數(shù)字古田地理空間框架建設(shè)方法探討*

陳守偉

(福建省地質(zhì)測繪院，福建 福州　350011)

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數(shù)字古田地理空間框架建設(shè)方法探討*

陳守偉

(福建省地質(zhì)測繪院，福建 福州350011)

摘要：數(shù)字縣域地理空間框架建設(shè)是設(shè)區(qū)市數(shù)字城市建設(shè)的補(bǔ)充和應(yīng)用擴(kuò)展，為縣政府的信息化工作提供基礎(chǔ)保障。為此，文章以數(shù)字古田地理空間框架的建設(shè)為例，對數(shù)字縣域地理空間框架建設(shè)的背景、目標(biāo)、內(nèi)容和實(shí)現(xiàn)以及應(yīng)用等進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并針對建設(shè)中遇到的問題提出了具體的解決方案。

關(guān)鍵詞：數(shù)字縣域地理空間框架；數(shù)字古田；示范應(yīng)用

0引言

數(shù)字城市地理空間框架的建設(shè)是隨著城市發(fā)展而提出的，分為國家、省區(qū)和市(縣)三級，它面向政府各部門、機(jī)構(gòu)及公眾，開展信息交換與應(yīng)用服務(wù)，促進(jìn)城市政府各部門間的數(shù)據(jù)交換和共享，旨在減少政府重復(fù)性投入，打破各部門信息壁壘，消除信息孤島，實(shí)現(xiàn)國家、省區(qū)、市(縣)上下貫通、橫向互聯(lián)，最終實(shí)現(xiàn)全國地理信息服務(wù)的“一個網(wǎng)、一張圖、一個平臺”的目標(biāo)。古田縣是寧德市縣域數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)的第一個試點(diǎn)縣，數(shù)字古田地理空間建設(shè)是數(shù)字寧德、數(shù)字福建和數(shù)字中國的一部分[1]。

1數(shù)字古田地理空間框建設(shè)目標(biāo)

數(shù)字古田地理空間框架按照數(shù)字城市地理空間框架相關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，緊緊圍繞古田縣經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展規(guī)劃綱要和“數(shù)字古田”建設(shè)需要，以滿足城市管理和政府決策需求為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，運(yùn)用3S和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)基礎(chǔ)進(jìn)行更新與完善，整理加工形成古田基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫，依托政務(wù)信息網(wǎng)和公眾網(wǎng)建成權(quán)威、唯一的地理信息公共平臺，為政府宏觀決策、應(yīng)急管理、社會公益服務(wù)提供一站式地理信息綜合服務(wù)，推動古田縣信息化進(jìn)程，提升古田縣政務(wù)信息管理和服務(wù)水平。

2建設(shè)內(nèi)容及實(shí)現(xiàn)

2.1數(shù)字古田地理空間框架建設(shè)的內(nèi)容

數(shù)字古田地理空間框架建設(shè)內(nèi)容包括基礎(chǔ)地理信息資源建設(shè)、地理信息公共平臺建設(shè)、典型示范應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)、運(yùn)行支撐環(huán)境與政策機(jī)制建設(shè)等4個方面[2]，如圖1所示。

圖1　數(shù)字古田地理空間框架建設(shè)內(nèi)容Fig.1　Contents of digital Gutian geospatial framework construction

2.1.1基礎(chǔ)地理信息資源建設(shè)

根據(jù)項(xiàng)目需求，在數(shù)字寧德地理空間框架提供的公共框架數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，結(jié)合古田縣現(xiàn)有數(shù)據(jù)情況，補(bǔ)充生產(chǎn)和更新古田縣范圍內(nèi)各類基礎(chǔ)地理信息資源，并按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對數(shù)據(jù)進(jìn)行整合改造，構(gòu)建政務(wù)版公共地理框架數(shù)據(jù)和公眾版公共地理框架數(shù)據(jù)，研發(fā)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對基礎(chǔ)地理信息資源和公共地理框架數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和維護(hù)更新。

1)根據(jù)實(shí)際需要，對基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充生產(chǎn)：根據(jù)住建局的控規(guī)需要，測制古田縣主城區(qū)1∶1 000大比例尺3D(DEM、DOM、DLG)數(shù)據(jù)；根據(jù)古田縣民政局和公安局的業(yè)務(wù)需要，采集古田縣中心城區(qū)地名地址數(shù)據(jù)，完善地名地址數(shù)據(jù)庫；根據(jù)古田縣住建局和綜治辦的管理需求，生產(chǎn)古田縣主城區(qū)三維城市景觀模型數(shù)據(jù)。

