空間數(shù)據(jù)中心建設(shè)及其在智慧城市中的應(yīng)用

● 文|北京機(jī)電工程研究所 袁鴻翼

空間數(shù)據(jù)中心建設(shè)及其在智慧城市中的應(yīng)用

● 文|北京機(jī)電工程研究所 袁鴻翼

一、背景分析

1.數(shù)據(jù)的價(jià)值和重要性

近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)和信息行業(yè)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)異?；鸨?，數(shù)據(jù)的采集、存儲和使用成本迅速下降。過去50年中，存儲密度增長了5000萬倍，這使得大數(shù)據(jù)成為匹敵土地、勞動力和資本的新的生產(chǎn)要素，成為新的戰(zhàn)略資源。在生物、物理、生態(tài)、公共管理、市場營銷、軍事、金融、社會管理、醫(yī)療等行業(yè)均能找到大數(shù)據(jù)的身影，顯然，這不是單一行業(yè)的特有概念。亞馬遜前首席科學(xué)家Andreas Weigend直白的指出：“數(shù)據(jù)是新的石油?！?IBM執(zhí)行總裁羅睿蘭認(rèn)為：“數(shù)據(jù)將成為一切行業(yè)當(dāng)中決定勝負(fù)的根本因素，最終數(shù)據(jù)將成為人類至關(guān)重要的自然資源?！?/p>

目前，歐美、日韓等國已經(jīng)將大數(shù)據(jù)上升為國家層面的戰(zhàn)略。將一個問題提升到國家與政府層面，說明其存在對社會和國家的綜合價(jià)值。我們所能獲得的數(shù)據(jù)量越大，能挖掘到的價(jià)值就越多，既包括科學(xué)價(jià)值，也包括產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值。我國互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)經(jīng)過一段時(shí)間的發(fā)展，已經(jīng)具備一定的數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)，在很多領(lǐng)域具有結(jié)合實(shí)踐發(fā)展的能力。但是大數(shù)據(jù)的價(jià)值密度比較低，有針對性地選擇和分析，才能使數(shù)據(jù)的價(jià)值最大化。

大數(shù)據(jù)來源眾多且相互關(guān)聯(lián)，真實(shí)有用為其最大的價(jià)值，大數(shù)據(jù)價(jià)值的公認(rèn)規(guī)則是用數(shù)據(jù)說話，首要前提是保持大數(shù)據(jù)始終有用的活性，最終價(jià)值則是以大數(shù)據(jù)增進(jìn)人類智慧。大數(shù)據(jù)作為一種重要的戰(zhàn)略資產(chǎn)，已經(jīng)不同程度地滲透到每個行業(yè)領(lǐng)域和部門，其深度應(yīng)用有助于國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對于推動信息產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新、大數(shù)據(jù)存儲管理挑戰(zhàn)、改變經(jīng)濟(jì)社會管理面貌等方面也具備重要意義。

2.大數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢

馬云在卸任演說中提到：“這是一個變化的世界，我們誰都沒想到我們今天可以聚在這里，可以繼續(xù)暢想未來，我跟大家都認(rèn)為電腦夠快，互聯(lián)網(wǎng)還要快，很多人還沒搞清楚什么是PC互聯(lián)網(wǎng)，移動互聯(lián)來了，我們還沒搞清楚移動互聯(lián)的時(shí)候，大數(shù)據(jù)時(shí)代又來了?！?/p>

隨著數(shù)據(jù)量爆炸性地增長，大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展也達(dá)到了前所未有的新高度。2014年12月13日，CCF大數(shù)據(jù)專家委員會（CCF Task Force on Big Data，CCF TFBD）在中國大數(shù)據(jù)技術(shù)大會上發(fā)布了《2015 大數(shù)據(jù)十大發(fā)展趨勢預(yù)測報(bào)告》。報(bào)告指出，2015年大數(shù)據(jù)的十大發(fā)展趨勢為：智能計(jì)算與大數(shù)據(jù)分析成為熱點(diǎn)、數(shù)據(jù)科學(xué)帶動多學(xué)科融合、與各行業(yè)結(jié)合實(shí)現(xiàn)跨領(lǐng)域應(yīng)用、“物云移社”融合產(chǎn)生綜合價(jià)值、一體化平臺與軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施夯實(shí)、大數(shù)據(jù)的安全與隱私保護(hù)、深度學(xué)習(xí)眾包計(jì)算的新計(jì)算模式突破、可視化分析與可視化呈現(xiàn)、大數(shù)據(jù)人才與教育、開源系統(tǒng)將成為主流技術(shù)和系統(tǒng)選擇。

