“數(shù)字湛江”地理空間框架的理論和應(yīng)用

黃少衡

（1.廣東省國土資源測繪院，廣東 廣州510500）

地理空間框架是空間信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，是經(jīng)濟社會信息化發(fā)展的基礎(chǔ)平臺。為了加快推進湛江市信息化建設(shè)，湛江市政府提出了建設(shè)“數(shù)字湛江”的戰(zhàn)略目標(biāo)，而地理空間框架是“數(shù)字湛江”建設(shè)的支撐體系與核心內(nèi)容，是國民經(jīng)濟和社會信息化統(tǒng)一的空間定位構(gòu)成的地理信息公共平臺[1,2]。建設(shè)權(quán)威、統(tǒng)一的“數(shù)字城市”地理空間框架，可以實現(xiàn)湛江市各級各部門間的地理空間數(shù)據(jù)共享，消除信息孤島，有效避免重復(fù)建設(shè)和重復(fù)投入，對地理信息資源應(yīng)用向集約化方向發(fā)展起到十分重要的作用[3]。

1 “數(shù)字湛江”地理空間框架需求分析

近10 a內(nèi)，Web技術(shù)已從“靜態(tài)、單向應(yīng)用”的1.0時代發(fā)展到了“資源自由整合與有效聚合”的3.0時代，帶動地理信息應(yīng)用從數(shù)據(jù)提供階段進入到在線服務(wù)的一個全新歷史階段。以文件和數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)架構(gòu)地理信息軟件（如ArcGIS、MapInfo等），面對數(shù)據(jù)即服務(wù)、功能即服務(wù)、處理即服務(wù)、工作流即服務(wù)、資源即服務(wù)等以服務(wù)為核心的新體系架構(gòu)，存在效率不高、互操作性不強、跨平臺性不夠等諸多不適應(yīng)[4]。

計算機技術(shù)的發(fā)展一方面推動了地理信息軟件的進步，但同時也讓地理信息軟件為不斷追趕IT技術(shù)變化承受了沉重負(fù)擔(dān)[5]。操作系統(tǒng)從Unix為主到Windows主宰再到當(dāng)前的 Unix、Windows、Linux多元鼎立，開發(fā)語言從匯編語言到Pascal到C語言再到Java、.net，網(wǎng)絡(luò)瀏覽器從Netscape、IE到FireFox、Chrome，這些發(fā)展變化使GIS軟件所依賴的技術(shù)環(huán)境越來越復(fù)雜，為跟上技術(shù)變化，滿足不同類型應(yīng)用環(huán)境需求，采用傳統(tǒng)架構(gòu)研發(fā)GIS軟件的負(fù)擔(dān)越來越重[6]。

隨著地理信息資源應(yīng)用的不斷深入，以及政府管理與決策智能化水平的提高，各部門不再滿足于類型與尺度單一、內(nèi)容簡單、質(zhì)量差的地理空間數(shù)據(jù)，需求日益豐富、多樣。建設(shè)“數(shù)字湛江”地理空間框架，首先應(yīng)該在已有基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，加大數(shù)據(jù)采集投入，對已有信息進行補充與完善，通過統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和面向信息化要求的技術(shù)處理，建立一個高質(zhì)量、多類型、多尺度[7]并且持續(xù)更新的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫。這個數(shù)據(jù)庫是所有功能平臺與應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

2 “數(shù)字湛江”地理空間框架總體架構(gòu)

“數(shù)字湛江”地理空間框架建設(shè)涉及到湛江市信息化的各個方面，其目的是向公眾、企業(yè)、政府提供全面的地理空間信息和增值應(yīng)用服務(wù)，并構(gòu)筑空間應(yīng)用服務(wù)平臺。基于SOA架構(gòu)向各已建或在建的應(yīng)用系統(tǒng)提供服務(wù)，提供接口使各異構(gòu)系統(tǒng)可方便獲取數(shù)據(jù)級和應(yīng)用程序級的服務(wù)。“數(shù)字湛江”地理空間框架從邏輯層次上包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫和地理信息公共平臺，如圖1所示。在此基礎(chǔ)上建立“數(shù)字城市”空間框架公共管理應(yīng)用系統(tǒng)和“數(shù)字城市”空間框架公共服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，為用戶實體提供數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化應(yīng)用和各種服務(wù)。

圖1 “數(shù)字湛江”地理空間框架總體架構(gòu)圖

通過三維場景制作軟件和高效的數(shù)據(jù)壓縮、融合算法，以遙感數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)和3D模型數(shù)據(jù)為核心，綜合運用GIS、RS、二三維一體化等技術(shù)，實現(xiàn)對湛江市城市360°全方位展示應(yīng)用，可以在三維場景中直接操作二維數(shù)據(jù)，包括查詢、定位、查看屬性，同時支持對模型的選取、查詢與定位等操作，做到二三維一體化集成，提升應(yīng)用體驗與管理效果。

