时空信息云平台建设方案研究

第38卷第3期2015年05月现代测绘ModernSurveyingandMappingVol.38,No.3May2015智慧城市时空信息云平台建设方案研究李乃强,刘婵娟(江苏省测绘工程院,江苏南京210013)摘要推进智慧城市建设是城市加快实现创新驱动、转型发展的重要手段,是城市信息化新一轮加速发展的必然要求。智慧城市建设是在数字城市地理空间框架中引入时间概念,把各时期的地理信息都按需反映出来,发展为时空信息数据库和时空信息云平台的建设,它是动态的、实时的。基于此,分析研究了智慧城市时空信息云平台的建设方案。关键词智慧城市时空信息云平台时空信息数据库动态实时中图分类号:P208文献标识码:B文章编号:1672-4097(2015)03-0050-031引言智慧城市是指在城市发展过程中,在城市基础设施、资源环境、社会民生、经济产业、市政治理领域中,充分利用物联网、互联网、云计算、IT、智能分析等技术手段,对城市居民生活工作、企业经营发展和政府行政管理过程中的相关活动进行智慧感知、分析、集成和应对,为市民提供一个更美好的生活和工作环境,为企业创造一个更有利的商业发展环境,为政府构建一个更高效的城市运营管理环境[1]的建设,其核心是构建智慧型城市运行生态系统和城市产业生态系统。数字城市地理空间框架建设在经济社会发展、城市信息化进程中发挥了重要作用。具体表现在:(1)极大地丰富了城市基础地理信息资源;(2)有力地促进了信息资源的共建共享;(3)形成了较为完善的标准、技术和软件体系;(4)全力拓展了测绘保障服务的深度与广度;(5)有力地推动了地理信息产业的发展;(6)有效带动了城市测绘地理信息管理机制及机构建设;(7)培养造就了一批专业人才队伍。数字城市地理空间框架建设为智慧城市时空信息云平台建设在机制、管理、建设、人才、技术、设施等方面打下了坚实的基础[2]。数字城市地理空间框架主要内容呈现为基础地理信息数据库和地理信息公共平台。随着物联网和云计算等技术的发展,基础地理信息数据库上升为时空信息数据库,地理信息公共平台上升为时空信息云平台。智慧城市阶段,地理空间框架具有时空特点,发展为时空信息云平台。本文主要对智慧城市时空信息云平台的总体架构、建设内容、关键技术、应用示范等方面进行分析研究。2总体架构根据国家“十二五”总体规划的建设内容,作为智慧城市的地理空间信息的提供载体,智慧城市时空信息云平台将建立较为完善的公共地理信息数据存储体系,并实现土地、规划、交通、林业、水利、税务、民政、公安等公共部门与民用企业互联互通,形成时空信息资源共享交换机制,最终建成基于云计算的网络化运行环境的城市时空信息服务平台,为政府决策、城市管理、社会公益服务等各行业提供基础的时空信息服务。智慧城市时空信息云平台结合经典云平台的设计思路,采用面向服务的SOA架构,采取C/S和B/S混合模式。平台共分为4个核心层次和2个支持体系,即以云服务管理层、云服务层、基础数据层和运行支持层为基础,结合标准化体系和安全保障体系组成智慧城市时空信息云平台的主体架构。3建设内容智慧城市时空信息云平台可以提供四维地图(包括时间属性)、3S服务并能够实现智能化应用。需要在数字城市基础上进行地理信息扩展、时间信息扩展、云服务系统、智慧应用、支撑环境等5大方面改进提升工作[3]。3.1地理信息扩展数字城市地理信息成果主要集中在中心城区、重要街道、重点建筑等局部区域,在时空信息云平台中需要扩充建设三维、360°环视图、720°球面实景、全市域覆盖的多维地理信息。3.2时间信息扩展包括基础性、公益性实时感知信息,如视频、RFID信息、专业监控信息等,需要获取并按时间序列存储。3.3云服务系统需要在服务器基础设施、软件、平台等方面进行全面云服务化升级,实现数据高效组织、模块化服务、智能化响应等。3.4智慧应用通过时空信息云,实现基于空间位置的大数据整合,提供移动式、协同式、可控式、直观式、交互式、主题式智慧应用。