大數(shù)據(jù)已成為社會關(guān)注的重要戰(zhàn)略資源，數(shù)據(jù)資源化勢在必行，物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新興計(jì)算形態(tài)，將一齊助力大數(shù)據(jù)革命，讓大數(shù)據(jù)資源發(fā)揮出更大的影響。與此同時(shí)，隨之興起的數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能等相關(guān)技術(shù)，將會改變數(shù)據(jù)世界里的很多算法和基礎(chǔ)理論，實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)上的突破，基于數(shù)據(jù)這個基礎(chǔ)平臺，將建立起跨領(lǐng)域的數(shù)據(jù)共享平臺，這將成為未來產(chǎn)業(yè)的核心一環(huán)。

3.空間大數(shù)據(jù)的時(shí)代特點(diǎn)

人類行為70%屬于空間活動，空間數(shù)據(jù)是人們通過信息世界認(rèn)識現(xiàn)實(shí)世界的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)?！洞髷?shù)據(jù)時(shí)代》一書的作者、大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的權(quán)威發(fā)言人之一維克托·邁爾·舍恩伯格在書中前瞻性地指出，大數(shù)據(jù)帶來的信息風(fēng)暴正在變革我們的生活、工作和思維，大數(shù)據(jù)開啟了一次重大的時(shí)代轉(zhuǎn)型。大數(shù)據(jù)是復(fù)雜數(shù)據(jù)集合，已經(jīng)難以用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)工具管理利用，而在這些數(shù)據(jù)中，空間數(shù)據(jù)占了絕大多數(shù)，大約80%以上的數(shù)據(jù)與空間位置有關(guān)。

空間大數(shù)據(jù)描述信息世界中的空間對象在現(xiàn)實(shí)世界內(nèi)的具體地理方位和空間分布，包括空間實(shí)體的屬性、數(shù)量、位置及其相互關(guān)系等，涵蓋從宏觀、中觀到微觀的多個層次。在大數(shù)據(jù)飛速發(fā)展的時(shí)代背景下，與一般數(shù)據(jù)相比，空間大數(shù)據(jù)呈現(xiàn)空間性、時(shí)間性、多維性、空間關(guān)系復(fù)雜等時(shí)代特點(diǎn)?？臻g數(shù)據(jù)都與某一對象或某一地點(diǎn)相關(guān)，空間數(shù)據(jù)中除包含以文字、字符為特征的非空間信息即屬性信息之外，還含有以拓?fù)潢P(guān)系、距離關(guān)系、方向關(guān)系為特征的空間信息；另外空間大數(shù)據(jù)具有空間自相關(guān)性，即每一個事物都與其它事物相關(guān)，但鄰近事物間的相關(guān)性比距離較遠(yuǎn)的事物間的相關(guān)性要大得多。

概括而言，空間數(shù)據(jù)描述了現(xiàn)實(shí)世界各種現(xiàn)象的三大基本特點(diǎn)：空間、時(shí)間和專題屬性。空間特點(diǎn)是地理信息系統(tǒng)或者說空間信息系統(tǒng)所獨(dú)有的，它是指空間地物的位置、形狀和大小等幾何特征，以及與相鄰地物的空間關(guān)系。通過對空間關(guān)系的描述，可在很大程度上確定某一目標(biāo)的位置，空間目標(biāo)的空間位置也隱含了各種空間關(guān)系。嚴(yán)格來說，空間數(shù)據(jù)總是在某一特定時(shí)間或時(shí)間段內(nèi)采集得到或計(jì)算得到的。專題特點(diǎn)是指除了時(shí)間和空間特征以外的空間現(xiàn)象的其他特點(diǎn)，如地形的坡度坡向、某地的年降雨量、空氣污染程度等。

而隨著空間信息技術(shù)的飛速發(fā)展，獲取數(shù)據(jù)的手段和途徑都得到極大豐富，遙感對地觀測已經(jīng)成為社會、政治和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展決策不可或缺的重要組成部分，描述空間對象屬性的波段數(shù)目由幾個增加到幾十甚至上百個。遙感對地觀測技術(shù)正在形成一個多層次、多角度、全方位和全天候的全球立體對地觀測網(wǎng)。獲取到的空間數(shù)據(jù)量巨大，每天的數(shù)據(jù)增長量達(dá)到TB級乃至PB級，遙感技術(shù)的發(fā)展更加推動空間大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來。

