實例探析數(shù)字城市地理空間框架建設

摘 要：“數(shù)字興義”項目將建立興義市數(shù)字地理信息空間框架，形成興義市權威的、唯一的和通用的城市地理信息公共平臺，從而實現(xiàn)各類信息的互聯(lián)互通。本文主要闡述了數(shù)字興義地理空間框架建設。

關鍵詞：興義；數(shù)字；城市；地理；空間；框架；建設

引 言

“十二五”期間，隨著貴州省工業(yè)強省和城鎮(zhèn)化帶動戰(zhàn)略的推進，新城鎮(zhèn)、新城區(qū)大量出現(xiàn)，傳統(tǒng)的管理模式不能滿足高速發(fā)展的城市需求，因此推行數(shù)字化城市管理是實現(xiàn)全省城市管理“科學、嚴格、精細、長效”的有效手段。三維數(shù)字興義地理空間框架建設為三維數(shù)字興義提供了一個統(tǒng)一的、規(guī)范的、權威的三維空間定位基準和三維地理信息服務平臺，大大促進了國民經(jīng)濟建設以及信息化建設，將極大的影響人們的生活。

1 數(shù)字興義

興義市位于黔、滇、桂三?。▍^(qū)）結合部，全市轄4個街道辦事處、29個鎮(zhèn)、5個鄉(xiāng)，總人口74萬，其中城區(qū)人口26萬，全市國土面積2915平方千米，是貴州省黔西南布依族苗族自治州的政治、經(jīng)濟、文化、信息及交通樞紐中心。

近年來，興義市經(jīng)濟建設持續(xù)快速發(fā)展，一產(chǎn)、二產(chǎn)、三產(chǎn)齊頭并進，三次產(chǎn)業(yè)結構比例為16∶44∶40。全市提出了以“三化一業(yè)”（即工業(yè)化、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化、城市化、旅游業(yè)）發(fā)展戰(zhàn)略，特別是加快了全市工業(yè)化進程，工業(yè)經(jīng)濟初步形成了以釀酒、建材、電力、煤炭、化工、冶金、藥業(yè)、煙草為主的八大工業(yè)體系，為全面建設經(jīng)濟強市奠定了堅實基礎。

“數(shù)字興義”由黔西南州國土資源局牽頭建設。其總體目標為：建立興義市數(shù)字地理信息空間框架，形成興義市權威的、唯一的和通用的城市地理信息公共平臺，從而實現(xiàn)各類信息的互聯(lián)互通。“數(shù)字興義”建設將緊密結合興義市地區(qū)實際情況，充分利用現(xiàn)代化的遙感、大地、GPS等測量技術，建立高精度、實時、快速的基礎數(shù)據(jù)獲取手段，完善興義市基礎地理信息數(shù)據(jù)集，建設興義市基礎地理信息數(shù)據(jù)庫，構建興義市地理信息公共平臺。通過將全市的各類信息在數(shù)字化三維平臺上表達出來，集成安裝在網(wǎng)絡上，市民足不出戶，即可查詢到旅游名勝、商業(yè)中心、文化坐標、街巷小景等信息。并在此基礎上，開發(fā)國土、公安、計生、消防、規(guī)劃等典型應用示范系統(tǒng)，建立共建共享、更新完善和運行維護的長效機制。為政府科學決策、公告服務、社會管理、綜合監(jiān)管能力等方面提供有力的基礎支撐環(huán)境。

2 “數(shù)字興義”地理空間框架技術特點

2.1 實用性好

項目進行了詳細的需求分析、可行性分析、現(xiàn)有資料及軟硬件分析，提出了設計的思路、規(guī)范、原則及總體結構，并經(jīng)過論證評審，具有良好的實用性。

2.2 技術先進

平臺在建設過程中使用了當前通用的硬件平臺和最先進的數(shù)據(jù)庫、GIS軟件，以保證平臺的先進性。

2.3 兼容性好

該平臺嚴格遵守相關軟件開發(fā)設及軟件接口標準，為后續(xù)開發(fā)各種應用系統(tǒng)提供了廣泛的基礎地理信息支持。

2.4 安全性高

該平臺針對不同的使用人群，提供了不同密級的授權，嚴格按照國家相關保密規(guī)定，對不同的使用人群提供相應密級的地理空間數(shù)據(jù)。并對軟硬件設計進行了安全性論證。

3 數(shù)字興義地理空間框架建設

3.1 總體建設內(nèi)容

項目要求建立興義市城區(qū)約15km2的三維影像地形模型，城市標志性建筑、街道三維模型，系統(tǒng)要求能運行在興義市政府專網(wǎng)上，并能實現(xiàn)各部門專題應用的并行接入。

