基于ArcGIS地理平臺的智慧城市建設

文｜任志峰

在智慧城市的建設中，GIS的定位在發生著改變，《關于促進智慧城市健康發展的指導意見》明確提出要“以城市統一的地理空間框架和人口、法人等信息資源為基礎，疊加各部門、各行業相關業務信息，加快促進跨部門協同應用”。地理空間框架，不再是傳統意義上的專業化信息系統：一方面，各專業應用都需要GIS，GIS成為了支持各行業智慧化運營的空間基礎設施；另一方面，智慧城市面向大眾、服務大眾，大眾習慣于互聯網地圖各種應用，而非專業化的地理信息系統。GIS走過了一開始的以文件為中心的應用時代，也走過了以數據庫為中心的系統建設時代，最近也走過了以服務器為中心的應用服務時代，接下來迎接智慧城市的將是地理空間框架。

基于ArcGIS的智慧城市地理空間框架建設內容

從信息系統建設角度考慮，統一的地理空間框架能夠有效的降低新建系統的建設經濟、人力和時間成本，促進地理信息在一些非傳統GIS領域的推廣和應用。更多不同行業的專業數據“上圖”又能反過來加快不同行業、不同部門之間異構數據和信息的聯動，在共享和協同這兩個層次上發揮信息技術的優勢，信息化和智慧化之間形成相互依靠，相互促進的機制，達到建設智慧城市的目的。具體而言，我們認為基于ArcGIS的智慧城市地理空間框架可以由三部分構成：一是地理資源共享平臺，二是基于地圖的協同管理服務平臺，三是基于地圖的泛在信息支撐平臺。

1、地理資源共享平臺

智慧城市的核心在于政府部門的協同共享、行業的互動協調、城市的精細化運行管理、人與自然的和諧相處。但在智慧城市建設中，一直存在著數據、信息、知識共享和決策協同跨城市管理部門綜合集成的“管理墻”障礙問題，存在知識服務跨各種系統和平臺綜合集成的“技術墻”障礙問題。從GIS的角度考慮，要實現信息資源在地圖上的共享首先需要實現地圖資源本身的開放，也就是方便地將傳統GIS意義上的地圖服務開放給不同職能部門共同使用。為此，地理資源共享平臺需要達到以下目標：

建立較為完善的公共地理信息數據體系（包括基礎地理地圖數據及行業專業空間資源數據）；建立“一站式”在線地理信息服務平臺，提供一站式的地理信息綜合服務，建成分布式的地理信息共享與應用開發環境，提供信息瀏覽、標圖制圖、導航定位、信息加載、系統搭建等地理信息服務功能，為各應用系統提供權威高效的地理信息服務。形成公共服務平臺業務化運行維護與管理機制：建立健全“地理資源共享平臺”運行維護有關規定和管理辦法，建成“公共服務平臺”服務管理、運行調度等系統，形成24小時不間斷運行服務機制，為“公共服務平臺”的資源管理、服務調度、運行監控及適時更新等提供有力的保障。

地理資源共享平臺的定位是智慧城市的基礎設施。共享的通用地圖底圖充分發揮地理信息資源的最大效益，有效降低了新建系統的邊際成本；另一方面，不同職能部門也能方便地將專業的地圖資源（如氣象、交通、地下管線等）共享，有力地推進不同單位部門對城市空間信息的高效利用。

地理資源共享平臺在整個智慧城市地理空間框架中接入并共享了大量成型的通用和專題空間信息，最大限度的發揮了已有信息資源的作用；同時降低了構建基于地圖的專業應用的門檻，降低了未來數據整合成本，讓跨部門協同工作，指揮決策成為可能。

地理資源共享平臺整體構架

地圖協同管理平臺界面截圖

2、地圖協同管理平臺

地圖協同管理平臺是一個基于地圖的內容托管平臺，用來分享和傳播以網絡制圖和地理信息服務為代表的各種基于地圖的信息資源。平臺主要功能是提供大量的底圖，創建、管理群組和資源，上傳、共享地圖和應用，從 API、模板和工具創建地圖和應用程序，搜索相關的有用底圖、數據和可配置的 GIS 資源，以及進行應用模板開發。

該平臺重點強調基于地圖的協同能力，基于地圖協同管理平臺用戶不僅能夠獲得地圖，而且還能夠與不同專業不同單位的人士協同工作。例如智慧水務應用場景：城市暴雨可能導致下水道堵塞而造成城市內澇，排水集團工作人員需要整合自有的管網狀態監測數據、氣象部門提供的未來降雨量預測專題圖以及交通部門提供的實時路況信息綜合分析，進而得到合理的維修維護計劃和內澇風險預警專題信息，提交給應急部門以便其公開發布的城市內澇預警系統。