4.智慧城市發(fā)展的應(yīng)用模式

智慧城市是在數(shù)字城市建立的基礎(chǔ)之上，現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字世界通過物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有效地融合，能夠自動并實(shí)時(shí)感知現(xiàn)實(shí)世界的變化信息，最終呈現(xiàn)出以大數(shù)據(jù)為核心的一種綜合應(yīng)用。它是把信息技術(shù)充分運(yùn)用的城市信息化高級形態(tài)。智慧城市基于移動互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等新一代信息技術(shù)以及大數(shù)據(jù)、社交網(wǎng)絡(luò)等工具和方法的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)全面感知、寬帶互聯(lián)、智能融合的應(yīng)用以及可持續(xù)創(chuàng)新。官方統(tǒng)計(jì)資料的結(jié)果表明，中國的城市化率已超過50%，但交通擁堵、環(huán)境惡化、醫(yī)療困難等“城市病”卻日漸突出，因此，中國政府需加快建設(shè)新型城鎮(zhèn)化的步伐，智慧城市是將新型城鎮(zhèn)化和信息化相結(jié)合的最佳形式。

在智慧城市的建設(shè)與運(yùn)轉(zhuǎn)中，定會產(chǎn)生大數(shù)據(jù)，如人口流動數(shù)據(jù)、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)都能夠全面真實(shí)的反映城市問題，在城市發(fā)展的過程中起著舉足輕重的作用，可以說，數(shù)字城市是智慧城市的基礎(chǔ)，其核心是數(shù)據(jù)，而絕大多數(shù)都與空間數(shù)據(jù)相關(guān)。智慧城市的建設(shè)與應(yīng)用帶來數(shù)據(jù)量劇增，大數(shù)據(jù)遍布智慧城市的各個領(lǐng)域，包括智慧交通、智慧生活、智慧醫(yī)療等。對大數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲、分類、分析、再利用等一系列處理，形成量化與直觀的結(jié)果，為決策者提供參考?？梢钥闯觯腔鄢鞘挟a(chǎn)生大數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)遍布智慧城市各行各業(yè)，同時(shí)大數(shù)據(jù)為政府決策提供了依據(jù)。

大數(shù)據(jù)時(shí)代，智慧城市的發(fā)展應(yīng)采用“數(shù)據(jù)中心+服務(wù)平臺+智慧城市應(yīng)用”的總體架構(gòu)模式，此處的數(shù)據(jù)中心可以是分布式多數(shù)據(jù)中心，包含若干個層級數(shù)據(jù)庫，整合各類資源、實(shí)現(xiàn)資源共享。其中，空間數(shù)據(jù)中心是以城市空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，涵蓋城市信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、服務(wù)數(shù)據(jù)；而服務(wù)平臺是數(shù)據(jù)中心的依托，借助平臺的力量實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)推廣與應(yīng)用服務(wù)，使用全新的智慧方法，推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)及智能信息技術(shù)，對城市現(xiàn)存的經(jīng)濟(jì)、社會及城市各系統(tǒng)進(jìn)行智慧化應(yīng)用，最終成為互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算有機(jī)結(jié)合及廣泛應(yīng)用的智慧化城市，推進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展、增強(qiáng)城市功能、實(shí)現(xiàn)智慧城市應(yīng)用。

二、建設(shè)城市空間數(shù)據(jù)中心

空間數(shù)據(jù)與人類的衣食住行息息相關(guān)，其數(shù)量、大小和復(fù)雜性都呈現(xiàn)爆炸性的增長，大量的數(shù)據(jù)以文字、圖表、影像、多媒體等方式被累積存儲在空間數(shù)據(jù)庫中。標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)中心一般由八部分構(gòu)成：基礎(chǔ)環(huán)境、業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、共享交換平臺、中心數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、安全體系和管理運(yùn)行機(jī)制。對于城市而言，建設(shè)智慧城市需要的數(shù)據(jù)資源管理高度集中在數(shù)據(jù)中心，涵蓋了大量的部門業(yè)務(wù)系統(tǒng)以及相應(yīng)的專題數(shù)據(jù)庫、主題數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)共享與交換系統(tǒng)、資源服務(wù)系統(tǒng)以及建立在其上的綜合應(yīng)用系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、公眾服務(wù)系統(tǒng)等。

