智慧城市云平臺時空數(shù)據(jù)庫設(shè)計與研究

雷歡++胡惠菱

摘要：數(shù)據(jù)是建設(shè)云平臺的重點，整合各類專題數(shù)據(jù)、主題數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和平臺運行支撐數(shù)據(jù)統(tǒng)一為時空數(shù)據(jù)庫為智慧云平臺提供決策分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本文主要研究時空數(shù)據(jù)庫建設(shè)中空間與屬性的關(guān)聯(lián)、現(xiàn)狀與歷史的關(guān)聯(lián)、二維與三維的關(guān)聯(lián)等特性，建設(shè)時空基礎(chǔ)庫、時空專題庫、時空主題庫和時空運行支撐庫等四大庫。

關(guān)鍵詞：時空數(shù)據(jù)；二維與三維；主題數(shù)據(jù)；專題數(shù)據(jù)

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）03-0177-02

信息資源的整合共享與開發(fā)利用，是智慧城市建設(shè)的基礎(chǔ)，也是最終體現(xiàn)。在智慧云平臺建設(shè)中，以信息資源整合為核心的城市公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、以及以信息資源共享應(yīng)用為核心的城市公共信息平臺，是兩大基礎(chǔ)性工程，也是國家住建部智慧城市試點考核指標中必須建設(shè)的內(nèi)容。在公共數(shù)據(jù)層面，為了實現(xiàn)更為深入、智能、科學的分析決策，智慧云平臺公共數(shù)據(jù)建設(shè)的重點是地理空間信息、建筑物信息、人口、等基礎(chǔ)庫以及其他專題信息的整合，從而為智慧云平臺奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 時空數(shù)據(jù)庫設(shè)計思路

1.1 空間與屬性關(guān)聯(lián)設(shè)計

時空信息數(shù)據(jù)庫管理都是地理空間數(shù)據(jù)，即地理實體，地理實體的空間和屬性如何關(guān)聯(lián)，是時空數(shù)據(jù)庫首先要考慮的，尤其是要考慮如何將描述同一空間尺度的各類業(yè)務(wù)屬性進行整合，如基于房屋的人口數(shù)據(jù)、基于房屋的企業(yè)經(jīng)營數(shù)據(jù)，基于房屋的產(chǎn)權(quán)信息，這三類數(shù)據(jù)如何整合、展現(xiàn)在統(tǒng)一空間上，并能關(guān)聯(lián)分析房屋各類屬性的關(guān)系。地理實體空間與屬性的關(guān)聯(lián)可以通過對地理實體進行統(tǒng)一編碼，實現(xiàn)其空間信息一屬性的關(guān)聯(lián)，可以對房屋進行統(tǒng)一編碼，實現(xiàn)基于房屋的人口數(shù)據(jù)專題、基于房屋的企業(yè)經(jīng)營專題、基于房屋的產(chǎn)權(quán)專題三個圖層中的房屋編碼一致，變能將三個專題進行統(tǒng)一展示和關(guān)聯(lián)分析，為時空數(shù)據(jù)庫建設(shè)打下基礎(chǔ)。

1.2 現(xiàn)狀與歷史關(guān)聯(lián)設(shè)計

在空間數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，如何加入時間信息，描述地理實體的空間和屬性隨時間的變化情況，是構(gòu)建時空信息數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵[1]。解決此問題可以通過對數(shù)據(jù)添加時間描述信息，通過時序來組織和編排地理空間數(shù)據(jù)，實現(xiàn)現(xiàn)狀與歷史數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)時間信息的添加包括三個層級，即數(shù)據(jù)庫級別、圖層級別和對象級別，添加的時間信息包括數(shù)據(jù)采集更新時間和數(shù)據(jù)內(nèi)容時間，數(shù)據(jù)的時間信息通過其對應(yīng)的元數(shù)據(jù)來描述，如描述影像數(shù)據(jù)需在數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)中加上數(shù)據(jù)更新時間、數(shù)據(jù)拍攝時間等時間屬性；描述行政區(qū)劃專題，需在圖層元數(shù)據(jù)中加入數(shù)據(jù)更新時間、區(qū)劃形成時間等時間屬性；描述房屋數(shù)據(jù)，需在房屋屬性表添加房屋更新時間、房屋建設(shè)時間等時間屬性，實現(xiàn)基于元數(shù)據(jù)的時序數(shù)據(jù)組織。

1.3 二維與三維關(guān)聯(lián)設(shè)計

構(gòu)建的時空信息數(shù)據(jù)，除了二維數(shù)據(jù)外，還有三維數(shù)據(jù)，因此，需考慮二維與三維數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)二三維一體化。本項目所構(gòu)建的三維模型包括建筑物、道路、水系、植被等，需要開展業(yè)務(wù)應(yīng)用的主要是建筑物，因此，本章節(jié)以建筑物模型為例，介紹如何實現(xiàn)二維與三維的關(guān)聯(lián)。本項目建筑物涉及到的二維數(shù)據(jù)包括建筑物面數(shù)據(jù)、建筑物點（興趣點）數(shù)據(jù)，建筑物涉及到的三維數(shù)據(jù)包括傳統(tǒng)建模的精細化三維模型以及傾斜攝影建立三維模型數(shù)據(jù)，精細化三維模型與二維建筑物數(shù)據(jù)通過建筑物編碼進行關(guān)聯(lián)、與地名地址數(shù)據(jù)進行空間坐標關(guān)聯(lián)，傾斜攝影三維模型與二維建筑物數(shù)據(jù)和地名地名地址數(shù)據(jù)都通過空間坐標進行關(guān)聯(lián)。

