云計(jì)算在國(guó)土信息監(jiān)管平臺(tái)中的應(yīng)用研究

摘 要：隨著云計(jì)算時(shí)代的到來(lái)，我國(guó)的國(guó)土信息監(jiān)管平臺(tái)的發(fā)展也迎來(lái)了新的機(jī)遇。本文就目前國(guó)土信息監(jiān)管平臺(tái)建設(shè)中存在的一些問(wèn)題進(jìn)行了研究，找到問(wèn)題的癥結(jié)所在。同時(shí)對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)，建設(shè)了一個(gè)省級(jí)的國(guó)土信息監(jiān)管云平臺(tái)，取得了一定的效果，得到了將云計(jì)算技術(shù)融入到國(guó)土信息監(jiān)管平臺(tái)中的新思路。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；國(guó)土信息；監(jiān)管平臺(tái)；GIS

中圖分類(lèi)號(hào)：TP315

1 當(dāng)前國(guó)土信息監(jiān)管平臺(tái)中存在的主要問(wèn)題

近年來(lái)，我國(guó)的國(guó)土信息監(jiān)管平臺(tái)建設(shè)工作取得了重大成就，但同時(shí)也存在一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.1 單機(jī)服務(wù)器模式性能不足

面對(duì)日益增長(zhǎng)的土地?cái)?shù)據(jù)和更多的用戶，傳統(tǒng)的單機(jī)服務(wù)模式因不具備分布式處理能力，而無(wú)法滿足目前多用戶同時(shí)訪問(wèn)海量數(shù)據(jù)時(shí)的性能要求。

1.2 影像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)成本高

每年的影像數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)到不同的數(shù)據(jù)庫(kù)，其中大部分地區(qū)的影像基本沒(méi)有變化，造成數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)了大量的重復(fù)數(shù)據(jù)，造成資源浪費(fèi)。

1.3 單機(jī)存儲(chǔ)模式可靠性低

所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一臺(tái)計(jì)算機(jī)的磁盤(pán)陣列上，一旦該計(jì)算機(jī)上的磁盤(pán)陣列中超過(guò)2塊磁盤(pán)發(fā)生故障時(shí)沒(méi)有及時(shí)更換磁盤(pán)，數(shù)據(jù)將無(wú)法修復(fù)。

1.4 國(guó)土信息監(jiān)管功能較少

目前的國(guó)土信息監(jiān)管平臺(tái)受制于單機(jī)性能所限，只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)查詢，匯總，報(bào)表分析等功能，無(wú)法實(shí)現(xiàn)多元數(shù)據(jù)疊加顯示，網(wǎng)頁(yè)及移動(dòng)客戶端瀏覽[1]等功能，因而難以滿足未來(lái)用戶全方位的應(yīng)用需要。

2 采用云計(jì)算提升國(guó)土信息監(jiān)管平臺(tái)性能的思路

云計(jì)算包括虛擬化、存儲(chǔ)資源池、分布式計(jì)算等技術(shù)，目前在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用[2]，受到廣大用戶的好評(píng)。本文利用云計(jì)算的技術(shù)特點(diǎn)來(lái)解決我國(guó)國(guó)土信息監(jiān)管平臺(tái)當(dāng)前存在的問(wèn)題。

2.1 分布式計(jì)算提升平臺(tái)性能

當(dāng)多用戶同時(shí)請(qǐng)求獲取數(shù)據(jù)時(shí)，利用云計(jì)算的分布式計(jì)算能力，將用戶請(qǐng)求分散到幾十臺(tái)服務(wù)器上去處理，這樣就避免了單機(jī)模式下所有請(qǐng)求擁擠在一個(gè)時(shí)刻而無(wú)法得到及時(shí)處理的不利局面，既減輕了網(wǎng)絡(luò)傳輸壓力，也減輕了單臺(tái)服務(wù)器的計(jì)算壓力，從而提升了整個(gè)平臺(tái)的性能。

2.2 虛擬化技術(shù)降低平臺(tái)成本

平臺(tái)采用多臺(tái)服務(wù)器構(gòu)成集群，對(duì)服務(wù)器集群進(jìn)行底層虛擬化，虛擬化技術(shù)能夠?qū)F(xiàn)有硬件設(shè)備模擬成更多的計(jì)算機(jī)設(shè)備，這樣做充分利用了所有的硬件資源，減少了設(shè)備的浪費(fèi)，降低了平臺(tái)成本。

