基于GIS的科技創新資源共享服務平臺構建研究

雷文利 王曉貞 楊 雪

（安陽市科學技術信息研究所，河南 安陽 455000）

0 引言

黨的二十大報告指出，科技是第一生產力，加快實施創新驅動發展戰略，實現高水平科技自立自強。科技創新資源作為科技創新活動的基礎和保障，能夠直觀反映一個城市對創新活動的投入力度、創新人才資源的儲備狀況和創新資源的配置結構［1］。近年來，隨著科技管理信息化建設進程的加快，各類業務管理系統、信息服務系統的應用積累了大量的科技創新資源［2］。依靠互聯網和大數據時代先進的信息技術，構建科技創新資源共享服務平臺，對科技創新資源進行合理化的共享，將實現“人能盡其才，物能盡其用，貨能暢其流”的和諧狀態［3］。

1 科技創新資源的現狀

采集、整理、分析安陽市科技創新資源的分布、應用、管理等方面的現狀，對建設優質的科技創新資源共享服務平臺極其重要，同時有以下幾方面的問題需要特別關注。

一是科技創新資源類型多樣、管理復雜，分散化特征顯著。各類科技創新資源由于地理位置分散、從屬行業各異、特征數據格式不一、業務管理流程不同等原因，行政部門難以對科技創新資源進行有效管理和利用。

二是科技創新資源信息化程度不同、數據系統相互獨立，封閉化特征顯著。各類科技創新資源數據業務管理復雜，未進行統一的數字化管理，且系統相互獨立，未實現共享互通互聯，無法建立系統業務間數據關聯。

三是呈現方式單一，缺乏對數據的開發利用，單一化特征顯著。各類科技創新資源數據庫數據一般以數據庫數據表格、報表等形式呈現，缺乏可視化的區域科技創新資源空間展示與分析。不僅缺乏對整個地區的科技創新資源整體發展狀況的把控，同時也缺少各縣（市、區）科技創新資源的發展情況對比，既不能直觀反映科技創新資源的整體發展狀況，也缺乏各縣（市、區）科技創新資源分布橫向縱向對比分析。

綜上所述，當前科技創新資源存在管理分散、資源封閉、呈現方式單一等諸多現實問題，無法滿足新時期科技管理和創新發展的需求。本研究基于互聯網和大數據時代的信息技術，以安陽市的科技創新資源為基礎并向外延伸，構建專業化、可視化、智能化、動態化的科技創新資源共享服務平臺，形成科技創新資源的共享機制。

2 關鍵技術

平臺主要運用地理信息系統（Geo-graphic Information System，GIS）、可視化（Visualization）等信息技術以地理標簽形式將創新型企業、機構平臺、載體、人才等各類科技創新資源數據進行統一管理，為方便科技創新資源管理、了解區域創新發展、輔助政府決策、提高研發效率提供支撐［4］。

2.1 地理信息系統（GIS）

地理信息系統（GIS）是以地理空間數據庫為基礎，根據不同用戶需求，將地理信息和業務信息進行集成，而構建的計算機空間信息系統，主要由計算機硬件、軟件、地理信息、業務數據等要素構成。GIS技術將業務數據以空間立體呈現的方式實現數據的可視化，并為用戶尋找業務數據之間的潛在關聯或規律提供支撐［2］。

科技創新資源共享服務平臺基于地圖開放平臺和科技創新資源數據庫，結合地理信息基礎技術及相關終端的硬件支持完成地圖數據標注，實現科技創新資源的地理定位、地圖搜索等功能，集中展現各類科技創新資源的詳細信息，打破空間障礙快速獲取附近的科技創新資源。

2.2 可視化技術

可視化技術是利用計算機圖形學、圖像處理技術，將數據信息轉換成圖形或圖像，以一種更直觀形象的方式在Web前端展示出來，再進行交互處理的信息技術。信息可視化為抽象的、非空間結構的信息提供適當的空間表示形式。

在Web前端頁面，可視化通過HTML+CSS、SVG、canvas、WebGL等技術來實現。同時，d3.js（Data-Driven Documents，簡稱D3，即數據驅動的文檔）把數據和HTML、SVG、CSS等語言相結合，創建交互式的數據可視化圖表［5］。在數據庫中，配合數據挖掘技術獲取關鍵表征并于Web前端頁面進行可視化展示。特別地，分類挖掘技術作為數據挖掘的步驟，根據數據的特定重要表征進行分類，過程包括建立模型和使用模型分類，在建立模型中，通過分析屬性描述的數據庫元組來構造模型。

