7.1.1. 信息共享是 NSDI 的重要内容 #
空间数据基础设施（spatial data infrastructure,SDI) —词最早出现在1993年美国国家研究委员会（National Research Council)的《创建一个协调的国家空间数据基础设施》一文中和1994年美国时任总统克林顿关于“建设美国 NSDI ”的12906号总统令中， 其中NDSI被定义为获取、处理、存储、共享、分发和充分利用地理空间数据所必需的技术、政策、标准和人力资源的总称（图7.1)。 从信息科学的角度看，数据是信息的源泉和载体， 因此人们常把 NSDI 和 NSII 通用 (Wu andTong，2008)。 Fig. 7.1 NSDI 各成分相互协作，促进地理空间的信息共享 # 
NSDI 最重要的工作和目的之一就是促进地理空间信息在各级政府、企业、科教、等机构及公众之间的共享。 地理数据具有分布式、地区差异、采集费用较高等基本特性。 人们往往不能在单个数据库中或单一的数据格式下找到自己所需的所有信息。 GIS用户常需要其他机构所采集或拥有的数据资源，因此“一次采集，多次利用”成为 NSDI 倡导的主要原则之一。 传统的地理数据共享方法是数据复制和地图打印，这种方法在许多情况下依然需要,但其局限性也越来越明显， 人们越来越多地需要以Web服务为中心的共享方式（图7.2)。 Fig. 7.2 地理信息可以通过多种方式共享，其中基于Web服务的共享方式具有很多优势并逐渐盛行 # 
7.1.2. 基于数据复制的 NSDI 1.0 #
传统上，需要GIS的部门往往要先购买GIS硬件和软件、配备专业GIS人员、购买地理数据拷贝。 如图7.3所示，数据提供者需要将数据输出到特定格式中， 并将其刻录在磁带或光盘(如CD-ROM或DVD)上， 最终通过邮局或电子传输（如FTP、 HTTP 或电子邮件)将数据分发至其他机构。 用户收到数据后，需要将其载入到数据库中,有时还要进行数据格式转换，然后才能构建其应用。 Fig. 7.3 基于数据复制的共享方式涉及数据的输出、运输、转换和输人,往往具有较低的实效性和效率 # 
尽管这种基于数据复制的方法在某些情况下仍然是需要的,但它存在以下 缺点：
延迟:数据的输出、邮递或下载、转入等过程较为耗时,一般需要几小时甚至几天的时间。 这期间，数据源可能已经更新，而用户所拿到的拷贝已经过时。 对于像突发性事件这种瞬息万变的情形以及像应急响应这类对实效性要求高的应用， 传统数据复制的方法是难以胜任的(Zhao，Yu，and Di ,2007)。
接收费用较高:接收单位需要拥有适当的硬件、软件和专业的员工以进行数据的转入和数据库的优化。 这些费用对于那些非专业的GIS单位或规模较小的单位，通常显得较为昂贵。 在有些情况下，如动辄达TB字节的影像，复制和传输整个数据库往往是不现实的。
版权问题:一旦数据被其他部门复制，源数据拥有者就会失去对数据的控制。 由于担心失去知识产权，许多拥有数据的单位可能并不情愿共享他们的数据。
数据复制的上述缺点已经日益明显，难以满足当今社会对数据和GIS的需求。 例如，应急管理需要综合多个部门的实时数据，从而做出及时的决策， 他们对地理信息的需求具有很高的时效性;饭店老板需要选择最有利的地段来开设餐馆， 但他们往往没有任何GIS概念和软、硬件。 另外，各单位之间重复的数据复制或购买，经常导致重复的工作和资金的浪费。 由于上述原因， NSDI 需要一种更优的数据共享方式（Birms,2007)。
7.1.3. 基于Web服务的 NSDI 2.0 #
万维网技术的最新发展为信息共享提供了新的技术， 如Web服务、面向服务的架构(service-orientedarchitecture， SOA)、聚合、云计算和用户创建内容（user¬generatedcontent,UGC) 等。 Web 服务和聚合在第 3 章和第 4 章中已经介绍过，本章将讨论SOA、UGC和云GIS。
