數(shù)字東莞地理信息公共服務(wù)平臺體系建設(shè)研究

徐啟恒，吳穎斌，田勇軍，徐軍朋

（1.東莞市測繪院，廣東 東莞 523129；2.東莞市國土資源局，廣東 東莞 523129；3.東莞市國土資源信息中心，廣東 東莞 523129）

數(shù)字東莞地理信息公共服務(wù)平臺體系建設(shè)研究

徐啟恒1，吳穎斌2，田勇軍3，徐軍朋1

（1.東莞市測繪院，廣東 東莞 523129；2.東莞市國土資源局，廣東 東莞 523129；3.東莞市國土資源信息中心，廣東 東莞 523129）

數(shù)字東莞地理信息公共服務(wù)平臺借鑒了全國多個地市的平臺建設(shè)經(jīng)驗，從平臺架構(gòu)組織、服務(wù)器體系、安全體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系及數(shù)據(jù)體系等方面進行了設(shè)計，形成了一套科學(xué)、通用、符合實際需求的公共服務(wù)平臺體系，實現(xiàn)了基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)跨部門、跨地域的互通共享，發(fā)揮了地理信息資源的最大效益。

地理信息公共服務(wù)平臺；數(shù)字城市；體系研究

地理信息是重要的戰(zhàn)略資源，隨著地理信息的廣泛應(yīng)用，地理信息在政府決策、產(chǎn)業(yè)發(fā)展及人民生活等方面發(fā)揮著越來越重要的作用[1]。地理信息公共服務(wù)平臺是數(shù)字城市的重要組成部分，以轉(zhuǎn)變服務(wù)方式、提高服務(wù)水平為目的，可有效提升地理信息資源的開發(fā)利用和共建共享[2]，從而避免“ 花瓶工程”的發(fā)生[3]，實現(xiàn)從離線提供到在線應(yīng)用和互聯(lián)互通共用[4-5]，提升地理信息資源的開發(fā)利用水平。

東莞市于2010年啟動公共服務(wù)平臺建設(shè)，并于2013年進行了平臺的升級改造。在建設(shè)和升級改造過程中，汲取和借鑒了全國其他地市的經(jīng)驗教訓(xùn)，形成了一套科學(xué)規(guī)范的體系理論。通過加強部門溝通、改進服務(wù)功能、完善公共服務(wù)平臺功能，最大程度地實現(xiàn)了公共服務(wù)平臺的互聯(lián)互通和資源共享。新平臺的應(yīng)用使數(shù)字東莞地理信息資源的共享、共建進入了一個新的階段。

1 平臺架構(gòu)

數(shù)字東莞地理信息公共服務(wù)平臺由數(shù)據(jù)層、公共服務(wù)層、應(yīng)用層以及法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系組成。數(shù)據(jù)層是平臺的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和服務(wù)基礎(chǔ)，包括公共地理框架數(shù)據(jù)庫、政務(wù)共享專題數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫以及數(shù)據(jù)更新、地名地址匹配、瓦片管理、服務(wù)發(fā)布管理等專項管理系統(tǒng)；公共服務(wù)層通過引用國際、國家、省市及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為平臺提供標(biāo)準(zhǔn)的多元化服務(wù)，如數(shù)據(jù)服務(wù)、處理服務(wù)、表現(xiàn)服務(wù)、目錄服務(wù)、信息交換、業(yè)務(wù)訪問、業(yè)務(wù)集成、安全服務(wù)等；應(yīng)用層是面向用戶的應(yīng)用前端，是平臺面向最終用戶的層面。平臺通過三層結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了一站式、基于網(wǎng)絡(luò)化運行的地理信息資源平臺，總體構(gòu)架如圖1所示。

圖1 地理信息公共服務(wù)平臺總體架構(gòu)

2 體系建設(shè)