科技創新資源共享服務平臺通過數據驅動，圍繞創新主體、機構平臺、載體和人才等科技創新資源，采用SVG、D3及分類挖掘等技術實現科技創新資源年度統計數據、區域科技創新資源數據對比。各領域科技創新資源分布統計數據的可視化圖表顯示，以柱狀圖、餅狀圖、熱力圖等形式進行展現，用戶能快速獲取數據重點、發展趨勢及相關分布情況。

3 平臺框架

基于GIS的科技創新資源共享服務平臺從邏輯上分為五層結構（如圖1所示），五個層次既相互獨立又相互聯系，依次是用戶層、應用層、應用支撐層、數據層和運行支撐層。

圖1 基于GIS科技創新資源共享服務平臺邏輯結構圖

3.1 用戶層

明確系統服務的用戶，包括個人用戶和機構用戶。個人用戶為社會公眾，機構用戶包括企業、高校、科研院所、業務管理部門等。

3.2 應用層

以統一門戶的方式為用戶提供基于PC端和手機移動端服務功能，主要包括創新資源地圖管理、創新資源運行管理、創新資源配置管理、創新資源一體化查詢、數據統計與分析。

3.3 應用支撐層

提供應用層功能開發與運行提供支撐服務，包括系統用戶管理體系結構和權限分配體系、統一認證服務、接口系統、工作流平臺、消息管理等，這些應用支撐服務基于JAVAEE為上層提供服務。

3.4 數據層

涵蓋了應用層采集和存儲的相關內容資源數據庫，主要包括企業庫、機構平臺庫、載體庫、人才庫等。另外，還包括技術、成果、專利、專家、機構等信息數據庫，以及系統用戶及權限數據庫、日志數據庫等系統管理數據庫。

3.5 運行支撐層

運行支撐層即基礎軟硬件運行環境，硬件包括網絡、計算、存儲、安全、備份等系統；軟件包括操作系統、數據庫管理系統、中間件服務器、JAVAEE體系以及SPRING框架等。

4 平臺主要功能

運用GIS技術，建立統一的科技創新資源共享服務平臺，以地理空間坐標的形式實現科技創新資源數據的數字化、可視化展示，從而實現動態監測管理、科技創新資源的配置管理以及區域、領域間科技創新資源數據的統計對比分析等功能。基于GIS的科技創新資源共享服務平臺主要包括創新資源地圖管理、創新資源運行管理、創新資源配置管理、創新資源一體化查詢、數據統計與分析等，如圖2所示。

圖2 基于GIS科技創新資源共享服務平臺主要功能

4.1 創新資源地圖管理

創新資源地圖管理系統通過整合創新型企業、機構平臺、載體、人才等創新資源，建設科技創新資源數據庫，實現科技創新資源數據的統一采集、存儲等數字化管理。同時，運用GIS技術和數據可視化技術，基于各類科技創新資源的地理參照特征，將科技創新資源信息和空間數據結合起來，實現創新資源在地圖系統中的地理空間展示和地理定位等服務［6］。

創新資源地圖管理系統主要圍繞創新企業、機構平臺、載體和人才等科技創新資源進行可視化展示，內容涵蓋高新技術企業、工程技術研究中心、重點實驗室、科技孵化器等21類科技創新資源的數據庫（如圖3所示）。

圖3 基于GIS科技創新資源共享服務平臺創新資源數據庫

創新資源地圖管理模塊為地方科技管理決策和科技創新服務提供支持，同時也為各級政府部門把握創新活動區域特點和發展趨勢提供新的觀測視角，為科技政策的制定提供依據。

4.2 創新資源運行管理

通過對各類科技創新資源數字化過程管理，實現各類科技資源的動態監測和預警提醒，為科技創新資源培育、績效考核獎“優”督“差”提供依據。根據各類科技創新資源的不同管理特性，對系統進行深度開發，將管理規則貫徹到日常運行管理中。創新資源運行管理模塊將管理規則固化到日常業務管理工作中，不僅為企業用戶提供智能化提醒功能，讓數據多跑路企業少跑腿，也使得科技部門提升工作效率，提供更為優質的政務服務。

