數(shù)字西安地理信息公共服務(wù)平臺的建設(shè)與應(yīng)用

張周平，歐長紅，馬哲元

(1.西安市勘察測繪院，陜西 西安 710054； 2.北京超圖軟件股份有限公司，北京 100192；3.西安市工業(yè)與信息化委員會，陜西西安 710007)

數(shù)字西安地理信息公共服務(wù)平臺的建設(shè)與應(yīng)用

張周平1?，歐長紅2，馬哲元3

(1.西安市勘察測繪院，陜西 西安 710054； 2.北京超圖軟件股份有限公司，北京 100192；3.西安市工業(yè)與信息化委員會，陜西西安 710007)

城市地理信息公共服務(wù)平臺的建設(shè)對于整合城市地理空間數(shù)據(jù)資源、促進行業(yè)部門間數(shù)據(jù)交換與共享、推動城市信息化和數(shù)字城市的建設(shè)與發(fā)展具有十分重要的意義。本文介紹了基于Service GIS服務(wù)共享體系的數(shù)字西安地理信息公共服務(wù)平臺的設(shè)計、實現(xiàn)、應(yīng)用及建設(shè)與共享模式。

地理信息公共服務(wù)平臺；共享交換服務(wù)模式；一體化服務(wù)體系；Service GIS

1 引 言

2006年國家測繪局正式啟動數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)試點工作，確立了“到2015年基本完成全國地級以上城市地理空間框架建設(shè)，使城市建設(shè)與管理的信息化水平得到明顯提升，為城市政府科學(xué)決策提供可靠的地理信息保障”的建設(shè)目標。2008年，國家測繪局又提出了建設(shè)“全國地理信息公共服務(wù)平臺”的宏大構(gòu)想，并積極組織規(guī)劃實施。西安市被國家測繪局列為全國首批數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)與應(yīng)用示范城市，由西安市人民政府、西安市勘察測繪院和國家測繪局、陜西省測繪局四方合作共建、成果共享。

數(shù)字西安地理信息公共服務(wù)平臺的建設(shè)和應(yīng)用，可以實現(xiàn)西安地理空間信息資源的有效管理和綜合應(yīng)用，使其成為城市自然、社會、經(jīng)濟的空間信息載體和城市各行業(yè)的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施，為城市規(guī)劃、建設(shè)、管理與決策及社會各行業(yè)提供完善、優(yōu)質(zhì)和高效的地理空間數(shù)據(jù)服務(wù)；為城市的信息化建設(shè)、特別是為與地理信息相關(guān)的綜合應(yīng)用提供良好的基礎(chǔ)和支持，避免在地理空間數(shù)據(jù)應(yīng)用方面的重復(fù)建設(shè)，使政府各部門及各行各業(yè)共享空間數(shù)據(jù)，促進城市建設(shè)及其可持續(xù)發(fā)展。

數(shù)字西安地理信息公共服務(wù)平臺是數(shù)字西安建設(shè)的重要組成部分，是政府認定的、全市統(tǒng)一的、具有權(quán)威性和規(guī)范性的空間基礎(chǔ)框架設(shè)施和地理信息公共服務(wù)平臺，為實現(xiàn)城市信息資源按照統(tǒng)一的地理空間位置的整合、共享和利用提供了數(shù)據(jù)框架和技術(shù)框架支撐，是經(jīng)濟社會發(fā)展的基礎(chǔ)支撐平臺。

