CN101639852A - 一种分布式地学数据共享的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种分布式地学数据共享的方法和系统，方法包括：设置一总数据共享系统及至少一分数据共享系统，总、分数据共享系统分别具有一前台数据共享子系统、一后台数据管理子系统及一网络服务子系统，分数据共享系统与总数据共享系统之间通过网络服务子系统进行互操作；利用前台数据共享子系统进行地学数据汇交；后台数据管理子系统对所汇交的地学数据进行技术审查；由总数据共享系统的后台数据管理子系统对所有通过技术审查的地学数据进行安全审查，对通过安全审查的地学数据进行发布；利用前台数据共享子系统对已发布的地学数据进行数据查询和访问。本发明提高了数据共享服务的质量、便捷程度和效率。

Description

一种分布式地学数据共享的方法和系统

技术领域

本发明涉及数据共享的方法和系统，尤其是涉及一种分布式的地学数据共享的方法和系统。

背景技术

随着社会经济的发展和全球环境变化问题的日益突出，地学数据资源变得越来越重要，一方面地学数据资源是支撑地球科学各分支学科研究，了解地球各大圈层现状、变化规律及其演变机理，开展全球变化等方面研究的基础；另一方面地学数据资源是支撑国家和各行业部门进行社会经济可持续发展战略决策的基础。长期以来，各行业部门组织了不同规模和类型的监测，形成了系列化的地学数据资源，如：地质调查、气象观测、水文监测、生态环境监测等；科研院所和高等院校也在科研活动中产生了大量的地学科研过程与成果数据。近几十年来，随着科学技术的进步，特别是对地观测技术的发展，地学数据更是以前所未有的速度在增长。然而，由于共享理念、部门利益和共享技术等方面的原因，上述存放在不同地理位置的分布式地学数据资源并没有得到有效的共享，导致一方面是一些单位囤积了海量的地学数据，造成了巨大的存储和管理负担，难以及时有效地开展数据资源的规范化整理，数据资源得不到充分的利用；而另一方面一些急需地学数据资源的单位、科研项目和地学科技工作者又缺乏数据资源，极大影响了研究的进度，有时没有办法又开展新一轮的数据资源重复建设。因此，开展分布式地学数据资源的共享，实现地学数据资源从数据拥有者向数据使用者的流动，促进和提升地学数据资源的利用率和价值具有重要的意义。

当前分布式信息资源共享的系统主要有两种方式，一是集中式的体系架构，二是分布式的体系架构。集中式的体系架构是指利用一个网络系统，为数据的拥有者和使用者提供集中的数据汇交和数据共享服务功能。分布式的体系架构是指利用多个物理上分布、逻辑上统一的网络系统，数据拥有者可以在不同的网络系统中汇交自己的数据，数据使用者可以在任何一个网络系统中查询和获取整个分布网络系统中的数据资源。集中式体系架构具有结构简单、易于维护等优点，但同时也面临着负担过重、容易引起网络堵塞等隐患，特别是随着共享用户的增多，地学数据资源量的增加，仅通过一个网络系统提供数据服务，极其容易引起网络的堵塞。另外，由于地学数据资源涉及地球系统五大圈层不同学科的数据资源，如地理、地质、地球物理、海洋、地震、生态等，要求具有不同学科专业背景的人员对这些数据资源进行管理和服务，因此，通过一个网络系统进行地学数据资源的共享，很难实现这么多学科数据资源的管理和个性化共享服务。因此，分布式地学数据资源的共享更应该采用分布式的体系架构。

分布式信息资源共享的体系架构主要有四种：集成、联邦、收集和采集。集成是在对资源深层次挖掘的基础上，实现概念、语义的联合和知识的互操作。在当前网络上实现这样大规模的语义联邦不太现实，但是概念空间的构造为未来信息资源的共享提供了一些思路。联邦是指将查询请求分发到各个信息仓储去分别执行，收集返回的检索结果，汇总、整理后交给用户。联邦的方法要求每个仓储都支持统一的搜索语言，或者在本地语言和协议语言间相互转换，而且要对查询做出快速的实时响应。联邦是一种比较昂贵和复杂的操作模式，但是本地仓储的自治性高，开放性和灵活性较好。Z39.50(InformationalRetrieval Service Definition and Protocol Specificationsfor Library Applications，信息搜索协议)就是一个典型的联邦协议。收集是先把各仓储中的资源收集到本地，而利用本地的资源拷贝提供服务：Google、Infoseck等搜索引擎中的网络爬虫是最典型的收集者。收集方法的主要问题是需要大量的网络资源，会增加服务器负担；更新负荷大，数据同步困难。大多数的仓储大多一般都采用数据库技术，爬虫程序无法获取其内部的资源，而且各仓储的权限和收费政策都不相同，因此在信息资源共享的互操作方案中很少采用收集的方法，除非各个仓储愿意把自己的资源交出来。采集方法不直接收集原始资源，只是将关于这些资源的元数据从各个仓储中收集来提供检索服务，原始资料还需要到它所在的仓储中去提取。OAI(Open ArchivesInitiative)是一种典型的采集方式。该方法不影响本地仓储的软件结构，而且不要求各仓储完全开放自己的本地资源。这样，既降低了对远程仓储的要求，又实现了联合检索，是一种较经济的互操作模式。这样的方法需要各个仓储的积极配合，例如准备元数据，转换成统一的格式，提供采集接口等，并且遵循统一的协议和标准。

中国高等教育文献保障系统CALIS构建了一个“全国中心-地区中心-高校图书馆”的三级保障网络结构，采用集中式的构架，各高校图书馆将资源集中在地区中心，地区中心再将资源集中在全国中心，其优点是易于维护和实现、控制简单，但该模式是以各分馆失去了对自己的资源控制权为代价的，另外还牵涉到各分馆资源格式与中心资源格式的差异导致大量的转换工作、本地资源与中心资源一致性的维护等问题。中国气象科学数据共享网构建了一个由国家、区域和省级共享服务节点组成，以大气科学为主，涵盖气候系统领域的分布式网络体系。气象科学数据共享平台由元数据系统、网站系统和认证中心三部分组成，其中元数据系统包括元数据网关、元数据服务器和元数据库组成，采用Z39.0协议实现气象科学数据的全局搜索。重庆维普资讯有限公司基于Z39.50实现了中文科技期刊数据库、外文科技期刊数据库、中国科技经济新闻数据库、中文科技期刊数据库的跨库检索。

