數字東莞地理信息公共服務平臺體系建設研究

徐啟恒，吳穎斌，田勇軍，徐軍朋

（1.東莞市測繪院，廣東 東莞 523129；2.東莞市國土資源局，廣東 東莞 523129；3.東莞市國土資源信息中心，廣東 東莞 523129）

數字東莞地理信息公共服務平臺體系建設研究

徐啟恒1，吳穎斌2，田勇軍3，徐軍朋1

（1.東莞市測繪院，廣東 東莞 523129；2.東莞市國土資源局，廣東 東莞 523129；3.東莞市國土資源信息中心，廣東 東莞 523129）

數字東莞地理信息公共服務平臺借鑒了全國多個地市的平臺建設經驗，從平臺架構組織、服務器體系、安全體系、標準規范體系及數據體系等方面進行了設計，形成了一套科學、通用、符合實際需求的公共服務平臺體系，實現了基礎地理數據跨部門、跨地域的互通共享，發揮了地理信息資源的最大效益。

地理信息公共服務平臺；數字城市；體系研究

地理信息是重要的戰略資源，隨著地理信息的廣泛應用，地理信息在政府決策、產業發展及人民生活等方面發揮著越來越重要的作用[1]。地理信息公共服務平臺是數字城市的重要組成部分，以轉變服務方式、提高服務水平為目的，可有效提升地理信息資源的開發利用和共建共享[2]，從而避免“ 花瓶工程”的發生[3]，實現從離線提供到在線應用和互聯互通共用[4-5]，提升地理信息資源的開發利用水平。

東莞市于2010年啟動公共服務平臺建設，并于2013年進行了平臺的升級改造。在建設和升級改造過程中，汲取和借鑒了全國其他地市的經驗教訓，形成了一套科學規范的體系理論。通過加強部門溝通、改進服務功能、完善公共服務平臺功能，最大程度地實現了公共服務平臺的互聯互通和資源共享。新平臺的應用使數字東莞地理信息資源的共享、共建進入了一個新的階段。

1 平臺架構

數字東莞地理信息公共服務平臺由數據層、公共服務層、應用層以及法規標準體系組成。數據層是平臺的數據基礎和服務基礎，包括公共地理框架數據庫、政務共享專題數據庫、基礎地理信息數據庫以及數據更新、地名地址匹配、瓦片管理、服務發布管理等專項管理系統；公共服務層通過引用國際、國家、省市及行業標準為平臺提供標準的多元化服務，如數據服務、處理服務、表現服務、目錄服務、信息交換、業務訪問、業務集成、安全服務等；應用層是面向用戶的應用前端，是平臺面向最終用戶的層面。平臺通過三層結構實現了一站式、基于網絡化運行的地理信息資源平臺，總體構架如圖1所示。

圖1 地理信息公共服務平臺總體架構

2 體系建設

2.1 平臺體系

2.1.1 高性能多服務器體系設計

平臺主要面向政府、企業和公眾。為應對可能出現的高并發請求，平臺在服務器端進行相應的部署，包括架構云平臺、部署高性能數據庫和高性能WEB服務器，并對系統部署進行了規劃（如圖2），這些措施可有效解決集中并發訪問的問題。其中，部署高性能服務器、整合Apache Web服務器和Tomcat應用服務器是實現服務器端負載均衡、保證平臺高效運行的關鍵。

Apache Web服務只支持靜態網頁，不能解析動態網頁的請求，Tomcat是輕量級應用（Java）服務器，優勢在于快速解析動態網頁，為實現兩者的優勢互補，平臺服務器端采用了Java+Apache+Tomcat的結構。若客戶端是靜態頁面請求，則只向Apache服務器響應請求并反饋結果；如果是動態頁面請求，則由Apache自動調用Tomcat服務進行解析，并將結果頁面處理成靜態網頁來反饋。系統根據不同服務器的資源使用情況自動分配性能最優的服務器，實現并發分流，保證網站在高負載情況下的速度和可靠性。

圖2 地理信息公共服務平臺服務器集群體系

圖3 地理信息公共服務平臺安全體系

2.1.2 安全體系設計

網絡、數據及信息安全是網絡環境平臺最重要的環節之一[6]，也是網絡信息系統建設的重點。平臺安全體系建設的任務就是構建高效、安全的運行環境（如圖3）。平臺基于東莞市電子政務云平臺的網絡安全體系[7]，通過虛擬化資源池技術，提供集中式安全服務[8]，從訪問、傳輸、身份驗證、存儲、物理阻隔、容災管理等方面為平臺提供高性能的安全控制；數據安全方面通過數據檢查、數據脫密、數據水印、數據備份、恢復容災處理及數據庫監控等方面保障服務、數據安全運行；應用安全方面通過用戶校驗、申請校驗、資源訪問控制及權限管理等機制保障應用層的安全管理；身份校驗從用戶身份校驗、異常監控報警及日志監控等方面實現平臺安全監控。服務審核安全則從服務申請、服務審核、服務分派使用及服務監控等管理方法實現服務安全控制。

