時空大數(shù)據(jù)助推寧波智慧城市建設(shè)

董曉煒

在地理信息行業(yè)內(nèi)流傳著兩個非常有趣的數(shù)字——80和85。所謂80指的是“人類活動中所有產(chǎn)生的數(shù)據(jù)有80%和空間位置有關(guān)”，而85則指“85%以上的大數(shù)據(jù)都和時空信息有關(guān)”。雖然這兩個數(shù)字的出處有待考證，但是毫無疑問，包含位置的信息在人們的生產(chǎn)生活中隨處可見。尤其當(dāng)我們將視角拉大，以“上帝視角”去審閱我們的城市時，空間地理信息數(shù)據(jù)是承載城市信息最為合適的載體。當(dāng)我們視角中的城市逐漸從鋼筋混泥土的“森林”演變成信息、咨詢飛速流轉(zhuǎn)的“智慧體”時，時間、空間是記錄城市發(fā)展軌跡的唯一且最有效的載體。回到個體來看，隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)采集與定位技術(shù)的不斷進步，我們每個人都成為了客觀世界與虛擬網(wǎng)絡(luò)融合的社交網(wǎng)絡(luò)中的一份子。我們什么時間、在什么地點、做了什么事情，都成為了“城市智慧體”中星星點點的信息，而承載這些信息的就是“時空數(shù)據(jù)”。

寧波時空數(shù)據(jù)建設(shè)

2010年9月，寧波市率先在國內(nèi)提出并開展“智慧寧波”城市建設(shè)?！爸腔蹖幉ā苯ㄔO(shè)的首要問題是破除現(xiàn)實與虛擬的壁壘，為寧波構(gòu)建數(shù)字城市框架。為此，寧波市政府、寧波市規(guī)劃局于2011年開展了“智慧寧波”地理信息共享服務(wù)平臺的建設(shè)工作。隨著全國范圍內(nèi)“智慧城市”建設(shè)大幕的展開，以及“智慧寧波”建設(shè)的不斷深入，2013年國家測繪與地理信息局、浙江省測繪與地理信息局、寧波市政府共同推進“智慧寧波”時空信息云平臺建設(shè)試點的申報工作。2015年3月，平臺項目設(shè)計書通過了國家測繪局的評審和批復(fù)，寧波成為全國第四家“時空信息云平臺”建設(shè)試點城市。

寧波時空數(shù)據(jù)的建設(shè)內(nèi)容大體可以分為靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)兩類：

靜態(tài)數(shù)據(jù)，主要包括了測繪生產(chǎn)的各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及運用新型技術(shù)手段生產(chǎn)的新型數(shù)據(jù)成果。其中有大家熟知的電子地圖數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、地名地址數(shù)據(jù)、城市三維模型、地理實體數(shù)據(jù)等。新型數(shù)據(jù)成果包括了2.5維電子地圖數(shù)據(jù)、全景數(shù)據(jù)、傾斜攝影數(shù)據(jù)、激光點云數(shù)據(jù)等。通過對這些數(shù)據(jù)增加時間維度，構(gòu)建了寧波全市的靜態(tài)時空基準(zhǔn)。以地理實體為例，地理實體數(shù)據(jù)可以理解為描述可以感知到的地理空間的一類數(shù)據(jù)，例如一樁房子、一條路，又或是一個社區(qū)、一個街道等。通過對地理實體數(shù)據(jù)的時態(tài)化，不僅可以查看到實體本身從無到有的變化過程，還可以使普通的實體數(shù)據(jù)承載所有產(chǎn)生于這個實體內(nèi)的信息，簡單來說就是什么時間發(fā)生了什么事情，例如某年某日，張三搬進，李四搬出。