综上，当前分布式的信息共享平台体系主要有三种典型的模式：一是以Z39.50协议为代表的联邦模式，采用分布检索方式；二是以网络爬虫为代表的集中模式；三是以OAI为代表的采集模式，采用集中检索方式。

联邦模式要求每个仓储都支持统一的搜索语言，或者在本地语言和协议语言间相互转换。另外支持联邦模式的Z39.50协议是一个重量级的协议(为了降低标准的复杂性，ZIG成员已经提出以Web服务方式实现Z39.50的下一代协议ZING)，标准的实施需要软件开发者了解数据结构、网络通讯、编码解码等多方面的知识，使用起来比较麻烦。同时，需要对查询做出快速的实时响应，是一种比较昂贵和复杂的操作模式。

收集方法需要大量的网络资源，会增加服务器负担；更新负荷大，数据同步困难。对于数据库数据，爬虫程序无法获取其内部的资源，除非资源拥有者愿意将自己的资源交出来。因此，收集模式不适合应用于数据共享上。

采集方法不直接收集原始资源，只是将关于这些资源的元数据从各个仓储中收集来提供检索服务，原始资料还需要到它所在的仓储中去提取，共享的是元数据而不是文献本身。该方法既不影响本地仓储的软件结构，而且不要求各仓储完全开放自己的本地资源，已经越来越多地被应用到联合检索中，是一种较经济的互操作模式。

上述三种模式各有优缺点，然而无论是联邦方式，还是收集方式，或者是采集方式，都只是对数据资源的联合查询，无法对数据资源的质量进行控制。在地学数据资源共享中，不仅要能够获取到数据资源，更强调的是获取到可用的高质量数据资源，因此，在数据汇交过程中需要对汇交的元数据、数据服务等质量进行控制，这必然涉及到分布式网络系统之间的功能互操作。

发明内容

本发明解决的技术问题在于，提供一种分布式地学数据共享的方法和系统，实现分布式数据共享系统之间数据的互操作和功能的互操作，提供分布式地学数据资源的多点汇交、同步收割，审查发布以及一站式的地学数据资源搜索和透明访问功能，促进数据资源从数据拥有者向数据使用者的流动，实现数据资源的共享，提升数据资源的价值。

本发明公开了一种分布式地学数据共享的方法，其特征在于，包括：

步骤1，设置一个总数据共享系统以及至少一个分数据共享系统。所述总数据共享系统具有一前台数据共享子系统、一后台数据管理子系统以及一网络服务子系统，所述分数据共享系统具有一前台数据共享子系统、一后台数据管理子系统以及一网络服务子系统。每个分数据共享系统与所述总数据共享系统之间通过所述的网络服务子系统进行互操作；

步骤2，利用所述总数据共享系统的前台数据共享子系统，或，所述分数据共享系统的前台数据共享子系统进行地学数据汇交；

步骤3，利用所述总数据共享系统的后台数据管理子系统，或，所述分数据共享系统的后台数据管理子系统对所汇交的地学数据进行技术审查；

步骤4，由所述总数据共享系统的后台数据管理子系统对所有通过技术审查的地学数据进行安全审查，并对通过安全审查的地学数据进行发布；

步骤5，利用所述总数据共享系统的前台数据共享子系统或分数据共享系统的前台数据共享子系统对已发布的地学数据进行数据查询和访问。

所述步骤2进一步包括：按照设定的地学元数据标准和元数据编写规范，汇交地学元数据；根据地学元数据的数据集格式和存储方式，汇交地学数据服务；将所述地学数据服务与所述地学元数据进行绑定。

所述步骤2进一步包括：所述总数据共享系统的前台数据共享子系统，或，所述分数据共享系统的前台数据共享子系统，根据所述地学元数据标准，对汇交的地学元数据进行有效性审查，将通过有效性审查的地学元数据存储入所述总数据共享系统的数据库或所述分数据共享系统的数据库。

所述地学元数据标准包括：数据集标识信息、内容信息、分发信息、数据质量信息、图示表达目录信息、数据模式信息、元数据维护信息和元数据参考信息中的一种或几种。

所述地学数据服务包括：文件服务、数据库服务、FTP服务、地理信息服务、HTTP服务和离线服务中的一种。

所述步骤3进一步包括：当技术审查不通过时，所述后台数据管理子系统发出修改地学数据的提示，同时返回不通过原因；

当技术审查通过时，所述后台数据管理子系统将数据状态设置为待发布；

其中，对于所述分数据共享系统中审查通过的地学数据，由分数据共享系统调用所述网络服务子系统中的元数据同步管理服务，将所述地学数据推送到总数据共享系统中。

所述步骤4进一步包括：

所述总数据共享系统的后台数据管理子系统调用所述网络服务子系统中的元数据同步管理服务，将安全审查通过的地学数据在所述分数据共享系统的数据库中的数据状态设置为已发布；

所述总数据共享系统的后台数据管理子系统对通过安全审查的地学数据进行发布。

所述总数据共享系统或分数据共享系统的数据库为XML混合数据库。

所述数据查询和访问的步骤进一步包括：

利用所述总数据共享系统的前台数据共享子系统或分数据共享系统的前台数据共享子系统，通过数据目录导航或元数据搜索的方式，查询所需的地学元数据，得到返回的查询结果；

根据该地学元数据所绑定的数据服务，提供数据浏览或下载。

所述步骤2之前还包括：设置一认证系统，所述总数据共享系统与所述认证系统之间进行网络连接，所述分数据共享系统与所述认证系统之间进行网络连接，所述认证系统用于实现用户的注册和登录认证。

