綜合交通地理信息共享平臺設計探討

肖亮亮　王長海

摘要：文章針對當前交通運輸行業地理信息資源共享難的問題，提出了一種綜合交通地理信息共享平臺的設計方案，介紹了平臺建設的總體思路和框架，說明了綜合交通地理信息數據庫建設的思路和方法，闡述了數據共享方式和平臺服務、監管模式，為綜合交通地理信息共享平臺的建設提供一種可行的解決方案。平臺的建成促進了綜合交通地理信息的共享與協同應用，提升了行業的地理信息應用水平，獲得了良好的應用效果。

關鍵詞：綜合交通;地理信息;信息共享;平臺設計

中國分類號：U495文獻標識碼：A

0 引言

地理空間數據是用于描述位置和空間要素屬性的數據[1]。例如，為了描述一條高速公路，需要了解它所在的位置以及編號、名稱、限速等特征信息，最終可表達為公路地理空間數據。地理空間數據作為交通運輸行業重要的信息資源，隨著交通信息化技術的成熟和應用的不斷深入，得到了廣泛的關注與應用，在社會治理、行業管理以及公眾出行等方面發揮了巨大作用。

由于缺乏統籌規劃、頂層設計，當前交通運輸行業普遍存在數據零散分布、格式多樣、共享困難，交通地理信息系統重復建設、協同困難等問題[2]。因此，通過建立綜合交通地理信息共享平臺，可實現交通地理空間數據和業務數據的融合，推進交通地理信息的共享交換與業務的協同應用，提高交通運輸行業的地理信息應用水平和能力。本文提出一種綜合交通地理信息共享平臺的設計方案，介紹了平臺技術架構、數據及服務規范、數據共享及管理模式、平臺監管方式等方面內容。平臺在統一標準規范的指導下，整合、規范交通地理信息資源，建設交通地理信息數據中心，實現資源共享，避免數據工程、應用系統的重復建設，為社會公眾和交通管理部門提供地理信息共享和應用服務。

1 平臺總體設計

1.1 平臺建設原則

平臺建設的價值，在于為交通運輸行業管理部門和社會公眾提供準確、及時、全面的地理信息服務。建立一個內容豐富、安全高效、動態更新的交通地理信息數據中心，是平臺成功與否的關鍵，因此，平臺的建設應以交通地理信息數據中心為核心。

平臺應以服務共享交換為宗旨，通過為平臺用戶提供符合OGC標準的各種地理信息數據服務，滿足交通管理部門等不同用戶的數據共享交換需求。此外，平臺還應提供統一的接口、功能等服務，以便基于平臺快速定制業務應用，為交通地理信息應用的擴展提供支撐，實現應用、功能共享。

平臺應充分考慮可擴展性和開放性。通過提供統一接口，將外部資源接入平臺中進行交互共享，不斷匯聚到平臺的資源又可以為更多的用戶提供服務。通過一種開放、共享的模式，促使平臺不斷完善和自我優化，保證平臺的生命力。

1.2 平臺總體架構

平臺充分利用互聯網、GIS等技術，整合交通基礎設施、綜合業務管理、社會經濟等多源數據，建設交通地理空間數據庫及綜合交通地理信息共享平臺。利用GIS的可視化、空間分析等能力，促進交通地理信息的共享與應用，為交通行業規劃、養護、應急等綜合業務管理提供“一站式”數據支撐和服務。系統的總體框架如圖1所示。

根據地理信息平臺及交通運輸行業特點，平臺的總體架構可設計為五個層次，分別描述如下：

（1）基礎設施層。基礎設施提供平臺運行所需的操作系統（OS）、企業級數據庫管理系統（DBMS）等系統運行所必需的軟、硬件環境。該層通過將存儲、網絡、計算等資源進行虛擬化，實現資源靈活、動態分配，提高資源利用率，保證平臺穩定運行。

（2）數據資源層。數據資源層是平臺的核心，為平臺提供時空數據資源支撐。通過匯聚各交通管理部門和單位的相關數據，在統一的數據標準和技術規范的約束下，對數據進行統一格式、一致性、空間化等處理入庫后，構建綜合交通時空數據中心。同時，平臺還提供了一整套數據入庫、更新和管理功能，實現數據快速入庫，保證數據質量。根據交通運輸行業的特點和業務需求，可將數據中心分為基礎地理數據、交通運輸現狀數據、綜合交通規劃數據、交通運輸業務數據、交通運輸歷史數據、多規融合數據和平臺基礎數據等幾大類。

（3）技術服務層。技術服務層為上層架構提供數據、功能和應用服務的技術支撐，主要包括框架模型、中間件、工作流、GIS引擎、接口服務等軟件或技術。通過技術服務層，實現地理信息共享交換能力，為各交通管理部門提供地理信息服務，包括數據管理與展示能力、平臺與服務運維監管能力、地理信息分析服務能力等。