3.5支撑环境提升完善传感器、计算机集群、泛在网络和共享政策标准规范等,能够使得各类智能传感器信息采集信息能够发回云平台处理,再通过泛在网络(包括电信、移动、广电、传感网等全网络)分发、共享给全社会、各部门、各类终端使用。4关键技术4.1物联网技术物联网为“智慧城市”提供了强大的数据支持[4]。物联网(IOT)定义为把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道及家用电器等各种真实物体上,通过互联网联接起来,进而运行特定的程序,达到远程控制,实现全面透彻感知。物联网技术是物物相连的技术,物联网与互联网的智能融合,实现更透彻的感知、更全面的互联互通,更深入的智能化,全面解决智能地图学的实时动态数据源问题。智慧城市时空信息云平台为准确定位实时信息发生地、拾取信息内容并与地理信息有机整合、辅助科学决策提供服务及接口包括:物联网节点的位置服务,物联网节点的空间定位接口服务,针对不同类型传感器、信息流拾取API,针对监控视频、RFID等传感设备获取的实时信息,解译分析API。4.2云计算技术云计算为“智慧城市”提供新的重要的应用服务模式。云计算环境下,软件技术、架构将发生显著变化。①所开发的软件必须与云相适应,能够与虚拟化为核心的云平台有机结合,适应运算能力、存储能力的动态变化;②要能够满足大量用户的使用,要有数据存储、处理能力;③要互联网化,有基于互联网提供软件的应用;④安全性要求更高,可以抗攻击,并能保护私有信息;⑤可工作于移动终端、手机、网络计算机等各种环境。虽然,传统的软件工程理论不会发生根本性变革,但基于云平台的开发工具、开发环境、开发平台将为敏捷开发、项目组内协同、异地开发等带来便利。软件开发项目组内可以利用云平台实现在线开发,并通过云实现知识积累和软件复用。时空信息服务系统主要实现目录服务(包括第三方服务)的目录注册管理,对外提供GIS服务(如:网络地图服务WMS、网络要素服务WFS、网络覆盖服务WCS等服务),同时充分考虑二次开发需求提供相应的WebService接口,以便其他系统能直接获取该平台提供合法数据。4.3网格计算技术网格计算为“智慧城市”的协同运行提供有力支撑。网格计算技术是构建在互联网上的一种新技术,其本质是要利用高速互联网把分布在不同地理位置的计算机组织成一台“虚拟超级计算机”,实现所有网格节点上的所有资源的全面共享和协同工作:即将网格上所有资源动态集成起来,形成一个有机整体,在动态变化的多个组织间共享资源和协同解决问题。形象地说,网格计算是解决“发电厂”之间的电力调度即建立智能电网的问题。5智慧应用示范智慧城市时空信息云平台示范应用建设的主要思路是以云的方式提供Web应用。时空信息数据的使用者无论是哪一类型的用户都可以在任何一个地方采用各种设备去访问时空信息,享受智慧应用带来的价值。以下对在医疗、交通、环保、食品安全等领域进行智慧应用展望[5]。5.1智慧医疗以“时空信息云”为核心,综合运用物联网、云计算等先进技术,突破传统医疗服务的时空限制,实现患者(保健对象)与医务人员、医疗机构、医疗设备之间的互动与沟通,实现医疗服务最优化的医疗体系;同时,智慧医疗能够覆盖了智慧健康、智慧医院、智慧卫生、区域医疗4大块,应对政府、企业、家庭、个人、医院、保险、公共卫生等各方面。5.2智慧交通以“时空信息云”为核心,建设以电子警察为主导的后端平台对图像资源和车辆行驶数据进行统一管理,形成集打击、控制、预防三位一体的管理功能的交警管理平台;研发车务通、“两客一危”运营车辆监控、车载远程信息服务(TSP)的车联网系统;开发包含地铁业务及运营管理,涵盖从综合通信系统、列车自动监控、电力监控、地铁清分、自动售检票,到ERP、工程档案管理轨道交通系统的全覆盖;此外,还可以覆盖高速公路、铁路、航空等大交通领域。5.3智慧环保以“时空信息云”为核心,服务环保的监管处15第3期李乃强等:智慧城市时空信息云平台建设方案研究置、应急指挥、在线监测等各个方面。