所述步骤2还包括：在汇交地学元数据后，汇交与地学元数据对应的缩略图和数据文档。

本发明还公开了一种分布式地学数据共享的系统，包括：

一个总数据共享系统以及至少一个分数据共享系统；

所述总数据共享系统包括前台数据共享子系统、后台数据管理子系统和网络服务子系统；

所述分数据共享系统包括前台数据共享子系统、后台数据管理子系统和网络服务子系统；

所述总数据共享系统和每个所述分数据共享系统之间通过所述网络服务子系统进行互操作；

所述前台数据共享子系统用于汇交地学数据，以及对已发布的地学数据进行数据查询和访问；

所述后台数据管理子系统用于对所汇交的地学数据进行技术审查，其中，所述总数据共享系统的后台数据管理子系统还用于对所有通过技术审查的地学数据进行安全审查，并对通过安全审查的地学数据进行发布。

所述前台数据共享子系统包括：元数据汇交模块，用于实现按照设定的地学元数据标准和元数据编写规范，汇交地学元数据；数据服务汇交模块，用于根据地学元数据的数据集格式和存储方式，汇交地学数据服务；绑定模块，用于将所述地学数据服务与所述地学元数据进行绑定；有效性审查模块，用于根据所述地学元数据标准，对汇交的地学数据进行有效性审查，将通过有效性审查的地学元数据存储至所述总数据共享系统的数据库或所述分数据共享系统的数据库中。

所述后台数据管理子系统包括：技术审查模块，用于对汇交的地学数据进行技术审查；其中，所述分数据共享系统的后台数据管理子系统通过所述网络服务子系统的元数据同步管理服务，将通过技术审查的地学数据推送到所述总数据共享系统，对未通过技术审查的地学数据，发出修改地学数据的提示，同时返回不通过原因。

所述总数据共享系统的后台数据管理子系统还包括：

安全审查模块，用于对所有通过技术审查的地学数据进行安全审查，并调用所述网络服务子系统中的元数据同步管理服务，将安全审查通过的地学数据在所述分数据共享系统中的数据状态设置为已发布；

发布模块，用于对通过安全审查的地学数据进行发布。

所述数据库为XML混合数据库。

所述前台数据共享子系统进一步包括：查询模块，用于通过数据目录导航或元数据搜索的方式，查询所需的地学元数据；访问模块，用于根据返回的查询结果，进行地学元数据访问，进行下载或浏览。

所述系统还包括一认证系统，所述总数据共享系统与所述认证系统之间进行网络连接，所述分数据共享系统与所述认证系统之间进行网络连接，所述认证系统用于实现用户的注册和登录认证。

所述前台数据共享子系统还包括其他数据汇交模块，用于汇交与地学元数据对应的缩略图和数据文档。

所述总数据共享系统还包括网络监控服务器，所述网络监控服务器用于监控所述总数据共享系统与所述分数据共享系统的运行状态。

本发明的技术效果是：

通过本发明提出的分布式地学数据共享的方法和系统，数据拥有者可以将自己的数据资源按照元数据和数据服务两个层次在任意一个网络系统上进行汇交，汇交的元数据、数据服务和数据文档需要经过技术审查和统一的安全审查才能对外发布，提高了对外服务的数据资源的质量和安全性。数据使用者在任何一个网络系统上可以搜索到所有的元数据并透明访问和获取这些分布的地学数据资源。通过本发明提出的分布式地学数据共享的方法和系统，避免了网络堵塞的隐患，能够对地学领域不同学科或区域的数据资源进行有效的汇交、管理和审查，提供专业的学科或区域地学数据资源的一站式共享服务，极大提高了数据共享服务的质量、便捷程度和效率。

附图说明

图1所示为本发明的分布式地学数据共享的系统结构图；

图2所示为本发明的分布式地学数据共享方法的整体流程图；

图3A、3B为本发明的分布式地学数据共享的方法的详细流程图；

图4所示为本发明的分布式地学数据共享系统的结构图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：采用分布式的软件体系，利用多个物理上分布、逻辑上统一的网络系统实现分布式地学数据资源的共享。为了解决多源、异构地学数据资源的统一、快捷的共享，将地学数据资源抽象发布成元数据和数据服务两个层次。为了解决多个网络系统之间的功能互操作，采用Web Services技术将核心的地学数据共享功能抽象为网络服务并分别部署在这些网络系统上。基于分布式的软件体系，通过分布式地学数据资源汇交、审查发布和搜索访问三个主要流程，实现分布式地学数据资源的共享。

以下通过具体的实施例结合附图详细说明本发明的分布式地学数据共享的方法和系统。如图1所示为本发明的分布式地学数据共享的系统结构图。

本发明的分布式地学数据共享的系统100包括一个总数据共享系统1以及至少一个分数据共享系统2。总数据共享系统1和分数据共享系统2都承担着地学数据汇交和共享服务的功能。总数据共享系统1以及至少一个分数据共享系统2部署在不同的地理位置上，通过网络及其网络服务子系统将彼此联系在一起。数据拥有者通过分散于各地的分数据共享系统2或者总数据共享系统1汇交地学数据，数据使用者可利用分数据共享系统2或者总数据共享系统1进行数据查询和访问，进而实现数据共享。

总数据共享系统1或分数据共享系统2可分别设置在一台或多台服务器中。

总数据共享系统1中设置有前台数据共享子系统11、后台数据管理子系统12、网络服务子系统13和数据库14。

分数据共享系统2中设置有前台数据共享子系统21、后台数据管理子系统22、网络服务子系统23和数据库24。

分数据共享系统2与总数据共享系统1通过各自的网络服务子系统13、23实现功能上的互操作。

前台数据共享子系统11、21主要面向数据拥有者和数据使用者，用于供数据拥有者进行数据的汇交，供数据使用者进行数据查询、数据在线浏览和下载。

后台数据管理子系统12、22主要面向数据管理者，其实现的是为数据管理者提供对汇交上来的元数据和数据服务进行技术审查的平台，或者无需数据管理者的参与而自动实现技术审查。

总数据共享系统1的后台数据管理子系统12还用于实现对所有通过技术审查的地学数据提供进行安全审查的平台或自动实现技术审查，并对通过安全审查的地学数据进行发布，以供数据使用者从各个分数据共享系统或总数据共享系统查询所发布的地学数据，进行数据共享。

在一优化的实施例中，后台数据管理子系统12、22还可实现数据管理者及其权限管理、站点信息管理、数据分类体系管理、系统操作日志管理、新闻栏目及信息管理、数据服务统计分析等功能。

