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2019年第7期
收稿日期：2018-07-11基于微服务架构的警用地理信息系统云化设计思路 The Cloudifi cation Design Ideas about Police Geographic Information System
EGERIABased on Microservice Architecture
PGIS 是智慧警务建设中的一个重要基础设施，传统PGIS 采用单体架构实施平台建设，平台中的功能、数据耦合紧密，扩展能力受限。为了实现警务云中PGIS 平台灵活、敏捷的云服务能力，结合警务云总体建设思路，准PGIS 的建设定位，基于微服务架构的设计思路，遵循分层解耦的设计原则，设计PGIS 在DaaS 层、PaaS 层、SaaS 层的建设内容，并融合大数据计算、容器编排等技术作为PGIS 云化建设的技术支撑，实现微服务架构下的云PGIS 平台。 智慧警务；警用地理信息系统；分布式数据库；大数据；云计算；微服务架构
Police Geographic Information System is a part of the intelligence police.Traditional Police Geographic Information System is a monolithic architecture system. The functions and data on the platform are closely coupled, and the expandability is limited. For the purpose of agile service ability of PGIS in the police cloud, combining with the police cloud construction thought, fi nd the correct position of PGIS, based on microservice architecture design idea, follow the hierarchical,decoupling design principle, design DaaS, PaaS and SaaS of PGIS, and integrate container, big data and other new technologies as technical support .
intelligent police; police geographic information system; distributed database; big data; cloud computing; microservice architecture
（广州杰赛科技股份有限公司通信规划设计院，广东 广州 510310）
(GCI Science & Technology Co., Ltd., Guangzhou 510310, China)
【摘 要】
迈好构建新发展格局第一步【关键词】TAN Yunting, XIONG Shan
[Abstract]
[Key words]
doi:10.3969/j.issn.1006-1010.2019.07.008 中图分类号：TN929.5文献标志码：A 文章编号：1006-1010(2019)07-0047-08
引用格式：谭云婷，熊珊. 基于微服务架构的警用地理信息系统云化设计思路[J]. 移动通信, 2019,43(7): 47-54.
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谭云婷，熊珊
1 引言
在“互联网+”时代下，大数据、云计算、微服务等新型技术正驱使警务工作持续走在“智慧化”创新变革的道路上，PGIS （Police Geographic Information
System ，警用地理信息系统）属于智慧警务中的时空信息服务，以警用电子地图为核心，以时空信
息技术为支撑，服务于公安全业务领域。围绕警务地理信息应用需求，PGIS 在设计之初已充分考虑了数据资源、功能组件在应用需求上的通用性，以组件+服务+模板 的方式提供平台服务，实现了基于平台的PGIS 个性化
