數字城市地理空間框架建設與應用

姚得藏

摘 要：近年來地理空間信息技術的發展與應用不斷深入，數字城市建設已成為當前城市信息化的主要內容。我國經濟社會的不斷發展和進步，特別是改革開放以來，己取得了巨大的成就，但同時也面臨新的機遇和挑戰。如何提升城市信息化水平，不斷促進政府綜合管理效率和滿足企事業單位發展的迫切需求已成為當務之急。數字城市建設是信息化建設重要組成部分和表現形式，而以基礎地理信息數據為核心的地理空間框架建設是數字城市建設的實質。國家測繪地理信息局于 2006 年啟動了“數字城市地理空間框架建設示范工程”項目，至今先后有近百個城市完成和啟動了該工程項目建設，并要求 2015 年底全面完成建設。

關鍵詞：信息化；數字城市；工程項目

一、國內外現狀

1.國外現狀

國外數字城市的建設起步較早，在西方發達國家已經實現了“數字城市”的建設，把所有地理空間數據基于網絡的模式實現共享，各個政府部門與公眾群眾通過“數字城市”共享框架來獲得空間數據與服務，其中一些國家把共享數據與服務對全社會共享使用，社會各級用戶對其需求量很高。地理空間數據共享是通過各級“數字城市”共享框架平臺實現的，通過平臺對政府企事業單位、社會公眾提供多比例尺、多種類型的地理空間數據。地理空間數據這種服務方式為各城市建設提供了方便，在城市空間基礎數據庫建設上沒有負擔。以紐約州為例，州政府網站只有小比例尺的背景地圖，訪問者可以通過地圖鏈接相應城市的政府網站，如紐約市政府網站，由市政府網站提供簡單的查詢和定位服務，如果用戶需要更大比例尺或其他專業性的空間數據，則通過鏈接或聚合的方式獲取到國家或其它地區和部門的數據，如紐約州地理信息中心，就會提供從紙質地圖到各種比例尺和格式的數字地圖。

2.國內現狀

在國內，在國家測繪地理信息局及各個部委的倡導和支持下，數字城市建設已形成了自上而下積極支持并參與的大好局面，各級政府都大力“數字城市”建設。如數字北京的建設，先后建設完成了各比例尺數字線劃數據庫、影像數據庫、綜合地理信息庫、高程三維模型庫以及北京市地理編碼數據庫等一系列城市公共地理框架數據庫，數據資源建設采用邊建設邊更新的策略，通過數據在線等多種服務形式為數字城區及各部門應用系統建設提供空間信息支持。

二、關鍵技術

1.地理編碼技術

地理編碼是一種基于地理空間定位技術的編碼方法，提供了地名地址的地理位置信息轉換成地理坐標的方法，對建立非空間信息與空間信息的關聯及信息資源整合至關重要。跟蹤國內外的最新標準規范與技術發展，結合我國實際情況，研究統一的地名地址描述編碼規范以及高效的地名地址匹配方法。

2.要素與格網一體化數據組織

地理信息公共平臺發布服務包含的數據內容多樣、數量大，為保證來自不同地方用戶需求的快速響應和準確提供服務，利用網格化管理的模式對地理空間要素數據進行組織，建立網格索引對數據進行動態的分配，提高數據管理效率。

3.多核并行處理與負載平衡技術

地理信息公共平臺依托廣域網絡運行，瞬時并發用戶數量龐大，為確保響應效率，應采用多核多線程并行處理技術、基于緩存的分塊調度技術、遞進層次網格的數據索引技術等，將空間數據調度和顯示響應時間控制在 0.5 秒以內。

4.信息過濾技術

地理信息公共平臺是基礎地理信息數據及各種專題數據集成交換和互聯互通的基礎，對于用戶上傳、交換、標注的個性數據，應建立信息過濾與控制機制，采用敏感詞設置、幾何精度驗證、數據智能審查等技術方法，確保數據的安全性和權威性。

5.整合數據一致性技術

通過地理信息公共平臺要實現各種數據的交換，其中存在多源異構數據，如何整合是一個關鍵技術問題。其融合顯示與轉換輸出、支持分布式異構數據庫互操作、支持專題基礎空間數據庫反向更新基礎地理框架數據庫。

6.數據交換技術

包括將集成在地理信息公共平臺上的分布式異構數據作為虛擬的本地數據源，直接納入應系統，或者按照各種條件挖掘、提取和轉換數據的數據交換技術，和運用空間數據互操作技術，實現專題基礎空間數據庫和基礎地理框架數據庫之間的相互同步更新的數據庫互操作技術。

7.海量數據并發訪問

提供多事務處理功能和事務長效處理機制，控制多用戶并發訪問，保證事務處理的原子性、一致性、隔離性和持久性技術。

8.保密處理技術

地理信息在非涉密的網絡環境下使用時，應按照國家規定的統一方法，對地理信息數據中含有的涉密內容及空間位置精度的處理，解決基礎地理信息數據公開使用的問題。保密處理技術包括對地理數據涉密內容、屬性和空間位置精度的處理，應采用國家測繪行政主管部門規定的統一方法。

9.數據交換格式

支持多種主流數據格式的矢量和柵格數據間的互相轉換，以及各種格式的專題數據之間的轉換問題；需要設置標準統一的數據格式作為實現多源異構數據格式的轉換基礎。

三、地理信息公共平臺

1.平臺基本架構

數字喀什地理信息公共平臺將空間框架數據集通過服務和共享交換的方式提供給政務機構、企事業單位、社會大眾，以滿足它們不同的業務需求。它具有空間分析功能和二次開接口。數字喀什地理信息公共平臺由運行應用層、服務層、支撐層和數據層四個具有內在相互關聯、結構層次分明的四個層次組成。

2.平臺服務內容

地理信息公共平臺采用國際通用的開放式服務標準面向服務（SOA）的設計理念，在線提供地理信息服務資源和接口，能為各種不同平臺用戶提供共享服務與開發接口從而實現利用接口和服務快速搭建各種專題應用系統。

參考文獻：

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[4]王繼周，李成名. 數字城市基礎空間數據建庫中的質量檢查與控制分析[J]. 國土資源信息化，2005.

（作者單位：成都理工大學地球物理學院）