网络服务子系统13、23中设置有网络服务，网络服务是采用Web Services技术将地学数据共享核心业务封装成规范的接口，总数据共享系统以及分数据共享系统之间通过调用相互的网络服务子系统13、23中的网络服务，实现功能互操作。

网络服务子系统13、23分别包括元数据同步管理服务，所述元数据同步管理服务用于实现所述总数据共享系统1与所述分数据共享系统2之间的元数据同步。为分布式元数据的全局查询和统一数据资源的访问奠定基础。

在一优化实施例中，所述网络服务系统13、23还包括站点信息同步更新服务，用于当总、分数据共享系统站点信息变更后，能够同步将变更信息推送给对方，从而确保总、分数据共享系统的通信通畅，执行后续的互操作。应用该站点信息同步更新服务的过程进一步包括：

(1)总数据共享系统1的后台数据管理子系统完成对站点信息的设置；

(2)各分数据共享系统2的后台数据管理子系统完成对站点信息的设置后，调用部署在总数据共享系统1的网络服务子系统中的“站点信息同步更新”服务，将站点信息推送到总数据共享系统1。如果推送失败会自动向总数据共享系统1发送E-mail；如果推送成功，则总数据共享系统1与该分数据共享系统2可以进行分布式的功能互操作；

(3)如果分数据共享系统2的站点信息向总中心推送失败，总数据共享系统1的数据管理员可以手功在总数据共享系统1中添加分数据共享系统2的站点信息；

(4)如果总数据共享系统1站点信息变更后，为了确保与各分数据共享系统2通讯的通畅，总数据共享系统1会自动调用部署在各分数据共享系统2的“站点信息同步更新”服务，将总数据共享系统1的信息依次更新到各分数据共享系统2。

前述元数据同步管理服务的功能操作接口如表1所示。

表1元数据同步管理服务功能操作接口

数据库14、24用于存储所汇交的全部地学数据，每个地学数据都具有一状态参数，该状态参数可设置为待发布、已发布、未发布或待推送。

在一优化实施例中，总数据共享系统1以及分数据共享系统2中还分别包括一地图服务器16(26)，所述地图服务器16(26)用于实现在数据查询与访问步骤中，针对地理空间数据浏览和裁切下载。

在一优化的实施例中，还包括一认证系统3，用于为数据拥有者、数据管理者、数据使用者提供使用本系统进行数据共享的身份验证操作。认证系统3分别与总数据共享系统与分数据共享系统进行网络连接。

所述认证系统3包括门户服务系统31、数据库32与网络服务系统33。

认证系统3主要是面向前台数据管理子系统，提供用户(数据拥有者和使用者)注册、单点登录和权限认证工作。

门户服务系统31用于提供用户注册、登录和权限认证功能，数据库32用于存储分布式地学数据共享的系统的所有注册用户的信息和认证信息。网络服务系统33中设置有网络服务，网络服务是采用Web Services技术将地学数据共享核心业务封装成规范的接口，网络服务系统33提供“用户信息获取”网络服务，所述用户信息获取网络服务用于为总、分数据共享系统进行数据访问授权管理时，提供用户信息。

以下结合上述系统结构图，介绍本发明的分布式地学数据共享的方法的整体流程，请参见图2。

步骤201，设置一个总数据共享系统以及至少一个分数据共享系统，所述总数据共享系统与所述分数据共享系统之间实现网络连接以进行互操作；

具体系统结构可参见图1所示；

步骤202，利用所述总数据共享系统的前台数据共享子系统，或，所述分数据共享系统的前台数据共享子系统进行地学数据汇交；

步骤203，利用所述总数据共享系统的后台数据管理子系统，或，所述分数据共享系统的后台数据管理子系统对所汇交的地学数据进行技术审查；

步骤204，由所述总数据共享系统的后台数据管理子系统对所有通过技术审查的地学数据进行安全审查，并对通过安全审查的地学数据进行发布；

步骤205，利用所述总数据共享系统，或，所述分数据共享系统的前台数据共享子系统，对已发布的地学数据进行数据的查询和访问。

以下，详细介绍本发明的实现过程。

数据拥有者登录到总数据共享系统1或分数据共享系统2。为了更便利的实现共享，数据拥有者可在任一个数据共享系统中登录以提交自己所拥有的地学数据。

在一优化实施例中，经过认证系统3的认证，数据拥有者注册登录总数据共享系统1或分数据共享系统2。

以下主要以登录总数据共享系统1为例进行说明，登录分数据共享系统2与本实施例拥有类似的流程，差别之处另作说明。请参阅图3A、3B为本发明的分布式地学数据共享的方法的详细流程图。

所述步骤202进一步包括：

步骤301，按照设定的地学元数据标准和元数据编写规范，汇交地学元数据的步骤；

步骤302，根据地学元数据的数据集格式和存储方式，汇交地学数据服务的步骤；

步骤303，将所述地学数据服务与所述地学元数据进行绑定的步骤。

对于步骤301，具体而言，前台数据共享子系统11(21)为数据拥有者提供操作界面，使得数据拥有者选择一地学元数据标准，并按照该地学元数据标准，在线逐项填写元数据。前台数据共享子系统11(21)接收上述元数据，并根据所选择的该地学元数据标准进行有效性审查，实现元数据的汇交。

其中，可供选择的地学元数据标准包括：数据集标识信息、内容信息、分发信息、数据质量信息、图示表达目录信息、数据模式信息、元数据维护信息和元数据参考信息中的一种或几种。以下对上述各地学元数据标准做一说明。

数据集标识信息包括数据集的名称、数据集创建或发布的日期、数据集摘要、数据集负责方(引用联系方复合元数据，联系方复合元数据结构见后)、数据集格式、数据集本身的语种、字符集、数据集开发的目的、数据集生产与完成情况、表示方式、数据集维护信息、缩略图、数据集内容关键词以及数据集的使用限制信息。

数据集内容信息是对数据集内容的描述信息，包括：数据集所在的资源范围、数据集的分类、空间范围、时间范围等。由于地学研究对象总是在一定的时空范围下产生的，因此，在地学元数据中必须准确描述地学数据集的时空参数，包括数据集的平面范围、垂向范围和时间范围。平面范围包括：数据集的东西经度和南北纬度以及所采用的坐标系统、投影系统、空间分辨率；垂向范围包括：数据集的垂向最小值、最大值，所采用的高程系统；时间范围包括数据集的开始时间和结束时间。

