陜西省生態(tài)空間“智慧”管控“生態(tài)云”綜合服務(wù)平臺設(shè)計

呼海濤，王 豐，郭少波，王 冬，王曉燕

(陜西省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，西安 710082)

近年來，隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，云計算廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)和領(lǐng)域。陜西省林業(yè)局為深入貫徹習(xí)近平總書記來陜重要批示指示精神，加快建立數(shù)字精準(zhǔn)、快速高效、互聯(lián)共享的生態(tài)空間云平臺，努力推進(jìn)全省生態(tài)空間治理體系和治理能力現(xiàn)代化，制定并印發(fā)了《陜西省生態(tài)空間云平臺建設(shè)總體方案》，結(jié)合陜西省林業(yè)資源信息與利用管理現(xiàn)狀、未來發(fā)展方向等，設(shè)計了陜西省“生態(tài)云”綜合服務(wù)平臺[1]。

1 陜西省生態(tài)云綜合服務(wù)平臺結(jié)構(gòu)

陜西省“生態(tài)云”綜合服務(wù)平臺以深化整合生態(tài)空間數(shù)據(jù)資源為主導(dǎo)，推進(jìn)平臺支撐框架建設(shè)，為陜西省林業(yè)局各業(yè)務(wù)部門智慧應(yīng)用建設(shè)和開發(fā)提供平臺支撐。通過加強(qiáng)與生態(tài)空間信息資源共享交換和利用，構(gòu)建智能化生態(tài)空間智慧應(yīng)用服務(wù)支撐體系，提升全省生態(tài)空間管理精細(xì)化水平和治理水平。在技術(shù)上，選擇主流、開放的架構(gòu)體系，實現(xiàn)對公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，森林、草原、濕地、荒地沙地、自然景觀、生態(tài)云業(yè)務(wù)專題數(shù)據(jù)等現(xiàn)有信息資源的在線共享，提供跨部門、跨行業(yè)，面向內(nèi)部和公眾用戶的信息共享服務(wù)；在應(yīng)用上，支撐生態(tài)云智慧業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)，實現(xiàn)基礎(chǔ)信息的互聯(lián)互通，提高信息資源的共享能力，提升生態(tài)空間業(yè)務(wù)管理的效能，提升政府部門服務(wù)質(zhì)量和公眾形象[2]。同時，在標(biāo)準(zhǔn)體系、安全保障體系及運行維護(hù)體系的支撐下，充分利用省局已有的基礎(chǔ)，形成陜西省生態(tài)云綜合服務(wù)平臺的基礎(chǔ)設(shè)施層、資源層、平臺層和應(yīng)用層。

1.1 基礎(chǔ)設(shè)施層

基礎(chǔ)設(shè)施主要依托“政務(wù)云”以及陜西省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境，為綜合服務(wù)平臺數(shù)據(jù)處理、存儲、管理以及平臺運行、支撐的基礎(chǔ)環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施充分利用互聯(lián)互通的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境[3]。

1.2 資源層

資源層是整個平臺的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。按照生態(tài)空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)庫規(guī)劃建設(shè)內(nèi)容，數(shù)據(jù)庫建設(shè)接入國家森林資源智慧管理平臺前置服務(wù)，建設(shè)三大類生態(tài)空間數(shù)據(jù)庫，包含：生態(tài)空間地理信息數(shù)據(jù)庫、生態(tài)空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、生態(tài)空間治理數(shù)據(jù)庫，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行ETL轉(zhuǎn)換，形成生態(tài)空間共享數(shù)據(jù)庫，為共享應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐[4]。

1.3 平臺層

平臺層是建設(shè)的重要內(nèi)容。實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、管理與分析，為生態(tài)空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建設(shè)提供保障；以二維地圖引擎、三維地圖引擎和圖片引擎為核心，將生態(tài)空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫資源進(jìn)行匯聚[5]，通過共享服務(wù)應(yīng)用統(tǒng)一對外提供服務(wù)，實現(xiàn)生態(tài)空間資源共享與交換；通過統(tǒng)一運維管理應(yīng)用實現(xiàn)全省組織機(jī)構(gòu)、用戶權(quán)限的一體化管理，為應(yīng)用集成以及業(yè)務(wù)訪問提供支撐環(huán)境；通過平臺框架建立智慧應(yīng)用開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，為各類智慧應(yīng)用開發(fā)提供支撐接口和開發(fā)規(guī)范，為快速搭建各類應(yīng)用提供支撐；通過平臺門戶實現(xiàn)應(yīng)用的集成和匯聚，為各類信息和應(yīng)用聚合提供載體。

