廣東省地理信息公共平臺的建設及其應用

曾元武，陳澤鵬，吳永靜，陳鑫祥，萬寶林

(廣東省國土資源技術中心，廣東 廣州 510075)

一、引 言

地理信息是國家重要的戰略信息資源，在政府管理決策、國民經濟建設、人民生活改善等方面發揮著無可比擬的作用。建設一個現代化的地理信息公共服務平臺是深入貫徹科學發展觀，落實《國務院關于加強測繪工作的意見》和《全國基礎測繪中長期規劃綱要》的重要舉措，對于構建數字中國、推進國民經濟和社會信息化、促進經濟社會又好又快發展具有十分重要的意義[1]。

21世紀初期，國內的一些測繪部門陸續建立基礎地理信息系統，將基礎數據采集、處理從部門專業地理信息系統中剝離開來，為其他各種專業地理信息系統建設提供所需要的信息服務。而地理信息公共平臺是以部門為中心的地理信息應用發展到一定階段的產物，隨著地理信息的不斷深入、應用領域范圍的逐步擴大，各部門間的信息共享和交換問題開始顯露，公共安全、應急聯動、智能交通、城市管理、環境整治、防震減災等對空間信息基礎設施的保障能力不斷提出新的要求[2-3]，因此基于基礎空間數據庫共享、服務和應用新模式的地理信息公共平臺應運而生[4]。

廣東省委省政府和相關主管部門對地理信息的應用非常重視。為了滿足各級政府部門對地理信息的迫切需求，廣東省國土資源廳于2007年開展了對地理信息公共服務平臺建設的早期研究和探索[5-6]，利用NewMap系列軟件技術搭建了初步的省級地理信息公共平臺和應用示范系統，同時也以此為基礎開展了大量的數字城市地理信息空間框架建設工作。為進一步全面提升地理信息的在線服務和運維能力，切實滿足省各級政府部門及廣大社會群眾對地理信息的迫切需要，廣東省地理信息公共平臺(以下簡稱平臺)系統全面開發建設工作由此開展。

二、平臺的建設目標和內容

1. 建設目標

平臺建設的總體目標是：面向信息化時代，以及各政府部門及廣大社會群眾對基礎地理空間信息的迫切需求，依托政務外網和互聯網，基于已建成的廣東省基礎地理信息數據庫[7]進行資源更新整合，實現上與國家，下與地市、縣(區)基礎地理信息資源的互聯互通和有效集成；建成分布式地理信息服務系統，形成多級互動的地理信息綜合服務能力，提供一站式地理信息綜合服務，并能夠集成各種與地理空間位置有關的信息資源，實現省內與地理空間信息有關的自然、經濟、社會等信息資源的充分共享；建成平臺服務管理系統，形成有效的更新、維護、運行服務機制，為廣東省政府宏觀決策、應急管理，以及改革發展提供長期的在線地理信息服務。

2. 建設內容

(1) 地理信息公共服務平臺標準體系建設

依據國家電子政務相關標準和國家地理信息公共服務平臺設計指南、結合廣東省地理信息相關規范，制定平臺的建設標準和規范，實現地理信息數據的采集、加工、發布、管理和應用的標準化。在此標準規范的指導下快速有序地推進公共服務平臺的數據庫建設、系統建設，以及平臺的推廣和應用。

(2) 公共地理框架數據庫建設

公共地理框架數據是平臺服務的數據主體，將基礎地理信息數據進行內容提取、分層細化、模型對象化重構、統計分析、符號化表現等處理改造，形成以面向地理實體、分層細化的數據體系，形成可在政務外網和公眾網使用的公共地理框架數據；同時進行地理框架數據管理系統的建設，實現框架數據的建庫、管理及更新維護。

(3) 地理信息公共平臺軟件體系建設

平臺建設實現面向政府、公眾提供地圖瀏覽、地名查詢、專題信息加載、空間分析等在線地理信息服務，并向專業部門和企業提供標準服務接口，支持基于平臺資源開發專業應用系統。按照面向服務構架(SOA)的基本思想和方法，完成門戶網站系統建設，開發支持一系列互操作接口規范的地理信息服務基礎軟件、平臺服務運維管理軟件及二次開發接口庫。

