基于ArcGIS地理平臺的智慧城市建設(shè)

文｜任志峰

在智慧城市的建設(shè)中，GIS的定位在發(fā)生著改變，《關(guān)于促進智慧城市健康發(fā)展的指導意見》明確提出要“以城市統(tǒng)一的地理空間框架和人口、法人等信息資源為基礎(chǔ)，疊加各部門、各行業(yè)相關(guān)業(yè)務(wù)信息，加快促進跨部門協(xié)同應(yīng)用”。地理空間框架，不再是傳統(tǒng)意義上的專業(yè)化信息系統(tǒng)：一方面，各專業(yè)應(yīng)用都需要GIS，GIS成為了支持各行業(yè)智慧化運營的空間基礎(chǔ)設(shè)施；另一方面，智慧城市面向大眾、服務(wù)大眾，大眾習慣于互聯(lián)網(wǎng)地圖各種應(yīng)用，而非專業(yè)化的地理信息系統(tǒng)。GIS走過了一開始的以文件為中心的應(yīng)用時代，也走過了以數(shù)據(jù)庫為中心的系統(tǒng)建設(shè)時代，最近也走過了以服務(wù)器為中心的應(yīng)用服務(wù)時代，接下來迎接智慧城市的將是地理空間框架。

基于ArcGIS的智慧城市地理空間框架建設(shè)內(nèi)容

從信息系統(tǒng)建設(shè)角度考慮，統(tǒng)一的地理空間框架能夠有效的降低新建系統(tǒng)的建設(shè)經(jīng)濟、人力和時間成本，促進地理信息在一些非傳統(tǒng)GIS領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用。更多不同行業(yè)的專業(yè)數(shù)據(jù)“上圖”又能反過來加快不同行業(yè)、不同部門之間異構(gòu)數(shù)據(jù)和信息的聯(lián)動，在共享和協(xié)同這兩個層次上發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢，信息化和智慧化之間形成相互依靠，相互促進的機制，達到建設(shè)智慧城市的目的。具體而言，我們認為基于ArcGIS的智慧城市地理空間框架可以由三部分構(gòu)成：一是地理資源共享平臺，二是基于地圖的協(xié)同管理服務(wù)平臺，三是基于地圖的泛在信息支撐平臺。

1、地理資源共享平臺

智慧城市的核心在于政府部門的協(xié)同共享、行業(yè)的互動協(xié)調(diào)、城市的精細化運行管理、人與自然的和諧相處。但在智慧城市建設(shè)中，一直存在著數(shù)據(jù)、信息、知識共享和決策協(xié)同跨城市管理部門綜合集成的“管理墻”障礙問題，存在知識服務(wù)跨各種系統(tǒng)和平臺綜合集成的“技術(shù)墻”障礙問題。從GIS的角度考慮，要實現(xiàn)信息資源在地圖上的共享首先需要實現(xiàn)地圖資源本身的開放，也就是方便地將傳統(tǒng)GIS意義上的地圖服務(wù)開放給不同職能部門共同使用。為此，地理資源共享平臺需要達到以下目標：

建立較為完善的公共地理信息數(shù)據(jù)體系（包括基礎(chǔ)地理地圖數(shù)據(jù)及行業(yè)專業(yè)空間資源數(shù)據(jù)）；建立“一站式”在線地理信息服務(wù)平臺，提供一站式的地理信息綜合服務(wù)，建成分布式的地理信息共享與應(yīng)用開發(fā)環(huán)境，提供信息瀏覽、標圖制圖、導航定位、信息加載、系統(tǒng)搭建等地理信息服務(wù)功能，為各應(yīng)用系統(tǒng)提供權(quán)威高效的地理信息服務(wù)。形成公共服務(wù)平臺業(yè)務(wù)化運行維護與管理機制：建立健全“地理資源共享平臺”運行維護有關(guān)規(guī)定和管理辦法，建成“公共服務(wù)平臺”服務(wù)管理、運行調(diào)度等系統(tǒng)，形成24小時不間斷運行服務(wù)機制，為“公共服務(wù)平臺”的資源管理、服務(wù)調(diào)度、運行監(jiān)控及適時更新等提供有力的保障。

