“數(shù)字禹城”地理空間框架建設(shè)與應(yīng)用研究

劉紅英，邢光虎

(德州市測(cè)繪研究院，山東 德州 253000)

1 引 言

目前，“數(shù)字禹城”地理空間框架已正式開通運(yùn)行，作為縣域數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)項(xiàng)目，“數(shù)字禹城”是禹城市信息化建設(shè)的重要組成部分，是數(shù)字中國(guó)、數(shù)字山東的重要節(jié)點(diǎn)。該項(xiàng)目完成了禹城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的整合與更新，建立了禹城市一體化地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了國(guó)土、旅游、公眾等多個(gè)領(lǐng)域的地理信息數(shù)據(jù)在線應(yīng)用與服務(wù)，同時(shí)建成了“天地圖·禹城”節(jié)點(diǎn)，率先實(shí)現(xiàn)了國(guó)家、省、市、縣、鎮(zhèn)五級(jí)節(jié)點(diǎn)的互聯(lián)互通，促進(jìn)了基礎(chǔ)地理信息的在線共享與服務(wù)[1]。

2 框架建設(shè)內(nèi)容

結(jié)合禹城市的實(shí)際情況，從滿足政府和各部門的應(yīng)用需求出發(fā)，建立現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)的、完善的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)數(shù)據(jù)提取和重組、要素?cái)U(kuò)充等整合處理，對(duì)公共服務(wù)管理系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化開發(fā)，建設(shè)禹城市唯一且權(quán)威的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，并依托互聯(lián)網(wǎng)和禹城市政務(wù)網(wǎng)，為政府和各部門提供地理信息一站式服務(wù)。以公共服務(wù)平臺(tái)為基礎(chǔ)，選擇國(guó)土、旅游、公眾三個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用示范，建設(shè)禹城市土地動(dòng)態(tài)執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)、旅游查詢系統(tǒng)、政府門戶網(wǎng)站公眾電子地圖系統(tǒng)(天地圖·禹城)，引導(dǎo)和推進(jìn)地理信息資源在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，框架建設(shè)內(nèi)容如圖1所示[2]。

3 關(guān)鍵技術(shù)

禹城市地理空間框架建設(shè)中應(yīng)用到很多的關(guān)鍵技術(shù)，本文主要介紹以下3種關(guān)鍵技術(shù)。

3.1 采用多層體系架構(gòu)數(shù)據(jù)建庫(kù)技術(shù)

地理空間數(shù)據(jù)是框架建設(shè)的基礎(chǔ)，本項(xiàng)目從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，在現(xiàn)有地理信息資源的基礎(chǔ)上，采用多層體系架構(gòu)數(shù)據(jù)建庫(kù)技術(shù)。多層體系架構(gòu)就是把用戶端的業(yè)務(wù)邏輯獨(dú)立出來(lái)，使之與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中存儲(chǔ)過(guò)程合并在一起，構(gòu)成應(yīng)用層，以提高計(jì)算能力，實(shí)現(xiàn)靈活性，在這種結(jié)構(gòu)中用戶端僅僅是處理圖形用戶界面(GUI)，中間又增加了一層，稱為Web服務(wù)器層，形成了多層體系結(jié)構(gòu)，如圖2所示。禹城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)，以地理信息數(shù)據(jù)資源為核心，以網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)為支撐，應(yīng)用ArcGIS 10.0+ArcSDE 10.0+Oracle 11G的方案構(gòu)建可配置的功能組件，實(shí)現(xiàn)了地理信息數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、組織、管理、檢索以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)的交換與數(shù)據(jù)質(zhì)檢模塊、數(shù)據(jù)入庫(kù)與更新模塊、數(shù)據(jù)查詢?yōu)g覽模塊等一系列建庫(kù)工作，最終建立了現(xiàn)勢(shì)性較強(qiáng)的含多種類、多尺度、多時(shí)段和多分辨率的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)體系[3]。

圖1 框架建設(shè)內(nèi)容

圖2 多層體系結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 基于可伸縮地址模型的地理編碼技術(shù)