另一類數(shù)據(jù)是動態(tài)數(shù)據(jù)，動態(tài)數(shù)據(jù)的特征是本身就具備了時間維度，而通過這次建設(shè)賦予了這類數(shù)據(jù)統(tǒng)一的空間維度。動態(tài)數(shù)據(jù)內(nèi)容包括實時位置信息、感知設(shè)備地址信息等。實時位置信息包括了寧波市公共自行車租賃實時信息、物流車輛實時位置信息、NBCORS實時位置信息等；感知設(shè)備位置信息主要包括從環(huán)保、水利、公安、城管等部門獲取到的監(jiān)控攝像實時信息。例如環(huán)保部門的PM2.5實時監(jiān)控信息，水利部門的水文站觀測數(shù)據(jù)等。

總體來說，傳統(tǒng)的空間地理信息數(shù)據(jù)作為“智慧城市”建設(shè)的基礎(chǔ)，打破了城市由現(xiàn)實到虛擬的壁壘，為智慧城市的建設(shè)、智慧化應(yīng)用的實現(xiàn)奠定了數(shù)字基礎(chǔ)。時空數(shù)據(jù)則是“智慧城市”運營的基準(zhǔn)，為“城市智慧體”構(gòu)建了骨骼和肌肉，承載了城市運營的軌跡。

“智慧寧波”時空信息云平臺

“智慧寧波”時空信息云平臺的前身是地理信息共享服務(wù)平臺。地理信息共享服務(wù)平臺的建設(shè)，主要解決了“智慧寧波”建設(shè)初期的四大問題：第一，為寧波“智慧城市”建設(shè)構(gòu)建了數(shù)字空間基準(zhǔn)；第二，測繪管理部門的服務(wù)模式，由傳統(tǒng)的離線拷貝，走向了在線共享的方式，數(shù)據(jù)時效性、權(quán)威性得到了保障；第三，提供了全市統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，一定程度上解決了信息系統(tǒng)之間存在的“信息孤島”問題；第四，為“智慧寧波”的智慧化應(yīng)用建設(shè)提供了空間地理信息技術(shù)支持，平臺共計接入的應(yīng)用系統(tǒng)達(dá)到了137個，節(jié)約了大量的財政資金投入。

時空信息云平臺是對共享平臺的全面提升，所要解決的問題主要包括四個方面：第一，為“智慧寧波”城市運營提供時間、空間的基準(zhǔn)；第二，數(shù)據(jù)共享方式不再是單一的1對1，而是將情況復(fù)雜、來源多樣的數(shù)據(jù)在線整理為用戶所需要知識信息；第三，應(yīng)用系統(tǒng)不再是單一的將空間信息數(shù)據(jù)作為底圖，而是將復(fù)雜的空間分析方法作為業(yè)務(wù)應(yīng)用的支撐；第四，結(jié)合時空數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)挖掘分析。

“智慧寧波”時空信息云平臺軟件服務(wù)體系包括四個組成部分：第一部分，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，主要用于時空數(shù)據(jù)的建庫、管理，同時支持多源、異構(gòu)數(shù)據(jù)在線融合及融合流程的可視化定制；第二部分，運維管理系統(tǒng)，運維管理系統(tǒng)包含了兩個層面的管理內(nèi)容。首先，針對平臺內(nèi)部業(yè)務(wù)進行管理，例如用戶管理、服務(wù)發(fā)布、服務(wù)監(jiān)控等；此外，針對平臺提供的云GIS資源進行管理，用戶可以利用平臺提供的計算資源構(gòu)建自己的云GIS服務(wù)站點、云GIS桌面，同時可以制定彈性伸縮策略，讓縹緲的云計算唾手可得；第三部分，統(tǒng)一服務(wù)門戶，用戶可以通過統(tǒng)一服務(wù)門戶方便直觀的獲取到平臺提供的各類數(shù)據(jù)服務(wù)、功能服務(wù)、開發(fā)幫助等。另外，統(tǒng)一服務(wù)門戶還提供了地理編碼引擎以及影像分發(fā)服務(wù)等；第四部分，時空大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)為用戶提供了一整套高效可用的并行大數(shù)據(jù)計算框架，還為用戶提供了模塊化的模型算子，可根據(jù)用戶需求定制大數(shù)據(jù)分析挖掘模型，滿足用戶基于時空數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)挖掘分析需求。