4.3 創新資源配置管理

創新資源配置管理系統即創新資源供需匹配系統，主要針對企業在創新過程中遇到的人才、資金、設備、信息、技術等不同類型的科技創新資源與服務需求，在資源集聚與整合基礎上，通過服務資源篩選和模塊化組合，為其提供技術推廣、技術咨詢、技術孵化、技術市場、成果轉化等專業化服務及系統性的集成服務方案，以滿足平臺用戶日益復雜化、個性化創新需求的過程。

創新資源供需匹配系統具備的功能，一是能有效識別、挖掘和預測戰略性新興產業創新需求；二是集聚優勢科技創新資源，包括高校、科研院所、工程技術中心及專業技術機構、平臺等優勢資源；三是建立匹配模型，通過創新供需匹配服務案例，基于模塊化組合形成平臺創新服務包及系統服務方案；四是建立標準服務體系，通過對戰略性新興產業創新需求與服務資源屬性、特征及內容表達等進行標準化處理，建立需求表達和資源描述標準、存儲標準及服務標準等，進一步提高平臺搜索便捷性、匹配精準度及服務質量和滿意度。

4.4 創新資源一體化查詢

一方面，在區域內創新型企業、機構平臺、載體、人才等科技創新資源的基礎上，集成全國的技術、成果、專利、專家、機構等信息，聯動區域政策資源及專業化的科技服務團隊或機構，深入挖掘創新創業要素。另一方面，融合多源科技創新資源數據庫，打通各類科技創新資源數據庫，形成創新資源數據池，為用戶檢索提供數據支撐，滿足各類用戶對資源搜索的需求，實現科技創新資源、服務、政策等信息的模糊檢索、精確檢索，提供科技信息的一鍵式查詢服務。基于此，構建多角度、全方位科技創新資源畫像，實現科技創新資源的立體建構，為科研人員和管理部門全面掌握各類科技資源的特點和優劣勢提供支撐。

4.5 數據統計與分析

建立數據統計與分析系統，利用創新資源地圖管理系統對區域內的創新型企業、機構平臺、載體、人才等創新資源的數量和分布進行空間模擬，分析各類科技創新資源集聚現狀。一是通過科技創新資源多源融合數據的挖掘和分析，實現科技創新資源按年度、區域、領域的統計、對比、可視化等的數據分析。二是根據創新型企業、機構平臺、載體、人才等科技創新資源的集聚程度形成顏色深淺不一的創新熱力圖，為政府、科研人員系統全面了解創新資源存量和區域分布、領域分布，優化區域內創新資源配置、產業發展規劃布局提供數據支撐。同時，通過加強對科研熱點分析研究，對于準確提煉前沿科技動態，制定針對性的科技政策提供支撐，為開展高效的創新活動指明參考方向。

5 結語

科技創新資源的開發利用水平已成為一個國家科技創新能力的重要體現，運用互聯網和大數據時代的信息技術手段實現對科技創新資源的管理與應用勢在必行。本研究基于GIS，打破當前安陽市科技創新資源分散化、封閉化、單一化的困境，搭建集創新資源地圖管理、創新資源運行管理、創新資源配置管理、創新資源一體化查詢、數據統計與分析于一體的科技創新資源共享服務平臺，以各類科技創新資源為數據池，輔以大數據挖掘技術，實現科技創新資源的可視化展示、動態化監測、數據分析等功能。平臺的研究構建將有助于推動區域科技創新資源的整合共享、提升科技創新資源利用效率，同時促進區域科技協同創新和技術服務，進而為優化提升科技創新資源、調整產業布局、輔助政府決策提供參考。

未來關于對創新科技資源共享服務平臺的長期運營與應用問題還需要進一步探究，同時各級管理員的管理職責與權限與科技工作的服務職能匹配問題仍然是接下來的研究要點。科技創新資源共享服務平臺未來作為地區科技事業的“腦中心”，還需要利用互聯網和大數據時代的技術與資源優勢，恰乘科技事業的發展態勢，實時更迭。特別地，伴隨著人工智能、元宇宙等新興互聯網形態的發展趨勢，系統將朝著更為人性化、智能化、沉浸式的方向努力。