2.3 資源池化存儲(chǔ)提升平臺(tái)可靠性

所有數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)在不同的資源池中，當(dāng)某臺(tái)服務(wù)器的磁盤(pán)A損壞時(shí)，其他服務(wù)器資源池的磁盤(pán)中仍然會(huì)有磁盤(pán)A上的數(shù)據(jù)備份，除非所有服務(wù)器同時(shí)發(fā)生磁盤(pán)故障，否則數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，平臺(tái)可靠性得到提高。

2.4 強(qiáng)大的云端WEB化，移動(dòng)化應(yīng)用

所有數(shù)據(jù)按照影像數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)等分成不同的圖層發(fā)布到云端上。其中影像數(shù)據(jù)分成每年一個(gè)圖層，土地規(guī)劃類(lèi)數(shù)據(jù)分成建設(shè)用地管制區(qū)、土地用途區(qū)、基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)等圖層，土地利用類(lèi)數(shù)據(jù)分為地類(lèi)圖斑、線狀地物等圖層，行政區(qū)劃分為省、市、縣、鄉(xiāng)、村五級(jí)。圖層間可單獨(dú)或疊加顯示，將云端WEB化后就能讓用戶在網(wǎng)頁(yè)及移動(dòng)設(shè)備端上看到靈活豐富的國(guó)土信息[3]。

3 國(guó)土信息監(jiān)管云平臺(tái)建設(shè)過(guò)程

3.1 云平臺(tái)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

國(guó)土信息監(jiān)管云平臺(tái)分為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)端，GIS服務(wù)端和GIS客戶端。存儲(chǔ)端與服務(wù)端之間采用萬(wàn)兆光纖模塊連接，使得服務(wù)端存取數(shù)據(jù)的速率達(dá)到了萬(wàn)兆。服務(wù)端和客戶端之間用千兆光纖交換機(jī)連接，保證每個(gè)客戶端都能達(dá)到千兆帶寬。系統(tǒng)間充足的帶寬大大提升了海量數(shù)據(jù)并發(fā)傳輸時(shí)的傳輸速率。

國(guó)土信息監(jiān)管云平臺(tái)總體架構(gòu)如圖1所示。

3.2 國(guó)土信息監(jiān)管云平臺(tái)建設(shè)步驟

（1）數(shù)據(jù)整理階段：首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、轉(zhuǎn)換，使用鑲嵌數(shù)據(jù)集管理柵格化的影像數(shù)據(jù)，對(duì)所有數(shù)據(jù)制作GIS Catalog（GIS索引）。

（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)階段：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)集群中，對(duì)所有存儲(chǔ)服務(wù)器都進(jìn)行虛擬化并配置負(fù)載均衡后建立幾個(gè)存儲(chǔ)資源池，數(shù)據(jù)最終可由資源池管理。

（3）數(shù)據(jù)發(fā)布階段：建立一個(gè)GIS服務(wù)器云，所有服務(wù)器都進(jìn)行虛擬化并進(jìn)行網(wǎng)頁(yè)適配，服務(wù)器統(tǒng)一安裝GIS SERVER軟件，影像數(shù)據(jù)都經(jīng)過(guò)切片處理后發(fā)布到GIS SERVER云上。

（4）數(shù)據(jù)應(yīng)用階段：云平臺(tái)所有數(shù)據(jù)包括影像數(shù)據(jù)，矢量數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)發(fā)布后，用戶可通過(guò)GIS客戶端包括PC，移動(dòng)設(shè)備及網(wǎng)頁(yè)等訪問(wèn)云服務(wù)器上的所有資源及應(yīng)用服務(wù)[4]。

3.3 國(guó)土信息監(jiān)管云平臺(tái)技術(shù)特點(diǎn)

國(guó)土信息監(jiān)管云平臺(tái)相比傳統(tǒng)的單機(jī)平臺(tái)，具有以下四個(gè)特點(diǎn)：

（1）所有數(shù)據(jù)“一張圖”

傳統(tǒng)平臺(tái)上用戶一次只能瀏覽一個(gè)城市的地圖，而在云平臺(tái)上，全省各地市數(shù)據(jù)通過(guò)拼接整合成為一張圖，用戶可以一次性瀏覽全省范圍內(nèi)的土地?cái)?shù)據(jù)，提高了瀏覽的效率。

（2）歷年數(shù)據(jù)易分析

傳統(tǒng)平臺(tái)上各年數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)在各自的數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)幾年內(nèi)數(shù)據(jù)分析時(shí)需要遍歷各年所有數(shù)據(jù)才能統(tǒng)計(jì)出差異。云平臺(tái)將各年的數(shù)據(jù)增量式存儲(chǔ)到一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，每年的土地?cái)?shù)據(jù)變化非常明顯，方便用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