2.1 平臺體系

2.1.1 高性能多服務(wù)器體系設(shè)計

平臺主要面向政府、企業(yè)和公眾。為應(yīng)對可能出現(xiàn)的高并發(fā)請求，平臺在服務(wù)器端進行相應(yīng)的部署，包括架構(gòu)云平臺、部署高性能數(shù)據(jù)庫和高性能WEB服務(wù)器，并對系統(tǒng)部署進行了規(guī)劃（如圖2），這些措施可有效解決集中并發(fā)訪問的問題。其中，部署高性能服務(wù)器、整合Apache Web服務(wù)器和Tomcat應(yīng)用服務(wù)器是實現(xiàn)服務(wù)器端負(fù)載均衡、保證平臺高效運行的關(guān)鍵。

Apache Web服務(wù)只支持靜態(tài)網(wǎng)頁，不能解析動態(tài)網(wǎng)頁的請求，Tomcat是輕量級應(yīng)用（Java）服務(wù)器，優(yōu)勢在于快速解析動態(tài)網(wǎng)頁，為實現(xiàn)兩者的優(yōu)勢互補，平臺服務(wù)器端采用了Java+Apache+Tomcat的結(jié)構(gòu)。若客戶端是靜態(tài)頁面請求，則只向Apache服務(wù)器響應(yīng)請求并反饋結(jié)果；如果是動態(tài)頁面請求，則由Apache自動調(diào)用Tomcat服務(wù)進行解析，并將結(jié)果頁面處理成靜態(tài)網(wǎng)頁來反饋。系統(tǒng)根據(jù)不同服務(wù)器的資源使用情況自動分配性能最優(yōu)的服務(wù)器，實現(xiàn)并發(fā)分流，保證網(wǎng)站在高負(fù)載情況下的速度和可靠性。

圖2 地理信息公共服務(wù)平臺服務(wù)器集群體系

圖3 地理信息公共服務(wù)平臺安全體系

2.1.2 安全體系設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)及信息安全是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境平臺最重要的環(huán)節(jié)之一[6]，也是網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)建設(shè)的重點。平臺安全體系建設(shè)的任務(wù)就是構(gòu)建高效、安全的運行環(huán)境（如圖3）。平臺基于東莞市電子政務(wù)云平臺的網(wǎng)絡(luò)安全體系[7]，通過虛擬化資源池技術(shù)，提供集中式安全服務(wù)[8]，從訪問、傳輸、身份驗證、存儲、物理阻隔、容災(zāi)管理等方面為平臺提供高性能的安全控制；數(shù)據(jù)安全方面通過數(shù)據(jù)檢查、數(shù)據(jù)脫密、數(shù)據(jù)水印、數(shù)據(jù)備份、恢復(fù)容災(zāi)處理及數(shù)據(jù)庫監(jiān)控等方面保障服務(wù)、數(shù)據(jù)安全運行；應(yīng)用安全方面通過用戶校驗、申請校驗、資源訪問控制及權(quán)限管理等機制保障應(yīng)用層的安全管理；身份校驗從用戶身份校驗、異常監(jiān)控報警及日志監(jiān)控等方面實現(xiàn)平臺安全監(jiān)控。服務(wù)審核安全則從服務(wù)申請、服務(wù)審核、服務(wù)分派使用及服務(wù)監(jiān)控等管理方法實現(xiàn)服務(wù)安全控制。

2.1.3 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系建設(shè)

平臺參考其他地市建設(shè)經(jīng)驗并結(jié)合東莞實際情況，制定了相應(yīng)的通用性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系以及地理信息數(shù)據(jù)的采集、加工、發(fā)布、管理和應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化流程，為平臺的通用性、易用性提供保障。

標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范體系主要包括行業(yè)內(nèi)的國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、數(shù)據(jù)生產(chǎn)規(guī)范、服務(wù)接口規(guī)范、應(yīng)用及運行管理規(guī)范等，其中結(jié)合東莞實際情況制定的標(biāo)準(zhǔn)有地理實體數(shù)據(jù)規(guī)范、地名地址數(shù)據(jù)規(guī)范、電子地圖數(shù)據(jù)規(guī)范、POI分類規(guī)范、電子地圖GIS數(shù)據(jù)生產(chǎn)規(guī)程以及公共服務(wù)平臺運行管理規(guī)定等。