(4) 運行支持環境建設

運行支持環境建設是平臺建設和運行的底層基礎。分別構建基于政務外網和互聯網的網絡接入環境，建設數據庫集群服務、存儲與備份系統、安全保密控制和管理的軟硬件環境。

(5) 典型應用示范

在政務外網上建設服務于省政府決策、行政管理的地理信息共享服務政府應用示范。與省廳級部門合作開展地理信息服務行業的多個應用示范。

(6) 互聯互通

在互聯網環境中，實現與國家主節點的互聯互通。在政務外網及互聯網環境中，實現與全省21個地市級節點及部分縣(區)節點的互聯互通，實現全省地理信息資源目錄的統一管理。

三、平臺的總體架構設計和關鍵技術

以服務為中心的廣東省地理信息公共平臺站在建立服務型、開放型、創新型信息化測繪體系的角度，分析共享服務的目標、服務對象、任務，以滿足公共、共享服務需求為導向，制定相關的標準與規范，對各類應用需求進行梳理，構建面向服務的平臺體系架構，建設分布式地理信息共享與服務的數據和網絡環境，發展面向政府部門的地理信息服務，開發面向公眾的地圖與地理信息服務。

1. 平臺的構成及關系

平臺主要由政務版和公眾版兩個部分組成。政務版主要為政府部門提供地理信息服務，公眾版則是面向企事業單位和公眾提供地理信息服務。兩個版本平臺之間是邏輯隔離的，但采用了基本相同的框架結構和技術路線，只是服務的功能和數據不同而已。

1) 政務版平臺：平臺主要運行在廣東省政務外網中，為政府部門和工作人員服務，實現政府工作人員和政府部門與平臺之間的信息互動。部門可以通過平臺定制專業應用，可以進行數據交換，可以基于平臺二次開發接口進行業務系統地理信息集成應用。政務版平臺的數據和軟件功能比公眾版更為強大，能提供如三維分析、地圖方案創建等功能板塊。

2) 公眾版平臺：平臺主要運行在互聯網上，為企業和公眾提供服務，實現政府、企業和公眾之間的基于平臺的互動。企業可以基于平臺定制內部和面向公眾的專題應用，而公眾則可以通過平臺的門戶無償瀏覽通用的電子地圖及由政府和企業以專題形式發布的各種信息。

2. 平臺體系框架

平臺作為一種分布式的服務提供形式，其目的是使分布在網絡上不同地理位置和不同平臺的用戶可以獲得服務。平臺的體系框架如圖1所示,總體結構主要由運行支撐層、數據層、服務層和應用層4個部分組成。體系框架的最底層是支撐層，逐漸向上展開的是其他三層。

1) 支撐層是公共服務平臺的載體，依托電子政務外網、互聯網和現有的基礎設施軟硬件環境建設，包括網絡系統、服務器集群系統、存儲備份系統等物理環境，以及專用計算機機房環境等。支撐層將通過虛擬化技術，基于基礎設施即服務(infrastructure as a service,IAAS)的云環境和資源池方式管理的硬件環境的差異進行封裝，從而保證上層技術路線的一致性。

2) 數據層是指通過服務層提供給應用層的地理信息數據庫內容。它是面向地理信息網絡化服務需求、依據統一技術標準和規范而構建的一體化地理信息資源體系。

3) 服務層是根據多數用戶對地理信息應用的共性需求而設計并實現的系列標準服務接口，以及在此基礎上建立的在線服務系統和運維管理系統。通過在線服務系統向應用層提供所需的各種應用服務，如數據服務、處理服務、表現服務、目錄服務、信息交換服務、業務訪問、業務集成、安全可信和可管理等通用性的服務。

4) 應用層面向平臺服務的對象——政府、企業、公眾。應用層構造了各種電子政務應用、門戶網站系統、移動終端及示范應用等，是面向最終用戶的層面。

圖1 廣東省地理信息公共平臺體系框架

3. 關鍵技術分析

平臺的運維操作必須依賴現代化的信息技術，其中運作多元異構空間數據、云平臺部署、地理信息服務發布及數據快速更新是關鍵。

1) 多源異構空間數據的互操作：在互聯網上出現了大量不同類型、分布式異構地理信息源，如數據庫、數據文件、地圖圖片等，它們由不同的商業組織、政府組織、企業和個人根據應用需求在不同的軟件平臺或數據庫管理系統中創建并維護。許多應用所需的數據可能來自不同數據源，這涉及不同數據源之間地理信息的共享和集成，而實現地理信息共享的根本解決辦法是地理信息源之間具備互操作能力。為了解決多源異構空間數據互操作問題，需要研究異構空間數據轉換方法與標準，以及異構空間數據網絡服務與互操作方法。