2)對現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行整合建庫：整合現(xiàn)有1∶500比例尺DLG數(shù)據(jù)；整合現(xiàn)有遙感影像數(shù)據(jù)和新生產(chǎn)的1∶1 000DOM數(shù)據(jù)；研發(fā)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)文件式管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對以上數(shù)據(jù)的集中管理。

3)地理空間框架數(shù)據(jù)整合建庫：利用1∶500和1∶1 000等比例尺DLG數(shù)據(jù)、高分辨率影像數(shù)據(jù)以及地名地址數(shù)據(jù)，生產(chǎn)18-20級矢量電子地圖、影像電子地圖；對采集的地名地址數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化改造，形成標(biāo)準(zhǔn)的地名地址數(shù)據(jù)庫。

2.1.2地理信息公共平臺門戶網(wǎng)站建設(shè)

數(shù)字古田地理空間框架將分別建設(shè)運(yùn)行于政務(wù)信息網(wǎng)環(huán)境的政務(wù)版地理信息公共平臺和運(yùn)行于因特網(wǎng)環(huán)境的公眾版地理信息公共平臺。政務(wù)版地理信息公共平臺依托寧德市政務(wù)版地理信息公共平臺的運(yùn)維管理系統(tǒng)與在線服務(wù)系統(tǒng)，搭建古田縣政務(wù)版地理信息公共平臺門戶網(wǎng)站，通過政務(wù)信息網(wǎng)為政府部門提供地理信息服務(wù)；公眾版地理信息公共平臺依托“天地圖·寧德”運(yùn)維管理系統(tǒng)與在線服務(wù)系統(tǒng)，搭建“天地圖·古田”門戶網(wǎng)站，為政務(wù)公開、企事業(yè)單位及社會公眾提供地理信息服務(wù)，主要通過桌面端為用戶提供服務(wù)。

2.1.3典型示范應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)

基于地理信息公共平臺，對接古田縣城鎮(zhèn)地籍管理系統(tǒng)、古田縣教育局城域綜合信息平臺等2個現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)，研發(fā)古田縣農(nóng)轉(zhuǎn)用數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，協(xié)助古田縣國土資源局業(yè)務(wù)開展。典型示范應(yīng)用系統(tǒng)緊密結(jié)合建設(shè)單位的應(yīng)用需求，在數(shù)字古田地理空間框架數(shù)據(jù)和公共平臺的基礎(chǔ)上進(jìn)行建設(shè)和對接，積累成功應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，推進(jìn)數(shù)字古田在政府各部門、機(jī)構(gòu)和公眾用戶中推廣應(yīng)用，以此產(chǎn)生長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

2.1.4運(yùn)行支持環(huán)境構(gòu)建

2.1.4.1運(yùn)行支撐環(huán)境建設(shè)

結(jié)合古田縣國土資源局目前的軟硬件、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)情況，建立能夠支撐本項(xiàng)目實(shí)施及建設(shè)成果長期應(yīng)用的局域網(wǎng)、政務(wù)信息網(wǎng)及公眾網(wǎng)不同網(wǎng)絡(luò)的軟件環(huán)境、硬件環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和機(jī)房環(huán)境。

1)局域網(wǎng)環(huán)境：利用古田縣國土資源局現(xiàn)有的機(jī)房環(huán)境，補(bǔ)充軟硬件設(shè)備，利用基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫文件式管理系統(tǒng)來管理涉密數(shù)據(jù)。

2)政務(wù)網(wǎng)環(huán)境：依托數(shù)字寧德地理空間框架的政務(wù)網(wǎng)環(huán)境，建立能夠支撐政務(wù)網(wǎng)運(yùn)行的環(huán)境，用于支撐政務(wù)版地理信息公共平臺運(yùn)行，增購相應(yīng)設(shè)備以滿足應(yīng)用需求。

3)政務(wù)外網(wǎng)：依托數(shù)字寧德地理空間框架的政務(wù)外網(wǎng)環(huán)境，建立能夠支撐政務(wù)外網(wǎng)運(yùn)行的環(huán)境，用于支撐公眾版地理信息公共平臺運(yùn)行，增購相應(yīng)設(shè)備以滿足應(yīng)用需求。