2 平臺建設(shè)與共享模式

數(shù)字西安地理信息公共服務(wù)平臺由西安市人民政府、西安市勘察測繪院和國家測繪局、陜西省測繪局四方合作共建，項目建設(shè)由西安市政府委托西安市工業(yè)和信息化委員會負責(zé)牽頭，下設(shè)專家組，具體實施單位有陜西省基礎(chǔ)地理信息中心、西安市勘察測繪院和北京超圖軟件股份有限公司。國家測繪局負責(zé)項目技術(shù)指導(dǎo)支持和監(jiān)督檢查，陜西省基礎(chǔ)地理信息中心負責(zé)提供 1∶1萬、1∶5萬等中小比例尺基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的生產(chǎn)與更新服務(wù)，西安市勘察測繪院負責(zé)提供1∶500、1∶1 000城市大比例尺基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及高分辨率衛(wèi)星影像的生產(chǎn)與更新服務(wù)，西安市工業(yè)與信息化委員會負責(zé)項目的組織實施、平臺的推廣應(yīng)用以及標準法規(guī)政策體系的建立。

整個平臺的數(shù)據(jù)資源來源于不同的單位，系統(tǒng)的運營維護不僅離不開不同數(shù)據(jù)提供單位的更新維護服務(wù)，還有地理編碼、專題數(shù)據(jù)、三維數(shù)據(jù)等的補充完善，所以平臺共享的設(shè)計原則是“資源互補、利益互保、平臺共享、合作共贏”。資源互補是指陜西測繪局和西安市勘察測繪院各自發(fā)揮資源優(yōu)勢，應(yīng)用層面的專題數(shù)據(jù)也是由各專業(yè)部門提供并負責(zé)更新維護，政府按計劃分撥各類數(shù)據(jù)的更新維護費用；利益互保是數(shù)據(jù)提供單位提供的數(shù)據(jù)仍然受利益保護，原始數(shù)據(jù)不能夠相互共享；平臺共享是指各實施單位對項目最終的公共平臺均可共享應(yīng)用，即整合后的公共服務(wù)平臺數(shù)據(jù)可以相互共享；合作共贏是實現(xiàn)公共服務(wù)平臺“政府服務(wù)無償化、企業(yè)服務(wù)市場化、社會服務(wù)經(jīng)營化”的運營模式，實現(xiàn)利潤的共創(chuàng)共贏。

3 平臺定位與建設(shè)思路

3.1 平臺的定位

數(shù)字西安地理信息公共服務(wù)平臺，基于SuperMap Service GIS等技術(shù)，采用統(tǒng)一規(guī)范，整合和完善西安市現(xiàn)有地理信息資源，建成多尺度空間框架數(shù)據(jù)庫；構(gòu)建西安市統(tǒng)一的地理空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺，并在此基礎(chǔ)上，完成信息共享與管理服務(wù)平臺以及地理信息共享與分發(fā)機制的建設(shè)。通過共享服務(wù)模式，為政府、公眾和行業(yè)用戶提供開放式、一體化的空間信息服務(wù)，解決公共地理空間數(shù)據(jù)重復(fù)建設(shè)、行業(yè)間數(shù)據(jù)不能交換共享等突出問題，為“數(shù)字西安”的有效運行提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理和維護服務(wù)的技術(shù)支撐保障。

數(shù)字西安地理信息公共服務(wù)平臺是西安市電子政務(wù)的有機組成部分，是西安市電子政務(wù)的基礎(chǔ)空間框架。一方面，它可以為西安市電子政務(wù)應(yīng)用提供空間定位服務(wù)和地理數(shù)據(jù)服務(wù)，另一方面通過空間核心要素可以建立和整合“四庫”信息資源，并擴展到整個各種電子政務(wù)信息資源。

圖1 平臺的總體定位

3.2 平臺建設(shè)思路

(1)采用統(tǒng)一標準規(guī)范

數(shù)字西安地理信息公共服務(wù)平臺建設(shè)和應(yīng)用采用統(tǒng)一的標準規(guī)范，編制適用于數(shù)字西安空間框架建設(shè)示范項目建設(shè)和應(yīng)用的標準規(guī)范和共建共享和分發(fā)機制，為基礎(chǔ)地理信息的有效共享與優(yōu)質(zhì)服務(wù)提供保障。

