“數字禹城”地理空間框架建設與應用研究

劉紅英，邢光虎

(德州市測繪研究院，山東 德州 253000)

1 引 言

目前，“數字禹城”地理空間框架已正式開通運行，作為縣域數字城市地理空間框架建設項目，“數字禹城”是禹城市信息化建設的重要組成部分，是數字中國、數字山東的重要節點。該項目完成了禹城市基礎地理信息數據庫的整合與更新，建立了禹城市一體化地理信息公共服務平臺，實現了國土、旅游、公眾等多個領域的地理信息數據在線應用與服務，同時建成了“天地圖·禹城”節點，率先實現了國家、省、市、縣、鎮五級節點的互聯互通，促進了基礎地理信息的在線共享與服務[1]。

2 框架建設內容

結合禹城市的實際情況，從滿足政府和各部門的應用需求出發，建立現勢性強的、完善的基礎地理信息數據庫。通過數據提取和重組、要素擴充等整合處理，對公共服務管理系統進行網絡化開發，建設禹城市唯一且權威的地理信息公共服務平臺，并依托互聯網和禹城市政務網，為政府和各部門提供地理信息一站式服務。以公共服務平臺為基礎，選擇國土、旅游、公眾三個領域進行應用示范，建設禹城市土地動態執法監察系統、旅游查詢系統、政府門戶網站公眾電子地圖系統(天地圖·禹城)，引導和推進地理信息資源在各領域的廣泛應用，框架建設內容如圖1所示[2]。

3 關鍵技術

禹城市地理空間框架建設中應用到很多的關鍵技術，本文主要介紹以下3種關鍵技術。

3.1 采用多層體系架構數據建庫技術

地理空間數據是框架建設的基礎，本項目從實際應用出發，在現有地理信息資源的基礎上，采用多層體系架構數據建庫技術。多層體系架構就是把用戶端的業務邏輯獨立出來，使之與數據庫服務器中存儲過程合并在一起，構成應用層，以提高計算能力，實現靈活性，在這種結構中用戶端僅僅是處理圖形用戶界面(GUI)，中間又增加了一層，稱為Web服務器層，形成了多層體系結構，如圖2所示。禹城市基礎地理信息數據庫的建設，以地理信息數據資源為核心，以網絡、存儲、大型關系數據庫為支撐，應用ArcGIS 10.0+ArcSDE 10.0+Oracle 11G的方案構建可配置的功能組件，實現了地理信息數據的存儲、組織、管理、檢索以及系統數據的交換與數據質檢模塊、數據入庫與更新模塊、數據查詢瀏覽模塊等一系列建庫工作，最終建立了現勢性較強的含多種類、多尺度、多時段和多分辨率的基礎地理信息數據庫體系[3]。

圖1 框架建設內容

圖2 多層體系結構示意圖

3.2 基于可伸縮地址模型的地理編碼技術

本項目針對禹城市不同地址表達的差異性，利用可伸縮的地址模型實現了一種基于地址分詞的地理編碼技術，其原理是參照地址詞典，對地名地址進行分詞形成地址要素，再將地址要素形成查詢條件與地理編碼庫進行匹配，以此實現地名信息向空間坐標的轉換?？缮炜s地址模型是以地名地址的描述粒度為基礎，根據規定不同粒度層次地名地址的描述規則，以此實現地址表達的自動伸縮，模型中將地址描述分成4個層次，即行政區域地名、街巷名(社區名或小區名)、門樓址或標志物名、單位名，利用四個層次地址的有序組合來精確定位地址，如圖3所示。比如，街巷名(小區名)是唯一的，可以利用“街巷名(小區名)+門樓址”來精確定位一個地址，再比如，利用“行政區域地名+單位名”也可以準確定位一個地址?；诳缮炜s地址模型提出了地理編碼數據庫的構建方案，實現了專題數據與地理信息的疊加[4]。