地圖協同管理平臺主要流程

基于地圖的泛在信息支撐平臺構架

3、基于地圖的泛在信息支撐平臺

智慧城市的意義在于“更透徹的感知、更全面的互聯互通和更深入的智能化”, 其基礎是傳感網、物聯網和因特網在各行各業的高效融合與綜合應用。這種能夠實現人與人、人與物乃至物與物之間隨時隨地溝通的全新網絡環境稱為泛在網絡。各種傳感網、物聯網為泛在網絡帶來的大量信息有一個共同的特點：實時性。泛在網絡，通過無線通信方式智能組網，形成一個自組織網絡系統，能感知、采集和處理網絡所覆蓋區域中感知對象的各種信息，并將處理后的信息傳遞給用戶。這些信息，我們稱之為泛在信息，對泛在信息的支撐也是地圖平臺在智慧城市公共服務支撐平臺中的一個重要角色，有必要建立專門的基于地圖的泛在信息支撐平臺。

基于地圖的泛在信息支撐平臺是一個實時信息的中央處理器，對產生海量流數據的實時連續的展示與處理分析。

泛在信息支撐平臺可以接入各種異構的實時數據流，可應用于車輛、人員、設備等動態目標的跟蹤，對PM2.5污染、交通擁堵、降水監控等直觀展示，實現實時態勢感知；更好的進行輔助決策支持。在實際應用中，泛在信息支撐平臺的使用場景可以分為物聯網實時態勢感知、移動目標監控、企業級數據整合以及眾包數據集成等幾類。

不論何種應用場景，均是智慧城市公共服務支撐平臺對物聯網發展潮流的積極響應，能夠應對物聯網數據量大、類型復雜、高度動態和時空特性，可以理解為基于GIS的物聯網中間件，同時也和地理資源共享平臺一起成為整個智慧城市信息化建設的資源池。

泛在信息支撐平臺使用場景

基于ArcGIS的智慧城市地理空間框架建設實踐

“數字衡陽市縣一體化地理信息公共服務云平臺”項目于2015年3月正式啟動，2015年10月完成招投標，并在今年8月完成部署與試運行。據了解，湖南省衡陽市國土資源局在平臺建設的設計過程中遇到了縣級公共服務平臺建設經費壓力過大、縣級單位技術能力不足、縣級平臺建設周期長而緊、市縣兩級平臺應用門檻高四大難題。為了解決這些難題，平臺建設遵循“標準一體化、數據一體化、硬件一體化、軟件一體化、應用一體化和運維一體化”六位一體化的設計原則，經過不斷的探索和大量新技術的應用，建立了兩種市縣一體化的模式：多租戶模式和多工作組模式。

其中，多租戶模式是云計算的基本屬性之一，它能將市縣兩級一體化與市縣兩級獨立性相統一，讓市縣兩級租戶間既能共享硬件、軟件、公共服務平臺資源，提高資源利用率，降低建設成本，同時市縣兩級數據、應用又相互隔離，保障了租戶間數據的安全性與保密性。而且多租戶模式不需要專業技術基礎、建設周期在分鐘級別。

多工作組模式是指市縣兩級委辦局以工作組形式進入平臺。具體來說，就是市縣兩級委辦局分別依托市縣兩級平臺，不需要硬件、軟件、公共服務平臺資源，在平臺中創建自己的工作組，在平臺內市縣與各委辦局即可完成協同工作。

多租戶模式主要是為了實現縱向多租戶之間的共享，支持市縣兩級平臺、縣縣平臺之間服務、地圖、應用模板等的共享。而多工作組模式主要是為了實現橫向工作組之間的共享，支持市級或縣級平臺內部各個委辦局、科室建立的工作組之間服務、地圖、應用模板等的共享。

建成后的平臺擁有一個數字衡陽時空信息大數據中心、一套市縣一體化標準體系、一個數字衡陽市縣一體化地理信息公共服務云平臺以及多種應用模式。平臺除了創新性地采用私有云多租戶模式，還在市縣一體化標準體系、測繪數據生產管理機制等方面實現了突破和創新。采用云GIS技術構建的數字衡陽市縣一體化地理信息公共服務云平臺，實現了市縣地理信息一體化管理、共享和協同服務；制定了完整的市縣一體化標準體系；創新了基礎地理信息數據生產與管理機制；創建了基于標準體系的“一鍵制圖”技術。

基于ArcGIS的智慧城市地理空間框架主要集中了地理資源共享平臺、地圖協同管理平臺和基于地圖的泛在信息支撐平臺建設。其中的地理資源共享平臺和基于地圖的泛在信息支撐平臺主要提供信息資源支撐，地圖協同管理平臺則可以定位為智慧城市Web平臺的入口。在智慧城市建設推進過程中，三個平臺，相輔相成，且并非缺一不可。各地可以根據自身的信息化水平和智慧城市建設側重點選擇不同的組合，通過數據的地圖融合與智慧的空間決策，實現政府部門的協同共享、行業的互動協調、城市的精細化運行管理、人與自然的和諧相處，助建“城市讓生活更美好、科技讓城市更智慧”的愿景。