(2)地理編碼與匹配技術(shù)，實現(xiàn)業(yè)務(wù)部門數(shù)據(jù)快速空間定位

通過地址編碼技術(shù)，實現(xiàn)業(yè)務(wù)部門數(shù)據(jù)快速空間定位，實現(xiàn)基于統(tǒng)一空間坐標，整合各種信息資源，在市政府各部門分散的信息資源庫之間建立有機聯(lián)系，為各政府部門實現(xiàn)信息共享、交換和整合提供基礎(chǔ)信息支撐。城市地址編碼庫是“數(shù)字西安”工程中的基礎(chǔ)，地址編碼數(shù)據(jù)庫將為有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、部門對城市規(guī)劃、建設(shè)、管理決策及城市應(yīng)急指揮提供準確的空間位置信息服務(wù)支撐，滿足公眾日常出行對地址定位的需求。

(3)實現(xiàn)異構(gòu)分布式數(shù)據(jù)的集成管理與交換共享，滿足部門復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的交換共享需求

數(shù)字西安地理空間框架信息平臺建設(shè)采用“中心交換、集中管理”、“數(shù)據(jù)集中、分布式相結(jié)合”和“混合交換”三種共享交換模式對外提供服務(wù)，通過對對象的一致性解釋或描述，方便系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的管理、維護、獲取以及可視化表達，解決平臺面臨的多種格式、異構(gòu)的矢量數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)、目錄數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)的集成共享的問題。

“中心交換、集中管理”管理模式。地理空間信息共享交換平臺在數(shù)據(jù)中心的交換服務(wù)器上部署應(yīng)用集成系統(tǒng)服務(wù)器端和交換適配器，作為各單位數(shù)據(jù)共享和交換的中心節(jié)點。各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)前置機交換客戶端部署適配器，形成星形連接，他們之間的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)傳輸是通過應(yīng)用集成中間件和適配器來實現(xiàn)的。適配器包含應(yīng)用集成客戶端，涵蓋異步通訊、可靠傳輸?shù)裙δ?。中心連接各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)的交換客戶端，遠程集中配置、管理各個交換客戶端，提高中心節(jié)點對子節(jié)點的管理和監(jiān)控能力，便于統(tǒng)一的應(yīng)用開發(fā)與信息挖掘。

“數(shù)據(jù)集中、分布相結(jié)合”的共享模式。各單位通過數(shù)據(jù)中心共享的數(shù)據(jù)資源，按照資源的密級劃分為兩類:基礎(chǔ)信息類和業(yè)務(wù)信息類?；A(chǔ)信息類數(shù)據(jù)采用“數(shù)據(jù)集中”的方式提供共享應(yīng)用；業(yè)務(wù)信息類采用“邏輯集中、物理分布”的方式提供共享應(yīng)用。

“混合交換”的交換模式。系統(tǒng)建設(shè)采用的應(yīng)用集成系統(tǒng)、應(yīng)用適配器既可以獨立使用，也可以組合使用，應(yīng)用適配器支持Web Service，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)層交換，也可以實現(xiàn)應(yīng)用層交換。

通過西安地理信息公共服務(wù)平臺的示范性應(yīng)用，通過數(shù)據(jù)共享交換機制保證了部門之間的數(shù)據(jù)共享、交換的暢通和安全。

(4)二維GIS與三維GIS一體化集成，實現(xiàn)二維、三維平臺聯(lián)動

基于SuperMap服務(wù)式GIS平臺實現(xiàn)二維、三維一體化數(shù)據(jù)的集成、管理、應(yīng)用及服務(wù)，可以表達地表起伏，實現(xiàn)全球尺度空間數(shù)據(jù)(影像、地形、矢量、模型)處理、本地/遠程三維瀏覽、編輯、查詢等操作，同時提供空間分析等較高級的三維GIS功能。傳統(tǒng)二維GIS提供的空間分析、量算、屬性查詢、數(shù)據(jù)編輯等功能均可在三維場景中實現(xiàn)，實現(xiàn)二維、三維平臺的綜合聯(lián)動，為平臺提供更加豐富的信息展現(xiàn)和分析手段，輔助政府部門規(guī)劃與科學(xué)決策。

(5)面向SOA的Service GIS服務(wù)共享，構(gòu)建可擴展基礎(chǔ)平臺

Service GIS是一種基于面向服務(wù)軟件工程方法的GIS技術(shù)體系，它支持按照一定規(guī)范把GIS的全部功能以服務(wù)的方式發(fā)布出來，可以跨平臺、跨網(wǎng)絡(luò)、跨語言地被多種客戶端調(diào)用，并具備服務(wù)聚合能力以集成來自其他服務(wù)器發(fā)布的GIS服務(wù)。全面地支持SOA，通過對多種SOA實踐標準與空間信息服務(wù)標準的支持，可以使平臺靈活適應(yīng)于各種SOA架構(gòu)體系，與其他異構(gòu)IT系統(tǒng)無縫集成，有助于平臺應(yīng)用開發(fā)人員快速構(gòu)建業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。

數(shù)字西安地理信息公共服務(wù)平臺全面支持互操作規(guī)范服務(wù)(WMS、WFS、WCS、GeoRss、KML)等服務(wù)，同時基于Service GIS服務(wù)聚合，實現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)、功能和服務(wù)的集成、發(fā)布和共享。

4 平臺設(shè)計、實現(xiàn)與應(yīng)用

4.1 總體建設(shè)框架

西安市地理空間框架平臺可概括為“1＋1＋1＋4”的體系結(jié)構(gòu)。即建立1套標準規(guī)范與共享機制；建立1套地理信息數(shù)據(jù)庫群；開發(fā)1套地理信息共享服務(wù)平臺和4套應(yīng)用示范系統(tǒng)(120急救指揮應(yīng)用示范、環(huán)境保護應(yīng)用示范、三維全景展示應(yīng)用示范、公眾應(yīng)用示范)。

圖2 數(shù)字西安建設(shè)總體結(jié)構(gòu)

4.2 地理空間框架數(shù)據(jù)庫群設(shè)計

數(shù)據(jù)庫群主要包括多尺度空間框架數(shù)據(jù)庫、部門專業(yè)數(shù)據(jù)庫、共享數(shù)據(jù)庫、三維全景數(shù)據(jù)庫、發(fā)布數(shù)據(jù)庫和元數(shù)據(jù)庫等。

圖3 數(shù)字西安地理空間框架數(shù)據(jù)群

4.3 平臺子系統(tǒng)設(shè)計

(1)空間數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)設(shè)計

空間框架數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)除了存儲管理核心的地理空間框架數(shù)據(jù)外，還有專題應(yīng)用數(shù)據(jù)，而每一種數(shù)據(jù)又可以是多比例尺和多時態(tài)的數(shù)據(jù)。空間數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)功能主要包括:用戶認證模塊、數(shù)據(jù)入庫和更新模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、元數(shù)據(jù)管理模塊、歷史數(shù)據(jù)版本管理模塊、數(shù)據(jù)共享與交換模塊、數(shù)據(jù)發(fā)布管理模塊、系統(tǒng)管理模塊等。

(2)空間信息共享交換子系統(tǒng)設(shè)計

空間信息共享交換子系統(tǒng)是地理空間框架信息平臺的交換共享中心，政務(wù)專網(wǎng)中通過CA認證，單位和個人可以向信息中心提出業(yè)務(wù)申請(數(shù)據(jù)使用、應(yīng)用功能、新建圖形數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)更新及新建業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等的申請)。同時本系統(tǒng)提供目錄管理功能，方便用戶了解數(shù)據(jù)中心已有數(shù)據(jù)的整體情況:組成、內(nèi)容、和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。