在大數(shù)據(jù)飛速發(fā)展的時(shí)代背景下，建設(shè)城市空間數(shù)據(jù)中心的重要性與必要性可見一斑。

打造“空間數(shù)據(jù)中心+綜合應(yīng)用服務(wù)平臺”的數(shù)據(jù)中心模式逐步成為主流的建設(shè)方向，并延伸到智慧城市的市場理念。即打造一個完備的空間數(shù)據(jù)中心，在政府的整體指導(dǎo)下，整合各部門多元化的資源，集數(shù)據(jù)資源管理、分發(fā)、生產(chǎn)、服務(wù)于一體，建設(shè)空間信息綜合應(yīng)用服務(wù)平臺，隨著智慧城市的建設(shè)與海量數(shù)據(jù)更新，發(fā)揮中心的作用，在服務(wù)平臺之上實(shí)現(xiàn)信息透明、服務(wù)共享，最終實(shí)現(xiàn)對行業(yè)內(nèi)外用戶提供數(shù)據(jù)的行業(yè)與綜合應(yīng)用服務(wù)。

空間信息綜合應(yīng)用服務(wù)平臺旨在為各級政府和公眾建設(shè)一個覆蓋全域范圍的公共基礎(chǔ)信息平臺，實(shí)現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)中心的各種可共享數(shù)據(jù)的統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一更新維護(hù)，為各類智慧應(yīng)用提供最新、最權(quán)威的公共數(shù)據(jù)，為各級政府部門、企業(yè)和社會公眾提供基礎(chǔ)信息服務(wù)，助力智慧城市建設(shè)，提升區(qū)域信息化水平。

1.空間數(shù)據(jù)中心組成

城市空間數(shù)據(jù)中心包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫和服務(wù)數(shù)據(jù)庫等多類數(shù)據(jù)庫，通過對政府、公眾等內(nèi)外部數(shù)據(jù)資源的匯聚、整理、分類，形成數(shù)據(jù)即服務(wù)的應(yīng)用環(huán)境。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，是整個城市空間數(shù)據(jù)中心建設(shè)的基礎(chǔ)信息源，內(nèi)含若干個子庫，庫與庫之間是一個有機(jī)聯(lián)系的整體。從歸屬部門來看，城市空間信息數(shù)據(jù)來源不僅包括基礎(chǔ)測繪部門提供的權(quán)威的地理空間信息數(shù)據(jù)，還包括城市行業(yè)部門提供的專題數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)產(chǎn)生過程來看，城市空間信息數(shù)據(jù)可來源于原始數(shù)據(jù)、過程數(shù)據(jù)和最終產(chǎn)品。原始數(shù)據(jù)是在地理信息獲取中產(chǎn)生，例如控制成果、原始影像等；過程數(shù)據(jù)是在原始數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行加工處理或再生產(chǎn)而形成，經(jīng)過產(chǎn)品質(zhì)量檢查合格的過程數(shù)據(jù)成為最終產(chǎn)品。從數(shù)據(jù)存在狀態(tài)來看，城市空間信息數(shù)據(jù)可來源于已經(jīng)建庫、未建庫和外部共享交換，對于在空間信息綜合應(yīng)用服務(wù)平臺建設(shè)過程中已經(jīng)建成的空間數(shù)據(jù)庫可作為空間數(shù)據(jù)中心不可忽略的數(shù)據(jù)來源，存在于其他權(quán)屬部門的數(shù)據(jù)，可通過共享交換來補(bǔ)充空間數(shù)據(jù)中心的專題數(shù)據(jù)源。

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫，是從各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)、業(yè)務(wù)部門抽取并整理的能夠?yàn)槠渌麡I(yè)務(wù)部門提供服務(wù)與共享的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，即空間信息綜合應(yīng)用服務(wù)平臺中需要共享的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫的集合。每個數(shù)據(jù)庫可能涉及若干業(yè)務(wù)部門，數(shù)據(jù)來源紛繁復(fù)雜，容量非常可觀；同時(shí)，每個業(yè)務(wù)部門又可能需要來自多個信息庫的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求也十分龐大。