（4）智慧應用層。在統一集成框架之上搭建智慧應用層，開發包括平臺門戶系統、數據管理系統等在內的應用系統，通過“一站式”門戶系統（Portal）支持平臺地理信息服務的共享交換。同時提供開放接口，支持外部應用系統的接入以及快速開發新應用。

（5）行業用戶層。通過實現系統功能、服務資源權限的精細化控制，根據不同的用戶提供不同的系統功能和服務資源權限。

1.3 平臺功能設計

平臺融合了B/S架構與C/S架構。時空信息數據管理系統采用C/S架構;門戶系統、在線地圖系統、運維管理系統、業務應用支撐系統采用B/S架構。平臺總體功能設計如圖2所示。

（1）時空信息數據管理系統?；贑/S模式，系統實現數據入庫、更新、管理等功能，在數據規范的約束下，有效保證了入庫數據的質量。

（2）運維管理系統。主要負責服務資源及平臺運行情況的監控和管理，包括平臺運行情況、服務訪問情況監控和統計、服務資源配置、用戶管理和應用管理、日志采集等功能。通過系統可以方便、及時地了解平臺和服務資源情況，保障平臺穩定、高效運行。

（3）在線地圖系統。該系統是平臺數據資源的可視化展示及分析的載體，支持二維地圖的展示、查詢及分析功能。

（4）門戶系統。門戶系統主要實現了平臺服務資源的瀏覽、查詢、申請、發布等功能。用戶可以查看平臺資源，同時可以發布自有資源，待審批通過后可在門戶系統中展示并供其他用戶調用，以此實現資源交換共享。系統還提供了開發API供用戶調用，快速開發應用系統。

（5）業務應用支撐系統。主要用于輔助綜合交通業務管理，通過實現表單定制、業務規則庫管理、創建工作流、執行工作流、運行監控管理等功能，實現工作業務流程的自動化處理。

2 標準體系建設

由于需求與技術等方面的差異，地理信息服務也存在技術架構不統一、無法協同共享等問題，因此統一的地理信息共享標準化體系建設顯得尤為重要[3]。此外，實現海量多源、異構地理信息的共享交換，根本辦法是使數據具有互操作的能力[4]。參照已有相關標準規范，制定適用于綜合交通地理信息共享平臺的標準規范體系，從數據、接口及平臺建設管理等方面進行全面規范，提高數據質量，保障平臺穩定、高效運行，促進交通地理信息共享共用。

（1）數據資源類規范。從數據生產及數據管理兩方面進行規范，保證數據的統一和質量。規范數據生產主要是規范綜合交通地理信息的數據格式、空間參考、分層、屬性結構、元數據等方面的內容。規范數據管理則是規定存儲組織結構，數據庫建設和要素集、圖層命名規則等。所有匯聚到平臺的數據按照規范進行處理和入庫管理，一方面避免了因數據生產、管理人員不一致導致數據標準不統一，另一方面數據質量的提升保證了服務質量。

（2）服務類規范。包括資源發布、數據分發、接口服務等規范。平臺通過接口與外部系統的資源進行交互，其關鍵問題是實現平臺統一、接口規范，從而實現數據與服務資源的共享交換。數據資源的共享交換通過地圖服務接口方式進行，采用符合OGC標準的WMS、WMTS等服務標準進行交換共享。資源發布規范對資源的目錄編制、信息安全等進行規范，數據分發規范對數據分發的權限、內容和方式等進行規定。

（3）建設管理類規范。主要對平臺運行服務、日常運維和安全管理、系統接入內容等進行規范。通過規范平臺運行管理，保障平臺安全、穩定、可靠運行，保證服務效果。

3 數據共享模式

地理信息數據共享的方式有兩種，一種是通過直接訪問的模式實現共享，另一種是基于通用的接口訪問模式實現共享[5]。直接訪問模式是指對數據庫中的地理信息數據的直接訪問，它需要了解被訪問數據的數據格式?；谕ㄓ媒涌诘墓蚕砟Ｊ绞抢镁W絡和接口實現數據共享，在保證了數據安全可控的同時也具備了跨平臺的能力。針對平臺用戶的網絡環境及需求特點，平臺提供了多層次的數據共享模式。以下對平臺的數據共享模式進行介紹。

平臺的數據共享模式大致可以分為三個層次（如圖3所示），分別是數據庫共享、接口服務共享和應用共享。

（1）數據庫共享。對于與平臺部署于同一個局域網環境下的交通業務應用系統，其可獲得最直接的共享方式，即數據庫共享。數據庫共享是指具有權限的各交通業務應用系統或用戶直接訪問空間數據庫，從數據庫中獲取需要的數據，實現數據共享。