(3)地理空間信息服務(wù)子系統(tǒng)設(shè)計

地理空間信息服務(wù)子系統(tǒng)是數(shù)字西安地理信息公共服務(wù)平臺建設(shè)的核心內(nèi)容，通過信息服務(wù)接口子系統(tǒng)將常用的數(shù)據(jù)和功能以標準接口形式對外提供，方便各委辦局已有應(yīng)用系統(tǒng)的對接集成和快速搭建新的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。服務(wù)接口包括安全認證服務(wù)、目錄與元數(shù)據(jù)服務(wù)、公共地理要素服務(wù)、電子地圖服務(wù)、地理編碼服務(wù)、空間分析服務(wù)、共享專題服務(wù)等，同時提供接口范例來輔助應(yīng)用。

(4)地理編碼服務(wù)子系統(tǒng)設(shè)計

地址匹配主要由空間參照數(shù)據(jù)庫、地址拆分及標準化、地址匹配規(guī)則配置及地址匹配四部分組成，其核心是地址匹配。地理編碼服務(wù)子系統(tǒng)設(shè)計并實現(xiàn)單個地址匹配、批量地址匹配以及交互匹配等。通過地址匹配，可以建立空間信息和非空間信息的聯(lián)系，實現(xiàn)非空間信息轉(zhuǎn)化為空間信息。利用地址匹配，用戶可以將帶有地址信息的屬性數(shù)據(jù)快速高效轉(zhuǎn)換成空間數(shù)據(jù)，進行專題圖層的制作，實現(xiàn)專題圖層的多種GIS格式(如“Shp”)的存儲，應(yīng)用于不同的GIS應(yīng)用系統(tǒng)。

4.4 平臺功能實現(xiàn)與應(yīng)用

數(shù)字西安地理信息公共服務(wù)平臺的建設(shè)完成了空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、空間信息共享交換服務(wù)門戶和運行維護子系統(tǒng)。

圖4 平臺數(shù)據(jù)管理

圖5 平臺服務(wù)門戶

圖6 平臺資源瀏覽

圖7 平臺運行維護

同時基于平臺開發(fā)建立了環(huán)境在線監(jiān)測應(yīng)用示范系統(tǒng)、120指揮服務(wù)應(yīng)用示范系統(tǒng)、西安市公眾地理信息服務(wù)示范應(yīng)用系統(tǒng)、西安市三維全景展示服務(wù)示范應(yīng)用系統(tǒng)，為西安市環(huán)境保護、120指揮、公眾服務(wù)和規(guī)劃決策、招商引資等提供了豐富的數(shù)據(jù)資源和技術(shù)支撐，方便相關(guān)部門業(yè)務(wù)工作的開展，提高了政府信息化水平和科學(xué)決策水平。

圖8 基于平臺的環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用示范

圖9 基于平臺120急救指揮應(yīng)用示范

圖10 基于平臺的三維全景展示應(yīng)用示范

圖11 基于平臺的公眾服務(wù)應(yīng)用示范

5 總結(jié)與規(guī)劃

通過數(shù)字西安地理信息公共服務(wù)平臺的建設(shè)，建立了空間框架信息標準規(guī)范化體系，創(chuàng)建了數(shù)據(jù)共享交換服務(wù)機制，整合了現(xiàn)有地理信息資源，完成了城市地理空間框架數(shù)據(jù)庫群建設(shè)，開發(fā)了基于SuperMap iServer的數(shù)字西安地理信息公共服務(wù)平臺，并形成了基于平臺的一體化地理空間應(yīng)用服務(wù)體系。

但是，隨著地理信息技術(shù)、計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等的發(fā)展，結(jié)合西安市當(dāng)前信息化進程的客觀實際和西安市經(jīng)濟、社會的未來發(fā)展，數(shù)字西安地理信息公共服務(wù)平臺也面臨著諸多挑戰(zhàn):

(1)城市空間坐標基準的統(tǒng)一問題:由于歷史原因，目前西安市規(guī)劃、土地和房產(chǎn)三個部門使用著三個不同的坐標系統(tǒng)，部門之間進行空間數(shù)據(jù)共享交換時，須進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，不僅浪費資源，而且出現(xiàn)精度不一致等問題，這對公共平臺的推廣應(yīng)用造成很大的瓶頸障礙。

