數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)和應(yīng)用推廣方法探討

白友文

摘 要：數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)是數(shù)字城市建設(shè)的核心任務(wù)之一，其目的是為了實(shí)現(xiàn)地理信息的交換和共享，為政府宏觀決策和社會(huì)公眾提供地理信息服務(wù)。本文基于筆者從事數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，探討了數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)和應(yīng)用的相關(guān)思路，論文首先分析了建設(shè)的目標(biāo)和意義，進(jìn)而對(duì)建設(shè)的主要內(nèi)容和方法進(jìn)行了詳細(xì)的論述，最后提出建設(shè)過(guò)程中應(yīng)至少選用4個(gè)示范系統(tǒng)對(duì)框架進(jìn)行檢驗(yàn)和推廣，相信對(duì)從事相關(guān)工作的同行能有所裨益。

關(guān)鍵詞：數(shù)字城市 地理空間基礎(chǔ)框架 地理信息公共服務(wù)平臺(tái) 軟件體系

中圖分類(lèi)號(hào)：P285 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）05（a）-0000-00

1 引言

城市是社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素高度集中的區(qū)域，是人類(lèi)經(jīng)濟(jì)、政治和文化活動(dòng)的中心，是人流、物流、經(jīng)濟(jì)流和信息流聚集和擴(kuò)散的基地，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。隨著“數(shù)字中國(guó)”戰(zhàn)略的提出，“數(shù)字城市”便應(yīng)運(yùn)而生，當(dāng)前以“數(shù)字城市”建設(shè)為標(biāo)志的城市信息化建設(shè)正在全國(guó)范圍內(nèi)迅速開(kāi)展，并取得了一定的建設(shè)成效。城市地理空間框架是空間信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，它為城市發(fā)展和信息化建設(shè)提供了統(tǒng)一的空間定位基準(zhǔn)和地理信息公共平臺(tái)，并在此基礎(chǔ)上為各專(zhuān)業(yè)用戶(hù)、各行業(yè)部門(mén)提供集成了專(zhuān)題數(shù)據(jù)的地理信息公共平臺(tái)，為政府、行業(yè)部門(mén)和社會(huì)公眾提供地理空間信息服務(wù)。

數(shù)字城市地理空間框架是數(shù)字中國(guó)地理空間框架的重要組成部分，早在 2006 年，國(guó)家測(cè)繪地理信息局就啟動(dòng)了數(shù)字城市建設(shè)工作。截至 2010 年年底，全國(guó)已有 29 個(gè)省的 150 個(gè)城市成為試點(diǎn)或推廣城市，從而極大地推動(dòng)了數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)工作的開(kāi)展，并取得了一定的建設(shè)成果，在城市管理、政府宏觀決策和服務(wù)民生等方面發(fā)揮了重要作用，為提高城市信息化水平和社會(huì)管理水平提供了有力支撐。

“十二五”期間國(guó)家測(cè)繪地理信息局進(jìn)一步加大了數(shù)字城市的建設(shè)力度，全面推廣數(shù)字城市建設(shè)，力爭(zhēng)“十二五”末基本完成全國(guó)地級(jí)市數(shù)字城市建設(shè)工作，形成互聯(lián)互通的數(shù)字城市地理空間框架網(wǎng)絡(luò)，逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)家、省（ 直轄市、自治區(qū)） 、城市三級(jí)地理空間框架總體架構(gòu)，并最終實(shí)現(xiàn)在分布式環(huán)境下多源、異質(zhì)、異構(gòu)地理空間數(shù)據(jù)的流通、共享及互操作。

數(shù)字城市地理空間框架在建設(shè)過(guò)程中也面臨不少問(wèn)題，如基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)現(xiàn)勢(shì)性差、更新周期長(zhǎng)、所采用的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不統(tǒng)一、建設(shè)內(nèi)容差異較大、資金投入不足等。這些問(wèn)題的存在都將嚴(yán)重影響數(shù)字城市地理空間框架的建設(shè)及今后的推廣應(yīng)用，因此，各級(jí)政府應(yīng)出臺(tái)相應(yīng)的政策和法規(guī)，以保證項(xiàng)目建設(shè)的順利實(shí)施。

2 數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)的主要目標(biāo)和建設(shè)意義

2.1 建設(shè)目標(biāo)

數(shù)字城市地理空間框架是城市其他一切信息化工作的基礎(chǔ)。它以基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以滿(mǎn)足政府管理和決策需求為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，充分運(yùn)用 RS、GPS、GIS 和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，建設(shè)多尺度、多分辨率、多種類(lèi)的地理空間數(shù)據(jù)體系，構(gòu)建統(tǒng)一的地理信息公共平臺(tái)，為城市建設(shè)和管理、政府宏觀決策及社會(huì)公眾提供完善、優(yōu)質(zhì)、有效的地理信息服務(wù)。在數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)典型應(yīng)用示范系統(tǒng)，強(qiáng)化應(yīng)用服務(wù)功能，推進(jìn)城市地理信息資源的共享機(jī)制建設(shè)，為城市發(fā)展提供有力的輔助決策支撐。