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為元數(shù)據(jù)、地理實體、地名地址、電子地圖、影像及地貌暈渲圖等制定了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)描述、制作和發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)生產(chǎn)規(guī)程為數(shù)據(jù)的生產(chǎn)、維護、保密、配圖標(biāo)準(zhǔn)化等制定了數(shù)據(jù)生產(chǎn)的規(guī)程。服務(wù)接口標(biāo)準(zhǔn)為地圖服務(wù)緩存設(shè)置、元數(shù)據(jù)信息模型、專題數(shù)據(jù)分類、接口分類、服務(wù)質(zhì)量評價、用戶管理及地圖API接口等制定了服務(wù)及接口規(guī)范。應(yīng)用及運維規(guī)范則為平臺描述、平臺運行管理規(guī)定、平臺共享合作協(xié)議及保密協(xié)議等制定了規(guī)范化管理標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)范體系如圖4所示。

圖4 地理信息公共服務(wù)平臺標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及政策法規(guī)體系

2.1.4 服務(wù)體系設(shè)計

數(shù)字東莞地理信息公共平臺采用的是吉奧地理信息在線服務(wù)平臺軟件，服務(wù)系統(tǒng)包括服務(wù)管理系統(tǒng)和運維管理系統(tǒng)。其中，服務(wù)管理系統(tǒng)包含CSW（catalog service-web,網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)）、WMTS（web map tile service，網(wǎng)絡(luò)地圖瓦片服務(wù)）、WFS-G（web feature gazetteer services，地名地址要素服務(wù)）、WMS（web map service，網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)）、WFS（web feature service，網(wǎng)絡(luò)地理要素服務(wù)）、WCS（web coverage service，網(wǎng)絡(luò)地理場數(shù)據(jù)服務(wù)）、WPS（web processing service，網(wǎng)絡(luò)地理信息處理服務(wù)）管理及用戶權(quán)限管理等。運行管理系統(tǒng)采用服務(wù)巡檢機制，對服務(wù)按秒巡檢，監(jiān)控Oracle、WMTS、WFS-G等核心服務(wù)的運行狀態(tài)，保障服務(wù)正常運行。

2.2 數(shù)據(jù)生產(chǎn)體系

2.2.1 數(shù)據(jù)生產(chǎn)技術(shù)設(shè)計

地理數(shù)據(jù)是平臺的主體，是服務(wù)的基礎(chǔ)。市國土部門依托豐富的數(shù)據(jù)資源，為公共服務(wù)平臺提供數(shù)據(jù)支撐。其中，影像數(shù)據(jù)包括自1998年以來歷年市域范圍內(nèi)的高分辨率遙感影像，矢量數(shù)據(jù)包括1∶500全要素地形圖、地名地址庫以及農(nóng)業(yè)、林業(yè)、環(huán)保、規(guī)劃等多部門專題數(shù)據(jù)。

按照規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)對基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)作了內(nèi)容提取、分層細化、模型對象化重構(gòu)、統(tǒng)計分析、符號化、瓦片生產(chǎn)、保密審查等處理（圖5），形成了面向地理實體、分層細化的數(shù)據(jù)體系，是可在政務(wù)內(nèi)外網(wǎng)使用的公共地理框架數(shù)據(jù)。

圖5 地理信息公共服務(wù)平臺數(shù)據(jù)生產(chǎn)體系

2.2.2 數(shù)據(jù)更新與質(zhì)量評價

隨著城市化進程的加快，空間信息的變化也更加頻繁。保障平臺框架數(shù)據(jù)的快速更新是平臺長效運行和推廣應(yīng)用的核心。平臺數(shù)據(jù)有應(yīng)急更新和日常更新兩種模式。平臺基于Oracle Spatial對數(shù)據(jù)庫進行管理，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、更新流程的系統(tǒng)化，制定了完整的數(shù)據(jù)更新和質(zhì)量評價體系。平臺的空間數(shù)據(jù)更新基于自適應(yīng)動態(tài)更新理念和影像數(shù)據(jù)增量更新與融合[9-10]。數(shù)據(jù)更新與質(zhì)量評價體系建立了平臺數(shù)據(jù)從空間信息變化感知、變化獲取、自適應(yīng)增量更新到數(shù)據(jù)質(zhì)量評價的全周期數(shù)據(jù)動態(tài)更新評價機制，為平臺數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性提供了保障。