1.4 應(yīng)用層

應(yīng)用層是生態(tài)云平臺智慧應(yīng)用的匯聚地，是服務(wù)各級林業(yè)管理部門、各類用戶的窗口，通過平臺門戶實現(xiàn)了已建、外部、在建以及未來將要建設(shè)應(yīng)用集成，為各級用戶快速訪問提供了一站式門戶保障[6]。

1.5 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范與安全保障體系

信息化標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是解決“信息孤島”的根本途徑，也是不同信息管理系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換和互相操作的基礎(chǔ)。在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的編制方面，要充分考慮行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)的銜接，工程標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的銜接。要緊密結(jié)合林草政務(wù)信息化建設(shè)、應(yīng)用、服務(wù)、安全保障等顯示需求，通過收集、梳理國內(nèi)外的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，建立林草政務(wù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

除制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范外，還應(yīng)該考慮與標(biāo)準(zhǔn)配套的機(jī)制、規(guī)范等的建設(shè)，包括相應(yīng)的數(shù)據(jù)匯交、交換、更新、共享、服務(wù)、應(yīng)用的管理辦法。同時，還包括應(yīng)用系統(tǒng)集成管理辦法以及相關(guān)的服務(wù)接口規(guī)范等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)。陜西省“生態(tài)云”綜合服務(wù)平臺系統(tǒng)框架如圖1所示。

圖1 “生態(tài)云”綜合服務(wù)平臺整體框架

2 業(yè)務(wù)功能設(shè)計

綜合服務(wù)平臺為全省生態(tài)空間智慧應(yīng)用信息服務(wù)提供所需的信息數(shù)據(jù)、服務(wù)功能及其運行支撐環(huán)境。綜合服務(wù)平臺通過提供統(tǒng)一的技術(shù)開發(fā)、構(gòu)建和應(yīng)用支撐環(huán)境，實現(xiàn)各類生態(tài)空間信息資源服務(wù)的管理、匯聚、承載和共享，為生態(tài)空間信息化提供平臺支撐。

綜合服務(wù)平臺面向全省林業(yè)各級部門以及其它政府部門，提供生態(tài)空間業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)服務(wù)和應(yīng)用服務(wù)，實現(xiàn)生態(tài)空間信息的互聯(lián)互通，解決資源共享問題，提高辦公效率。建設(shè)內(nèi)容包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、平臺門戶、資源共享、運維管理，同時支撐決策服務(wù)應(yīng)用，以及其他生態(tài)空間智慧應(yīng)用，業(yè)務(wù)功能組成及關(guān)系如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)組成架構(gòu)

3 數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計

生態(tài)空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建設(shè)，涉及到的數(shù)據(jù)內(nèi)容多、數(shù)據(jù)量大，需要針對各類數(shù)據(jù)專門定制數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理、檢查、入庫、更新以及歷史數(shù)據(jù)管理的數(shù)據(jù)庫建設(shè)規(guī)范和工具，并按照綜合服務(wù)平臺的規(guī)范要求執(zhí)行，以保證生態(tài)空間信息資源數(shù)據(jù)的質(zhì)量。生態(tài)空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要包括生態(tài)空間地理信息數(shù)據(jù)、生態(tài)空間資源數(shù)據(jù)庫和生態(tài)空間治理數(shù)據(jù)等，其數(shù)據(jù)內(nèi)容表1所示。

表1 生態(tài)空間地理信息數(shù)據(jù)內(nèi)容

3.1 數(shù)據(jù)庫分類及分層

從數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計上，將全省生態(tài)空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫劃分為生態(tài)空間地理信息數(shù)據(jù)庫、生態(tài)空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和生態(tài)空間治理數(shù)據(jù)庫三大類數(shù)據(jù)庫，并劃分為三個層，分別是基礎(chǔ)層、專業(yè)層和管理層[7]。

基礎(chǔ)層(即生態(tài)空間地理信息數(shù)據(jù)庫)是所有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，為各層提供統(tǒng)一的空間參考。專業(yè)層反映的是生態(tài)空間資源數(shù)據(jù)(即生態(tài)空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫)，包含生態(tài)空間各類本底數(shù)據(jù)資源，為管理層提供本底數(shù)據(jù)支撐，是管理層的本底。管理層是業(yè)務(wù)過程及行為的記錄(即生態(tài)空間治理數(shù)據(jù)庫)，是管理過程及結(jié)果“沉淀”在專業(yè)層之上的信息，這些以本底為支撐的業(yè)務(wù)成果數(shù)據(jù)再按照年度(時點變更)更新到專業(yè)層[8]。