地理資源共享平臺的定位是智慧城市的基礎(chǔ)設(shè)施。共享的通用地圖底圖充分發(fā)揮地理信息資源的最大效益，有效降低了新建系統(tǒng)的邊際成本；另一方面，不同職能部門也能方便地將專業(yè)的地圖資源（如氣象、交通、地下管線等）共享，有力地推進不同單位部門對城市空間信息的高效利用。

地理資源共享平臺在整個智慧城市地理空間框架中接入并共享了大量成型的通用和專題空間信息，最大限度的發(fā)揮了已有信息資源的作用；同時降低了構(gòu)建基于地圖的專業(yè)應(yīng)用的門檻，降低了未來數(shù)據(jù)整合成本，讓跨部門協(xié)同工作，指揮決策成為可能。

地理資源共享平臺整體構(gòu)架

地圖協(xié)同管理平臺界面截圖

2、地圖協(xié)同管理平臺

地圖協(xié)同管理平臺是一個基于地圖的內(nèi)容托管平臺，用來分享和傳播以網(wǎng)絡(luò)制圖和地理信息服務(wù)為代表的各種基于地圖的信息資源。平臺主要功能是提供大量的底圖，創(chuàng)建、管理群組和資源，上傳、共享地圖和應(yīng)用，從 API、模板和工具創(chuàng)建地圖和應(yīng)用程序，搜索相關(guān)的有用底圖、數(shù)據(jù)和可配置的 GIS 資源，以及進行應(yīng)用模板開發(fā)。

該平臺重點強調(diào)基于地圖的協(xié)同能力，基于地圖協(xié)同管理平臺用戶不僅能夠獲得地圖，而且還能夠與不同專業(yè)不同單位的人士協(xié)同工作。例如智慧水務(wù)應(yīng)用場景：城市暴雨可能導致下水道堵塞而造成城市內(nèi)澇，排水集團工作人員需要整合自有的管網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)、氣象部門提供的未來降雨量預(yù)測專題圖以及交通部門提供的實時路況信息綜合分析，進而得到合理的維修維護計劃和內(nèi)澇風險預(yù)警專題信息，提交給應(yīng)急部門以便其公開發(fā)布的城市內(nèi)澇預(yù)警系統(tǒng)。

地圖協(xié)同管理平臺主要流程

基于地圖的泛在信息支撐平臺構(gòu)架

3、基于地圖的泛在信息支撐平臺

智慧城市的意義在于“更透徹的感知、更全面的互聯(lián)互通和更深入的智能化”, 其基礎(chǔ)是傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和因特網(wǎng)在各行各業(yè)的高效融合與綜合應(yīng)用。這種能夠?qū)崿F(xiàn)人與人、人與物乃至物與物之間隨時隨地溝通的全新網(wǎng)絡(luò)環(huán)境稱為泛在網(wǎng)絡(luò)。各種傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)為泛在網(wǎng)絡(luò)帶來的大量信息有一個共同的特點：實時性。泛在網(wǎng)絡(luò)，通過無線通信方式智能組網(wǎng)，形成一個自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)所覆蓋區(qū)域中感知對象的各種信息，并將處理后的信息傳遞給用戶。這些信息，我們稱之為泛在信息，對泛在信息的支撐也是地圖平臺在智慧城市公共服務(wù)支撐平臺中的一個重要角色，有必要建立專門的基于地圖的泛在信息支撐平臺。

基于地圖的泛在信息支撐平臺是一個實時信息的中央處理器，對產(chǎn)生海量流數(shù)據(jù)的實時連續(xù)的展示與處理分析。

泛在信息支撐平臺可以接入各種異構(gòu)的實時數(shù)據(jù)流，可應(yīng)用于車輛、人員、設(shè)備等動態(tài)目標的跟蹤，對PM2.5污染、交通擁堵、降水監(jiān)控等直觀展示，實現(xiàn)實時態(tài)勢感知；更好的進行輔助決策支持。在實際應(yīng)用中，泛在信息支撐平臺的使用場景可以分為物聯(lián)網(wǎng)實時態(tài)勢感知、移動目標監(jiān)控、企業(yè)級數(shù)據(jù)整合以及眾包數(shù)據(jù)集成等幾類。

不論何種應(yīng)用場景，均是智慧城市公共服務(wù)支撐平臺對物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展潮流的積極響應(yīng)，能夠應(yīng)對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)量大、類型復雜、高度動態(tài)和時空特性，可以理解為基于GIS的物聯(lián)網(wǎng)中間件，同時也和地理資源共享平臺一起成為整個智慧城市信息化建設(shè)的資源池。