2) 云平臺部署：當今大用戶訪問量的時代，單服務器性能再好也是難以勝任，平臺選擇用分布式多服務器的技術來應對。同時，虛擬服務器技術也被應用，平臺通過VMware公司的虛擬化方案，將有限的服務器擴展為若干個服務器集群，保證了數據服務的負載均衡。在平臺的建設中，省內在建的云計算數據中心技術將會提供支持，采用虛擬服務器、網絡、存儲等方式，搭建公眾版平臺運行環境。

3) 地理信息服務發布：首先，平臺對地理編碼、地址匹配服務實施本地化，采用統一的地名地址描述編碼規范，建立不同地區的地址編碼數據庫，并以該地址數據庫為基礎，建立高效的地名地址匹配方案。而且，根據國家現行有關政策，平臺會對基礎地理信息屬于涉密數據的內容、屬性和空間位置精度進行國家統一方法的保密處理。

4) 數據快速更新發布：圖2展示了平臺快速更新數據的流程，平臺會綜合考慮系統平臺及國土巡查等業務需求，通過對框架要素庫的建庫、歷史版本管理、電子地圖瓦片局部更新和多時相瓦片數據集管理完成數據的快速更新業務。

圖2 電子地圖快速更新流程示意圖

四、平臺的推廣應用

1. 平臺的服務模式

平臺的服務模式可以分為在線地圖直接使用、應用系統在線定制、應用系統二次開發、地理信息委托發布、前置系統服務5種應用模式。

1) 在線地圖直接使用：各種地理空間信息資源可以通過公共服務平臺的門戶網站提供在線地圖服務，授權的門戶用戶可以直接通過門戶查詢、瀏覽地理信息資源；同時各政府部門也可以通過平臺數據庫實現專題、統計圖，為宏觀業務管理提供決策支持。

2) 應用系統在線服務：GIS部門或應用系統需求較為簡單的用戶，通過平臺提供的應用在線定制模塊，通過疊加專題GIS數據，提供應用系統名稱、LOGO、版權信息等基本信息，在線快速形成專題GIS地圖應用。

3) 應用系統二次開發：開發者用戶可以通過調用省公共服務平臺的 Web Services、API或開發組件方式來獲取平臺的地理信息服務，進而開發出邏輯復雜、功能強大的應用模式。

4) 地理信息委托發布：如果某些政務部門缺乏發布共享的軟硬件條件，或難以掌握使用空間發布數據庫，平臺會在其基礎軟件、硬件的運行環境支持下幫助其實現業務的應用。

5) 前置系統服務：由于自身業務系統或網絡原因，一些工作網絡需要和公共服務平臺網絡物理隔離的部門(如公安、消防等)需要在得到公共服務平臺的地理信息資源時，可通過提交前置服務申請，獲得審批后，平臺技術中心將在申請的部門的網絡內部部署前置系統，提供數據服務。

2. 保密插件的應用

平臺通過接入廣東省政務版保密插件實現對電子地形圖數據、專題數據、GPS數據進行脫密處理及疊加。插件的處理完全遵守和參照國家標準和規范，同時使用時遵守《地形圖保密處理升級軟件及插件的使用管理規定》。插件采用了兩種接入方式：第一種是在地圖切片前，針對數據進行脫密數據處理；第二種則是在應用系統中使用保密插件，直接進行數據的位置脫密顯示。脫密處理流程包括敏感詞過濾、地圖轉換處理等。

