江北新區(qū)感知平臺的時空大數(shù)據(jù)建設(shè)

朱媛麗

（江蘇北斗衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)研究院有限公司，江蘇 南京 210032）

江蘇省南京市江北新區(qū)感知平臺為新區(qū)管委會領(lǐng)導(dǎo)及為各級部局、企業(yè)和社會公眾提供時空信息資源服務(wù)，為基于空間的數(shù)據(jù)分析挖掘和應(yīng)用奠定平臺基礎(chǔ)，促進(jìn)城市規(guī)劃、建設(shè)、管理和服務(wù)智慧化的新模式。感知平臺集成電子地圖數(shù)據(jù)、多時期影像數(shù)據(jù)、地名地址及POI等，建設(shè)地理實體數(shù)據(jù)、傾斜航空攝影及三維建模數(shù)據(jù)，接入物聯(lián)網(wǎng)時空數(shù)據(jù)，整合行業(yè)專題數(shù)據(jù)，建設(shè)時空大數(shù)據(jù)庫。時空大數(shù)據(jù)最大集成數(shù)字南京地理空間框架建設(shè)成果，基于實體模型對時空大數(shù)據(jù)組織與表達(dá)，多方法將地理資源匯聚整合，形成江北新區(qū)統(tǒng)一的、權(quán)威的時空大數(shù)據(jù)庫。

1 時空大數(shù)據(jù)建設(shè)思路

時空大數(shù)據(jù)服務(wù)建設(shè)總體流程劃分為數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)建庫、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)共享等環(huán)節(jié)。

1.1 數(shù)據(jù)匯聚

對接江北新區(qū)大數(shù)據(jù)管理平臺的數(shù)據(jù)成果，上承接南京市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)建設(shè)成果，下接入?yún)^(qū)級各個部局現(xiàn)有專題數(shù)據(jù)，同時匯聚新區(qū)物聯(lián)感知信息，整合各類共享的數(shù)據(jù)資源，匯聚并處理管理時空信息資源，作為政務(wù)數(shù)據(jù)與地理數(shù)據(jù)融合的基底，形成專題數(shù)據(jù)成果，并建立長效數(shù)據(jù)更新維護(hù)機(jī)制，實現(xiàn)對各類業(yè)務(wù)專題信息實時、準(zhǔn)確地管理與更新。

1.2 數(shù)據(jù)處理

針對同步過來的多種來源、多種格式的時空信息數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理，包括數(shù)據(jù)空間化、格式轉(zhuǎn)換與標(biāo)準(zhǔn)化、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、一致性處理、數(shù)據(jù)重組、數(shù)據(jù)融合等形成標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。

1.3 數(shù)據(jù)建庫

數(shù)據(jù)質(zhì)檢符合入庫規(guī)范的數(shù)據(jù)，按不同數(shù)據(jù)組織方式進(jìn)入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。

1.4 數(shù)據(jù)管理

針對數(shù)據(jù)庫中的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，包括對數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)源管理、入庫更新、數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)分析等操作。

1.5 數(shù)據(jù)共享

根據(jù)各委辦局的空間數(shù)據(jù)應(yīng)用需求，采用自選、定制、推送的方式，在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)共享機(jī)制約束下對外提供專題數(shù)據(jù)共享。

2 資源目錄梳理

政務(wù)地理資源目錄梳理主要是研究江北政務(wù)空間資源目錄體系總體框架，明確與政務(wù)信息資源目錄體系之間關(guān)系、市區(qū)兩級目錄體系關(guān)系。政務(wù)地理資源目錄體系核心元數(shù)據(jù)，通過資料、網(wǎng)站、業(yè)務(wù)梳理，形成新區(qū)各個政務(wù)部門潛在的和已建的政務(wù)地理資源，包括資源名稱、類別、相關(guān)的業(yè)務(wù)、職能以及主題等信息，對梳理結(jié)果進(jìn)行編目。

江北新區(qū)建設(shè)靜、動態(tài)時空大數(shù)據(jù)，靜態(tài)時空大數(shù)據(jù)包括電子地圖、影像、地名地址及POI、傾斜攝影數(shù)據(jù)和行業(yè)專題數(shù)據(jù)等，動態(tài)時空大數(shù)據(jù)包括傳感設(shè)備位置數(shù)據(jù)、實時位置及實時感知數(shù)據(jù)等。本著集約化建設(shè)原則，充分利用南京市已有數(shù)據(jù)資源，并新增、采集部分?jǐn)?shù)據(jù)，如傾斜攝影數(shù)據(jù)、部門專題數(shù)據(jù)等，直接利用的數(shù)據(jù)主要來源于數(shù)字南京地理空間框架、江北新區(qū)各部局?jǐn)?shù)據(jù)。