其中,尾气排放监管包括路检路查、遥感检测等;建筑垃圾和工程渣土处置管理包括对卸土点、渣土运输车、处置证等信息的长效管理;应急指挥综合管理包括提高响应能力,实现全面管理;污染源在线监控包括在线监控、档案建立、数据采集、地理信息展示、基础信息建立、污染源指挥管理等。5.4食品安全方面的智慧应用以“时空信息云”为核心对食品从产、供、销等环节进行全面监控。供应企业管理:对种植、包装等环节监控,建立原始数据;肉菜仓储管理:对产品信息进行管理(种类、批次、进出库),保证数据链完整;物流配送管理:对定点供应企业提供产品的物流环节进行监控(冷藏车运送过程,车辆的位置和时间);定点加工单位管理:实现货源数据与仓储系统对接;检验检疫管理:记录信息和结果,与紧急事件指挥联动;授权加工单位管理:记录货源、产品、配送信息;紧急事件指挥管理:可疑事件的预警,已发事件数据分析(数据链信息)和决策支持;追溯查询:产品的全数据链追溯查询。6总结智慧城市时空信息云平台作为“智慧城市”整体框架中一个重要的、不可缺少的基础设施,以一种更加直观的信息可视化方式表达所有事物天然具备的位置特征信息,是建设智慧城市的关键性基础信息平台,是通过泛在网络、传感设备、智能计算等新型高科技手段。它在基础地理信息数据库基础上,实时汇集城市各种时空信息,形成更透彻感知、更广泛互联、更智能决策、更灵性服务和更安全可靠的地理信息服务平台,是智慧城市建设的重要的空间信息基础设施,能够更好地满足城市运行、管理与服务的自动化、智能化需求,及时有效地为智慧城市探索与建设提供地理信息服务。参考文献[1]李成名,刘晓丽,印洁,等.数字城市到智慧城市的思考与探索[J].测绘通报,2013(03):1-3.[2]李德仁,邵振峰,杨小敏.从数字城市到智慧城市的理论与实践[J].地理空间信息,2011(06):1-3.[3][美]威尔特.埃尔森彼得,周庆辉.云计算实践指南[M],北京.机械工业出版社,2010.[4]梁军,黄骞.从数字城市到智慧城市的技术发展机遇与挑战[J].地理信息世界,2013,20(1);81-86.StudyonConstructionSchemeofTemporalandSpatialInformationCloudPlatformforWisdomCityLINai-qiang,LIUChan-Juan(SurveyEngineeringInstituteofJiangsuProvince,NanjingJiangsu210013,China)AbstractTopromotethewisdomcityconstructionisanimportantmeanstorealizetheaccelerationofdriveninnovation,andisanimportantmeansfordevelopmenttransformation.Itistheinevitablerequirementforanewroundofurbaninformatizationacceleratedofcity.WisdomcityconstructionisanewconceptwhichintroducestimeconceptionintodigitalCitygeospatialframe,thatitreflectsgeographicinformationineachperiodbydemand.Ithasbeendevelopedintotheconstructionofspatio-temporalinformationdatabaseaswellascloudplatformforspatiotemporalinformation,forwhichisdynamicandreal-time.Itanalysisconstructionschemeoftemporalandspatialinformationcloudplatform