(2)平臺推廣應(yīng)用的權(quán)威性和規(guī)范性問題:目前行業(yè)應(yīng)用僅涉及120指揮服務(wù)、環(huán)境保護等部門，雖然有市工業(yè)與信息化委員會的積極推廣，但受各部門各行業(yè)自身信息化發(fā)展的基礎(chǔ)、理念、經(jīng)費等因素制約，應(yīng)用前景非常廣闊，但推廣道路依然不很平坦。

(3)平臺更新維護與運營機制的磨合問題:由于目前平臺的應(yīng)用還處于試運行階段，整個平臺的更新維護機制和共享分發(fā)服務(wù)機制還沒有經(jīng)過實實在在的實踐檢驗，一些問題的出現(xiàn)也在所難免。

針對可能出現(xiàn)的問題，結(jié)合平臺的發(fā)展趨勢，下一步計劃繼續(xù)開展以下幾方面的工作:

①不斷更新完善地理空間信息模型:深入研究數(shù)字地理空間框架信息模型，結(jié)合技術(shù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用發(fā)展需要，在數(shù)字西安地理信息公共服務(wù)平臺的功能和應(yīng)用模式方面不斷改進、完善和優(yōu)化。

②逐步實現(xiàn)向三維地理信息公共平臺的轉(zhuǎn)變:數(shù)字地理空間框架未來發(fā)展趨勢是從二維地理空間框架數(shù)據(jù)向多維、動態(tài)地理空間框架數(shù)據(jù)發(fā)展，加強對多維動態(tài)空間數(shù)據(jù)模型的理論研究和應(yīng)用實驗，以適應(yīng)未來城市信息化對基礎(chǔ)地理信息資源不斷增長的需求。

③建立“在線式”動態(tài)數(shù)據(jù)更新體系:數(shù)字西安地理信息公共平臺的數(shù)據(jù)來源于多個部門，數(shù)據(jù)的更新目前還采取離線式的拷貝方式，下一步計劃建立一種“在線式”的動態(tài)的數(shù)據(jù)更新體系，實現(xiàn)更新內(nèi)容自動偵測、更新數(shù)據(jù)自動提取、平臺數(shù)據(jù)自動匹配等功能。

④建立“政府服務(wù)無償化、企業(yè)服務(wù)市場化、社會服務(wù)經(jīng)營化”的運營模式:要保持平臺的生命力，必須積極探索并建立一種科學(xué)的、持續(xù)的、良性的運營機制，來保護實施單位的積極性，提高使用部門的滿意度，增強行業(yè)部門使用的主動性。在科學(xué)運營機制的保障下，向陜西省其他地市進行推廣應(yīng)用，最終建成覆蓋陜西全省的、無縫的數(shù)字陜西。

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Construction and Application of Digital Xi′an Geographical Information Public Service Platform

Zhang ZhouPing1，Ou ChangHong2，Ma ZheYuan3
(1.Xi′an Geotechnical investigation＆Surveying Institue，Xi′an 710054，China； 2.Beijing SuperMap Software Co.，Ltd.Beijing 100192，China； 3.Xi′an Industry and Information Technology Committee，Xi′an 710007，China)

The construction of city geographic information public service platform is meaningful to merge city spatial data，and to promote data sharing and data interoperating between government departments，it also drive city informatization，the construction and development of digital city.This article tries to discuss the design，construction and application，still with the construction and sharing pattern of digital XIAN geographic information public service platform based on the service sharing system of Service GIS.

geographic information public service platform；sharing and exchanging service pattern；integrated service system；Service GIS

1672－8262(2010)05－22－06

P208

A

2010—09—08

張周平(1969—)，男，高級工程師，主要從事城市3S、城市測繪等技術(shù)工作。