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应用建设。随着平安城市的建设发展，社会大众对公安部门提出了更高的警务响应力度，从而在公安内部形成了高效、应变的信息化应用需求，面对动态多变的公安业务需求，传统PGIS的单体架构逐步暴露出开发效率低、集成能力低、部署频率低等问题，随着云计算、大数据、微服务架构等前沿技术的高速发展，公安PGIS建设迎来了云化改造、服务化建设的发展机遇与挑战。如何融合新技术，划清与警务云的建设边界，理顺PGIS建设范畴与改造重点，突出PIGS的服务重心，是PGIS云化建设需要重点考虑的问题。云PGIS是警务地理信息基础平台的云化实现，作为警务地理信息云，应具备GIS在警务应用中的开放能力，其开放性应包含功能的开放以及数据资源的开放性，围绕警务应用需求，抽象原子性的G I S基础功能服务，通过服务聚合的方式融合警务资源与GIS基础功能，形成PGIS服务（
force10
如犯罪热点、越界分析等），为进一步基于PGIS服务快速搭建业务应用提供服务支撑能力。
PGIS的设计定位是公安警务云平台的PGIS服务，作为警务云的一部分，其数据、服务资源由警务云平台统一归口与发布，另外，为了保障PGIS的相对独立性，其总体架构也应包含数据资源、平台以及门户三个层建设内容，从而实现空间数据统一管理、PGIS能力统一提供、PGIS服务统一发现，使PGIS专业人员具备数据处理、服务开发的专业分析平台，也为PGIS应用需求者提供统一的资源访问入口。
图1为PGIS总体架构图。
PGIS业务侧重为警务应用提供PGIS能力，围绕PGIS服务职能与范围，PGIS平台的建设重点在数据资源层与平台服务层。数据资源是PGIS平台的重点，建立警用基础地理信息数据库，对上层应用提供数据支撑；平台层通过对警务GIS应用进行能力抽象，提取通用PGIS功能，采用服务化的思维开展PGIS服务建设，并充分利用警务信息化建设的中间件资源、基础设施资源实现PGIS服务的敏捷开发与智能部署，可考虑采用容器服务提升PGIS的服务自动伸缩能力；应用层可采集、制图、开发三个基础应用，一方面，提供通用采集工具，并为非标准化的业务应用提供快速标绘、制图的服务，另一方面，基于模板配置的工作方式，面向临时性、紧急性的警用业务，提供应用快速搭建的服务。PGIS的服务资源通过服务门户对外发布，用户通过浏览、检索等方式查看、获取应用资源，建立自己的PGIS应用系统。
2 数据服务层设计
PGIS数据服务层主要由数据资源与数据服务两部分内容组成，数据资源包括警用地理信息数据库、标准地址数据库与业务关联数据库三大核心数据库，其中，警用地理信息数据库又分为基础信息库、公共信
图1 PGIS总体架构图
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息库与业务专用库三部分内容。PGIS 大数据通过数据采集、数据整合、存储管理、数据服务、数据管理5个过程完成PGIS 数据全生命周期管理。
图2为PGIS 数据架构图。
2.1 数据分析
公安P G I S 基础数据资源包括基础信息、公共信息与业务专用信息，基础信息是PGIS 地理底图所需的二、三维地图信息，基础地理地图是国家智慧城市建设内容之一，因此，警用公共基础地理信息资源一般可向国土、测绘部门申请获取，结合PGIS 数据建设标准进行配图、切图、发布应用，另一方面，也可
护信息、地址元素、地址类型等，标准地址在公安以房管人、报案定位等工作中起了重要作用。
业务关联数据库是警用业务系统通过地址匹配服务形成的业务图层数据，主要包括各业务系统中的人员、案件、物品、机构要素于地理空间要素的关联信息，警用业务系统中很多地方都存在地址描述信息，为了形成直观的空间图面信息，对业务数据提取业务编码、业务信息、地址数据，基于标准地址库，通过地址匹配服务获取业务数据的空间属性，业务关联数据库为业务快速定位、及时做出空间决
策提供了重要信息基础。
PGIS 的数据特
PGIS 涉及的数据主要分
森林公园管理办法
/准据库进行管理，其中，进制格式的文件格式，
图2 PGIS 数据架构图
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2019年第7期3 应用支撑层设计
3.1 平台架构
根据警务云总体建设目标与PIGS主体建设内容展开分析，PGIS是警务云中的一个通用能力平台之一，公安部对警用地理信息系统定义了一个平台，一组工具、一组服务、一组应用模板的建设框架，虽然以往的PGIS建设尚未考虑云化技术，但其对细颗粒度服务抽象理念与当前微服务架构思想是契合