（2）接口服務共享。地理信息數據以接口服務的形式在平臺中發布，并通過門戶系統進行展示。通過瀏覽門戶系統查找所需數據，并申請調用，在數據所有者和平臺管理員審批后可獲取數據的調用接口。此外，平臺用戶可以將自有數據通過門戶系統在平臺中進行發布，審批過后可在門戶系統中進行展示，供其他用戶調用，實現數據的共享交換。

（3）應用共享。除數據本身之外，用戶可能還需要對地理信息分析等功能。因此，快速搭建應用系統，集成各類相關數據及功能，可以實現應用共享。通過應用共享，用戶可以快速利用數據進行簡單的分析，滿足輕量級的業務應用需求。在線地圖系統即是實現應用共享的一種方式，通過在系統中集成平臺的各類數據及空間查詢、分析、標繪等功能，實現地理信息數據和功能共享。

4 平臺監控管理

高效的運維是平臺持續安全、穩定運行的基礎，因此，建立完善的運維支撐體系對于及時發現平臺問題，優化平臺運行效率是至關重要的[6]。運維管理系統對平臺的服務資源運行情況進行監控，并記錄平臺操作資源訪問日志，幫助系統管理員實時監控和管理平臺運行狀態。系統的主要功能及框架圖如圖4所示。

4.1 平臺監控

主要包括服務響應時間、服務運行檢測、用戶流量監測、應用流量監測及統計等。通過平臺監控，可以及時了解服務資源的運行及調用情況，當發生響應異常和訪問流量異常時，可以快速定位問題并及時處置。

4.2 平臺巡檢

系統定時對平臺的服務資源運行情況進行全面掃描，確定服務運行是否正常。如發現問題，系統除記錄異常信息外，還將以短信或郵件形式向系統管理員發送異常信息。

4.3 日志管理

主要包括用戶訪問日志、系統操作日志、系統異常日志等，全方位監控平臺及服務資源情況。

4.4 服務授權

用戶通過門戶系統申請調用資源，管理員進行審批授權。同時，管理員可以對所授權服務資源的調用頻率、調用IP等進行配置，保證平臺提供最優的服務。

4.5 資源目錄管理

根據綜合交通運輸行業特點，對平臺所有服務資源進行分類目錄管理及權限配置，并且可以針對不同角色用戶需求配置個性化目錄，在門戶系統、在線地圖系統中進行展示。

4.6 服務資源管理

可實現對平臺服務資源的精細化配置和管理，包括服務的發布、修改、新增、刪除和查詢等，并且支持對圖層及其屬性字段的管理。

4.7 用戶中心

對平臺的組織機構、角色和用戶進行管理以及查看待辦、已辦事項等。

4.8 應用中心

可將外部應用系統在平臺中注冊，為其授權服務資源調用權限，并通過IP對服務訪問權限進行控制。與為個人用戶授權服務不同，可以為應用系統批量授權服務訪問權限。

5 結語

本文提出了一種綜合交通地理信息共享平臺的總體架構，具體描述了平臺的設計框架、功能設計、標準體系、數據共享模式及運維管理等內容。平臺的應用可以大大提高交通地理信息共享水平，有效降低“信息孤島”和“煙囪式”系統建設，節約信息化系統和數據工程等建設費用。平臺對交通運輸行業高效、安全地管理地理信息進行了積極的探索，提供了有效的途徑，對提升業務管理效率、科學決策管理水平，便捷公眾出行和創新社會治理，具有重要意義。

同時，隨著數據不斷匯聚，以及交通運輸行業管理提效升級帶來的各方面對數據共享需求的不斷增長，還需要不斷建立健全交通地理信息標準體系，研究大數據、物聯網等技術與交通地理信息技術的融合，探索更安全便捷、更多方式的數據共享模式和方法。

參考文獻：

[1]陳健飛（譯）.地理信息系統導論（第8版）[M].北京：科學出版社，2015.

[2]王 翔.省級交通地理信息共享平臺的建設[D].長春：吉林大學，2016.

[3]李 華，孟憲素，翟 剛，等.基于國土資源“一張圖”的綜合監管與共享服務平臺建設研究[J].國土資源信息化，2011（4）：27-31.

[4]龔健雅，高文秀.地理信息共享與互操作技術及標準[J].地理信息世界，2006（3）：20-29.

[5]龔健雅，賈文玨，陳玉敏，等.從平臺GIS到跨平臺互操作GIS的發展[J].武漢大學學報（信息科學版），2004，29（11）：985-989.

[6]朱建廣.政務地理信息資源共享平臺的建設與應用[D].青島：中國海洋大學，2015.