從地理信息共享服務(wù)平臺到時空信息云平臺的發(fā)展，從技術(shù)上來說實現(xiàn)了四個方面的飛躍：第一，由地理信息數(shù)據(jù)的實時在線共享，發(fā)展到準(zhǔn)確定位、有機結(jié)合、深度利用；第二，從資源的分布式存儲、邏輯式集中，發(fā)展到用云計算、宿主資源；第三，從基于在線服務(wù)的對接，發(fā)展為知識引擎、按需服務(wù)；第四，從靜態(tài)的地理信息分析方法，發(fā)展為基于時空信息的動態(tài)大數(shù)據(jù)分析挖掘。

時空信息云平臺是貫通“智慧寧波”建設(shè)的“管道”

“智慧寧波”時空信息云平臺與寧波市政務(wù)云、物聯(lián)網(wǎng)平臺共同組成了“智慧寧波”建設(shè)的三大基礎(chǔ)設(shè)施。時空信息云平臺的建設(shè)將貫通三大基礎(chǔ)設(shè)施之間的“管道”。首先，寧波時空信息云平臺的建設(shè)通過與政務(wù)云平臺提供的IaaS層服務(wù)的深度整合，構(gòu)建了面向?qū)幉ㄈ械腉IS應(yīng)用服務(wù)云，可以說是政務(wù)云平臺上首個面向PaaS層的行業(yè)級應(yīng)用服務(wù)云。另外，平臺建設(shè)正在積極與寧波市物聯(lián)網(wǎng)平臺進行對接，計劃通過PaaS層的服務(wù)對接，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)平臺與時空信息云平臺的統(tǒng)一服務(wù)，通過統(tǒng)一服務(wù)獲取到的不再是單一的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點信息，而是基于空間地理信息進行分析、加工后的知識信息。

時空信息云平臺的建設(shè)最終要為政務(wù)、企事業(yè)單位和社會公眾按需提供智能化的時空信息服務(wù)。

一個層面，通過時空信息云平臺提供的智能化服務(wù)、豐富的服務(wù)資源池，讓用戶能夠用非常簡單的方法按需獲取服務(wù)。例如，用戶通過前端設(shè)備連接時空信息云平臺，通過關(guān)鍵字檢索等方式，搜尋到自己關(guān)心的導(dǎo)航、實景、旅游信息等，平臺可以快速地將用戶關(guān)心的這些信息配裝成相應(yīng)的功能交付給用戶，讓用戶使用更便捷。

另一個層面，用戶可以依托時空大數(shù)據(jù)和時空信息云平臺，開發(fā)自己的智能化應(yīng)用系統(tǒng)對外提供智能服務(wù)。例如，城市智能治理應(yīng)用，這類應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)主要難點體現(xiàn)在數(shù)據(jù)與事件方面。數(shù)據(jù)層面，城市治理涉及到數(shù)據(jù)內(nèi)容的方方面面，例如公安部門的人口數(shù)據(jù)、工商部門的企業(yè)數(shù)據(jù)、城管部門的城市部件數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)來源多頭、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，很難快速集成應(yīng)用。事件方面，城市管理中發(fā)生的各個事件都含有位置和時間數(shù)據(jù)，但傳統(tǒng)的管理模式不易于數(shù)據(jù)的展示、分析。時空信息云平臺提供的各類服務(wù)，很好地解決了這些問題，多源異構(gòu)的數(shù)據(jù)來源基于統(tǒng)一的時空基準(zhǔn)進行匯集，直接向用戶提供可用的知識成果。基于時空云平臺的地理編碼與位置服務(wù)，用戶可以將事件信息基于地理信息數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的管理、展示，方便下一步的數(shù)據(jù)挖掘分析。

“智慧寧波”時空信息云平臺建設(shè)項目目前正在緊鑼密鼓的推進當(dāng)中，項目計劃于2017年6月報國家測繪與地理信息局驗收，完成驗收后根據(jù)各方意見進行完善與修改，最終于2018年6月全面推進。

（作者單位：浙江省寧波市規(guī)劃與地理信息中心）