电解质饮料的，参考以往PGIS业务组件设计方案，结合当前业务需求与GIS、微服务架构等新技术发展方向分析PGIS应用支撑层的设计框架，PIGS应用支撑层建设内容分为两部分，一方面是核心PGIS功能接口建设，另一方面，需考虑PGIS对警务云平台的服务需求，充分利用警务云资源提升PGIS的服务能力。
图3为PGIS应用支撑平台架构。
PGIS的核心能力建设侧重于GIS技术为警用业务提供的服务能力，按照应用层次的逐步深入，可将PGIS服务分为三个类别，分别是数据类服务、功能类服务和分析类服务。数据服务是基础，通过对数据层的时空数据、瓦片数据、三维数据等数据资源进行接口封装，其服务能力应包括数据资源的查询及维护能力；功能服务围绕PGIS应用过程中的通用需求建立基础GIS能力建设，面向业务执行者提供基础性的数据处理、业务应用服务；分析类服务侧重数据、基础功能的融合分析应用，面向分析、决策者提供高级GIS分析应用服务。PGIS核心能力以OGC、REST等互联网接口方式提供服务接入能力。
基于微服务总体架构思想，PGIS核心服务需通过警务云平台提供的服务部署、发布等能力支撑，从而实现PGIS服务与应用需求端的对接集成，围绕PGIS服务能力建设、服务部署以及服务发布三方面需求，警务云平台需提供应用集成服务、应用部署与运行服务以及服务网关三个主要应用支撑能力。应用集成服务为PIGS核心能力提供数据库、用户认证、缓存等中间件服务，通过集成中间件服务，PGI
S具备服务化的基础能力；部署服务为PGIS功能服务提供了以容器为载体的集部署能力，实现动态适应业务访问压力的承婚姻挤压
此类数据的数据量非常庞大，由海量小型文件（图片、索引文档）构成，具备海量小数据特征，在读写方面，读取要求高，写入需求小，可采用面向文档存储的N o S Q L数据库进行存储，当前主流的分布式文档型数据库有MongoDB和CouchDB，MongoDB比CouchDB具有更高的写负载，对于频繁更新的数据适合采用MongoDB数据库。而CouchDB的优势在于数据的强一致性，对于数据可靠性要求高的应用，选择Cou c hD B数据库，另外，静态数据的存储需要增加高速缓存管理机制，提升数据读取速度。矢量数据、警务业务公共/专用数据、标准地址库数据、业务地理关联数据为基础支撑性数据，且具备空间特征，可采用关系型数据库结合空间数据引擎SDE构建PGIS 空间数据库管理系统，基于可扩展的存储解决方案考虑，而MPP架构的分布式数据库集方案是关系型数据存储可扩展性的最佳保障，支持MPP架构与空间特性的主流存储方案有Oracle+oracle spatial+RAC以及PostgreSQL+PostGIS+Greenplum，两者均为在基础数据库的基础上增加空间特性与分布式存储方案，前者是商业解决方案，成本较高，但稳定性较好，学习成本较低，后者是开源方案，可获取低成本的PB级数据存储与处理能力，目前也具备了很多互联网公司的应用案例，与传统关系型数据库对比，具有一定的学习难度。
动态数据包括从互联网、移动设备、物联网等数据获取端不断流入实时数据及其所形成的历史数据，
动态数据的关注点是实时海量数据的接入与呈现，辅以对历史数据的存储与分析利用，因此，动态数据的计算复杂度不高，侧重接入与呈现效率，可视化以聚合呈现技术为主。Elasticsearch全文搜索引擎涵盖了分布式检索、分布式存储、空间检索以及地理位置聚合等能力，可有效实现空间动态数据的存储管理与高速读写，采用Elasticsearch作为实时大数据的存储方案，可有效管理实时大数据，实时输出聚合图、热力图等实时数据GIS可视化效果。目前，Arcgis、Supermap等GIS产品提供商均采用Elasticsearch作为时空动态数据的存储解决方案。
图3 PGIS 应用支撑平台架构
载资源伸缩能力；服务网关为PGIS 服务提供了服务发现、负载均衡、服务路由的能力支撑，最终实现服务的对外发布与集成应用。
3.2 数据类服务
P G I S 数据资源主要包括二维数据、三维数据、时空数据与标准地址数据，为了保障数据服务的开放性，数据应支持符合OGC 标准的服务访问方式，并以SOAP 、REST 等webservice 方式暴露服务接口。二维数据包含两种服务方式，相对稳定的静态底图数据一源信息，访问图43.3 PGIS 功能服务可定义为GIS 图4 数据服务逻辑架构
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