泛在信息支撐平臺使用場景

基于ArcGIS的智慧城市地理空間框架建設(shè)實踐

“數(shù)字衡陽市縣一體化地理信息公共服務(wù)云平臺”項目于2015年3月正式啟動，2015年10月完成招投標，并在今年8月完成部署與試運行。據(jù)了解，湖南省衡陽市國土資源局在平臺建設(shè)的設(shè)計過程中遇到了縣級公共服務(wù)平臺建設(shè)經(jīng)費壓力過大、縣級單位技術(shù)能力不足、縣級平臺建設(shè)周期長而緊、市縣兩級平臺應(yīng)用門檻高四大難題。為了解決這些難題，平臺建設(shè)遵循“標準一體化、數(shù)據(jù)一體化、硬件一體化、軟件一體化、應(yīng)用一體化和運維一體化”六位一體化的設(shè)計原則，經(jīng)過不斷的探索和大量新技術(shù)的應(yīng)用，建立了兩種市縣一體化的模式：多租戶模式和多工作組模式。

其中，多租戶模式是云計算的基本屬性之一，它能將市縣兩級一體化與市縣兩級獨立性相統(tǒng)一，讓市縣兩級租戶間既能共享硬件、軟件、公共服務(wù)平臺資源，提高資源利用率，降低建設(shè)成本，同時市縣兩級數(shù)據(jù)、應(yīng)用又相互隔離，保障了租戶間數(shù)據(jù)的安全性與保密性。而且多租戶模式不需要專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)、建設(shè)周期在分鐘級別。

多工作組模式是指市縣兩級委辦局以工作組形式進入平臺。具體來說，就是市縣兩級委辦局分別依托市縣兩級平臺，不需要硬件、軟件、公共服務(wù)平臺資源，在平臺中創(chuàng)建自己的工作組，在平臺內(nèi)市縣與各委辦局即可完成協(xié)同工作。

多租戶模式主要是為了實現(xiàn)縱向多租戶之間的共享，支持市縣兩級平臺、縣縣平臺之間服務(wù)、地圖、應(yīng)用模板等的共享。而多工作組模式主要是為了實現(xiàn)橫向工作組之間的共享，支持市級或縣級平臺內(nèi)部各個委辦局、科室建立的工作組之間服務(wù)、地圖、應(yīng)用模板等的共享。

建成后的平臺擁有一個數(shù)字衡陽時空信息大數(shù)據(jù)中心、一套市縣一體化標準體系、一個數(shù)字衡陽市縣一體化地理信息公共服務(wù)云平臺以及多種應(yīng)用模式。平臺除了創(chuàng)新性地采用私有云多租戶模式，還在市縣一體化標準體系、測繪數(shù)據(jù)生產(chǎn)管理機制等方面實現(xiàn)了突破和創(chuàng)新。采用云GIS技術(shù)構(gòu)建的數(shù)字衡陽市縣一體化地理信息公共服務(wù)云平臺，實現(xiàn)了市縣地理信息一體化管理、共享和協(xié)同服務(wù)；制定了完整的市縣一體化標準體系；創(chuàng)新了基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)生產(chǎn)與管理機制；創(chuàng)建了基于標準體系的“一鍵制圖”技術(shù)。

基于ArcGIS的智慧城市地理空間框架主要集中了地理資源共享平臺、地圖協(xié)同管理平臺和基于地圖的泛在信息支撐平臺建設(shè)。其中的地理資源共享平臺和基于地圖的泛在信息支撐平臺主要提供信息資源支撐，地圖協(xié)同管理平臺則可以定位為智慧城市Web平臺的入口。在智慧城市建設(shè)推進過程中，三個平臺，相輔相成，且并非缺一不可。各地可以根據(jù)自身的信息化水平和智慧城市建設(shè)側(cè)重點選擇不同的組合，通過數(shù)據(jù)的地圖融合與智慧的空間決策，實現(xiàn)政府部門的協(xié)同共享、行業(yè)的互動協(xié)調(diào)、城市的精細化運行管理、人與自然的和諧相處，助建“城市讓生活更美好、科技讓城市更智慧”的愿景。