2.1.3 標準規范體系建設

平臺參考其他地市建設經驗并結合東莞實際情況，制定了相應的通用性標準規范體系以及地理信息數據的采集、加工、發布、管理和應用的標準化流程，為平臺的通用性、易用性提供保障。

標準及規范體系主要包括行業內的國際標準、國家標準、地方標準、數據標準規范、數據生產規范、服務接口規范、應用及運行管理規范等，其中結合東莞實際情況制定的標準有地理實體數據規范、地名地址數據規范、電子地圖數據規范、POI分類規范、電子地圖GIS數據生產規程以及公共服務平臺運行管理規定等。

數據標準規范為元數據、地理實體、地名地址、電子地圖、影像及地貌暈渲圖等制定了統一的數據描述、制作和發布的標準。數據生產規程為數據的生產、維護、保密、配圖標準化等制定了數據生產的規程。服務接口標準為地圖服務緩存設置、元數據信息模型、專題數據分類、接口分類、服務質量評價、用戶管理及地圖API接口等制定了服務及接口規范。應用及運維規范則為平臺描述、平臺運行管理規定、平臺共享合作協議及保密協議等制定了規范化管理標準。規范體系如圖4所示。

圖4 地理信息公共服務平臺標準規范及政策法規體系

2.1.4 服務體系設計

數字東莞地理信息公共平臺采用的是吉奧地理信息在線服務平臺軟件，服務系統包括服務管理系統和運維管理系統。其中，服務管理系統包含CSW（catalog service-web,網絡目錄服務）、WMTS（web map tile service，網絡地圖瓦片服務）、WFS-G（web feature gazetteer services，地名地址要素服務）、WMS（web map service，網絡地圖服務）、WFS（web feature service，網絡地理要素服務）、WCS（web coverage service，網絡地理場數據服務）、WPS（web processing service，網絡地理信息處理服務）管理及用戶權限管理等。運行管理系統采用服務巡檢機制，對服務按秒巡檢，監控Oracle、WMTS、WFS-G等核心服務的運行狀態，保障服務正常運行。

2.2 數據生產體系

2.2.1 數據生產技術設計

地理數據是平臺的主體，是服務的基礎。市國土部門依托豐富的數據資源，為公共服務平臺提供數據支撐。其中，影像數據包括自1998年以來歷年市域范圍內的高分辨率遙感影像，矢量數據包括1∶500全要素地形圖、地名地址庫以及農業、林業、環保、規劃等多部門專題數據。

按照規范和標準對基礎地理信息數據作了內容提取、分層細化、模型對象化重構、統計分析、符號化、瓦片生產、保密審查等處理（圖5），形成了面向地理實體、分層細化的數據體系，是可在政務內外網使用的公共地理框架數據。

圖5 地理信息公共服務平臺數據生產體系

2.2.2 數據更新與質量評價

隨著城市化進程的加快，空間信息的變化也更加頻繁。保障平臺框架數據的快速更新是平臺長效運行和推廣應用的核心。平臺數據有應急更新和日常更新兩種模式。平臺基于Oracle Spatial對數據庫進行管理，實現了數據采集、更新流程的系統化，制定了完整的數據更新和質量評價體系。平臺的空間數據更新基于自適應動態更新理念和影像數據增量更新與融合[9-10]。數據更新與質量評價體系建立了平臺數據從空間信息變化感知、變化獲取、自適應增量更新到數據質量評價的全周期數據動態更新評價機制，為平臺數據的現勢性提供了保障。

3 功能實現及應用

平臺除提供地圖查詢、瀏覽、測量、打印、糾錯、圖層控制、標繪、空間分析、專題疊加等基本功能外，還實現了以下功能：

1）多時相、多源異構數據集成。平臺為空間數據加入時間標記，按照時間靈活控制時態數據的對比和顯示。通過時間軸、卷簾操作、同源不同時相數據分屏、矢柵分屏對比等分析操作，充分展示了空間數據的時間特性和位置特性，實現了基于互聯網的分布式多源異構空間信息的集成顯示（圖6）、連續多尺度的無縫可視化，揭示了地理信息的時空變化特征及發展規律，可為管理人員提供科學的決策依據。