3 功能實現(xiàn)及應(yīng)用

平臺除提供地圖查詢、瀏覽、測量、打印、糾錯、圖層控制、標(biāo)繪、空間分析、專題疊加等基本功能外，還實現(xiàn)了以下功能：

1）多時相、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集成。平臺為空間數(shù)據(jù)加入時間標(biāo)記，按照時間靈活控制時態(tài)數(shù)據(jù)的對比和顯示。通過時間軸、卷簾操作、同源不同時相數(shù)據(jù)分屏、矢柵分屏對比等分析操作，充分展示了空間數(shù)據(jù)的時間特性和位置特性，實現(xiàn)了基于互聯(lián)網(wǎng)的分布式多源異構(gòu)空間信息的集成顯示（圖6）、連續(xù)多尺度的無縫可視化，揭示了地理信息的時空變化特征及發(fā)展規(guī)律，可為管理人員提供科學(xué)的決策依據(jù)。

圖6 不同時間、空間的數(shù)據(jù)對比

2）數(shù)據(jù)驅(qū)動式自動配圖與整飾?；跀?shù)據(jù)驅(qū)動的自動配圖改變了傳統(tǒng)地圖制圖表達與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分離的情況，形成了地圖制圖與空間數(shù)據(jù)的一體化配圖體系。平臺設(shè)計了一套地圖制圖與地理信息一體化表達的關(guān)系模型，通過挖掘空間數(shù)據(jù)屬性信息來驅(qū)動自動化地圖整飾與配圖，地圖表達可根據(jù)空間數(shù)據(jù)屬性自動調(diào)整和自動生成，并根據(jù)數(shù)據(jù)屬性變化自動調(diào)整制圖效果和內(nèi)容，實現(xiàn)了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的地圖動態(tài)更新方式。平臺還可以把配圖方案和制圖最優(yōu)效果存儲到空間數(shù)據(jù)地圖整飾元素中，通過動態(tài)的地圖整飾元素實現(xiàn)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的地圖配圖自動整飾和效果優(yōu)化，改進了傳統(tǒng)“符號化-修改完善-再符號化”的人工制圖方法，實現(xiàn)了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的地圖整飾。實踐表明，該方式明顯提高了數(shù)據(jù)配圖和地圖整飾效率。

3）可視化組件式功能搭建。平臺實現(xiàn)功能搭建快速定制，將各功能分解為若干相互關(guān)聯(lián)又彼此獨立的“可視化”組件按鈕，與該按鈕相關(guān)的功能及運行代碼集中到控件后臺。開發(fā)人員只需要簡單“拖動”對應(yīng)的控件，即可實現(xiàn)代碼部署、功能的添加和定制。這種形式方便了平臺的推廣和應(yīng)用，提高了搭建效率，也降低了開發(fā)門檻，真正體現(xiàn)了“公共服務(wù)”的大眾化特點。

4）多專題數(shù)據(jù)疊合。平臺通過整合林斑數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)專題、環(huán)保專題、全要素地形圖、土地利用規(guī)劃、基礎(chǔ)影像圖等專題要素，實現(xiàn)了多種專題數(shù)據(jù)的疊加展示和分析。通過“一張底圖”，對比并理順了各類專題的空間管理范圍，解決了各專題信息自成體系、空間位置存在偏差等問題。在明確專題表達范圍邊界的同時，建立了基于“一張底圖”的專題數(shù)據(jù)管理平臺，充分體現(xiàn)了平臺“空間管理、空間定位”的基礎(chǔ)作用，方便各專題管理部門的業(yè)務(wù)優(yōu)化和科學(xué)管理。