2.1 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)

電子地圖數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)是“智慧城市”地理信息共享服務(wù)平臺重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)覆蓋整個江北新區(qū)范圍，與南京市規(guī)劃局進(jìn)行對接，基于數(shù)字南京地理空間框架獲取最新電子地圖數(shù)據(jù)服務(wù)。地名地址數(shù)據(jù)庫是時空大數(shù)據(jù)的重要組成部分，與南京市規(guī)劃局、南京市信息中心、江北新區(qū)公安分局進(jìn)行對接，獲取其地名地址數(shù)據(jù)并進(jìn)行整合，通過對地名地址信息進(jìn)行規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化處理，建立地名地址與空間坐標(biāo)之間相互對應(yīng)關(guān)系，形成江北新區(qū)權(quán)威的、統(tǒng)一的地名地址數(shù)據(jù)庫。POI數(shù)據(jù)與南京市規(guī)劃局進(jìn)行對接，通過數(shù)字南京地理空間框架獲取江北新區(qū)POI數(shù)據(jù)服務(wù)，并由數(shù)字南京地理空間框架進(jìn)行數(shù)據(jù)服務(wù)更新。地理實體數(shù)據(jù)以江北新區(qū)化工園區(qū)、生物醫(yī)藥谷、軟件園為試點，生產(chǎn)地理實體數(shù)據(jù)，包括小區(qū)樓棟、工廠、學(xué)校、醫(yī)院等重要構(gòu)筑物。傾斜航空攝影模型數(shù)據(jù)采用傾斜航空攝影技術(shù)獲取生物醫(yī)藥谷、軟件園等的0.05 m分辨率的傾斜影像，并基于傾斜影像建立3D模型，以滿足園區(qū)管理的需要。

2.2 行業(yè)專題數(shù)據(jù)

時空大數(shù)據(jù)應(yīng)該是智慧城市的時空基準(zhǔn)，能夠讓各個部門將自己的空間數(shù)據(jù)或非空間數(shù)據(jù)落到統(tǒng)一的時空大數(shù)據(jù)中，并且可以疊加或融合其他部門的數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)同分析。本項目與江北新區(qū)城市大數(shù)據(jù)管理平臺及各部局進(jìn)行對接，獲取行業(yè)專題數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、轉(zhuǎn)換、時空化改造等，形成江北新區(qū)統(tǒng)一的空間專題圖層，提升基于地理位置的綜合信息服務(wù)能力。人口庫所有權(quán)歸原擁有者；人口數(shù)據(jù)經(jīng)過空間化之后，將具有明確、唯一的空間信息，時空大數(shù)據(jù)服務(wù)僅僅是關(guān)聯(lián)和對其進(jìn)行空間化，不對其數(shù)據(jù)庫內(nèi)容和庫體做實質(zhì)性改變，只是建立時空數(shù)據(jù)與其關(guān)聯(lián)關(guān)系。關(guān)聯(lián)人口信息，在時空大數(shù)據(jù)庫中實現(xiàn)數(shù)據(jù)融合。本項目的人口基礎(chǔ)屬性數(shù)據(jù)以大數(shù)據(jù)管理中心的人口庫為準(zhǔn)。法人單位庫所有權(quán)歸原擁有者；法人數(shù)據(jù)處理與人口數(shù)據(jù)處理方法相同，時空大數(shù)據(jù)服務(wù)關(guān)聯(lián)法人單位基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建設(shè)統(tǒng)一的法人數(shù)據(jù)空間基礎(chǔ)。通過地名地址匹配形成法人地理分布信息。除基礎(chǔ)地理信息類、人口類、法人類數(shù)據(jù)、及強(qiáng)GIS部門的規(guī)劃類和國土類數(shù)據(jù)外，其他中等強(qiáng)度和弱GIS部門可共享的業(yè)務(wù)類空間數(shù)據(jù)，也是空間數(shù)據(jù)中心需要匯聚的重要數(shù)據(jù)資源。數(shù)據(jù)處理主要通過地理數(shù)據(jù)對各項專題數(shù)據(jù)進(jìn)行空間化處理，并添加時間信息，同時對屬性進(jìn)行清洗與梳理，最終達(dá)到接入、融合的目標(biāo)。

2.3 智能感知數(shù)據(jù)