3 “數(shù)字湛江”地理空間框架建設(shè)及應(yīng)用

“數(shù)字湛江”地理空間框架由基礎(chǔ)地理信息體系、組織運行體系、目錄與交換體系、政策與標(biāo)準(zhǔn)體系和公共服務(wù)體系5大部分組成，其核心內(nèi)容體現(xiàn)為“一庫一平臺”，即一個基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫和一個地理信息公共平臺。根據(jù)湛江市的實際情況，“數(shù)字湛江”地理空間框架的建設(shè)內(nèi)容如圖2所示。

圖2 “數(shù)字湛江”地理空間框架建設(shè)內(nèi)容

3.1 基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)

在現(xiàn)有測繪數(shù)據(jù)及相關(guān)成果的基礎(chǔ)上，遵循國家標(biāo)準(zhǔn)和測繪行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采用相對成熟的作業(yè)手段，更新與完善基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，建立多類型、多尺度一體化管理的數(shù)據(jù)庫。

3.2 地理信息公共平臺建設(shè)

在基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)提取、整合、擴充和保密處理一系列技術(shù)手段，建立面向公共管理和公眾服務(wù)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)集。具體形成以下數(shù)據(jù)：地理實體數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、地圖數(shù)據(jù)、地名地址數(shù)據(jù)和三維景觀數(shù)據(jù)等面向服務(wù)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，并以此作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，建立地理信息公共平臺，為政府各部門和社會公眾提供基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)服務(wù)，為部門資源共建共享和地理信息資源的充分利用提供便利條件。

3.3 應(yīng)用示范建設(shè)

經(jīng)過前期調(diào)研，了解到湛江市國土資源局、環(huán)保局、公安局、公路局、旅游局對基礎(chǔ)地理空間信息需求相當(dāng)迫切，并具備一定的信息化建設(shè)基礎(chǔ)?，F(xiàn)選擇這5家單位為典型應(yīng)用示范單位，以地理信息公共平臺為支撐，全面探索地理空間信息共享機制，以驗證和深化地理空間框架建設(shè)成果，促進地理信息的深層次應(yīng)用，并以期以點帶面，在全市各部門中推廣地理信息服務(wù)。

1）國土應(yīng)用——城鎮(zhèn)基準(zhǔn)地價信息管理系統(tǒng)。通過系統(tǒng)的建設(shè)，充分利用湛江市國土資源局城鎮(zhèn)基準(zhǔn)地價信息數(shù)據(jù)，結(jié)合“數(shù)字湛江”地理空間框架提供的數(shù)據(jù)服務(wù)和數(shù)據(jù)分析服務(wù)，利用GIS空間查詢和空間分析手段，輔助城鎮(zhèn)基準(zhǔn)地價管理工作，全面掌握城鎮(zhèn)基準(zhǔn)地價的總體情況和詳細(xì)情況，為土地管理工作提供決策依據(jù)。

2）環(huán)保應(yīng)用——重點污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)。它是以政務(wù)外網(wǎng)為依托，以地理數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以地理信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、環(huán)境監(jiān)測技術(shù)為支撐，以服務(wù)于重點污染源管理、監(jiān)測信息共享和輔助決策支持的可視化為目標(biāo)而建立的重要信息化基礎(chǔ)設(shè)施。

3）公安應(yīng)用——警用綜合地理信息系統(tǒng)應(yīng)用平臺。該平臺是以公安信息化應(yīng)用為基礎(chǔ)，以公安信息通信網(wǎng)為依托，以警用電子地圖為支撐，以公安信息共享和決策支持的可視化為目標(biāo)，利用地理信息技術(shù)提升公安信息化應(yīng)用水平的高端信息系統(tǒng)。

4）公路應(yīng)用——公路養(yǎng)護地理信息系統(tǒng)。它是以政務(wù)外網(wǎng)為依托，在基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)上疊加公路養(yǎng)護專題信息，以服務(wù)于公路養(yǎng)護信息的管理和輔助決策支持為目標(biāo)，建成公路養(yǎng)護管理的重要信息化基礎(chǔ)設(shè)施。

5）公眾應(yīng)用——湛江旅游網(wǎng)。其整合了湛江市的旅游資源信息，向游客提供全面的、形式多樣的、官方權(quán)威的旅游信息，為游客的食、住、行、游、購、娛提供便捷的地理信息服務(wù)。

[1]龔健雅.空間地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)[M].北京:科學(xué)出版社，2001

[2]王家耀.空間地理信息系統(tǒng)原理[M].北京:科學(xué)出版社，2001

[3]李根洪.關(guān)于城市空間基礎(chǔ)框架建設(shè)問題，數(shù)字城市的理論與實踐[M].北京:世界圖書出版公司，2001

[4]李德仁.數(shù)碼城市：概念、技術(shù)支撐和典型應(yīng)用[J].武漢大學(xué)學(xué)報：信息科學(xué)版，2000(4)：283-288

[5]承繼成，李琦.國家空間信息基礎(chǔ)設(shè)施與數(shù)字地球[M].北京:清華大學(xué)出版社，1999

[6]劉曉艷，林琿，張宏，等.虛擬城市建設(shè)原理與方法[M].北京:科學(xué)出版社，2003

[7]李德仁，李宗華，彭明軍，等.武漢市城市網(wǎng)格化管理與服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用[J].測繪通報，2007(8)：1-4