5）多規(guī)劃數(shù)據(jù)分析。多規(guī)疊加或多規(guī)合一的重點是建立統(tǒng)一的規(guī)劃機制和規(guī)劃成果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換共享標(biāo)準(zhǔn)。平臺建立了一致的空間參考和統(tǒng)一的空間信息標(biāo)準(zhǔn)，并在此基礎(chǔ)上建立了“多規(guī)疊加”的空間信息平臺。以 “一套公共平臺” （地理信息公共服務(wù)平臺）為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了各類規(guī)劃數(shù)據(jù)在地理空間上的整合銜接、空間匹配與資源共享，形成了多方聯(lián)動、分類協(xié)作的多規(guī)管理方式。形成了多規(guī)數(shù)據(jù)“一張基礎(chǔ)底圖”，可以快速分析各種規(guī)劃成果在地理空間上的位置分布，進而找出自相矛盾的斑塊并提出相應(yīng)解決方法，提高規(guī)劃準(zhǔn)確度，實現(xiàn)多規(guī)數(shù)據(jù)高度對接和空間一體化管理。形成了規(guī)劃信息“一套檢查手段”，在規(guī)劃前期對數(shù)據(jù)進行疊加分析，可有效避免各規(guī)劃成果在空間布局上的差異和矛盾，最終實現(xiàn)精細化規(guī)劃、科學(xué)化管理。

4 結(jié) 語

數(shù)字東莞地理信息公共服務(wù)平臺通過平臺體系、數(shù)據(jù)體系及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系建設(shè)，提升了公共服務(wù)平臺的兼容性、通用性、科學(xué)性和可擴展性，充分發(fā)揮了公共服務(wù)平臺的資源整合作用，為全市提供權(quán)威、統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，并在實際運行過程中逐漸完善和改進，實現(xiàn)了各部門地理空間信息資源的高效整合，促進了測繪成果的廣泛應(yīng)用和共享。下一步將從地理信息動態(tài)更新機制及時空信息云平臺等方面進行深入探索，建立多尺度、常態(tài)化更新的地理信息更新及云共享機制，并應(yīng)用到現(xiàn)有地理信息公共服務(wù)平臺上，形成準(zhǔn)確、動態(tài)、高效的地理信息數(shù)據(jù)資源共享、發(fā)布、應(yīng)用的服務(wù)體系。

[1] 吳多朋.省級地理信息公共服務(wù)平臺數(shù)據(jù)層的研究與實現(xiàn)[D].東北師范大學(xué),2011

[2] 蔣捷.應(yīng)對地理信息在線服務(wù)需求建設(shè)國家地理信息公共服務(wù)平臺[J].地理信息世界,2009,6(3):6

[3] 王家耀.謹(jǐn)防城市“數(shù)字工程”搞成“花瓶工程”[J].中國信息界,2005(17):11

[4] 陳軍,丁明柱,蔣捷,等.從離線數(shù)據(jù)提供到在線地理信息服務(wù)[J].地理信息世界,2009,04(2):6-9

[5] 郭仁忠.地理信息服務(wù):數(shù)據(jù)在線到應(yīng)用在線[J].地理信息世界,2013,20(2):11-15

[6] 牛凱慧.張家口企業(yè)信息化公共服務(wù)平臺網(wǎng)絡(luò)安全防護支撐系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].河北工業(yè)大學(xué),2011

[7] 黃蘭秋.基于云計算的企業(yè)競爭情報服務(wù)模式研究[D].南開大學(xué),2012

[8] 王茜,朱志祥,葛新,等.應(yīng)用于云計算中心的虛擬主機安全防護系統(tǒng)[J].計算機技術(shù)與發(fā)展,2014,24(3):134-137

[9] 張新長,郭泰圣,唐鐵.一種自適應(yīng)的矢量數(shù)據(jù)增量更新方法研究[J].測繪學(xué)報,2012,41(4):613-619

[10] 張新長,唐鐵.影像增量動態(tài)更新與融合技術(shù)研究[J].測繪學(xué)報,2011,40(6):790-795

P208

B

1672-4623（2017）02-0019-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.02.006

2016-01-13。

項目來源：國家自然科學(xué)基金資助項目（41431178）；高等學(xué)校博士點專項科研基金資助項目（20120171110030）。

徐啟恒，碩士，工程師，主要從事數(shù)字城市、地理信息數(shù)據(jù)庫、GIS與土地利用規(guī)劃方面的研究。