江北新區(qū)感知平臺接入各類具備開放和共享條件的智慧城市物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點位置數(shù)據(jù)，為智慧江北傳感信息深度共享提供支撐，包括智慧工地傳感器位置數(shù)據(jù)、防汛傳感器位置數(shù)據(jù)以及空氣監(jiān)測傳感器、水質(zhì)監(jiān)測傳感器等環(huán)保監(jiān)測傳感器的位置數(shù)據(jù)等。平臺接入渣土車的實時位置數(shù)據(jù)，為渣土車的管理提供時空位置服務(wù)。平臺以江北新區(qū)大數(shù)據(jù)管理中心的公共安全視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)平臺項目建設(shè)為契機(jī)，接入智慧江北各類視頻監(jiān)測點的位置數(shù)據(jù)。

3 時空大數(shù)據(jù)匯聚

時空大數(shù)據(jù)匯聚是所有數(shù)據(jù)進(jìn)入時空大數(shù)據(jù)庫的入口，也是更新的入口，提供在線接入和離線拷貝2種方式。在線接入主要針對的是實時位置與實時感知數(shù)據(jù)、各類行業(yè)專題數(shù)據(jù)等，對于涉密數(shù)據(jù)等，均采用定期離線拷貝的方式進(jìn)行匯入。

3.1 離線拷貝方式

網(wǎng)絡(luò)條件限制或涉密條件下，感知平臺提供離線數(shù)據(jù)交換共享。業(yè)務(wù)用戶可以通過離線拷貝方式提交數(shù)據(jù)文件至大數(shù)據(jù)匯聚區(qū)（限制網(wǎng)絡(luò)或涉密網(wǎng)），經(jīng)整理后轉(zhuǎn)換為時空信息成果數(shù)據(jù)或服務(wù)，更新之后，原有靜態(tài)地理數(shù)據(jù)作為歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。

3.2 在線接入方式

在線接入包括接口對接和數(shù)據(jù)融合匯聚兩種方式，具體如下：

（1）接口對接。在具備網(wǎng)絡(luò)連接的條件下，提供以數(shù)據(jù)接口對接的方式進(jìn)行在線數(shù)據(jù)接入。

（2）融合匯聚。通過與外部業(yè)務(wù)系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)等進(jìn)行對接，從中抽取適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)，并清洗、轉(zhuǎn)換、空間化加載到時空大數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)融合匯聚過程如圖1所示，該過程通過“時空大數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)”來實現(xiàn)。

基于以上的時空大數(shù)據(jù)匯聚方式，靈活可配數(shù)據(jù)清洗轉(zhuǎn)換，跨業(yè)務(wù)系統(tǒng)，跨異構(gòu)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)匯集及轉(zhuǎn)換。匯聚數(shù)據(jù)經(jīng)過初步處理后，將在匯聚庫中存儲。

4 時空大數(shù)據(jù)庫建設(shè)

4.1 統(tǒng)一時空基準(zhǔn)

時間基準(zhǔn)。時空大數(shù)據(jù)的時態(tài)概念涉及事務(wù)時間和有效時間，在時空大數(shù)據(jù)整理入庫過程中，電子地圖、地名地址數(shù)據(jù)、地理實體數(shù)據(jù)同時記錄事務(wù)時間和有效時間，其他數(shù)據(jù)根據(jù)情況，至少記錄事務(wù)時間。時間基準(zhǔn)為公歷紀(jì)元（日期）和北京時間（日期）。

空間基準(zhǔn)。江北新區(qū)感知平臺統(tǒng)一采用CGCS2000坐標(biāo)系，為城市建設(shè)提供坐標(biāo)系統(tǒng)及高精度的定位服務(wù)。

4.2 數(shù)據(jù)存儲

江北新區(qū)時空大數(shù)據(jù)既有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，也有非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)主要包括地名地址數(shù)據(jù)、地理實體數(shù)據(jù)、行業(yè)專題數(shù)據(jù)等，以“空間數(shù)據(jù)引擎+關(guān)系型數(shù)據(jù)庫”的方式進(jìn)行存儲，其中地名地址類數(shù)據(jù)（地理編碼）存儲需要嚴(yán)格依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，對數(shù)據(jù)的組織，按行政區(qū)域地名、街巷（道路）名、門牌號、小區(qū)名、標(biāo)志物名、興趣點名和門（樓）址等進(jìn)行存儲。非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)主要包括電子地圖、影像、三維模型數(shù)據(jù)等，主要以集中存儲NAS或分布式文件存儲HDFS進(jìn)行儲存。各數(shù)據(jù)錄入時都要錄入元數(shù)據(jù)信息，以提高查詢檢索效率，元數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中。