服務(wù)數(shù)據(jù)庫，是提供基礎(chǔ)信息服務(wù)、專題信息服務(wù)、擴(kuò)展數(shù)據(jù)服務(wù)等多類服務(wù)的信息組合，通過對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的分類、整理、分析，形成面向各個領(lǐng)域或應(yīng)用場景的專題數(shù)據(jù)集，提供面向政務(wù)綜合、城市管理、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等多領(lǐng)域的專題分析，從而有針對性的為不同行業(yè)和部門提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

除此之外，整個空間數(shù)據(jù)中心的資源由綜合應(yīng)用服務(wù)平臺以服務(wù)的方式進(jìn)行綜合管理、調(diào)度、監(jiān)控，可以提供數(shù)據(jù)資源的注冊、審計(jì)、監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)等多項(xiàng)功能，包括資源管理、資源調(diào)度、統(tǒng)計(jì)查詢、服務(wù)監(jiān)控、系統(tǒng)管理等等。

2.數(shù)據(jù)內(nèi)容分析

城市空間數(shù)據(jù)中心建設(shè)的主要數(shù)據(jù)內(nèi)容包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、專題地理數(shù)據(jù)、地理空間框架數(shù)據(jù)。

基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)主要包括數(shù)字規(guī)劃圖（DLG）、數(shù)字正射影像（DOM）數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)以及各類數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)。DLG數(shù)據(jù)通常是指通過野外調(diào)繪和內(nèi)業(yè)整理后的矢量數(shù)據(jù)，包含所有的基礎(chǔ)地理信息要素，是最全面的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，是城市空間信息的全面表達(dá)。DOM數(shù)據(jù)通常是經(jīng)過正射校正或幾何校正后的標(biāo)準(zhǔn)分幅影像數(shù)據(jù)，包括全色影像和多光譜影像，其影像類型通常為衛(wèi)星影像和航空影像，對于城市影像數(shù)據(jù)來說，航空影像數(shù)據(jù)以其分辨率高占據(jù)主導(dǎo)應(yīng)用市場，不過隨著國產(chǎn)衛(wèi)星影像分辨率的不斷提高，衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的應(yīng)用在逐步壯大。DEM數(shù)據(jù)是通過用一組有序數(shù)值陣列形式表示地面高程的一種實(shí)體地面模型，可以由DEM派生出坡度、坡向及坡度變化率等地貌特性。元數(shù)據(jù)通常是對數(shù)據(jù)本體的空間數(shù)據(jù)的信息描述，與空間信息存儲方式一致，包括分幅存儲和分區(qū)域存儲，元數(shù)據(jù)內(nèi)容涵蓋編目信息、數(shù)據(jù)集所屬項(xiàng)目標(biāo)識信息、數(shù)據(jù)集內(nèi)容信息、限制信息、數(shù)據(jù)說明信息、數(shù)據(jù)質(zhì)量（數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)評價(jià)）信息等內(nèi)容。

專題地理數(shù)據(jù)主要是指各行業(yè)專題部門提供的專題信息，多以空間圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)形態(tài)存在。主要包括POI數(shù)據(jù)、樓盤數(shù)據(jù)、公交數(shù)據(jù)、學(xué)校分布、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、急救中心、工商點(diǎn)、市政服務(wù)點(diǎn)、餐飲飯店、賓館住宿、休閑娛樂區(qū)等與廣大民眾休戚相關(guān)的各行各業(yè)的專題信息。

地理空間框架數(shù)據(jù)是是面向共享服務(wù)應(yīng)用的空間地理信息數(shù)據(jù)，為服務(wù)平臺運(yùn)行和擴(kuò)展提供必要的數(shù)據(jù)支撐。它主要包括地理實(shí)體、地名地址、電子地圖、影像數(shù)據(jù)和高程數(shù)據(jù)。地理實(shí)體數(shù)據(jù)是針對相關(guān)社會經(jīng)濟(jì)、自然資源信息空間化掛接的需求而構(gòu)建的，主要采用實(shí)體化數(shù)據(jù)模型，以地理要素為空間數(shù)據(jù)表達(dá)與分類分層組織的基本單元，包括基本地理實(shí)體和擴(kuò)展地理實(shí)體兩類。地名地址數(shù)據(jù)是公共平臺對外提供位置查詢和定位服務(wù)的信息源，它常被作為電子地圖內(nèi)涵的一部分配套引用。電子地圖是柵格地圖和矢量數(shù)據(jù)的統(tǒng)一體，根據(jù)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)格式不同分為線劃電子地圖和影像電子地圖，根據(jù)表現(xiàn)維度和方式不同又可分為二維電子地圖和三維景觀電子地圖等。影像數(shù)據(jù)包括地表影像、構(gòu)筑物紋理、立面街景數(shù)據(jù)。高程數(shù)據(jù)是描述地形地物及構(gòu)筑物高程或高度信息的數(shù)據(jù)，其主要表現(xiàn)形式為數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)(DEM)和三維構(gòu)筑物模型，是構(gòu)建三維地形景觀和三維城市景觀的基礎(chǔ)。

