省级时空信息云平台建设方案研究与应用——以新疆基础地理信息时空云平台建设为例

第４２卷第２期２０１９年２月测绘与空间地理信息ＧＥＯＭＡＴＩＣＳ＆ＳＰＡＴＩＡＬＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ.４２ꎬＮｏ.２Ｆｅｂ.ꎬ２０１９收稿日期:２０１８－０９－１０基金项目:重点地区(新疆)基础测绘工程———新疆基础地理信息时空云平台建设(新发改地区项目〔２０１７〕１３０１号)资助作者简介:张健峰(１９７９－)ꎬ男ꎬ新疆乌鲁木齐人ꎬ高级工程师ꎬ学士ꎬ主要从事新疆数字城市、地理信息公共服务平台与服务应用、测绘应急保障体系建设工作ꎮ省级时空信息云平台建设方案研究与应用———以新疆基础地理信息时空云平台建设为例张健峰１ꎬ王代堃２ꎬ周海鹏２(１.新疆维吾尔自治区测绘地理信息局基础地理信息中心ꎬ新疆乌鲁木齐８３０００２ꎻ２.北京吉威时代软件股份有限公司ꎬ北京１０００４３)摘要:自然资源综合管理职责的贯彻与推行ꎬ需要基础测绘部门提供技术支撑与信息服务ꎮ本文以新疆基础地理信息时空云平台建设为例ꎬ系统阐述省级时空信息云平台建设思路ꎮ通过整合各级基础地理信息数据ꎬ汇聚各类与空间位置相关的信息ꎬ建立动态地理空间数据库ꎻ依托政务网ꎬ研发开放、共享的省级时空云平台ꎬ推进新疆地理信息资源共享开放ꎻ建成全省统一、规范的空间信息基础设施ꎬ使地理空间数据最终成为省级大数据基础平台中一个基础性的、不可或缺的组成部分ꎮ最终实现地理空间数据在社会稳定和长治久安中的应用ꎬ为政府治理能力的全面提升提供测绘与地理信息支撑ꎮ关键词:时空信息云平台ꎻ地理空间数据库ꎻ自然资源ꎻ智慧城市中图分类号:Ｐ２０８　　　文献标识码:Ａ　　　文章编号:１６７２－５８６７(２０１９)０２－００７６－０４ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＳｐａｔｉｏ－ｔｅｍｐｏｒａｌＣｌｏｕｄＰｌａｔｆｏｒｍＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＳｃｈｅｍｅ:ＴａｋｉｎｇｔｈｅＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＸｉｎｊｉａｎｇ'ｓＦｕｎｄａｍｅｎｔａｌＧｅｏｇｒａｐｈｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｐａｔｉｏ－ｔｅｍｐｏｒａｌＣｌｏｕｄＰｌａｔｆｏｒｍａｓａｎＥｘａｍｐｌｅＺＨＡＮＧＪｉａｎｆｅｎｇ１ꎬＷＡＮＧＤａｉｋｕｎ２ꎬＺＨＯＵＨａｉｐｅｎｇ２(１.ＧｅｏｍａｔｉｃｓＣｅｎｔｅｒｏｆＸｉｎｊｉａｎｇＢｕｒｅａｕｏｆＳｕｒｖｅｙｉｎｇＭａｐｐｉｎｇａｎｄＧｅｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎꎬＵｒｕｍｑｉ８３０００２ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＢｅｉｊｉｎｇＧＥＯＷＡＹＳｏｆｔｗａｒｅＣｏ.Ｌｔｄ.ꎬＢｅｉｊｉｎｇ１０００４３ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｏｒｅａｌｉｚｅａｎｄｆｕｌｆｉｌｌｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｎａｔｕｒａｌｒｅｓｏｕｒｃｅｓｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔꎬｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｆｏｒｂａｓｉｃｓｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄｍａｐｐｉｎｇｄｅｐａｒｔｍｅｎｔｓｔｏｐｒｏｖｉｄｅｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌｓｕｐｐｏｒｔꎬｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔａｎｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｅｒｖｉｃｅｓ.Ｔａｋｉｎｇｔｈｅｓｐａｔｉｏ－ｔｅｍｐｏｒａｌｃｌｏｕｄｐｌａｔｆｏｒｍｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｂａｓｉｃｇｅｏｇｒａｐｈｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎＸｉｎｊｉａｎｇａｓａｎｅｘａｍｐｌｅꎬｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙｅｘｐｏｕｎｄｓｔｈｅｉｄｅａｓｏｆｐｒｏｖｉｎ￣ｃｉａｌｓｐａｔｉｏ－ｔｅｍｐｏｒａｌｃｌｏｕｄｐｌａｔｆｏｒｍｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ.ＦｉｒｓｔｌｙꎬｉｎｔｅｇｒａｔｅｔｈｅｂａｓｉｃｇｅｏｇｒａｐｈｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｄａｔａａｔａｌｌｌｅｖｅｌｓꎬｇａｔｈｅｒａｌｌｋｉｎｄｓｏｆｓｐａｔｉａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｅｓｔａｂｌｉｓｈａｄｙｎａｍｉｃｇｅｏｓｐａｔｉａｌｄａｔａｂａｓｅꎻＳｅｃｏｎｄｌｙꎬｒｅｌｙｉｎｇｏｎｔｈｅｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔａｆｆａｉｒｓｎｅｔｗｏｒｋꎬｄｅｖｅｌｏｐａｎｏｐｅｎａｎｄｓｈａｒｅｄｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ－ｌｅｖｅｌｓｐａｔｉｏ－ｔｅｍｐｏｒａｌｃｌｏｕｄｐｌａｔｆｏｒｍｔｏｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅｓｈａｒｉｎｇａｎｄｏｐｅｎｉｎｇｏｆｇｅｏｇｒａｐｈｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｒｅ￣ｓｏｕｒｃｅｓｉｎＸｉｎｊｉａｎｇꎻＴｈｉｒｄｌｙꎬｂｕｉｌｄａｕｎｉｆｉｅｄａｎｄｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄｓｐａｔｉａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｔｈｅｗｈｏｌｅｐｒｏｖｉｎｃｅａｎｄｅｎａｂｌｅｇｅｏ￣ｓｐａｔｉａｌｄａｔａｅｖｅｎｔｕａｌｌｙｂｅｃｏｍｅａｂａｓｉｃａｎｄｉｎｄｉｓｐｅｎｓａｂｌｅｐａｒｔｏｆｐｒｏｖｉｎｃｉａｌｂｉｇｄａｔａｐｌａｔｆｏｒｍ.Ｆｉｎａｌｌｙꎬｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｇｅｏｓｐａｔｉａｌｄａｔａｉｎｓｏｃｉａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｌｏｎｇ－ｔｅｒｍｓｅｃｕｒｉｔｙｗｉｌｌｂｅｒｅａｌｉｚｅｄꎬｗｈｉｃｈｗｉｌｌｐｒｏｖｉｄｅｓｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄｇｅｏｇｒａｐｈｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｔｈｅｏｖｅｒ￣ａｌｌｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔｇｏｖｅｒｎａｎｃｅｃａｐａｃｉｔｙ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｐａｔｉｏ－ｔｅｍｐｏｒａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｌｏｕｄｐｌａｔｆｏｒｍꎻｇｅｏｓｐａｔｉａｌｄａｔａｂａｓｅꎻｎａｔｕｒａｌｒｅｓｏｕｒｃｅｓꎻｓｍａｒｔｃｉｔｙ０　引　言２０１８年３月ꎬ国家整合有关部门的自然资源管理职责ꎬ统一组建自然资源部ꎬ“统一行使全民所有自然资源资产所有者职责ꎬ统一行使所有国土空间用途管制和生态保护修复职责”[１]ꎮ自然资源综合管理职责的实现与履行ꎬ需要基础测绘部门提供智力支持、技术支撑与信息服务ꎮ近年来ꎬ一些学者分别在地理空间大数据库建设和时空云平台搭建方面进行了富有成效的探索ꎮ何建国等分析了城市基础地理信息对城市规划和发展的重要作用ꎬ设计实现了河北城市基础地理信息数据库系统[２]ꎻ李明巨等结合天地图省级节点与数字城市建设经验ꎬ探索了江苏省级地理信息云服务平台的构建与应用[３]ꎻ陈鑫祥等以珠江三角洲基础地理信息公共服务平台为例ꎬ分析了政务用户对基础地理信息公共服务平台的需求[４]ꎻ刘璐等介绍了海南国际旅游岛政务版地理信息公共服务平台ꎬ分析政务部门如何利用空间信息资源开展业务运行管理和决策[５]ꎻ刘昱君等以水利地理信息服务平台建设为例ꎬ系统探讨了专业型地理信息服务平台建设案例[６]ꎻ韩雪华等探讨了结合物联网技术的地理信息平台在交通行业的应用[７]ꎻ张庆全等介绍了黑龙江省市县三级时空信息云平台总体架构设计[８]ꎻ陶旸等分析了行业用户的复杂需求ꎬ完成了深度耦合具体行业的云ＧＩＳ服务平台设计[９]ꎻ熊小青等分析了ＧＩＳ部门对地理信息服务的现状ꎬ实现了基于ＷｅｂＧＩＳ缓存中间件的轻量级地图服务平台架构[１０]ꎮ１　建设需求分析１.１　硬件设施集中配置、按需获取面向时空云平台建设发展需求ꎬ依托新疆云基础设施ꎬ搭建开放、共享的地理空间数据云平台ꎬ建成新疆统一、规范的空间信息基础设施ꎬ依托大数据机房的网络、计算与存储资源ꎬ统筹考虑数据处理、管理及应用服务等多种场景ꎮ１.２　数据资源统一管理、开放共享目前数据管理分散、多数多源ꎬ业务之间协同不畅或者无法协同ꎬ是阻碍测绘数据精细化管理和高效利用的关键症结ꎮ需要依托现行国家和自治区数据资源整理整合的标准规范ꎬ进行数据资源体系性规划ꎬ建立统一的数据资源目录ꎬ梳理和整合相关数据资源ꎬ将分布存储、分散管理的数据资源汇聚整合为逻辑统一的地理信息数据资源一体化数据库ꎬ建立统一的数据资源管理平台与安全备份机制ꎬ提供权威共享的数据出入口ꎮ１.３　集中式和分布式处理相协同ꎬ提升作业生产效率依据实际业务特点ꎬ在云环境下ꎬ建设适合于集中式处理和分布式处理的生产环境ꎬ实现集中式处理与分布式作业相协同ꎮ通过在云存储环境下部署集中计算服务器ꎬ在服务器上搭载重型生产处理系统ꎬ采用多用户使用方式供各个生产单位以任务的方式进行申请使用ꎬ实现集中计算能力最大化利用ꎮ１.