2.1.4.2標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系建設(shè)

參照數(shù)字城市地理空間框架、地理信息公共平臺建設(shè)的有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和管理規(guī)定，在數(shù)字寧德地理空間框架建設(shè)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的基礎(chǔ)上，結(jié)合古田縣實(shí)際情況，補(bǔ)充制定相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范和管理制度，為項(xiàng)目建設(shè)及成果應(yīng)用推廣提供指導(dǎo)依據(jù)。

2.1.4.3運(yùn)行管理機(jī)制建設(shè)

建立健全質(zhì)量保障體系、安全保障體系、管理維護(hù)體系等機(jī)制，為數(shù)字古田地理空間框架持續(xù)有效運(yùn)行提供保障。

2.2數(shù)字古田地理空間框架建設(shè)總體技術(shù)架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)

建設(shè)技術(shù)遵循國家和省統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，綜合考慮古田縣政府的宏觀決策、應(yīng)急管理、社會公益服務(wù)對地理信息服務(wù)的迫切要求，兼顧古田縣城市未來的應(yīng)用擴(kuò)展。基于此，數(shù)字古田地理空間框架選擇采用以面向服務(wù)(Service-Oriented Architecture，SOA)體系架構(gòu)為主體的平臺總體架構(gòu)，基于對象/組件模型的分布式計(jì)算技術(shù)，遵從松耦合體系結(jié)構(gòu)，通過使用Web Services定義接口和組合不同的Web組件?？蚣苡蓴?shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層以及運(yùn)行支持環(huán)境構(gòu)成，各層邏輯上獨(dú)立，由用戶接口互聯(lián)，形成一個有機(jī)的整體?？傮w技術(shù)架構(gòu)，如圖2所示。

圖2　數(shù)字古田地理空間框架建設(shè)總體技術(shù)架構(gòu)圖Fig.2　Overall technical architecture diagram of digital Gutian geospatial framework construction

2.2.1數(shù)據(jù)層

采用Oracle等大型對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理空間數(shù)據(jù)，支持海量數(shù)據(jù)管理，內(nèi)容主要包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、公共地理框架數(shù)據(jù)庫等。

2.2.2服務(wù)層

服務(wù)與接口共同構(gòu)建了服務(wù)層，也即是地理信息公共平臺。選擇穩(wěn)定可靠成熟的主流GIS平臺，采用SOA和J2EE技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)，采用面向?qū)ο蟆⒔M件和插件技術(shù)，具備良好的可擴(kuò)展性，并且采用工作流技術(shù)處理業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)及圖文一體化工作模式。所提供的服務(wù)既包括服務(wù)注冊、服務(wù)管理、元數(shù)據(jù)服務(wù)等通用功能；也包括WMS、WFS、WFS-G等標(biāo)準(zhǔn)OGC接口模式，同時，涵蓋專題制圖、查詢檢索、空間分析、地址匹配、地圖可視化等GIS功能服務(wù)，這些服務(wù)以接口(包括WebControl、JavaScriptAPI、FlexAPI、SOAP服務(wù)等)的方式向不同的用戶提供服務(wù)。

2.2.3應(yīng)用層

構(gòu)筑多層次的服務(wù)體系，是數(shù)字古田地理空間框架核心功能的外在體現(xiàn)，是與其它專業(yè)系統(tǒng)溝通、對接、集成的主要途徑。根據(jù)數(shù)據(jù)用戶的不同，設(shè)計(jì)針對不同用戶特點(diǎn)的應(yīng)用客戶端。

2.2.4運(yùn)行支持環(huán)境

包括網(wǎng)絡(luò)、管理維護(hù)、安全保障、標(biāo)準(zhǔn)體系和質(zhì)量保障體系共5個方面：

1)框架涉及的主要網(wǎng)絡(luò)環(huán)境包括局域網(wǎng)、政務(wù)信息網(wǎng)和因特網(wǎng)。局域網(wǎng)主要管理基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和地理空間框架數(shù)據(jù)，并向國土、規(guī)劃等專業(yè)用戶提供涉密基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的應(yīng)用服務(wù)。政務(wù)信息網(wǎng)主要向政府部門(包括專業(yè)政務(wù)用戶與綜合管理用戶)提供政務(wù)地理框架數(shù)據(jù)服務(wù)和功能服務(wù)。因特網(wǎng)主要向企業(yè)和社會公眾用戶提供公眾地理框架數(shù)據(jù)服務(wù)和功能服務(wù)[3]。