（3）影像數(shù)據(jù)切片化處理

全省一年的影像數(shù)據(jù)容量有3T左右，用戶在訪問(wèn)平臺(tái)時(shí)的瞬時(shí)數(shù)據(jù)量是非常大的。為此本文對(duì)所有影像數(shù)據(jù)進(jìn)行了切片處理，即將11個(gè)常用比例尺的影像數(shù)據(jù)提前切片存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)集群上，大大減少了數(shù)據(jù)傳輸量和系統(tǒng)處理時(shí)間，用戶就能最快的獲取所需影像數(shù)據(jù)。

（4）數(shù)據(jù)安全性高

所有影像數(shù)據(jù)都經(jīng)過(guò)光柵化處理，數(shù)據(jù)不易泄露。普通用戶只有打印、查詢及授權(quán)后編輯的權(quán)限，沒(méi)有隨意導(dǎo)出數(shù)據(jù)的權(quán)限，系統(tǒng)日志會(huì)記錄所有人員的使用情況。這些措施都提高了數(shù)據(jù)的安全性。

4 國(guó)土信息監(jiān)管云平臺(tái)功能

國(guó)土信息監(jiān)管云平臺(tái)目前實(shí)現(xiàn)了土地規(guī)劃輔助設(shè)計(jì)、地籍管理輔助分析、執(zhí)法監(jiān)察輔助分析等功能，其他如數(shù)據(jù)匯總表格輸出，專題圖制作等功能還在開(kāi)發(fā)中。

4.1 土地規(guī)劃輔助設(shè)計(jì)

用戶通過(guò)客戶端能在線進(jìn)行土地規(guī)劃利用時(shí)所需信息的查詢分析。查詢界面如圖2所示。

4.2 地籍管理輔助分析

以往地籍工作人員需要長(zhǎng)途跋涉去某地區(qū)實(shí)地查看以獲取地籍信息，現(xiàn)在通過(guò)云平臺(tái)[5]，他們?cè)谵k公室就能查看某年某月某地區(qū)的地籍信息，減少了實(shí)地查看所耗費(fèi)的時(shí)間，提高了工作效率。

地籍管理界面如圖3，圖4所示。

4.3 執(zhí)法監(jiān)察輔助分析

在國(guó)土信息監(jiān)管云平臺(tái)上，用戶通過(guò)卷簾式對(duì)比技術(shù)，可以直觀的看到不同年份某地區(qū)的地理變化，再對(duì)比其中差異可以分析該地的實(shí)際土地使用情況[6]。土地執(zhí)法監(jiān)察人員無(wú)需前往某地就能獲取監(jiān)察所需的土地信息，提高了他們的工作效率。執(zhí)法檢查界面如圖5，圖6所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)的國(guó)土資源信息化建設(shè)正經(jīng)歷著質(zhì)的飛躍，與此同時(shí)，國(guó)土信息監(jiān)管工作必然也面臨著一個(gè)從量變到質(zhì)變的新跨越。而隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，云計(jì)算技術(shù)對(duì)國(guó)土信息監(jiān)管平臺(tái)建設(shè)的推動(dòng)將愈加強(qiáng)烈。因此，新世紀(jì)的國(guó)土信息監(jiān)管工作要善于抓住這一歷史性的變革，提升其工作效果，以保證國(guó)土資源監(jiān)管工作與社會(huì)公平、效率和生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的最佳平衡。本文設(shè)計(jì)實(shí)施的國(guó)土信息監(jiān)管云平臺(tái)通過(guò)引入云計(jì)算技術(shù)并結(jié)合GIS平臺(tái)[7]，實(shí)現(xiàn)了更多監(jiān)管功能，同時(shí)提升了國(guó)土信息監(jiān)管平臺(tái)的整體性能，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介：張得震（1983-），男，甘肅白銀人，科員，初級(jí)職稱，工學(xué)碩士學(xué)位，研究方向：云計(jì)算、GIS、國(guó)土資源信息化；呂宏（1979-），男，甘肅酒泉人，主任，中級(jí)職稱，工學(xué)碩士學(xué)位，研究方向：環(huán)境保護(hù)、土地調(diào)查、國(guó)土資源信息化；王駿翔（1981-），男，甘肅酒泉人，軟件設(shè)計(jì)師，研究方向：GIS開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)分析、軟件項(xiàng)目管理；那剛（1986-），男，甘肅敦煌人，科員，初級(jí)職稱，工學(xué)學(xué)士學(xué)位，研究方向：網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)安全、國(guó)土資源信息化。

作者單位：甘肅省國(guó)土資源規(guī)劃研究院，蘭州 730000；甘肅華地信息技術(shù)科技有限公司，蘭州 730000