圖6 不同時間、空間的數據對比

2）數據驅動式自動配圖與整飾。基于數據驅動的自動配圖改變了傳統地圖制圖表達與基礎數據分離的情況，形成了地圖制圖與空間數據的一體化配圖體系。平臺設計了一套地圖制圖與地理信息一體化表達的關系模型，通過挖掘空間數據屬性信息來驅動自動化地圖整飾與配圖，地圖表達可根據空間數據屬性自動調整和自動生成，并根據數據屬性變化自動調整制圖效果和內容，實現了基于數據驅動的地圖動態更新方式。平臺還可以把配圖方案和制圖最優效果存儲到空間數據地圖整飾元素中，通過動態的地圖整飾元素實現基于數據驅動的地圖配圖自動整飾和效果優化，改進了傳統“符號化-修改完善-再符號化”的人工制圖方法，實現了基于數據驅動的地圖整飾。實踐表明，該方式明顯提高了數據配圖和地圖整飾效率。

3）可視化組件式功能搭建。平臺實現功能搭建快速定制，將各功能分解為若干相互關聯又彼此獨立的“可視化”組件按鈕，與該按鈕相關的功能及運行代碼集中到控件后臺。開發人員只需要簡單“拖動”對應的控件，即可實現代碼部署、功能的添加和定制。這種形式方便了平臺的推廣和應用，提高了搭建效率，也降低了開發門檻，真正體現了“公共服務”的大眾化特點。

4）多專題數據疊合。平臺通過整合林斑數據、農業專題、環保專題、全要素地形圖、土地利用規劃、基礎影像圖等專題要素，實現了多種專題數據的疊加展示和分析。通過“一張底圖”，對比并理順了各類專題的空間管理范圍，解決了各專題信息自成體系、空間位置存在偏差等問題。在明確專題表達范圍邊界的同時，建立了基于“一張底圖”的專題數據管理平臺，充分體現了平臺“空間管理、空間定位”的基礎作用，方便各專題管理部門的業務優化和科學管理。

5）多規劃數據分析。多規疊加或多規合一的重點是建立統一的規劃機制和規劃成果數據轉換共享標準。平臺建立了一致的空間參考和統一的空間信息標準，并在此基礎上建立了“多規疊加”的空間信息平臺。以 “一套公共平臺” （地理信息公共服務平臺）為基礎，實現了各類規劃數據在地理空間上的整合銜接、空間匹配與資源共享，形成了多方聯動、分類協作的多規管理方式。形成了多規數據“一張基礎底圖”，可以快速分析各種規劃成果在地理空間上的位置分布，進而找出自相矛盾的斑塊并提出相應解決方法，提高規劃準確度，實現多規數據高度對接和空間一體化管理。形成了規劃信息“一套檢查手段”，在規劃前期對數據進行疊加分析，可有效避免各規劃成果在空間布局上的差異和矛盾，最終實現精細化規劃、科學化管理。

4 結 語

數字東莞地理信息公共服務平臺通過平臺體系、數據體系及標準規范體系建設，提升了公共服務平臺的兼容性、通用性、科學性和可擴展性，充分發揮了公共服務平臺的資源整合作用，為全市提供權威、統一的定位基準和標準服務，并在實際運行過程中逐漸完善和改進，實現了各部門地理空間信息資源的高效整合，促進了測繪成果的廣泛應用和共享。下一步將從地理信息動態更新機制及時空信息云平臺等方面進行深入探索，建立多尺度、常態化更新的地理信息更新及云共享機制，并應用到現有地理信息公共服務平臺上，形成準確、動態、高效的地理信息數據資源共享、發布、應用的服務體系。

[1] 吳多朋.省級地理信息公共服務平臺數據層的研究與實現[D].東北師范大學,2011

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[4] 陳軍,丁明柱,蔣捷,等.從離線數據提供到在線地理信息服務[J].地理信息世界,2009,04(2):6-9

[5] 郭仁忠.地理信息服務:數據在線到應用在線[J].地理信息世界,2013,20(2):11-15

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[7] 黃蘭秋.基于云計算的企業競爭情報服務模式研究[D].南開大學,2012

[8] 王茜,朱志祥,葛新,等.應用于云計算中心的虛擬主機安全防護系統[J].計算機技術與發展,2014,24(3):134-137

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P208

B

1672-4623（2017）02-0019-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.02.006

2016-01-13。

項目來源：國家自然科學基金資助項目（41431178）；高等學校博士點專項科研基金資助項目（20120171110030）。

徐啟恒，碩士，工程師，主要從事數字城市、地理信息數據庫、GIS與土地利用規劃方面的研究。