城市時空信息建設現狀調查與問題剖析

趙偉偉，陳 慶，張 亮，牛建軍

（1. 南京市城市規劃編制研究中心，江蘇 南京 210008；2.湖北省測繪工程院，湖北 武漢 430074）

時空大數據平臺是城市的時空基礎設施，支撐城市各類信息資源匯聚、共享、協同，主要面向智慧城市領域，提供城市公共信息資源的融合共享[1-2]。自然資源部印發的技術大綱是國家層面對建設城市時空大數據平臺自上而下的宏觀指導，本文則是從各政務部門業務及時空信息建設現狀出發，自下而上提煉了時空大數據平臺應關注的具體問題，具有一定的參考價值[3-10]。

1 城市時空信息建設現狀

1.1 調研概況

調研從2018年5月開始，至2019年6月結束，調研南京市、區級政務部門23個。調研綜合采用訪談調查法、會議調查法、文獻調查法、專家調查法以及問卷調查法等多種方法進行。

1.2 調研結果

調研重點關注各政務部門的信息系統建設現狀與時空數據建設現狀。前者是通過了解部門信息化系統的建設現狀來掌握其信息化水平；后者則是通過分析部門業務中涉及的時空數據來了解各部門的空間化能力，為構建全市政務時空數據目錄奠定基礎。

1.2.1 信息化建設現狀

此次調研的23個部門，共擁有GIS相關信息化系統39個。在網絡環境方面，有8個部門的系統部署在行業專網；有19個部門的系統部署在互聯網；部分部門對于互聯網和行業專網均有需求。

在底圖方面，有10個部門采用“天地圖”的底圖；有5個部門采用商業地圖（高德地圖或百度地圖）；來自上級單位統一下發地圖的部門有3 個；另外底圖情況不明的部門有4個；自建底圖數據的部門1個。

1.2.2 時空數據建設現狀

調研發現，各部門積累的時空數據較為豐富，如表1所示（因頁面所限，本文附表中“部門”一列均使用簡稱）。未列出的部門不直接產生和管理時空數據，如南京市信息中心和發改委等。

表1 各部門業務運行產生的時空數據內容及共享情況

1.2.3 時空數據需求

政務部門需要的時空數據可分為3 類：測繪部門提供的基礎地理信息數據，自身業務運行產生的專題地理信息數據，其他政務部門產生的專題地理信息數據。調研發現，各部門對基礎地理信息數據要求越來越高，同時對其他部門的專題地理信息數據有較大的“跨界”需求。具體需求清單如表2 所示，未列出的部門未提出明確的數據需求。

表2 各部門時空數據需求清單

1.2.4 時空信息平臺功能需求

調研發現，各部門對城市時空信息平臺的功能需求呈現出明顯的多元化與差異化特征，各部門對時空信息平臺的功能需求清單如表3所示。

表3 各部門對城市時空信息平臺的功能需求清單

2 城市時空信息建設中存在的問題

調研發現，數字城市地理空間框架與天地圖的建設已為城市時空信息的應用奠定了堅實的基礎[11]，越來越多的政務部門正在使用或產生時空數據，利用地圖來輔助完成部門業務，或者建立了專門的GIS應用系統。然而，由于政府管理和社會治理精細化的需要，各部門對時空信息的要求也在不斷提高，城市時空信息平臺在數據和功能兩方面均存在若干亟需解決的問題。

2.1 時空信息平臺在數據方面存在的問題

1）缺少透明的數據共享機制與高效的數據交換途徑。各部門對其他部門現有數據及其可共享級別情況不明，傳統資源目錄式的共享方式并未發揮互通有無的作用。同時，部分數據的共享和交換需單獨考慮。一方面是技術方法需改進，如各部門對興趣點數據、三維數據等的需求正在日益增加，“天地圖”地圖服務對此類數據尚缺少有效的組織與更新方案；另一方面是交換機制需創新，面對各部門對地下管網、DEM等涉密數據的需求，缺少便捷的交換途徑。

2）缺少深層次的數據融合方法。由于業務需求差異，不同部門會對同一地理現象產生不同的理解、認識與表達，導致數據很難深度融合。首先，各部門數據時空基準不一致；其次，面對多樣化、多粒度的專題地理信息數據，缺少彼此之間建立關聯、統一表達、融合分析的紐帶；再次，各部門遵循的行業規則、習慣的術語、計量的標準均不相同，缺乏語義層面的數據同化方法。

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3）缺少系統的需求反饋渠道。南京市負責基礎地理信息的部門一直與各個政務部門保持密切的技術溝通，但并未建立系統的需求反饋渠道，導致某些需求被忽略、未被及時響應、未能引起重視等情況時有發生，影響了政務部門使用時空數據的積極性。

2.2 時空信息平臺在功能方面存在的問題

1）“定位”功能準確度較低。城管、環保、公安、農委、衛計等部門與大眾生活關系密切，無論是百姓投訴、報警、就醫，還是部門內部人員工作需要，都需要快速、準確的解決“在哪里”的問題。目前，通過電話號碼、各類登記地址等“非空間化”信息的定位準確度較低，尚無法滿足不同精度的上圖需求。