2)管理維護(hù)體系為平臺提供各種管理維護(hù)功能，包括用戶管理、權(quán)限管理、數(shù)據(jù)備份、安全審計(jì)、服務(wù)分發(fā)管理、數(shù)據(jù)分發(fā)管理等。

3)安全保障體系為平臺提供安全解決方案，保障平臺的安全運(yùn)行。安全解決方案包括網(wǎng)絡(luò)、硬件、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用系統(tǒng)、人員管理等多個層次，是一個綜合的解決方案。安全解決方案符合保密部門的相關(guān)規(guī)定，符合安全標(biāo)準(zhǔn)。

4)標(biāo)準(zhǔn)體系是實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息共享的強(qiáng)有力支撐，包括對地理信息共享所需各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的研究、制定和實(shí)施。建立基礎(chǔ)地理信息共享標(biāo)準(zhǔn)體系能有效地保障和促進(jìn)基礎(chǔ)地理信息的共享，是實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通必不可少的前提和保障。

5)質(zhì)量保障體系是指導(dǎo)數(shù)字古田地理空間框架建設(shè)的數(shù)據(jù)、服務(wù)、系統(tǒng)開發(fā)、運(yùn)行管理及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境建設(shè)等方面的質(zhì)量規(guī)范和管理制度。

3應(yīng)用服務(wù)

數(shù)字古田地理空間框架的建成將為政府部門、機(jī)構(gòu)和公眾提供豐富的地理信息數(shù)據(jù)服務(wù)和便捷的應(yīng)用開發(fā)服務(wù)。

3.1地理信息數(shù)據(jù)服務(wù)

可提供的地理信息數(shù)據(jù)包括：電子地圖、影像數(shù)據(jù)、高程數(shù)據(jù)、地理實(shí)體數(shù)據(jù)、精細(xì)三維模型、地名地址數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)均以在線服務(wù)的形式提供，這些服務(wù)都是標(biāo)準(zhǔn)的OGC服務(wù)，用戶通過服務(wù)接口就可以調(diào)用全縣范圍的線劃電子地圖和影像電子地圖，地圖比例尺最大可到1∶500；用戶還可以通過地名地址數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)地名定位、地址匹配等。經(jīng)過脫密處理可提供政府各部門和公眾使用的18-20級電子地圖，如圖3所示。

3.2應(yīng)用開發(fā)服務(wù)

可提供系統(tǒng)快速定制、服務(wù)接口、API三個層次的應(yīng)用開發(fā)服務(wù)。通過系統(tǒng)快速定制服務(wù)，用戶通過定制數(shù)據(jù)、功能，就可以實(shí)現(xiàn)“0編碼”快速搭建簡單的應(yīng)用系統(tǒng)；通過服務(wù)接口服務(wù)，用戶對已有的應(yīng)用系統(tǒng)稍作改造即可將框架提供的各種數(shù)據(jù)服務(wù)、功能服務(wù)接入其中；通過API服務(wù)，用戶能夠基于框架開發(fā)復(fù)雜的地理信息應(yīng)用系統(tǒng)?；诰?xì)三維模型的地名地址查詢應(yīng)用系統(tǒng)，如圖4所示。

圖3　數(shù)字古田18-20級電子地圖Fig.3　Digital Gutian 18-20 level electronic map

圖4　基于數(shù)字古田精細(xì)三維模型的地名地址查詢應(yīng)用系統(tǒng)Fig.4　Place name and address inquiry application system based on digital Gutian fine 3D model