2.2 建設(shè)意義

數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)的意義主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1） 數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)可有效集成和整合城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)及各種自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)信息，從而推進(jìn)城市信息化建設(shè)。2） 數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)為各專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)建設(shè)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)地理信息的交換和共享，有效避免信息孤島及重復(fù)建設(shè)，促進(jìn)地理信息資源的廣泛應(yīng)用。3） 通過(guò)數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)形成權(quán)威、統(tǒng)一的地理信息公共平臺(tái)，為政府、專(zhuān)業(yè)職能部門(mén)和社會(huì)公眾提供地理信息服務(wù)，從而將逐漸轉(zhuǎn)變地理信息的分發(fā)和應(yīng)用服務(wù)模式。

3數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)的主要內(nèi)容

數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)的主要內(nèi)容包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)、地理信息公共平臺(tái)、支撐體系及應(yīng)用示范系統(tǒng)等 4 個(gè)方面的建設(shè)內(nèi)容。基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)是地理空間框架的核心； 地理信息服務(wù)平臺(tái)是地理空間框架應(yīng)用服務(wù)的表現(xiàn)； 支撐體系是地理空間框架建設(shè)與服務(wù)的支撐和保障； 應(yīng)用示范系統(tǒng)是地理空間框架的應(yīng)用和推廣。數(shù)字城市地理空間框架體系結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

3.1 基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)提供了有關(guān)自然、人文、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等要素的幾何位置、形態(tài)特征和相關(guān)關(guān)系，使用戶(hù)可以以地理坐標(biāo)或空間位置集成、檢索、展示各種城市信息，進(jìn)行空間分布特征、運(yùn)行狀態(tài)、變化趨勢(shì)等的查詢(xún)分析和模擬。

（ 1） 測(cè)繪基準(zhǔn)

測(cè)繪基準(zhǔn)包括大地基準(zhǔn)和高程基準(zhǔn)。數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)必須規(guī)范基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)所采用的測(cè)繪基準(zhǔn)，以保證各類(lèi)地理信息數(shù)據(jù)和專(zhuān)題數(shù)據(jù)的大地基準(zhǔn)和高程基準(zhǔn)的統(tǒng)一，便于地理信息數(shù)據(jù)及其服務(wù)的廣泛推廣和深入應(yīng)用。

（ 2） 基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)是按照統(tǒng)一的測(cè)繪基準(zhǔn)整合和集成國(guó)家級(jí) 1∶1000 000、1∶250000、1∶50000基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，省級(jí) 1∶ 10 000、1∶ 5 000 基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)及市級(jí) 1∶ 2 000、1∶ 1 000 和 1∶ 500 的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，形成多源、多尺度的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)； 開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理?；A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成如圖 2 所示。

（ 3） 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是為基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)及其元數(shù)據(jù)的建庫(kù)、管理、更新、制圖、輸出等操作提供軟件工具支撐。其功能需滿(mǎn)足《基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)基本規(guī)定》（ CH/T 9005—2009） 的要求，具備數(shù)據(jù)的處理、輸入、輸出、查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、分析，以及歷史數(shù)據(jù)管理、元數(shù)據(jù)管理、安全管理等多方面的功能。

3.2 地理信息公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)

在基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的基礎(chǔ)上，按照一定的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則，對(duì)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、整合和重組，生成滿(mǎn)足政府部門(mén)和社會(huì)公共需求的地理空間框架要素?cái)?shù)據(jù)； 通過(guò)建立要素和瓦片數(shù)據(jù)的一體化索引，實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)的無(wú)縫集成； 研制開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用服務(wù)與運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)，形成唯一的、權(quán)威的數(shù)字城市地理信息公共平臺(tái)。地理信息公共平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容包括 1 套數(shù)據(jù)庫(kù)和4 個(gè)軟件系統(tǒng)。

3.2.1 面向服務(wù)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)

面向服務(wù)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)主要包括在基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)上通過(guò)數(shù)據(jù)提取、擴(kuò)充和重組等加工處理形成的框架要素?cái)?shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)、電子地圖數(shù)據(jù)、三維景觀數(shù)據(jù)、地名地址數(shù)據(jù)等面向服務(wù)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，以及其他部門(mén)或單位的專(zhuān)題數(shù)據(jù)，還有目錄和元數(shù)據(jù)等。針對(duì)不同的應(yīng)用和保密要求，面向服務(wù)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)可分為基礎(chǔ)版、政務(wù)版和公眾版 3 種形式?；A(chǔ)版數(shù)據(jù)主要面向?qū)I(yè)用戶(hù)； 政務(wù)版數(shù)據(jù)主要面向政務(wù)用戶(hù)； 公眾版數(shù)據(jù)主要面向社會(huì)公眾。根據(jù)數(shù)據(jù)自身的特點(diǎn)，多個(gè)版本可共用1套數(shù)據(jù)。

