) 数据内容及数据格式；5) 数据的使用限制是什么；6) 数据的精确范围与宽度；7) 数据与数据的相关关系[17]。
不同的组织和个人根据他们的具体用途对元数据的定义也有所不同。而在本文看来，地理空间数据元数据是指地理空间相关数据集和信息资源的描述信息，它是对空间特征的概括和抽取。元数据信息可提供空间数据集的特征资料，如空间数据集内容、质量、表示方式、空间参照系及管理方式等，数据用户可据此来确定该数据的名称、来源、组织结构、适用范围等。
特别是在Web GIS 或地理信息服务的解决方案中，地理信息元数据己经从一种数据描述与索引的方法扩展到包括数据发现、数据转换、数据管理和数据使用的整个网络信息过程中不可或缺的工具和方法之一，是数字地球和空间信息基础设施的核心内容之一[15]。
3. 基于元数据的地理信息服务方式
随着地理信息科学的发展，由提供数据转向提供服务的模式，元数据的应用也渐渐改变方向，由管理地理信息数据转向管理地理信息服务。作用领域主要有两种：服务注册与服务发现。服务提供者通过元数据注册发布服务，用户利用元数据发现获取服务。鉴于地理空间元数据的重要性，一些国际标准化组织纷纷推出了相关的元数据标准，而众多的研究机构和一些GIS 厂商也将元数据的管理及元数据解决方案纳入自己的研究范围[10]。当前，地理空间元数据研究，己经成为地理信息系统研究领域的新热点。
综合元数据的特点和地理信息行业的发展趋势， 基于元数据的地理信息服务方式主要有几下几种：
3.1 元数据提供服务
元数据提供服务是以元数据为服务内容，直接提供给用户的是数据或服务的元数据信息。包括元数据查询、浏览、录入、修改、删除等功能，分别开放给不同权限的用户。用户能通过系统查看数据或服务的具体信息，如内容、质量、表示方式、空间参照系及数据获取途径等。在这种服务方式中，元数据是最终直接呈现给用户的结果。用户只能通过元数据中的相关联系信息和获取方式来获得元数据所指向的地理信息资源，同时元数据为这些资源的使用提供了参考信息。
3.2 元数据索引服务
元数据索引服务真正提供给用户的是分布式的、不同类型的地理信息数据与服务等资源。元数据在这种方式中起索引作用，用户通过对元数据所包含内容进行搜索，获得该数据或服务的详细信息，并能通过链接直接到达该资源。
3.3 元数据支撑服务
与之前两种方式不一样，元数据支撑服务中元数据的并不显性的方式呈现给用户，而是隐含在具体的地理信息服务中。元数据作为系统支撑来组织和管理各种数据与服务，在功能实现的各个方面都有元数据的影子。在系统建设和维护中，元数据也一同维护，并对整个系统持续发展提供保障。现在大多数地理信息服务方式都以这种方式来组织。
4. 关键技术
4.1 AJAX 客户端异步请求技术
Ajax 是异步JavaScript 和XML 的简称，Jesse James Garrett 在2005 年发表的一篇文章《Ajax: A New Approach to Web Applications》中首次使用这个词。在这篇文章中，他详细论述了桌面应用和Web 应用之间区别及界限，并将Ajax 定义为[3]：Ajax 不是一种新技术，它是几种成熟Web 技术以新的方式组合而成； Ajax 使用XMLHttpRequest 进行异步数据传输，以XHTML 和CSS 作为显示标准，使用文档对象模型(Document Object Model)作动态显示和交互，使用XML 和XSLT 做数据交互和操作，通过JavaScript 将以上技术结合在一起，其技术组成所示。其中JavaScript 好比人体结缔组织，将各部分有机的联系成一个整体。
4.2 元数据服务与地图服务、数据服务的一体化服务体系
现在有很多针对元数据的研究只专注于元数据的标准、元数据本身的结构，而忽略了元数据与其他地理信息服务的结合。事实上，元数据是关于数据的数据，离开其它地理信息服务，它将没有意义。如果脱离了空间数据，这里的元数据和其它用途的元数据也将没有任何不同。只有同时研究元数据技术和地图服务、数据服务等地理信息服务，才能使研究的价值得到更好的体现。
根据OGC 提出的规范，按照WFS 和WMS 标准，系统可以引入OpenLayers 框架，将地图服务按照一种固定的格式以URL 的形式提供给用户，使用户通过这个URL 链接可以很方便的访问到。OpenLayers 是一个用于WebGIS 开发的开源Javascript 框架，它实现访问地理空间数据的方法都符合行业标准，可以不依赖服务端直接在客户端显示地图数据。
4.3 XML&XSL 元数据管理技术
为了易于地理信息元数据的网络传输和共享，我们采用XML(Extensible MarkupLanguage)语言来描述元数据。在Internet 环境下，XML 已经成为一种工业标准，基于XML的数据表示可以很好地在不同的系统和平台间进行交互。与HTML 不同的是，XML 可以通过定义不同的标记(Tags)给数据赋予不同的语义。这些特点使得人们可以很方便地用XML来定义元数据标准中使用的数据结构，同时使用XML 存储树状结构的元数据，并且可以和网上发布实现无缝连接。
XSL 是一种可扩展样式表语言，是用于以可读格式呈现 XML 数据的语言。XSL 之于XML 的作用就像CSS 之于HTML。通过XSL 转换后的XML 数据就变成了浏览器能识别的HTML 段。在网页的设计中将需要由XSL 动态转换XML 生成的部分挖空，然后用XSL 语句从XML 中筛出相关的数据来填充。虽然同为样式表，但它与CSS 有很大区别。XSL 对XML 中的内容的控制性加强，能进行有条件的选择。此外XSL 还支持函数、循环、条件等流程控制操作，使程序更简洁。XSL 遵循与XML 相同的语法规则。
5. 总结
目前，地理空间元数据的研究正成为地理信息领域新的研究热点。在当前地理信息服务兴起、WebGIS 蓬勃发展的情况下，怎样让元数据的作用得到最大化发挥十分迫切。本文从地理信息服务的发展出发，对地理空间元数据进行研究，得出三种基于元数据的地理信息服务方式的思考，并对其实现所需的关键技术进行了论述。
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参考文献
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