圖3 可伸縮地址編碼模型圖

3.3 地圖顯示的動態緩存與快速調度技術

目前，互聯網地圖服務廣泛采用地圖緩存的方法來提升訪問效率，它的原理是按照相關數學規則把地圖裁切成一系列的圖片來保存，當用戶發出訪問請求時，服務器直接返回當前顯示區域相對應的緩存瓦片。此種方法的弊端是，因為地圖緩存時都是生成的靜態圖片，不可避免會產生數據變化停滯、資源冗余和更新困難等情況，影響訪問速度和效率。為此，本項目應用了地圖顯示的動態緩存與快速調度技術，即建立一個中間件-“偽服務”，當客戶端發出請求時，通過中間件來調度不同的服務請求，這種方式使得中間件兩端都是低耦合的結構，不僅能方便客戶端的使用，而且能降低服務器的負擔來提升地圖瀏覽的速度，提高服務的效率，原理圖如圖4所示[5]。

圖4 動態緩存與快速調度技術原理圖

4 建設成果與應用

4.1 建設成果

項目建設的成果包括完成了禹城市基礎地理信息數據庫的整合與更新，建立了現勢性較強的含多種類、多尺度、多時段和多分辨率的基礎地理信息數據庫體系；構建了3個網絡版本的地理信息公共服務平臺，包括“基礎地理信息數據庫管理系統”、“公共服務平臺運維管理系統”和“門戶網站(政務版天地圖·禹城)”；開發了3個典型示范應用系統，包括“土地動態執法監察系統”、 “旅游查詢系統”、“政府門戶網站公眾電子地圖系統(天地圖·禹城)”；建立了一套運行支撐環境，包括軟硬件網絡環境、組織機構和安全保障體系，還有對平臺的運維、更新、管理以及共建共享協調機制等[6]。

4.2 示范應用

為充分發揮“數字禹城”地理空間框架的綜合效益，選擇國土、旅游、公眾3個領域開展示范應用，開發了“土地動態執法監察系統”、“旅游查詢系統”、“政府門戶網站公眾電子地圖系統(天地圖·禹城)”，在政府及各部門全面推廣，并總結應用模式[7]。

(1)土地動態執法監察系統

土地動態執法監察系統是通過PDA、筆記本計算機、巡查車等移動核查設備，利用GIS、GPS、視頻采集、無線通信技術，對國土資源違法案件和群眾來訪進行動態巡查和管理。根據監察對象的位置進行自動導航，采集野外圖像、視頻、目標實際邊界坐標，自動與現狀、規劃、批、供、用地等信息進行分析、對比、判斷，實現土地執法監察的外業核實等，系統界面如圖5所示[8]。

(2)禹城市旅游查詢系統

禹城市旅游查詢系統以禹城市地理信息公共服務平臺為基礎，建立了禹城市旅游資源數據庫，系統采用圖片、視頻、聲音、文字等多種展示手段向游客提供旅游、交通、住宿、餐飲、娛樂、購物、醫療、汽車租賃等旅游相關信息，生動形象地宣傳禹城市旅游資源、人文景觀，提升城市形象，旅游查詢系統界面如圖6所示[9]。

(3)政府門戶網站公眾電子地圖系統(天地圖·禹城)

參照“天地圖”建設規范和技術標準，基于最新的地理信息資源，建成“天地圖·禹城”節點，率先實現了國家、省、市、縣、鎮五級節點的互聯互通，主要服務內容包括地圖瀏覽、地名查找、地址定位、興趣點查詢、空間查詢、數據查詢等服務，系統界面如圖7所示。

圖5 土地動態執法監察系統界面

圖6 禹城市旅游查詢系統界面

圖7 天地圖·禹城系統界面圖

5 結 語

“數字禹城”地理空間框架的建成，轉變了地理信息的服務模式，突破了基礎地理信息共享瓶頸，有效提高了公共服務的能力和水平，對于提高政府決策水平、促進城市可持續發展具有重要意義，同時降低了地理信息的應用門檻，拓寬了地理信息應用領域，推動了企事業單位開展各類基于地理信息的增值服務，有效地為社會公眾的吃、住、游、行、購等日常生活服務[10]。該項目探索了一套數字城市建設模式，其關鍵技術已推廣應用于數字陵城、數字樂陵、數字臨邑、數字夏津、數字武城等項目建設中，有效推動了德州市數字城市又好又快地建設和發展。