４　支撑全区地理信息应用服务需求全区在基础测绘、国情监测、维稳处突、地理信息公共服务等业务方面对基础地理信息云服务提出了更高层次的要求ꎬ为确保测绘地理信息数据充分发挥支撑服务保障作用ꎬ需要强化数据资源的信息服务能力ꎬ形成在线地图、在线处理、共享交换、分析挖掘的完整服务功能ꎻ通过服务和数据统一存储、注册、发布、授权、调用及监控ꎬ服务引擎及平台透明化等措施ꎬ保证服务的高并发、高可靠、高复用ꎬ可监控、可计量ꎬ支撑全区地理信息应用服务需求ꎮ２　研究区特点新疆维吾尔自治区ꎬ位于亚欧大陆的中部ꎬ地处我国西北边陲ꎮ１６６万ｋｍ２的总面积ꎬ约占全国陆地总面积的１/６ꎻ陆地边境线长约５６００ｋｍꎬ约占全国陆地边境线的１/４ꎬ是我国国土面积最大、陆地边境线最长、交界邻国数量最多的省级行政区ꎮ３　新疆基础地理信息时空云平台建设３.１　总体建设思路新疆基础地理信息时空云平台的建设ꎬ核心建设内容是地理空间数据库ꎮ通过统一标准ꎬ逐步完善全疆基础地理信息、行业专题数据、多源遥感影像、地名地址、地理实体、控制成果、地理国情普查及监测、城市三维模型等各类数据ꎬ构建标准、统一、规范、动态的多源异构多尺度多时态的地理空间数据库ꎬ实现数据的“一数一源”ꎬ数据资源汇聚整合、共享和规范利用ꎮ在数据资源上ꎬ通过对空间地理数据的汇聚、清洗、比对、整合等数据处理方法形成地理空间数据体系ꎬ充分利用自治区地理信息数据资源共享交换平台和已有数据建设成果形成持续更新的机制ꎬ源源不断地获得有关空间地理的数据ꎮ在建设成果上ꎬ新疆基础地理信息时空云平台作为新疆大数据基础平台之一ꎬ为政府企事业提供位置关联、空间数据的共享计算、可视化和业务服务等ꎮ３.２　标准规范制定制定标准规范是实现新疆基础地理信息时空云平台对外提供数据服务的重要支撑ꎬ是本项目建设的重中之重ꎮ新疆基础地理信息时空云平台的标准规范由数据基础、数据资源、处理生命周期、应用服务、运行支撑等５个方面组成ꎮ１)数据基础ꎮ研究制定基础地理信息时空云平台相关的基础性标准规范ꎬ包括地理空间数据的元数据、资源目录、分类编码、数据字典和空间地理对象编码等方面ꎬ支撑地理空间数据的建设和应用ꎮ２)数据资源ꎮ依据地理空间数据中资源所处不同阶段、不同应用目的、不同的组织形式ꎬ对汇集资源、核心资源和服务资源制定相应的标准规范ꎮ３)处理生命周期ꎮ建立一套完整的地理空间数据处理生命周期ꎬ在已有地理信息公共服务平台标准规范的基础上对交换和共享、保密安全、质检等方面优化完善ꎬ对处理、计算分析、可视化、脱敏处理等方面的标准规范７７第２期张健峰等:省级时空信息云平台建设方案研究与应用进行新增ꎮ４)应用服务ꎮ制定统一的服务接口ꎬ就地理空间数据提供的业务流程定制进行规范ꎬ实现全疆地理空间数据的统一应用服务ꎮ５)运行支撑ꎮ就地理空间数据及云平台的日常运维、应急保障处置制定规范ꎮ３.３　地理空间数据及行业专题数据整合基础地理空间数据作为重要的基础性信息资源ꎬ在国民经济和社会发展中发挥着极为重要的作用ꎮ项目面向各行业、各层次的用户对基础地理空间数据资源的应用需求ꎬ基于现有多源异构、不同比例尺、不同范围的测绘项目成果数据、地名地址数据和行业汇交的各类专题数据ꎬ依据相关标准规范ꎬ通过数据的整理、融合ꎬ构建基础地理空间数据体系ꎮ３.４　地理空间数据库建设３.４.１　地理空间数据库建设内容地理空间数据的建设是数据时空特征的集中ꎬ不仅要考虑数据的空间特征ꎬ还要考虑数据的时间特征ꎮ从数据时态上看ꎬ地理空间数据的建设除了针对现势数据的存储管理外ꎬ还需要提供对交换过程中更新的信息、空间化后的信息、清洗后的信息、比对融合后的信息、整合后的信息、统计分析挖掘成果信息等的历史数据的存储管理ꎬ最终形成了汇聚库、资源库及服务库三大库体ꎮ如图１所示ꎮ图１　数据库架构Ｆｉｇ.１　Ｄａｔａｂａｓｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ１)地理信息数据库地理信息数据库是时空云平台地理空间数据库的基础库ꎬ由控制成果数据库、多级多尺度测绘地理信息数据库、地貌栅格数据库、点