3.1.1 標準規(guī)范與政策保障機制建設

很多專題數(shù)據(jù)往往分散在各個不同的部門，數(shù)據(jù)標準與規(guī)范不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)質(zhì)量、坐標系統(tǒng)、投影參數(shù)、精度、圖形要素差別較大，上述因素造成了數(shù)據(jù)的不一致性，部門之間數(shù)據(jù)很難進行交換和共享，長此以往數(shù)據(jù)繁雜、分類不清，同一地區(qū)往往存在多套數(shù)據(jù)或缺失，資源浪費現(xiàn)象及其嚴重。因此，系統(tǒng)建設的首要工作便是結合興義市地區(qū)實際需求，利用即將覆蓋全省范圍的CORS站系統(tǒng)，統(tǒng)一測繪基準，在國家及省級標準的基礎上，建立一套完善的地方數(shù)據(jù)標準規(guī)范體系。

興義市地區(qū)成立數(shù)字興義地理空間框架建設工作領導小組，領導小組辦公室設在黔西南州國土資源局，負責統(tǒng)一指導、協(xié)調(diào)、督促。負責組織、落實、督察等日常工作，定期編發(fā)簡報，通報進度。同時以公文的形式發(fā)布相關的地方性法規(guī)、政策性文件，切實保障數(shù)字興義地理空間框架平臺建設的順利進行及后期維護工作，確保各項工作落到實處，使數(shù)字興義建設成果更好的為地區(qū)經(jīng)濟和建設服務。

3.1.2 基礎地理數(shù)據(jù)獲取及整合

（1）基礎數(shù)據(jù)的獲取

主城區(qū)30平方千米1：500地形圖測量（當前已測有15平方公里數(shù)字地形圖，該區(qū)域需要納入更新任務中）；主城區(qū)30平方千米1：500航空攝影及規(guī)劃區(qū)70平方千米1：2000航空攝影，其中70平方千米要求獲取1：2000正射影像、數(shù)字高程模型和數(shù)字線劃圖。城市及周邊250平方公里1.5m分辨率衛(wèi)星影像。

（2）數(shù)據(jù)整合

基礎數(shù)據(jù)之間往往存在坐標系不統(tǒng)一的情況，從而導致，無法直接疊加在一起使用，給數(shù)據(jù)綜合分析設置了障礙，地理空間框架建設工作難以展開，為了能夠使用這些數(shù)據(jù)，需對其進行歸一化處理。其次，面對日新月異的城市建設，已有的基礎數(shù)據(jù)往往老舊，現(xiàn)勢性不強，不具備實用性。需遵循國家和測繪行業(yè)標準與規(guī)范，充分運用遙感、GPS、GIS等成熟的技術手段對這一部分數(shù)據(jù)進行采集和更新。

整合以上數(shù)據(jù)是城市地理空間框架建設的基礎性與必備性工作，主要包括興義市中心城區(qū)1：500比例尺DLG（見圖1）數(shù)據(jù)，影像數(shù)據(jù)DOM（數(shù)字正射圖），數(shù)字高程DEM，專題數(shù)據(jù)的整合工作。

3.1.3 建立基礎地理信息數(shù)據(jù)庫

依據(jù)項目設計標準建立基礎地理信息數(shù)據(jù)庫。對處理后的基礎地理數(shù)據(jù)進行檢查，數(shù)據(jù)符合標準后，才準予入庫。

3.1.4 三維地形數(shù)據(jù)庫建設

三維地形數(shù)據(jù)庫是平臺的數(shù)據(jù)基礎，是DEM、DOM、DLG及三維建筑模型的集成，精確的三維地形數(shù)據(jù)庫有助于更好的管理空間信息和屬性信息，提供更符合現(xiàn)實直觀的表現(xiàn)形式。三維地形數(shù)據(jù)庫建庫流程見圖2。

3.1.5 基礎地理信息公共服務平臺建設

在更新完善后的基礎地理信息數(shù)據(jù)之上進一步整合加工，提取符合公共需求的地理要素內(nèi)容，進行面向信息化要求的數(shù)據(jù)重組，擴展地名地址地理編碼，建立要素與瓦片的一體化索引，實現(xiàn)多種數(shù)據(jù)的無縫集成，研制開發(fā)網(wǎng)絡化的應用服務與運行維護系統(tǒng)，建立興義市權威的、唯一的和通用的地理信息公共平臺。

3.1.6 建立五個典型應用示范系統(tǒng)

在地理空間信息公共平臺基礎上開發(fā)構建五個典型應用示范系統(tǒng)，選擇國土資源、計生、公安、消防和社會公眾服務等應用部門和領域進行示范系統(tǒng)建設，再逐步擴展到規(guī)劃等具備條件的政府部門，應用科學化、數(shù)字化環(huán)境全面促進該部門的高效、快速管理手段的轉變和實施，并總結應用模式和經(jīng)驗，在政府及其各部門全面推廣。

3.1.7 支撐環(huán)境建設

興義市三維公共信息平臺的設計將嚴格參照現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡的規(guī)范與地理信息相關標準。整個系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)中心為中心節(jié)點的星型網(wǎng)絡。數(shù)據(jù)中心建立在高速局域網(wǎng)（3M）上，網(wǎng)絡采用UDP和TCP/IP協(xié)議；服務器操作系統(tǒng)擬采用Windows 2003 Professional。系統(tǒng)支撐環(huán)境由數(shù)據(jù)中心建設、用戶服務子系統(tǒng)建設、數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡建設組成。