本項(xiàng)目針對(duì)禹城市不同地址表達(dá)的差異性，利用可伸縮的地址模型實(shí)現(xiàn)了一種基于地址分詞的地理編碼技術(shù)，其原理是參照地址詞典，對(duì)地名地址進(jìn)行分詞形成地址要素，再將地址要素形成查詢條件與地理編碼庫(kù)進(jìn)行匹配，以此實(shí)現(xiàn)地名信息向空間坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。可伸縮地址模型是以地名地址的描述粒度為基礎(chǔ)，根據(jù)規(guī)定不同粒度層次地名地址的描述規(guī)則，以此實(shí)現(xiàn)地址表達(dá)的自動(dòng)伸縮，模型中將地址描述分成4個(gè)層次，即行政區(qū)域地名、街巷名(社區(qū)名或小區(qū)名)、門樓址或標(biāo)志物名、單位名，利用四個(gè)層次地址的有序組合來(lái)精確定位地址，如圖3所示。比如，街巷名(小區(qū)名)是唯一的，可以利用“街巷名(小區(qū)名)+門樓址”來(lái)精確定位一個(gè)地址，再比如，利用“行政區(qū)域地名+單位名”也可以準(zhǔn)確定位一個(gè)地址?；诳缮炜s地址模型提出了地理編碼數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建方案，實(shí)現(xiàn)了專題數(shù)據(jù)與地理信息的疊加[4]。

圖3 可伸縮地址編碼模型圖

3.3 地圖顯示的動(dòng)態(tài)緩存與快速調(diào)度技術(shù)

目前，互聯(lián)網(wǎng)地圖服務(wù)廣泛采用地圖緩存的方法來(lái)提升訪問效率，它的原理是按照相關(guān)數(shù)學(xué)規(guī)則把地圖裁切成一系列的圖片來(lái)保存，當(dāng)用戶發(fā)出訪問請(qǐng)求時(shí)，服務(wù)器直接返回當(dāng)前顯示區(qū)域相對(duì)應(yīng)的緩存瓦片。此種方法的弊端是，因?yàn)榈貓D緩存時(shí)都是生成的靜態(tài)圖片，不可避免會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)變化停滯、資源冗余和更新困難等情況，影響訪問速度和效率。為此，本項(xiàng)目應(yīng)用了地圖顯示的動(dòng)態(tài)緩存與快速調(diào)度技術(shù)，即建立一個(gè)中間件-“偽服務(wù)”，當(dāng)客戶端發(fā)出請(qǐng)求時(shí)，通過(guò)中間件來(lái)調(diào)度不同的服務(wù)請(qǐng)求，這種方式使得中間件兩端都是低耦合的結(jié)構(gòu)，不僅能方便客戶端的使用，而且能降低服務(wù)器的負(fù)擔(dān)來(lái)提升地圖瀏覽的速度，提高服務(wù)的效率，原理圖如圖4所示[5]。

圖4 動(dòng)態(tài)緩存與快速調(diào)度技術(shù)原理圖

4 建設(shè)成果與應(yīng)用

4.1 建設(shè)成果

項(xiàng)目建設(shè)的成果包括完成了禹城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的整合與更新，建立了現(xiàn)勢(shì)性較強(qiáng)的含多種類、多尺度、多時(shí)段和多分辨率的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)體系；構(gòu)建了3個(gè)網(wǎng)絡(luò)版本的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，包括“基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)”、“公共服務(wù)平臺(tái)運(yùn)維管理系統(tǒng)”和“門戶網(wǎng)站(政務(wù)版天地圖·禹城)”；開發(fā)了3個(gè)典型示范應(yīng)用系統(tǒng)，包括“土地動(dòng)態(tài)執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)”、 “旅游查詢系統(tǒng)”、“政府門戶網(wǎng)站公眾電子地圖系統(tǒng)(天地圖·禹城)”；建立了一套運(yùn)行支撐環(huán)境，包括軟硬件網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、組織機(jī)構(gòu)和安全保障體系，還有對(duì)平臺(tái)的運(yùn)維、更新、管理以及共建共享協(xié)調(diào)機(jī)制等[6]。