2 時空數(shù)據(jù)庫方案

時空信息數(shù)據(jù)庫總體上分為平臺運行支撐庫、時空基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、時空專題數(shù)據(jù)庫、時空主題數(shù)據(jù)庫等四部分，如圖1所示。

2.1 時空基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

對原有的公共地理框架數(shù)據(jù)進行補充更新、數(shù)據(jù)時間信息添加、數(shù)據(jù)重組而來，包括大比例尺矢量數(shù)據(jù)、高分辨率影像數(shù)據(jù)、精細地名地址數(shù)據(jù)和傾斜攝影三維模型數(shù)據(jù)時空基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫采用集中式管理，統(tǒng)一存儲在平臺中心端。

2.2 時空專題數(shù)據(jù)

是針對某一部門業(yè)務(wù)或某一行業(yè)業(yè)務(wù)，基于單個或多個部門數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)加工、時間信息添加、數(shù)據(jù)重組而來，包括物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點數(shù)據(jù)、精細化三維模型數(shù)據(jù)、建筑物數(shù)據(jù)、人口空間統(tǒng)計數(shù)據(jù)、行政區(qū)劃數(shù)據(jù)、地下管線數(shù)據(jù)、地理國情普查數(shù)據(jù)等，時空專題數(shù)據(jù)采取分布式管理，可存儲平臺中心端或部門應(yīng)用端[2]。

2.3 時空主題數(shù)據(jù)庫

是在時空基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和時空專題數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，根據(jù)應(yīng)用所需，進行邏輯上的重新組織和編排而得，如面向綜合分析應(yīng)用的決策分析庫、面向國情監(jiān)測的綜合市情數(shù)據(jù)庫、面向應(yīng)急的城市應(yīng)急數(shù)據(jù)庫等，由各應(yīng)用系統(tǒng)進行建設(shè)，本期項目需要構(gòu)建決策分析庫、時空主題數(shù)據(jù)庫物理上不存儲數(shù)據(jù)，是對時基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)的邏輯組織，通過元數(shù)據(jù)來實現(xiàn)[3]。

2.4 平臺運行支撐庫

包括元數(shù)據(jù)庫、組織機構(gòu)和權(quán)限庫、日志數(shù)據(jù)等。

元數(shù)據(jù)庫用于存儲描述數(shù)據(jù)屬性的數(shù)據(jù)，元數(shù)據(jù)分為資源位置元數(shù)據(jù)、服務(wù)元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)、文件元數(shù)據(jù)四大類。其中資源位置元數(shù)據(jù)主要描述信息資源所在位置，以信息系統(tǒng)為基本單元，包含服務(wù)器和數(shù)據(jù)源；服務(wù)元數(shù)據(jù)主要描述信息系統(tǒng)中服務(wù)器可以提供的服務(wù)，如Web Service；數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)主要描述數(shù)據(jù)庫的組成結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系；文件元數(shù)據(jù)主要描述文件數(shù)據(jù)的相關(guān)信息，如類型、所有者、創(chuàng)建時間。其中文件元數(shù)據(jù)中的描述信息可以擴展增加所屬區(qū)劃、文件時間。用于對文件數(shù)據(jù)時間和空間位置信息的描述，以元數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)專題信息的時間和空間屬性，實現(xiàn)時空信息一體化。

組織機構(gòu)和權(quán)限數(shù)據(jù)庫存儲綜合市情系統(tǒng)的用戶組和角色權(quán)限信息，用于識別用戶身份，判斷登錄用戶所屬的組織和所具有的訪問、操作權(quán)限。該數(shù)據(jù)庫是運維管理中權(quán)限管理的基礎(chǔ)庫，與統(tǒng)一身份驗證相結(jié)合，共同維護系統(tǒng)安全。

日志數(shù)據(jù)庫存儲系統(tǒng)運行以及用戶操作所產(chǎn)生的各類日志記錄，重點是對數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)發(fā)布整個流程的全部操作節(jié)點進行記錄，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可以隨時回溯整個過程，為系統(tǒng)問題排查和故障恢復(fù)提供信息支撐。

3 結(jié)語

本文整合各類時空數(shù)據(jù)構(gòu)建時空數(shù)據(jù)庫，通過建立地理信息服務(wù)總線，將時空信息資源進行統(tǒng)一管理，并對外提供全面無縫集成、自動智能化的公共基礎(chǔ)服務(wù)，形成統(tǒng)一的時空信息數(shù)據(jù)中心、服務(wù)中心、共享交換中心與云管理中心，實現(xiàn)城市不同部門異構(gòu)系統(tǒng)間的資源共享和業(yè)務(wù)協(xié)同，促進部門間信息資源的互聯(lián)、互通、共享與集成。

參考文獻

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[2]肖建華.智慧城市時空信息云平臺及協(xié)同城鄉(xiāng)規(guī)劃研究[J].規(guī)劃師，2013，29（2）：11-15.

[3]龔健雅，李小龍，吳華意.實時GIS時空數(shù)據(jù)模型[J].測繪學報，2014（3）：226-232.