分发信息提供获取数据所需的分发格式、分发者(引用联系方复合元数据)和分发方式的信息。

数据质量信息提供数据集质量的总体评价信息，包括非量化的数据质量信息(数据源、数据处理步骤和方法等)和量化的数据质量报告(评价方法、评价结果、评价人等)。

图示表达目录信息提供为数据集图示表达而规定的编目规则信息。

数据模式信息提供有关数据集物理模式的信息。

元数据维护信息提供有关元数据的更新频率以及更新范围的信息。

元数据参考信息指所利用的元数据标准及其元数据语种、字符、创建者等方面相关的参考信息，包括：元数据的唯一标识、元数据的语种、元数据字符集、元数据的联系方(引用联系方复合元数据)、元数据创建日期以及元数据标准名称和版本信息。

联系方复合元数据规定了联系方的具体联系人及其联系方式，可被地学元数据标准中的多个模块调用，具体包括：负责人姓名、负责单位名、负责人职务、负责方联系信息(电话、地址、在线资源、服务时间、联系方法)和负责方职责。

上述有效性审查的内容包括：数据拥有者完成地学元数据提交后，前台数据共享子系统11(21)将根据地学元数据标准的结构，自动对元数据是否缺项、各元数据的类型、最大、最小值、是否在枚举范围中等进行有效性审查，通过有效性审查的地学元数据直接储存进入数据库14(24)并将此时的状态参数设置为未发布，否则提示数据拥有者重新修改地学元数据。

由于地学元数据结构比较复杂，数据项之间可以嵌套，而且某些数据项可以重复，如不同的模块中都有联系人信息。因此，如果采用传统的关系数据库来存储元数据的话，会存在如下问题：

数据库表之间难以反映出地学元数据中不同数据项之间的关联关系；

难以将地学元数据元素一一映射为数据库表字段，即使映射了也造成数据库表极其复杂；

如果将地学元数据元素与数据库表字段一一对应，很难适应地学元数据的扩展，每次扩展后，都得更改数据库表结构。

为了解决上述问题，本发明在一实施例中采用XML混合数据库来存储地学元数据，即数据库14(24)采用的是XML混合数据库。在XML混合数据库中一条地学元数据对应一条记录，地学元数据内容分为两部分进行保存。第一部分为常用的元数据项(如数据集名称、关键词、所属学科等)单独提取出来以关系数据库表字段的形式存储，便于用户的快速检索查询；第二部分是更精细的元数据信息以整个文档为单位用XML的形式保存在数据库的大对象字段中。

元数据汇交完成后，数据拥有者可以利用前台数据共享子系统继续汇交地学元数据对应的缩略图和数据文档。

为了方便元数据的录入，可以将地学元数据保存成模板。当填写新的地学元数据时，可以选择一个模板，前台数据共享子系统11(21)自动将模板的信息继承下来，数据拥有者根据情况对相关元数据项进行简单的修改即可。

对于步骤302，详细说明如下：

数据服务是对异构地学数据资源的统一透明封装。本发明根据地学数据资源的特点和存储方式，将地学数据资源分为如下数据服务：文件服务、数据库服务、FTP服务、地理信息服务、HTTP服务和离线服务。

数据服务汇交就是根据地学数据集的具体存储方式，前台数据共享子系统11(21)提供一操作界面，以供数据拥有者在线填写数据服务的参数。

数据服务Schema模型如下所示：

    <？xml version＝″1.0″encoding＝″UTF-8″？>

    <xs:schema xmlns:xs＝″http://www.w3.org/2001/XMLSchema″

elementFormDefault＝″qualified″attributeFormDefault＝″unqualified″>

      <xs:element name＝″DataService″>

         <xs:annotation>

            <xs:documentation>Comment describing your root

element</xs:documentation>

         </xs:annotation>

         <xs:complexType>

            <xs:sequence>

               <xs:element name＝″ServiceType″/>

               <xs:element name＝″ServiceName″/>

               <xs:element name＝″ServiceParams″>

                  <xs:complexType>

                     <xs:sequence>

                        <xs:element name＝″ServiceParam″

maxOccurs＝″unbounded″>

                           <xs:complexType>

                              <xs:sequence>

                                 <xs:element name＝″ParamName″/>

                                 <xs:element name＝″ParamValue″/>

                              </xs:sequence>

                           </xs:complexType>

                        </xs:element>

                     </xs:sequence>

                  </xs:complexType>

               </xs:element>

               <xs:element name＝″ServiceDesc″minOccurs＝″0″/>

            </xs:sequence>

         </xs:complexType>

      </xs:element>

    </xs:schema>

其中，文件服务专门针对文件数据，其参数包括：服务的标题、文件的地址及文件名。当数据拥有者填写完文件服务参数时，前台数据共享子系统11(21)自动将指定的文件上传并把文件服务记录保存到数据库中。

FTP服务针对已经存放在FTP服务器中的数据资源，其参数包括：服务的标题、FTP服务器地址、端口、路径、访问FTP的用户名和密码。数据拥有者填写完参数后，可以点击测试连接，当场测试该FTP是否可以访问。

HTTP服务针对已经被制作成网页或基于网络的查询系统的数据资源，其参数包括：服务的标题和HTTP的URL。

数据库服务针对已经存放在网络数据库并且可以对外访问的数据资源，其参数包括：服务的标题、连接信息串、数据库类型、SQL查询语句或表名、访问数据库的用户名、密码。连接信息串是指不同类型的数据库访问驱动，本发明目前支持的数据库类型包括Oracle数据库、SQLServer数据库和MySQL数据库。