3.2.2 地理信息公共平臺(tái)軟件體系

地理信息公共平臺(tái)軟件體系主要包括門(mén)戶(hù)網(wǎng)站、數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)、地理信息服務(wù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)運(yùn)維管理系統(tǒng)和平臺(tái)運(yùn)維管理系統(tǒng) 5 個(gè)方面。

1） 門(mén)戶(hù)網(wǎng)站是地理信息公共平臺(tái)的統(tǒng)一訪問(wèn)界面，提供地理信息瀏覽、地理信息數(shù)據(jù)存取與分析處理等多種服務(wù)，是在線服務(wù)系統(tǒng)的集中表現(xiàn)，為用戶(hù)提供一站式地理信息服務(wù)。2） 數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)用以實(shí)現(xiàn)面向服務(wù)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)和專(zhuān)題數(shù)據(jù)的集中管理以及相互之間的交換。3） 地理信息在線服務(wù)系統(tǒng)采用面向服務(wù)的體系架構(gòu)（ SOA） 設(shè)計(jì)理念，通過(guò)服務(wù)的方式對(duì)外提供地理信息公共服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和應(yīng)用的分離。4） 數(shù)據(jù)運(yùn)維管理系統(tǒng)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)多種類(lèi)、多尺度、多坐標(biāo)系統(tǒng)的具有穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的數(shù)據(jù)的入庫(kù)、更新和維護(hù)，應(yīng)具有數(shù)據(jù)的采集、生產(chǎn)、更新、整合、發(fā)布、維護(hù)等功能。5） 平臺(tái)運(yùn)維管理系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶(hù)和服務(wù)的全過(guò)程監(jiān)控，以保障平臺(tái)的正常、安全和穩(wěn)定的運(yùn)行，應(yīng)具有用戶(hù)注冊(cè)、權(quán)限配置、交換配置監(jiān)控、數(shù)據(jù)運(yùn)維監(jiān)控等功能。

3.3 支撐體系建設(shè)

支撐體系建設(shè)包括政策法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)、組織機(jī)構(gòu)建設(shè)、機(jī)房環(huán)境、軟硬件環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和人才隊(duì)伍建設(shè)等多個(gè)方面的內(nèi)容，是數(shù)字城市地理空間框架項(xiàng)目建設(shè)、運(yùn)行和服務(wù)的支撐和保障。在進(jìn)行軟硬件環(huán)境建設(shè)時(shí)應(yīng)考慮和數(shù)字省區(qū)地理空間框架的一致性和兼容性，充分利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施條件，但同時(shí)也要關(guān)注各種環(huán)境條件的先進(jìn)性、可擴(kuò)展性及可伸縮性。

3.4 應(yīng)用推廣思路

數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)的主要目的是要建立一個(gè)多尺度、信息豐富、現(xiàn)實(shí)性強(qiáng)的基礎(chǔ)地理信息框架，實(shí)現(xiàn)地理信息數(shù)據(jù)的交換和共享，為城市信息化建設(shè)奠定基礎(chǔ)。因此，在項(xiàng)目建設(shè)中應(yīng)高度重視應(yīng)用示范系統(tǒng)的建設(shè)，選擇至少 4 個(gè)典型示范應(yīng)用，以檢驗(yàn)數(shù)字城市地理空間框架的建設(shè)成效。

4 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)是數(shù)字城市建設(shè)的核心任務(wù)之一，其目的是為了實(shí)現(xiàn)地理信息的交換和共享，為政府宏觀決策和社會(huì)公眾提供地理信息服務(wù)。因此，項(xiàng)目建設(shè)必須以政府為主導(dǎo)，立足于當(dāng)?shù)貙?shí)際情況和應(yīng)用需求。數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，涉及眾多領(lǐng)域及多個(gè)專(zhuān)業(yè)職能部門(mén)。在項(xiàng)目建設(shè)中應(yīng)加強(qiáng)不同行業(yè)部門(mén)之間的協(xié)調(diào)和溝通，同時(shí)制定相應(yīng)的政策法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，尤其是政策層面上的政策法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的建設(shè)，以支撐項(xiàng)目的實(shí)施與推廣應(yīng)用及今后的運(yùn)行維護(hù)，從而真正實(shí)現(xiàn)地理信息數(shù)據(jù)的交換和共享，促進(jìn)城市信息化的建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

[1] 國(guó)家測(cè)繪局. CH/T 9003—2009 地理空間框架基本規(guī)定[S]. 北京： 測(cè)繪出版社，2009.

[2] 譚嘯，數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)基本思路的探討[J]. 測(cè)繪與地理信息，2010，33（ 2） ： 156-162.

[3] 袁延良，任波，陳新，等.“數(shù)字城市”地理空間框架建設(shè)研究[J]. 計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，2007，17（ 2） ： 50-52.