就像小孩子利用一块块积木来搭建房子或汽车一样，专业人员利用软件组件来搭建信息系统。 软件组件的概念和技术由来已久，并不断发展（图7.4)。 早在20世纪60年代的软件开发中，人们就把函数和子程序作为软件开发的积木块。 到90年代，开发者开始采用面向对象的程序设计，其中“对象”（object)就像是积木块。 随后，人们又引人了面向服务的架构这一理念（Schulte andNatis，1996)。 S0A是一种软件体系架构风格，它把业务功能打包为一个个松散耦合的、分布式的服务或单元，这些组件能够很容易地被重用和组合以搭建新的软件应用。 在S0A中，“服务”就是积木块，服务的颗粒度相对以前的软件组件较大，是粗颗粒度的组件， 这样的优点是在构建应用时更快捷。 S0A提倡松散耦合的重组方式，以 Fig. 7.4 随着信息技术的发展，软件开发组件也在不断丰富 # 
实现重组和部署的灵活性。 Web服务，特别是REST风格的Web服务，具有粗颗粒度、松散耦合、容易使用等特点，因而成为实现SOA的理想方式。 也有人把基于 REST 风格 Web 服务的 SOA 称为 WOA( Web-oriented architecture)(Thies 和Vos-sen,2008)， 它能充分利用Web的优势，相对于其他SOA,实现方法具有更容易和更便宜的优点（Hinchcliffe ,2008;Gall， 2008;Kralidis ,2007)。 S0A提供了一种基于Web服务的共享方式，在大部分情况下比数据复制具有更多的优势。
降低成本:基于Web服务的用户可以通过免费或根据实际使用量来付费的方式使用多种服务， 而不必在本地购买和安装一些GIS软、硬件以转人数据。
更高的数据现势性:当源数据库更新时，这些更新会反应到Web服务上，供所有客户使用。
更髙的灵活性和敏捷性:可以充分利用万维网的优势， 通过不编程（如地理浏览器等）或简易编程的方法动态组合多个服务， 这样能减少重用地理空间数据和功能的困难。
更好地保护知识产权:Web服务的提供者依然控制着其信息， 可以通过免费、口令保护和收费等方式来保护自己的知识产权。
由于这些优势，许多人提出了基于Web服务来创建新一代 NSDI 的建议。 如美国Autodesk公司的Lisa Campbell等(2009)在其《通过投资兴建 NSDI 来复兴美国经济》的提议中强调了 S0A对 NSDI 的重要性:“ NSDI 整合多源信息， 使用标准协议(特别符合面向0GC规范的Web服务的架构）， 以便能把地理空间数据协调和整合到一个通用的框架中，从而能够支持各级政府的多种职能和商业活动的多种需要。 ”美国Esri公司的Jack Dangermond等(2009)在其《投资地理空间信息基础设施——建设一个国家级GIS》的倡议书中谈到： “现代GIS服务器技术以及开放标准和面向服务的架构，已经能支撑起国家级GIS的建设。 ”Dangermond在接受《政府计算机新闻》的采访中倡议从文件的共享转向地理空间服务的共享（Kash,2009): “建立一个综合的地理空间框架，其方法并不是将所有数据都放进一个巨大的数据库中， 而是要创建一系列分布式的地理空间Web服务， 这些服务可以通过开放标准和免费的编程接口被动态地组合，以支持可视化、查询并支持高级应用。”
NSDI 1.0是以政府为中心的，由政府作为主要的数据采集者、提供者和使用者， 而新一代的 NSDI 需要整合更丰富的信息，包括自发式地理信息（volunteeredgeographic information, VGI;见第 10.1节）。 近年来出现的众包（crowdsourcing)和社交网络等现象创造了大量UGC， 形成了一种自下而上的信息流。 VGI就是指用户创建的与地理位置有关的内容。 这些信息可以被收集整理，以Web服务等方式被发布和重复利用，这将大大地扩展和丰富 NSDI 的数据内容， 也将能鼓励公众和其他机构的参与。
云计算技术正在迅猛发展，与GIS的结合称为云GIS， 它可以作为Web服务的托管平台和构建WebGIS应用的开发平台（见第10. 1.8)。 云GIS的优点逐渐被人们认识和接受，被各大公司和一些政府机构积极采用， 将成为新一代 NSDI 的重要基础设施。