2）地理計算分析功能欠缺。部分強GIS部門已經開始考慮利用地理計算分析工具來解決他們的業務問題，如實時接入傳感器數據進行預警預測、利用多時相遙感影像數據進行變化監測、利用DEM數據進行水文及環境的模擬分析等。與此同時，時空大數據普遍體量巨大、種類繁多，農委等使用GIS 相對薄弱的部門信息系統不具備大數據的分析能力，迫切希望城市時空信息平臺幫助其完成大數據的計算分析。但目前的城市時空信息平臺尚不具備這樣的能力。

3）基礎地理信息與專題數據割裂。越來越多的部門需要將多來源多類型的專題數據放在地圖上進行空間分析和表達。目前大多是在“圖層”層面的疊加組合，尚不能實現在“要素”層面的語義融合及同化。

4）系統缺乏靈活性及自適應能力。用戶的需求是多樣化的，具體表現在用戶對角色權限、系統界面、數據內容、地圖風格、二次開發等方面的個性化要求。時空大數據平臺需要在多個層面進行解耦，實現用戶、功能、界面、地圖、數據等層次的可定制、可配置。

5）易用性較差。“天地圖”實現了政府主導地圖服務的從無到有問題，但一直存在易用性差的問題，商業地圖憑此吸引了大量政府部門用戶，城市時空信息平臺需要引起足夠重視。

3 城市時空信息平臺建設的對策及建議

通過對各部門信息化建設現狀及存在問題的分析，筆者認為時空大數據平臺的建設工作應從以下4個方面進行創新與優化。

3.1 需建立的新機制

2）優化空間數據的更新機制。公共安全、自然災害、城市應急等“高時效”服務要求時空大數據平臺提供現勢性強、多尺度、多種類空間信息和靈活的應用服務。同時，物聯網等技術的發展為數據更新機制創新提供了條件，由此建立起多源、多路徑的數據綜合更新體系，實現數據資源實時采集和綜合實時更新，滿足公眾對實時地理信息的要求，為政府精細管理和科學決策提供現勢性較好的數據。

3.2 需采用的新技術

1）采用大數據分析挖掘技術，提高多源數據融合能力。利用大數據技術實現多源數據的匯聚，通過深層的清洗、挖掘與分析，與其他部門數據和社會數據進行關聯分析，提供各類知識決策服務，提高多源數據融合能力。

首先，解決多源異構數據處理速度慢的問題，提高不同時段、不同來源、不同分辨率、不同類型空間數據的處理速度與存儲效率；然后，根據用戶需求來組織數據，建立不同主題的數據倉庫，提供城市級別的測繪地理信息產品；最后，利用數據挖掘發現人口、公共設施、土地、房產等專題中隱藏的知識，充分發揮時空大數據平臺數據資源的潛力，為綜合決策提供基礎和支撐。

2）基于云計算建立統一的時空大數據平臺，提供高質量的空間信息服務。調研中，多部門表示在訪問量較大時已有系統在穩定性、響應速度等方面不夠理想；部分服務接口沒有完善的參考手冊，不便于使用。可充分利用云計算彈性擴展、按需調配的能力，構建高質量的計算分析、數據可視化、目錄與元數據等多種服務。另外，由專業人員運維的云計算平臺能夠有效實現數據災難備份和恢復功能，最大程度保證數據的安全。

3.3 需擴充的新數據

1）以地理實體為承載專題信息的“載體”，提高數據共享能力和質量。利用地理實體解決地理信息唯一性的問題，為用戶提供具有唯一標識碼的地理信息數據。通過維護這一套唯一標識碼，建立一個新型地理信息應用基準，與其他部門數據和社會數據進行關聯，匯聚多源數據，然后在統一的云平臺上進行數據交換與共享，提高數據共享能力和質量。

2）擴充空間基礎地理數據。“天地圖”地圖服務目前提供影像數據、矢量數據、少量POI數據，此次調研共有10個部門正在使用“天地圖”的地圖服務作為底圖服務，其中多個部門表示現有數據種類無法滿足日常業務需求。現階段信息平臺的基礎數據體系仍不夠完善，對于部分需求的實現，在數據資源上存在制約，如地下空間規劃缺少相關地下數據等。因此，需擴充和完善空間基礎數據資源，重點擴充地名地址、路網、建筑物、POI 等數據，接入物聯網數據。同時，隨著各部門智能化管理的提升，要進一步豐富人口、教育、環保等政務部門數據。

3.4 需發展的新對策

調研中發現許多部門未使用“天地圖”提供的服務，仍采用商業地圖服務。項目組比較后發現，商業地圖服務在POI豐富性、服務穩定性、地圖表達友好性上具有較大優勢。時空大數據平臺的建設應該借鑒現有商業地圖的優勢，同時明確自身的定位，優先解決“天地圖”存在的薄弱環節，如地圖表達效果差等。對于路徑規劃與導航等復雜功能，可以考慮與商業地圖共同合作的方式完成。