4存在問題及解決方案

4.1更新維護(hù)人才缺乏

縣級政府職能管理部門日常工作主要以業(yè)務(wù)為主，加以地域、待遇等原因，造成地理信息人才缺乏，給地理信息公共服務(wù)平臺的日常維護(hù)和持續(xù)性更新工作帶來困難，不利于平臺的長期發(fā)展。以古田縣國土資源局為例，根據(jù)其業(yè)務(wù)職責(zé)，全局設(shè)有7個部門，包括人事秘書股、建設(shè)用地管理股、地籍與規(guī)劃測繪管理股、礦產(chǎn)開發(fā)與地質(zhì)環(huán)境股、法規(guī)監(jiān)察股、審批股及監(jiān)察室等，均未設(shè)立專門的信息化或計(jì)算機(jī)專業(yè)人才崗位。局內(nèi)部信息化建設(shè)和維護(hù)工作一般采取外包形式，如采購業(yè)務(wù)平臺、城鎮(zhèn)地籍管理系統(tǒng)委托由供貨方進(jìn)行維護(hù)，機(jī)房運(yùn)行與維護(hù)工作承包給外部電腦工作室，可見一旦供貨方出現(xiàn)問題，系統(tǒng)維護(hù)則出現(xiàn)斷裂，導(dǎo)致平臺擱淺或廢棄。可行的解決方式是由市一級管理單位配設(shè)專門的運(yùn)維管理團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)縣級地理信息公共服務(wù)平臺的運(yùn)維和更新工作，發(fā)揮地理信息人才集聚效應(yīng)，確保平臺的長效運(yùn)行。

4.2數(shù)據(jù)涉密級別高，共享程度有限

以古田縣為例，基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)多為大比例尺DLG、DEM和DOM數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)涉密級別高，只能運(yùn)行于涉密內(nèi)網(wǎng)；運(yùn)行于政務(wù)網(wǎng)和公眾網(wǎng)數(shù)據(jù)涉及的脫密程序復(fù)雜，且只能部署切片數(shù)據(jù)。目前，縣政府一般把機(jī)房建設(shè)在下屬其中一個部門(古田設(shè)在縣國土資源局)，城建、水利、規(guī)劃等其他部門需要用原始數(shù)據(jù)開展工作時，傳輸方式仍以離線硬拷貝為主，不能充分發(fā)揮地理信息公共服務(wù)平臺的數(shù)據(jù)交換與共享優(yōu)越性，造成軟硬件資源的浪費(fèi)。較好的解決方式是從國家層面重新定制涉密層級，且提高政務(wù)專網(wǎng)的涉密級別，提高政務(wù)專網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸帶寬等。

4.3軟硬件建設(shè)投資過大

數(shù)字縣域地理空間框架建設(shè)對縣一級政府來說，是一項(xiàng)涉及面廣、綜合性強(qiáng)的高投資工程，特別是軟硬件支撐環(huán)境建設(shè)一次性投資過大，給縣級政府財(cái)政帶來壓力，影響了項(xiàng)目立項(xiàng)上馬。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，可以由省一級或市一級搭建軟硬件云平臺，縣一級通過云平臺租用軟硬件服務(wù)，節(jié)省建設(shè)經(jīng)費(fèi)，減少重復(fù)投資，同時減輕縣一級的運(yùn)維管理壓力。

5結(jié)束語

數(shù)字縣域地理空間框架建設(shè)是一項(xiàng)持續(xù)的工作，數(shù)據(jù)更新維護(hù)和后續(xù)的應(yīng)用推廣更為重要。數(shù)據(jù)內(nèi)容的豐富性和良好的時效性是平臺的生命力之所在，持續(xù)且有計(jì)劃保持?jǐn)?shù)據(jù)更新維護(hù)，才能吸引越來越多的人基于框架開發(fā)各種應(yīng)用系統(tǒng)。數(shù)字縣域地理空間框架只有得到廣泛推廣應(yīng)用，才會更加凸顯其經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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Discussion on Construction Method of Digital Gutian Geospatial Framework

CHEN Shou-wei

(FujianInstituteofSurveyingandMappingofGeology，F(xiàn)uzhouFujian350011，China)

Abstract：The construction of digital county geospatial framework is the supplement and appliation extension in the digital city construction.Its aim is to provide the basic guarantee for the information work of government at the county level.For this reason，taking the construction of digital Gutian geospatial framework as an example，this paper describes the background，goal，content，implementation and application of digital county geospatial framework construction in detail，and gives the specified solution for the problems in the construction.

Key words：digital county geospatial framework；digital Gutian；demonstration application

作者簡介：陳守偉(1972～)，男，福建古田人，碩士，高級工程師，現(xiàn)主要從事測繪技術(shù)應(yīng)用方面的工作。

中圖分類號：P 208； P 209

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1007-9394(2016)01-0022-03

收稿日期：2016-01-06

地礦測繪2016，32(1)：22～24

CN 53-1124/TDISSN 1007-9394

Surveying and Mapping of Geology and Mineral Resources