4.2 示范應(yīng)用

為充分發(fā)揮“數(shù)字禹城”地理空間框架的綜合效益，選擇國(guó)土、旅游、公眾3個(gè)領(lǐng)域開展示范應(yīng)用，開發(fā)了“土地動(dòng)態(tài)執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)”、“旅游查詢系統(tǒng)”、“政府門戶網(wǎng)站公眾電子地圖系統(tǒng)(天地圖·禹城)”，在政府及各部門全面推廣，并總結(jié)應(yīng)用模式[7]。

(1)土地動(dòng)態(tài)執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)

土地動(dòng)態(tài)執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)是通過(guò)PDA、筆記本計(jì)算機(jī)、巡查車等移動(dòng)核查設(shè)備，利用GIS、GPS、視頻采集、無(wú)線通信技術(shù)，對(duì)國(guó)土資源違法案件和群眾來(lái)訪進(jìn)行動(dòng)態(tài)巡查和管理。根據(jù)監(jiān)察對(duì)象的位置進(jìn)行自動(dòng)導(dǎo)航，采集野外圖像、視頻、目標(biāo)實(shí)際邊界坐標(biāo)，自動(dòng)與現(xiàn)狀、規(guī)劃、批、供、用地等信息進(jìn)行分析、對(duì)比、判斷，實(shí)現(xiàn)土地執(zhí)法監(jiān)察的外業(yè)核實(shí)等，系統(tǒng)界面如圖5所示[8]。

(2)禹城市旅游查詢系統(tǒng)

禹城市旅游查詢系統(tǒng)以禹城市地理信息公共服務(wù)平臺(tái)為基礎(chǔ)，建立了禹城市旅游資源數(shù)據(jù)庫(kù)，系統(tǒng)采用圖片、視頻、聲音、文字等多種展示手段向游客提供旅游、交通、住宿、餐飲、娛樂、購(gòu)物、醫(yī)療、汽車租賃等旅游相關(guān)信息，生動(dòng)形象地宣傳禹城市旅游資源、人文景觀，提升城市形象，旅游查詢系統(tǒng)界面如圖6所示[9]。

(3)政府門戶網(wǎng)站公眾電子地圖系統(tǒng)(天地圖·禹城)

參照“天地圖”建設(shè)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，基于最新的地理信息資源，建成“天地圖·禹城”節(jié)點(diǎn)，率先實(shí)現(xiàn)了國(guó)家、省、市、縣、鎮(zhèn)五級(jí)節(jié)點(diǎn)的互聯(lián)互通，主要服務(wù)內(nèi)容包括地圖瀏覽、地名查找、地址定位、興趣點(diǎn)查詢、空間查詢、數(shù)據(jù)查詢等服務(wù)，系統(tǒng)界面如圖7所示。

圖5 土地動(dòng)態(tài)執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)界面

圖6 禹城市旅游查詢系統(tǒng)界面

圖7 天地圖·禹城系統(tǒng)界面圖

5 結(jié) 語(yǔ)

“數(shù)字禹城”地理空間框架的建成，轉(zhuǎn)變了地理信息的服務(wù)模式，突破了基礎(chǔ)地理信息共享瓶頸，有效提高了公共服務(wù)的能力和水平，對(duì)于提高政府決策水平、促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，同時(shí)降低了地理信息的應(yīng)用門檻，拓寬了地理信息應(yīng)用領(lǐng)域，推動(dòng)了企事業(yè)單位開展各類基于地理信息的增值服務(wù)，有效地為社會(huì)公眾的吃、住、游、行、購(gòu)等日常生活服務(wù)[10]。該項(xiàng)目探索了一套數(shù)字城市建設(shè)模式，其關(guān)鍵技術(shù)已推廣應(yīng)用于數(shù)字陵城、數(shù)字樂陵、數(shù)字臨邑、數(shù)字夏津、數(shù)字武城等項(xiàng)目建設(shè)中，有效推動(dòng)了德州市數(shù)字城市又好又快地建設(shè)和發(fā)展。