3.2 項目技術路線

技術路線明確了設計依據(jù)、技術指標，確定了基礎地理信息數(shù)據(jù)庫建設，地理信息公共平臺建設，運行服務模式設計，支持環(huán)境建設等工作內(nèi)容，以及主要工作流程，如圖3所示：

3.3 運行服務模式設計

3.3.1 模式架構

服務門戶應基于通用瀏覽器（如IE、FireFox）、采用面向服務架構（SOA）進行構建。SOA是大型軟件系統(tǒng)體系結構的發(fā)展趨勢，平臺服務門戶采用SOA進行構建。在服務門戶中，所有的服務功能都應具有明確的可調(diào)用接口，具有標準、通用、松耦合和重用性好等特點，以Web Service的方式進行提供。通過對這些功能接口的組合，形成服務門戶特定的業(yè)務應用和業(yè)務流程；同時，服務門戶還可進一步將這些接口進行封裝和發(fā)布，以便于網(wǎng)絡用戶進行二次開發(fā)，實現(xiàn)將平臺提供的服務整合到用戶自己的業(yè)務應用系統(tǒng)中。

3.3.2 主要功能

服務門戶采用單點登錄、統(tǒng)一身份認證技術，用戶在一次成功登錄門戶后，即可訪問其權限范圍內(nèi)的系統(tǒng)功能和信息內(nèi)容，避免在多個功能模塊間來回切換而形成的網(wǎng)站資源消耗，同時也提高了系統(tǒng)的可管理性和安全性。服務門戶具備用戶注冊、目錄檢索、元數(shù)據(jù)查詢、地圖瀏覽、路徑分析、檢索定位、空間量算、地圖發(fā)布、數(shù)據(jù)交換、服務跟蹤等功能，向政府、企業(yè)、公眾各界用戶提供全方位、不同層次的地理空間信息服務。

平臺服務門戶應具備的主要功能如圖4所示，包括平臺管理功能、應用服務功能、接口服務功能及其它功能等。

其它功能，包括新聞動態(tài)、政策法規(guī)、BBS論壇、使用指南等。新聞動態(tài)用于展示公共平臺建設、發(fā)展及運行的動態(tài)信息；政策法規(guī)用于發(fā)布與公共平臺相關的國家及地方性的法律、法規(guī)和政策及相關標準規(guī)范；BBS論壇用于服務門戶對外宣傳、發(fā)布消息以及收集客戶反饋；使用指南用于實現(xiàn)公共平臺與用戶的互動交流，為用戶查詢、瀏覽網(wǎng)站上的各類信息、使用各種服務提供向?qū)Ш蛶椭?/p>

3.4 技術指標

3.4.1 性能指標

公共信息平臺的性能主要包括系統(tǒng)自動運行能力，錯誤處理能力，數(shù)據(jù)備份能力，運行穩(wěn)定性能力，聯(lián)網(wǎng)和擴充能力、數(shù)據(jù)服務能力等。

用戶客戶端能實現(xiàn)自動下載更新，高速瀏覽，操作簡便以及遠程技術支持能力。數(shù)據(jù)中心具備城市景觀漫游、展示等功能，能自動接收處理用戶端數(shù)據(jù)要求；系統(tǒng)發(fā)生故障時可自動警示值班人員。具備自動響應用戶請求，提供數(shù)據(jù)服務的能力；具備監(jiān)測用戶登陸記錄的能力，并留有針對用戶進行二次開發(fā)的接口；具備用戶使用授權、認證，監(jiān)測用戶使用時間、流量大小的功能。具有兼容性接口，可與多種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相連，完成地理信息的實時共享；可適應用戶中心到用戶間通信方式的擴充和改變，并盡量兼容未來的移動通信方式；具備通過政府專網(wǎng)進行數(shù)據(jù)服務的能力。

3.4.2 數(shù)據(jù)指標

衛(wèi)星正射影像和航空正射影像DOM：高分辨率衛(wèi)星遙感影像（小于1m）或航空影像（1：500精度）；數(shù)字高程模型DEM：1：1萬和1：5萬；矢量化數(shù)字地圖：1：1萬、1：2000、1：500（針對不同瀏覽分辨率下應用）；房屋測繪數(shù)據(jù)：樓層面積、樓層高、樓層數(shù)、邊長、房屋平面圖等等；POI熱點區(qū)信息；建筑物外表數(shù)碼相片；地物編碼應與國家地理要素編碼一致。

4 結 語

三維數(shù)字地理空間框架建設是一項持續(xù)性的工作，要真正實現(xiàn)項目的經(jīng)濟效益和社會效益，后續(xù)的應用推廣和數(shù)據(jù)更新維護更顯重要。平臺的生命力在于數(shù)據(jù)內(nèi)容的豐富性和時效性，并在它上面開發(fā)各種應用系統(tǒng)，這樣才會有越來越多的人使用它，其經(jīng)濟效益和社會效益才會更加凸顯。

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作者簡介：劉蓉國（1970-），男，本科，高級工程師，主要從事測繪工作。