地理信息服务针对空间矢量和栅格数据，其参数包括：服务的标题、地理信息服务的URL、地图名称、服务类型。本发明支持的地理信息服务包括OGC(Open Geospatial Consortium，开放地理空间协会)的WMS(Web Map Service，网络地图服务)规范，ESRI(Environment System Research Institute)公司的ArcIMS服务以及本发明创造的GeoMap服务。如果是WMS服务，只需要填写URL不需要填写地图名称参数，如：WMS服务的URL地址http://159.226.111.21/WebGIS/wms.aspx？MAP＝Region；ArcIMS服务和GeoMap服务除了URL地址外，还得填写地图名称参数。ArcIMS的URL是指ArcIMS服务的地址，如：http://159.226.111.21：5300，地图名称是指ArcIMS的AXL文件的名称；GeoMap服务是由本发明创造的，在GeoMap中一个地图服务由地图名称、创建日期、创建作者、地图服务摘要、描述、地图服务空间范围以及核心的图层集组成。图层集由一系列的图层要素构心，图层要素包括图层的名称、图层的日期、图层类型、图层的可见性、图层注释、图层渲染方式、最小可见的比例尺分母以及最大可见的比例尺分母。GeoMap支持的地学空间数据格式包括：矢量的Shapefile格式，栅格的ESRI Grid格式，以其ArcSDE支持的矢量和栅格格式的空间数据。GeoMap服务器端遵循OGC WMS规范，在.NET环境下，利用ArcEngine实现WMS的GetCapabilities操作、GetMap操作，同时增加了MapList操作、DescriptMap操作、ExtractMap操作。MapList操作主要是枚举出地理信息服务器中提供的地图服务；DescriptMap操作返回地图服务的详细信息；ExtractMap按用户指定的范围剪切空间数据，可以对用户指定的图层进行剪切。

离线服务专门针对数据量大或有保密要求，不能在线提供共享的数据资源。离线服务参数包括：服务名称、离线服务的原因、离线服务的联系人及联系方式。

对于步骤303，前台数据共享子系统提供一操作界面，供数据拥有者进行上述绑定操作。

在实际应用中，一条地学元数据可以绑定多个数据服务。数据服务与地学元数据的绑定主要是通过地学元数据的ID进行的。

例如，数据拥有者发布了一条“中国2000年土地利用现状元数据”，由于该数据集是矢量格式的空间数据，因此，在发布数据服务时，数据提供者可以将整个数据集作为文件的形式发布成文件服务“中国2000年土地利用现状文件服务”，也可以将土地利用现状数据做成地图通过ArcIMS或GeoMap对外发布成可访问的“中国2000年土地利用现状地理信息服务”，在地学元数据与数据服务绑定时，这条地学元数据就可以同时与“中国2000年土地利用现状文件服务”和“中国2000年土地利用现状地理信息服务”绑定。

通过上述绑定，数据使用者可以同时访问多个数据服务，以便符合使用者的不同需求，改善用户体验。

在实现了数据的汇交后，利用后台数据管理子系统12(22)将对汇交数据进行技术审查。在一实施例中，数据管理者可通过认证系统3的认证而登录后台数据管理子系统。同时，后台数据管理子系统提供一操作界面，供数据管理者对汇交的地学元数据进行技术审查。特别是对地学元数据、数据服务的完整性、规范性进行技术审查。

或者，后台数据管理子系统自动对数据管理者对汇交的地学元数据进行技术审查，技术审查基于以下判断标准进行：

(1)判断元数据项是否完整。

后台数据管理子系统自动判断元数据标准结构文件XML Schema中的必填项是否齐全，如果不齐全，视为技术审查不通过；

(2)元数据是否都绑定了数据服务，如果未绑定，视为技术审查不通过；

(3)数据服务是否都可以访问。

后台数据管理子系统根据预先设定的数据服务访问参数，自动测试每个数据服务是否都可以连接，如果不可以连接，视为技术审查不通过。

数据管理员手动进行技术审查时，参照上述标准进行。

当技术审查不通过时，所述后台数据管理子系统发出修改数据的提示，同时由数据管理者或自动填写不通过原因；

如果技术审查通过，所述后台数据管理子系统将该地学元数据在数据库14中的状态参数设置为待发布。

前述步骤在分、总数据共享系统中均可执行，即，使用者可利用分、总数据共享系统进行地学数据的汇交并相应的针对各自接收的汇交元数据实现技术审查。唯一不同的在于，在技术审查通过后，分数据共享系统还需要将其技术审查通过的数据推送到总数据共享系统中以进行安全审查，具体流程是：

分数据共享系统调用总数据共享系统中的网络服务子系统13的元数据同步管理服务，将数据推送到总数据共享系统中去。如果推送不成功，向总数据共享系统发送E-mail以报告推送不成功，同时将该数据的状态参数设置为待推送。

步骤204进一步包括：

总数据共享系统的数据管理员利用后台数据管理子系统，利用后台数据管理子系统所提供的界面，根据预设规则以及数据资源的具体内容，对通过技术审查的地学数据的安全性进行审查，以确认其是否可以对外发布。

或者，总数据共享系统可自动实现对通过技术审查的地学数据的安全审查。即，总数据共享系统的后台数据管理子系统根据如下规则中的一条或几条进行安全审查：

(1)针对设有保护期的数据，在保护期内只公开元数据，不公开具体的数据；

(2)针对被设置有秘密、保密的数据，只公开元数据，不公开具体的数据；

(3)针对设置有访问权限的数据，只对具有访问权限的用户进行共享。

通过安全审查后，总数据共享系统的后台数据管理子系统将对地学数据进行发布。如果安全审查中发现数据不符合公布条件，未通过安全审查，所述后台数据管理子系统发出修改数据的提示，同时填写不通过原因。

其中，对于从分数据共享系统推送来的地学数据，无论其是否通过安全审查，总数据共享系统的后台数据管理子系统都调用部署在分数据共享系统中的网络服务子系统中的元数据同步管理服务，将审查结果和修改意见同步到分数据共享系统，供分数据共享系统2的数据管理者和数据拥有者看到审查结果。即，如果审查通过，将分数据共享系统中该地学数据的状态参数设置为已发布；如果审查未通过，将分数据共享系统中该地学数据的状态参数设置为待发布。

对于利用总数据共享系统汇交的地学数据，如果审查通过，将总数据共享系统中该地学数据的状态参数设置为已发布；如果审查未通过，将总数据共享系统中该地学数据的状态参数设置为待发布。