4.3 數(shù)據(jù)入庫

平臺數(shù)據(jù)流經(jīng)時空大數(shù)據(jù)匯聚區(qū)、處理區(qū)、管理區(qū)，形成成果數(shù)據(jù)，再經(jīng)服務(wù)化轉(zhuǎn)變?yōu)榻毙聟^(qū)感知平臺開發(fā)項目上的服務(wù)資源，面向最終業(yè)務(wù)用戶提供調(diào)用。數(shù)據(jù)匯聚、入庫的整體流程如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)匯聚、整理入庫的整體業(yè)務(wù)流程

對離線拷貝、在線接入的各類數(shù)據(jù)，經(jīng)過抽取、清洗后形成中間成果數(shù)據(jù)存儲于匯聚庫，根據(jù)時空大數(shù)據(jù)模型進(jìn)行分層處理，對于沒有空間坐標(biāo)的進(jìn)行空間化處理，然后經(jīng)過數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)質(zhì)檢、數(shù)據(jù)入庫，進(jìn)入時空大數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)入庫同時，對元數(shù)據(jù)進(jìn)行同步入庫操作。經(jīng)過感知平臺服務(wù)化，轉(zhuǎn)換為平臺上的各類GIS服務(wù)。

4.4 數(shù)據(jù)更新

為保障時空大數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性，建立了時空大數(shù)據(jù)更新機(jī)制和操作規(guī)范，保障時空大數(shù)據(jù)持續(xù)更新。本項目支持全區(qū)數(shù)據(jù)更新，實現(xiàn)電子地圖、地理實體、地名地址及行業(yè)專題數(shù)據(jù)的更新。數(shù)據(jù)更新后，原數(shù)據(jù)就轉(zhuǎn)為相應(yīng)歷史數(shù)據(jù)。

電子地圖及影像數(shù)據(jù)更新與數(shù)字南京地理空間框架進(jìn)行對接，及時獲取其最新的電子地圖及影像數(shù)據(jù)服務(wù)，采用“文件+數(shù)據(jù)庫”的存儲和管理方式，存儲在文件中，元數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中。更新時以圖幅為單元，地圖進(jìn)入文件存儲，元數(shù)據(jù)更新進(jìn)數(shù)據(jù)庫，自動實現(xiàn)元數(shù)據(jù)、地圖數(shù)據(jù)的同步。地名地址及POI數(shù)據(jù)更新與數(shù)字南京地理空間框架進(jìn)行對接，及時獲取其最新的地名地址數(shù)據(jù)及POI數(shù)據(jù)服務(wù)，為江北新區(qū)地名地址及POI數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和現(xiàn)勢性提供保障。與互聯(lián)網(wǎng)公司（高德地圖、百度地圖等）數(shù)據(jù)合作，進(jìn)一步豐富地名地址數(shù)據(jù)及POI數(shù)據(jù)，以豐富新區(qū)范圍內(nèi)地圖引用展示。地理實體數(shù)據(jù)更新主要實現(xiàn)實體數(shù)據(jù)的圖形、屬性的更新，可以按范圍、按圖層提取更新包。其中，按照要素圖層導(dǎo)出更新包，系統(tǒng)僅對變化要素記錄變更信息，更新三域標(biāo)識；按照圖幅范圍或自定義范圍導(dǎo)出更新包，系統(tǒng)對范圍內(nèi)各圖層所有要素記錄變更信息，更新三域標(biāo)識。行業(yè)專題數(shù)據(jù)更新與各部門簽訂共享協(xié)議，雙方協(xié)定傳入數(shù)據(jù)的種類、類別、數(shù)量、傳輸方式以及更新頻率，并在平臺中設(shè)置提示，如果部門超時未更新專題數(shù)據(jù)發(fā)送超時報警，通知相關(guān)部局，具體更新頻率，以各部門協(xié)議為準(zhǔn)。行業(yè)專題數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，設(shè)定更新頻率，定期從各部局的業(yè)務(wù)系統(tǒng)中抽取、融合政務(wù)專題數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為空間專題數(shù)據(jù)，接入江北新區(qū)時空大數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)要素級更新，更新三域標(biāo)識。

5 結(jié)束語

時空大數(shù)據(jù)作為各專題數(shù)據(jù)所依托的基礎(chǔ)，涵蓋國土、規(guī)劃、人口、法人、建設(shè)項目和市政設(shè)施等專題數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，不僅有助于幫助各政府部門實現(xiàn)“職責(zé)清”“數(shù)據(jù)準(zhǔn)”“需求明”，而且更重要的是為政務(wù)空間資源的開發(fā)利用、領(lǐng)導(dǎo)決策等重大應(yīng)用積累豐富的基礎(chǔ)信息。