3.技術(shù)體系

大數(shù)據(jù)時(shí)代的數(shù)據(jù)中心不再是服務(wù)器的集合，而是一套完整的、復(fù)雜的、大集合的系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)和信息的集中處理、存儲、傳輸、交換和管理。伴隨信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心正在經(jīng)歷著從大型機(jī)時(shí)代、小型機(jī)時(shí)代、互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代到云計(jì)算時(shí)代的變遷。

大型機(jī)時(shí)代和小型機(jī)時(shí)代，更多地被稱為“數(shù)據(jù)機(jī)房”，隨著數(shù)據(jù)的膨脹、技術(shù)的變革，數(shù)據(jù)機(jī)房逐漸演變?yōu)閿?shù)據(jù)中心，這不僅僅是概念上的變化，但在功能性、規(guī)范性、規(guī)模性都與互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心和云數(shù)據(jù)中心有著巨大的差別。數(shù)據(jù)中心對外提供的數(shù)據(jù)服務(wù)應(yīng)滿足快速、穩(wěn)定、持續(xù)的應(yīng)用，這是應(yīng)用層面所要達(dá)到的目標(biāo)，在滿足這一要求的前提下，為實(shí)現(xiàn)可伸縮的、按需分配的基礎(chǔ)服務(wù)措施，云計(jì)算的模式發(fā)展越來越快速。

基于“大數(shù)據(jù)、云計(jì)算”時(shí)代的發(fā)展需求，基于傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)管理模式已不能適應(yīng)發(fā)展的需要。而以Google、GoogleMap與GoogleEarth等為代表的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的發(fā)展為空間數(shù)據(jù)中心建設(shè)帶來了新的技術(shù)推動和變革力量。傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫往往以SQL應(yīng)用為基礎(chǔ)，在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，大量的數(shù)據(jù)往往是以NoSQL為基礎(chǔ)的，例如基于Hadoop架構(gòu)的HBase、Google的Bigtable等。NoSQL本身的非線性、分布式、水平可擴(kuò)展等特點(diǎn)，非常適合云計(jì)算的部署。然而，Hadoop在面對傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)復(fù)雜的多表關(guān)聯(lián)分析、強(qiáng)一致性要求、易用性等方面時(shí)，與分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫還存在較大的差距，NoSQL目前提供的應(yīng)用也趨于簡單化。于是出現(xiàn)了一種基于云架構(gòu)的新型數(shù)據(jù)庫——NewSQL，在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上支持可伸縮集群，便于部署。例如Google的F1，EMC的Greenplum等。因此，基于NewSQL構(gòu)建新時(shí)代的空間數(shù)據(jù)組織管理解決方案，從而建設(shè)空間數(shù)據(jù)中心，將是空間大數(shù)據(jù)時(shí)代發(fā)展的必然。

基于NewSQL的空間數(shù)據(jù)中心技術(shù)體系，整體架構(gòu)將以開源技術(shù)構(gòu)建核心技術(shù)體系，以基于分布式文件系統(tǒng)和云計(jì)算的空間數(shù)據(jù)庫作為底層數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，提供云環(huán)境下結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)到分布式文件系統(tǒng)的高效存取功能以及用戶權(quán)限等安全性功能。其中基礎(chǔ)服務(wù)器采用分布式文件系統(tǒng)、分布式并行計(jì)算、大表文件索引、虛擬化等成熟的云存儲和云計(jì)算技術(shù)，為上層應(yīng)用提供基礎(chǔ)的存儲與計(jì)算私有云環(huán)境。應(yīng)用服務(wù)器重點(diǎn)解決空間信息高效組織、管理、并發(fā)服務(wù)等問題。