3. 專題系統的接入

平臺還提供了大量的專題系統接入服務，全方位發揮平臺信息共享，方便政府部門政務處理和公眾生活查詢，以下是現有的8個專題服務的介紹。

1) 廣東省“三舊”改造監管信息系統(政務版)：系統利用平臺政務版發布的標準地理信息數據服務接口，系統接入平臺發布的矢量、影像電子地圖服務，以及“三舊”改造圖斑專題數據服務，形成地圖底圖的接入。原系統WMTS專題數據整合進平臺框架庫，通過服務(WMTS、WFS)注冊到平臺的目錄服務系統中，實現對系統圖形模塊的改造。

2) 廣東省國土資源電子政務系統(政務版)：廣東省國土資源電子政務系統基于全省地理基礎，整合了多種規劃編制數據和國土管理數據，面向國土資源廳的實際業務應用而開發。本項目利用政務版平臺發布的標準地理信息數據服務接口，系統接入平臺發布的矢量、影像電子地圖服務，形成地圖底圖的接入，實現對國土資源電子政務系統圖形模塊的改造。

3) 廣東省水利數據中心工程項目(政務版)：項目以廣東省矢量數字地圖、30 m分辨率的遙感影像圖及各種水利專題地圖為系統背景，綜合利用GIS技術、衛星遙感技術、組件技術、VML編程技術、Flash動畫技術，通過自動提取、整理、存儲各分散信息源的水、雨、工、旱、河流、氣象、熱帶氣旋等數據，進行整合、分析和信息發布，為用戶提供圖文并茂的信息查詢、汛情自動監視、報警等信息服務。

4) 廣東省地質災害預警信息系統(政務版)：系統利用平臺政務版發布的標準地理信息數據服務接口，系統接入平臺發布的矢量、影像電子地圖服務，形成地圖底圖的接入，實現對系統圖形模塊的改造。

5) 廣東省應急指揮平臺(政務版)：它以基礎地理信息數據庫為基礎，以基礎地理信息數據交換與分發網絡系統為緊急突發事件信息獲取、共享、發布平臺，在計算機軟件和硬件環境的支持下，運用系統工程和信息科學的理論和方法，綜合、動態地對基礎地理空間數據進行管理、分析、模擬和顯示，實時提供空間和動態的地理環境信息，并服務于輔助決策的空間信息系統。它利用平臺政務版發布的標準地理信息數據服務接口，系統接入平臺發布的矢量、影像電子地圖服務，形成地圖底圖的接入，實現對系統圖形模塊的改造。

6) 廣州部分城區震災預測與防御對策系統(公眾版)：廣州市地震基本烈度為Ⅶ度，是國家地震重點監視防御區。廣州市城市基礎設施密集程度高，建設質量和使用現狀良莠不齊，對地震等自然災害敏感度高，震后極易轉變為致災因素，直接威脅人民的生命安全。利用平臺公眾版發布的標準地理信息數據服務接口，系統接入平臺發布的矢量、影像電子地圖服務，形成地圖底圖的接入，實現對系統圖形模塊的改造，可以對提高廣州市的防震減災能力、推動防震減災工作起到積極作用。

7) 廣東省旅游網(公眾版)：廣東省旅游網通過平臺提供的景點查詢與搜索，景點旅游線路查詢，景點周邊的餐飲、住宿、交通等信息的查詢功能，提供包括餐飲、住宿、交通、旅游等方面的詳細資訊，幫助旅游者迅速、全面地獲得所需要的旅游信息，并生成最優旅游規劃，為游客提供更加全面和智能化的服務。

8) 廣東天氣網(公眾版)：廣東天氣網將基于平臺公眾版，利用平臺提供的二次開發接口，整合氣象部門發布的廣東省各地市及縣(區)天氣信息服務，為公眾提供便捷直觀的天氣服務。

平臺的專題服務會隨著平臺的推廣而不斷擴充，力求在新時代不論是為政府還是公眾都能提供第一線的信息數據。

五、結束語

本文通過對廣東省地理信息公共平臺建設目標、內容、總體設計框架的描述，清楚地展示了平臺所用的關鍵技術，包括多源異構空間數據的互操作、云平臺的部署等；同時平臺強大的應用功能、專題服務更增強了平臺的時效性和實用性，基本實現了省內地理空間信息有關的自然、經濟、社會等信息資源的共享，為廣東省政府宏觀決策、應急管理，以及廣東省的改革發展提供了長期不間斷的在線地理信息服務。

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