基礎(chǔ)層、專業(yè)層和管理層共同組成全省生態(tài)空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫框架體系，以專業(yè)層建立的本底數(shù)據(jù)為支撐，通過業(yè)務(wù)過程“沉淀”成果數(shù)據(jù)，再按照年度更新到本底數(shù)據(jù)，從而完成全省生態(tài)空間信息資源數(shù)據(jù)庫的逐年累積，實現(xiàn)生態(tài)空間信息資源數(shù)據(jù)的全生命周期管理，全業(yè)務(wù)流程管理，形成具備實時性、有效性和權(quán)威性的全省生態(tài)空間信息資源數(shù)據(jù)中心，使得生態(tài)空間信息資源數(shù)據(jù)真正成為“活的”動態(tài)的生態(tài)空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

3.2 數(shù)據(jù)集成

數(shù)據(jù)集成主要通過數(shù)據(jù)抽取(Extract)、轉(zhuǎn)換(Transform)、加載(Load)技術(shù)(ETL技術(shù))對現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，確定與目標(biāo)數(shù)據(jù)質(zhì)檢整合、整合關(guān)系，通過模型配置搭建，將源數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換、清洗、加載到符合標(biāo)準(zhǔn)的共享數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)源庫和目標(biāo)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)同步更新，保證數(shù)據(jù)的一致性。

4 部署架構(gòu)設(shè)計

“生態(tài)云”綜合服務(wù)平臺統(tǒng)一部署到“政務(wù)云”中的陜西省林業(yè)局專屬云資源池，省、市、縣多級用戶及應(yīng)用通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問、應(yīng)用調(diào)用以及業(yè)務(wù)集成，部署架構(gòu)如圖3所示。

圖3 “生態(tài)云”綜合服務(wù)平臺部署架構(gòu)設(shè)計

4.1 終端部署

桌面端應(yīng)用主要采用B/S架構(gòu)設(shè)計，對接云服務(wù)端進(jìn)行各類業(yè)務(wù)應(yīng)用的開發(fā)和部署運行；移動端使用原生開發(fā)結(jié)合云服務(wù)端的架構(gòu)，部署在相應(yīng)的終端設(shè)備上[9]；大屏展示采用B/S架構(gòu)設(shè)計，通過大屏對外展示。

4.2 “政務(wù)云”省林業(yè)局專屬云資源池部署

“政務(wù)云”省林業(yè)局專屬云資源池部署主要承擔(dān)生態(tài)空間數(shù)據(jù)庫和綜合服務(wù)平臺安裝部署，為數(shù)據(jù)庫和平臺部署提供專屬云資源服務(wù)，滿足計算獨享、存儲獨享、網(wǎng)絡(luò)獨享需求[10]。GIS服務(wù)資源，應(yīng)用于生態(tài)空間基礎(chǔ)地圖服務(wù)、專題地圖服務(wù)、范圍界線服務(wù)的發(fā)布以及GIS空間分析等應(yīng)用場景的支撐。應(yīng)用服務(wù)資源，搭建滿足云服務(wù)平臺和生態(tài)空間智慧應(yīng)用的部署運行，為生態(tài)空間各類業(yè)務(wù)應(yīng)用提供支撐。報表服務(wù)資源，搭建報表服務(wù)和商業(yè)智能分析服務(wù)，為指揮決策應(yīng)用提供支撐。前置服務(wù)資源，搭建地圖瓦片前置服務(wù)。處理服務(wù)器，構(gòu)建地圖數(shù)據(jù)處理服務(wù)。三維服務(wù)資源，搭建三維數(shù)據(jù)發(fā)布服務(wù)。瓦片數(shù)據(jù)庫集群，提供高速地圖瓦片瀏覽，可支持?jǐn)U展。空間數(shù)據(jù)庫，高可用空間計算和空間分析。數(shù)據(jù)倉庫集群，提供海量數(shù)據(jù)分析與實時統(tǒng)計能力。對象/文件存儲，存儲系統(tǒng)中的非數(shù)據(jù)庫類文件數(shù)據(jù)。專用存儲基礎(chǔ)設(shè)施，可在各子系統(tǒng)間進(jìn)行高速數(shù)據(jù)交換?；A(chǔ)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及負(fù)載均衡和云安全等設(shè)備，保障系統(tǒng)安全可靠[11]。