步骤205进一步包括：

步骤304，数据使用者利用总数据共享系统或分数据共享系统的前台数据共享子系统，通过数据目录导航或元数据搜索的方式，针对已发布的地学元数据，进行地学元数据的查询。

地学元数据搜索包括三种方式：

一是简单搜索方式，只需要数据使用者输入检索的关键词作为查询请求，根据需要可以选择检索结果的排序方式和每页显示的条数。

二是高级搜索方式，数据使用者可以选择不同的检索项组成复杂的检索条件作为查询请求进行搜索，包括数据集的名称、关键词、摘要、数据集提交人以及发布时间等。

三是区域搜索，利用WebGIS的功能，数据使用者可以在地图上拉框选择想要搜索的区域，系统自动把选择到的区域列出来，数据使用者可以进一步在空间搜索区域结果中选择自己想要搜索的区域同时输入查询的主题关键词作为查询请求，即提供一种基于区域的主题关键词搜索方式。

数据使用者利用总数据共享系统或分数据共享系统的前台数据共享子系统发出查询请求，总数据共享系统接收该查询请求，根据所述查询请求在总数据共享系统的数据库或分数据共享系统的数据库中查询符合查询请求的标记为已发布的地学元数据并返回给数据使用者(步骤305)。

数据使用者在分数据共享系统中还可以查询全局元数据，此时将查询请求发送到总数据共享系统，由总数据共享系统进行查询处理后，将符合查询请求的标记为已发布的地学元数据再返回给数据使用者。

在一实施例中，返回数据采用了元数据列表的形式。数据使用者查看返回的元数据列表，点击浏览地学元数据的详细信息，元数据也可以以XML格式的文件被下载下来。判断是否符合自己的需要(步骤306)，如果符合，进行数据访问，否则重新进行元数据的搜索。

当数据使用者进行数据访问时，首先需要确认该数据使用者是否登录。如果没有登录则要求该数据使用者在认证系统3进行登录。如果已经登录，进行数据资源在线浏览或下载。

数据使用者在数据访问时，前台数据共享子系统会根据所绑定的数据服务的类型提供不同的服务：如果是文件服务则提供数据资源的直接下载；如果是FTP服务则直接导航到指定的FTP目录下，供数据使用者下载相应的数据文件；如果是HTTP服务直接导航到HTTP指定的页面中，根据HTTP页面的实际情况查询、浏览或下载具体的数据；如果是数据库服务则根据数据库服务的连接参数，直接浏览指定的数据库表数据或根据SQL查询条件查询出相应的数据；如果是地理信息服务则调用本发明的统一地理空间数据浏览工具，提供在线的地理空间数据的浏览操作和剪切打包下载。

统一地理空间数据浏览工具采用Java语言，用JSP编写Web页面，Tomcat作为JSP运行环境，Axis作为Web Services支持环境。支持对ArcIMS、GeoMap和WMS等WebGIS服务的统一操作浏览。统一地理空间数据浏览工具提供的功能包括：分布式地理空间图层(必须是前述规定的ArcIMS、GeoMap和WMS三种服务中的图层)的添加、删除、图层顺序调整，地图的放大、缩小、漫游、全图查看以及剪切下载(用户指定区域范围，系统自动将该区域剪切打包下载给用户)。

步骤205之后还包括：总数据共享系统1通过网络监控服务器15监控所述总数据共享系统1与所述分数据共享系统2的运行状态。

在本发明公开的分布式地学数据共享的系统中，其具体包括如下结构，请参阅图4所示。

前台数据共享子系统11(21)中分别具备元数据汇交模块111(211)、数据服务汇交模块112(212)、绑定模块113(213)、有效性审查模块114(214)。

元数据汇交模块111(211)，用于执行步骤301，实现按照设定的地学元数据标准和元数据编写规范，汇交地学元数据；

数据服务汇交模块112(212)，用于执行步骤302，根据地学元数据的数据集格式和存储方式，汇交地学数据服务；

绑定模块113(213)，用于执行步骤303，将所述地学数据服务与所述地学元数据进行绑定；

有效性审查模块114(214)，用于执行有效性审查的步骤，根据所述地学元数据标准，对汇交的地学数据进行有效性审查，将通过有效性审查的地学元数据存储至所述总数据共享系统的数据库或所述分数据共享系统的数据库中。

前台数据共享子系统11(21)中进一步具有一查询模块115(215)以及一访问模块116(216)。

查询模块115(215)用于执行步骤304，通过数据目录导航或元数据搜索的方式，查询所需的地学元数据。

访问模块116(216)用于执行步骤306，根据返回的查询结果，进行地学元数据访问，并通过该访问模块进行下载或浏览。

在一较佳实施例中，前台数据共享子系统11(21)中进一步具有一其他数据汇交模块117(217)，用于汇交与地学元数据对应的缩略图和数据文档。

后台数据管理子系统12(22)中具有一技术审查模块121(221)，用于执行步骤203，对汇交的地学数据进行技术审查。即依据上述技术审查的判断标准，由技术审查模块自动进行技术审查，或者，提供一进行技术审查的操作界面，供数据管理者进行手动审查。

其中，所述分数据共享系统的后台数据管理子系统22调用所述网络服务系统13的元数据同步管理服务，将通过技术审查的地学数据推送到所述总数据共享系统1，对未通过技术审查的地学数据，发出修改地学数据的提示，同时返回不通过原因，提示数据拥有者对数据进行修改。

后台数据管理子系统12中具有一安全审查模块122和发布模块123。

安全审查模块122，用于执行步骤204中的安全审查步骤，对所有通过技术审查的地学数据进行安全审查，并调用所述网络服务子系统23中的元数据同步管理服务，将安全审查通过的地学数据在所述分数据共享系统中的数据状态设置为已发布，即，安全审查模块122根据判断标准自动进行安全审查或提供一操作界面供数据管理者手动进行审查；

发布模块123，用于对通过安全审查的地学数据进行发布。

上述模块的具体执行操作请参阅上述方法部分的描述。

在一优化实施例中，所述总数据共享系统还包括网络监控服务器15，所述网络监控服务器用于监控所述总数据共享系统与所述分数据共享系统的运行状态，需要单独部署。

所述总数据共享系统1中包括的多个子系统可以分别部署在不同的实体服务器上，或者，整合部署在1台服务器上。分数据共享系统2中包括的多个子系统可以分别部署在不同的实体服务器上，或者，整合部署在1台服务器上。