三、智慧城市空間信息綜合應(yīng)用

空間信息綜合應(yīng)用服務(wù)平臺通過充分整合現(xiàn)有的信息資源，構(gòu)成融合、互聯(lián)互通的資源共享環(huán)境，建立一個公共的、安全的、靈活的、可被政府與公眾靈活使用的平臺，打破信息壁壘，提高業(yè)務(wù)協(xié)同水平。如此一來，空間數(shù)據(jù)中心的海量信息資源可以在該架構(gòu)上，為城市不同部門、異構(gòu)系統(tǒng)之間的資源共享、業(yè)務(wù)協(xié)同提供空間數(shù)據(jù)信息支撐，通過多樣的服務(wù)形式，實(shí)現(xiàn)智慧城市的空間信息綜合應(yīng)用，支撐智慧城市發(fā)展。

智慧城市空間信息應(yīng)用的需求包括數(shù)據(jù)產(chǎn)品、地圖服務(wù)、目錄服務(wù)、數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)等多個方面?？臻g信息綜合應(yīng)用服務(wù)平臺是空間信息數(shù)據(jù)的進(jìn)出通道，是城市信息資源綜合管理中心，通過數(shù)據(jù)中心與服務(wù)平臺實(shí)現(xiàn)公共數(shù)據(jù)的加工整合和信息資源的交換共享。

服務(wù)平臺包括平臺門戶、目錄管理、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)管理、運(yùn)營維護(hù)等多個模塊，可以對政府各類信息資源進(jìn)行整合和統(tǒng)一管理，通過面向政府、企業(yè)、公眾等多個智慧門戶，提供包括數(shù)據(jù)服務(wù)、信息服務(wù)、軟件服務(wù)、知識服務(wù)在內(nèi)的諸多服務(wù)。數(shù)據(jù)服務(wù)狹義的理解為數(shù)據(jù)產(chǎn)品的提供與生產(chǎn)，數(shù)據(jù)產(chǎn)品包括矢量數(shù)據(jù)集、影像數(shù)據(jù)集、影像瓦片數(shù)據(jù)集、標(biāo)準(zhǔn)圖集、電子地圖、三維模型表現(xiàn)數(shù)據(jù)集等，數(shù)據(jù)產(chǎn)品可作為數(shù)據(jù)城市各個應(yīng)用的底圖數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上整合各類應(yīng)用；地圖服務(wù)是以標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口的形式來傳遞地理信息數(shù)據(jù)內(nèi)容，目錄服務(wù)是空間數(shù)據(jù)中心對外提供內(nèi)部數(shù)據(jù)資源目錄及元數(shù)據(jù)信息的一種服務(wù)接口，數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)是實(shí)現(xiàn)地理信息產(chǎn)品分發(fā)服務(wù)日常工作的業(yè)務(wù)流程化、辦公自動化。

從數(shù)據(jù)產(chǎn)品到地圖服務(wù)，從目錄服務(wù)到數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)，從開放式數(shù)據(jù)訪問到前置數(shù)據(jù)庫，空間數(shù)據(jù)中心與服務(wù)平臺將具備多個層次的應(yīng)用服務(wù)能力，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)信息在智慧城市的應(yīng)用。

四、結(jié)束語

通過城市空間數(shù)據(jù)中心與空間信息綜合應(yīng)用服務(wù)平臺的建設(shè)，能夠逐步建立面向智慧城市管理、運(yùn)營、服務(wù)等多個領(lǐng)域的城市空間數(shù)據(jù)資源體系，從而可以整合現(xiàn)有分散的數(shù)據(jù)資源，提供集中的統(tǒng)一的存儲和管理，為政府和社會公眾提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)存儲、更新、訪問機(jī)制，增加資源利用率，減少重復(fù)建設(shè)，配合大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等先進(jìn)的技術(shù)手段，基于航天云網(wǎng)的已有平臺，為城市管理發(fā)展和公眾便捷服務(wù)提供有效的支撐。

同時(shí)，智慧城市建設(shè)中必然會產(chǎn)生的新的大數(shù)據(jù)問題，如何實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)質(zhì)量的快速評估、對數(shù)據(jù)價(jià)值的深度挖掘、對數(shù)據(jù)安全的措施保障，如何推動數(shù)據(jù)的深層次利用，形成新的商業(yè)模式，這些都將成為新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。需要城市空間數(shù)據(jù)中心和綜合服務(wù)平臺在建設(shè)與運(yùn)營過程中，不斷吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，同時(shí)開拓進(jìn)取，有針對性的開展技術(shù)創(chuàng)新與重點(diǎn)攻關(guān)，推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展，讓城市更智慧，更美好。

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