例如，前台数据共享子系统、后台数据管理子系统和网络服务子系统都部署在一门户服务器上。网络监控服务器需单独设置于一服务器上。其他单独或整合的设置方式也在本发明的公开范围之内。

本发明的技术效果是：

通过本发明提出的分布式地学数据共享的方法和系统，数据拥有者可以将自己的数据资源按照元数据和数据服务两个层次在任意一个网络系统上进行汇交，汇交的元数据、数据服务和数据文档需要经过技术审查和统一的安全审查才能对外发布，提高了对外服务的数据资源质量。数据使用者在任何一个网络系统上可以搜索到所有的元数据并透明访问和获取这些分布的地学数据资源。通过本发明提出的分布式地学数据共享的方法和系统，避免了网络堵塞的隐患，能够对地学领域不同学科或区域的数据资源进行有效的汇交、管理和审查，提供专业的学科或区域地学数据资源的一站式共享服务，极大提高了数据共享服务的质量、便捷程度和效率。

以上所述，仅为本发明的实施例，当不能以之限制本发明范围。即大凡依本发明权利要求所做的均等变化及修改，仍将不失本发明的要义所在，亦不脱离本发明的精神和范围，故都应视为本发明的进一步实施状况。

Claims (10)

1、一种分布式地学数据共享的方法，其特征在于，包括：

步骤1，设置一个总数据共享系统以及至少一个分数据共享系统，所述总数据共享系统具有一前台数据共享子系统、一后台数据管理子系统以及一网络服务子系统，所述分数据共享系统具有一前台数据共享子系统、一后台数据管理子系统以及一网络服务子系统，每个所述分数据共享系统与所述总数据共享系统之间通过所述网络服务子系统进行互操作；

步骤2，利用所述总数据共享系统的前台数据共享子系统，或，所述分数据共享系统的前台数据共享子系统进行地学数据汇交；

步骤3，利用所述总数据共享系统的后台数据管理子系统，或，所述分数据共享系统的后台数据管理子系统对所汇交的地学数据进行技术审查；

步骤4，由所述总数据共享系统的后台数据管理子系统对所有通过技术审查的地学数据进行安全审查，并对通过安全审查的地学数据进行发布；

步骤5，利用所述总数据共享系统的前台数据共享子系统或分数据共享系统的前台数据共享子系统对已发布的地学数据进行数据查询和访问。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2进一步包括：

按照设定的地学元数据标准和元数据编写规范，汇交地学元数据；

根据地学元数据的数据集格式和存储方式，汇交地学数据服务；

将所述地学数据服务与所述地学元数据进行绑定。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述地学数据服务包括：文件服务、数据库服务、FTP服务、地理信息服务、HTTP服务和离线服务中的一种。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3进一步包括：

当技术审查不通过时，所述后台数据管理子系统发出修改地学数据的提示，同时返回不通过原因；

当技术审查通过时，所述后台数据管理子系统将数据状态设置为待发布；

其中，对于所述分数据共享系统中审查通过的地学数据，由分数据共享系统调用所述总数据共享系统中的网络服务子系统的元数据同步管理服务，将所述地学数据推送到总数据共享系统中。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4进一步包括：

所述总数据共享系统的后台数据管理子系统调用所述分数据共享系统中的网络服务子系统的元数据同步管理服务，将安全审查通过的地学数据在所述分数据共享系统中的数据状态设置为已发布。

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5进一步包括：

利用所述总数据共享系统的前台数据共享子系统或分数据共享系统的前台数据共享子系统，通过数据目录导航或元数据搜索的方式，查询所需的地学元数据，得到返回的查询结果；

根据该地学元数据所绑定的数据服务，提供数据浏览或下载。

7、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2之前包括：

设置一认证系统，所述总数据共享系统与所述认证系统之间进行网络连接，所述分数据共享系统与所述认证系统之间进行网络连接，所述认证系统用于实现用户的注册和登录认证。

8、一种分布式地学数据共享的系统，其特征在于，包括：

一个总数据共享系统以及至少一个分数据共享系统；

所述总数据共享系统包括前台数据共享子系统、后台数据管理子系统和网络服务子系统；

所述分数据共享系统包括前台数据共享子系统、后台数据管理子系统和网络服务子系统；

所述总数据共享系统与每个所述分数据共享系统通过所述网络服务子系统进行互操作；

所述前台数据共享子系统用于汇交地学数据，以及对已发布的地学数据进行数据查询和访问；

所述后台数据管理子系统用于对所汇交的地学数据进行技术审查，其中，所述总数据共享系统的后台数据管理子系统还用于对所有通过技术审查的地学数据进行安全审查，并对通过安全审查的地学数据进行发布。

9、如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述前台数据共享子系统包括：

元数据汇交模块，用于实现按照设定的地学元数据标准和元数据编写规范，汇交地学元数据；

数据服务汇交模块，用于根据地学元数据的数据集格式和存储方式，汇交地学数据服务；

绑定模块，用于将所述地学数据服务与所述地学元数据进行绑定；

有效性审查模块，用于根据所述地学元数据标准，对汇交的地学数据进行有效性审查，将通过有效性审查的地学元数据存储至所述总数据共享系统的数据库或所述分数据共享系统的数据库中；

查询模块，用于通过数据目录导航或元数据搜索的方式，查询所需的地学元数据；

访问模块，用于根据返回的查询结果，进行地学元数据访问，进行与下载或浏览。

10、如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述后台数据管理子系统包括：

技术审查模块，用于对汇交的地学数据进行技术审查；

其中，所述分数据共享系统的后台数据管理子系统通过调用所述总数据共享系统的网络服务子系统的元数据同步管理服务，将通过技术审查的地学数据推送到所述总数据共享系统，对未通过技术审查的地学数据，发出修改地学数据的提示，同时返回不通过原因；

安全审查模块，用于总数据共享系统对所有通过技术审查的地学数据进行安全审查，并调用所述分数据共享系统中的网络服务子系统中的元数据同步管理服务，将安全审查通过的地学数据在所述分数据共享系统中的数据状态设置为已发布。

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