面向政務大數(shù)據(jù)的智慧街道時空信息云平臺的研究與建設

周 醉，殷麗麗，張 蒙

(1.蘇州市測繪院有限責任公司，江蘇 蘇州 215006;2.吳江區(qū)自然資源和規(guī)劃局，江蘇 蘇州 215200)

0 引 言

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等新一輪信息技術變革地開展，城市信息化進程到了一個新的高度。美國、瑞典、法國、英國、新加坡等許多國家早已啟動了智慧城市的建設。我國也開展了一系列智慧化建設工作，如“數(shù)字福建”“智慧武漢”建設、“北京東城區(qū)”“山西長治”“山東諸城”的網(wǎng)格化建設，上述實踐為我國信息化建設積累了大量的經驗，并形成了相應的規(guī)范標準及規(guī)劃綱要。如國家測繪地理信息管理部門在“智慧城市時空信息云平臺建設技術大綱”中明確指出：“測繪地理信息應統(tǒng)籌城市地理空間及建(構)筑物數(shù)據(jù)庫等資源，加快智慧城市公共信息憑條和應用體系建設”[1]。蘇州市政府在《蘇州市國民經濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》中也提出：“大力推進智慧城市建設……提升城市運行效率和管理服務水平”。

但隨著管理理念、管理要求的迭代更新，在信息化管理工作中不可避免的仍存在一些問題有待研究突破，如采集的政務大數(shù)據(jù)多以表格數(shù)據(jù)、文字數(shù)據(jù)居多，與地理信息數(shù)據(jù)融合較少；各部門條線數(shù)據(jù)較多，數(shù)據(jù)收集、管理、更新模式各異，數(shù)據(jù)交換缺乏統(tǒng)一的體系，容易形成“信息孤島”。因此如何利用測繪地理信息技術優(yōu)勢，為智慧城市建設提供完善的時空信息大數(shù)據(jù)服務，提供可靠的地理信息技術保障，已經成為迫切需要解決的問題。

1 建設背景

蘇州市姑蘇區(qū)葑門片區(qū)雙塔街道轄區(qū)面積7.96 km2，常駐居民90 000余人，下設21個社區(qū)居委會，是蘇州市的教育、文化、科學、旅游中心區(qū)，也是蘇州市歷史最為悠久、人文積淀最為豐富的中心區(qū)域之一。2013年，街道立足實際，以居民個性化需求、政務高效管理為導向，積極開展了社會管理綜合信息化建設。通過動員社區(qū)干部深入居民逐戶調查，建立起轄區(qū)90 000余條人口信息，30 000余條住戶信息，3 000余幢建筑物信息，5 000余個企事業(yè)單位信息，400余個監(jiān)控攝像頭信息，收集屬性字段超過550個，形成了9大類49小類街道級政務大數(shù)據(jù)。為了進一步提升管理的效率和質量，2017年街道引入了地理信息時空大數(shù)據(jù)技術，開展了“子城在線”社會綜合服務平臺建設。為街道科學管理提供了地理信息技術保障，有效地提升了街道全方位的管理水平。本文通過對該項目建設成果的分析，研究了街道政務大數(shù)據(jù)特點，總結了街道級時空信息云平臺建設的經驗和關鍵技術，為蘇州市同類街道級項目開展提供借鑒。

2 總體思路

(1)根據(jù)《智慧城市智慧社區(qū)規(guī)劃導則》《基礎地理信息數(shù)據(jù)庫基本規(guī)定》等規(guī)范的要求制定了《“智慧子城”數(shù)據(jù)規(guī)定與采集要求》《“智慧子城”數(shù)據(jù)交換服務規(guī)程》等一整套規(guī)范標準，規(guī)范了街道政務大數(shù)據(jù)的采集、質量控制、安全管理、數(shù)據(jù)交換等環(huán)節(jié)。

(2)確定了以SQL Server + ArcGIS空間數(shù)據(jù)庫技術為核心，建設了街道地理信息一張圖，并通過地理編碼處理，對49類政務數(shù)據(jù)進行了多源、多時相數(shù)據(jù)融合，形成地理信息數(shù)據(jù)庫、政務數(shù)據(jù)庫、元數(shù)據(jù)庫。

(3)根據(jù)國家測繪地理信息管理部門發(fā)布的智慧城市時空信息云平臺建設的指導性意見，結合街道已有的信息系統(tǒng)及街道政務大數(shù)據(jù)的特點，制定了MVC三層架構模式，設計了智慧街道時空信息云平臺建設的總體框架(圖1)，并按照“按需定制、智能裝配、服務打包”的理念，研發(fā)了時空信息云平臺基礎框架，實現(xiàn)了快速搭建各種業(yè)務專題應用的服務模式，并采用WebService技術實現(xiàn)了數(shù)據(jù)交互共享。

圖1 智慧子城時空信息云平臺總體框架

(4)開展了支撐環(huán)境建設，在充分利用街道現(xiàn)有的軟硬件、網(wǎng)絡資源的前提下，打通街道視頻網(wǎng)、政務網(wǎng)，引入電信天翼云服務，實現(xiàn)時空信息云平臺PC端與移動端的實時在線聯(lián)動辦公。

3 主要建設內容

3.1 時空政務大數(shù)據(jù)庫建設

時空政務大數(shù)據(jù)庫建設主要包括地理信息數(shù)據(jù)庫和業(yè)務數(shù)據(jù)庫建設。地理信息數(shù)據(jù)庫建設主要包含了多時態(tài)高精度地圖數(shù)據(jù)、高分辨率影像數(shù)據(jù)、全景數(shù)據(jù)(360°街景和720°空景)等3類數(shù)據(jù)；業(yè)務數(shù)據(jù)庫主要指用于政務管理、社會公共資源管理的輸入和輸出的數(shù)據(jù)，主要包括了網(wǎng)格化管理類、人戶管理類、黨建管理類、城管類、城建類、古城保護類、民生類、資產管理類、內務管理類等9大類數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫建設主要內容包括圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的建設，過程中我們對以下3個關鍵問題進行了統(tǒng)一。

3.1.1 統(tǒng)一數(shù)學基礎

由于各類政務數(shù)據(jù)來源不一，為了便于以“一張圖”的形式打造時空信息云平臺及業(yè)務系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫平面坐標系統(tǒng)采用2000國家大地坐標系，高程基準采用1985國家高程基準。通過數(shù)據(jù)坐標轉換，為眾源數(shù)據(jù)提供了統(tǒng)一的數(shù)學基礎。

3.1.2 數(shù)據(jù)分級分類、統(tǒng)一進度指標

街道政務大數(shù)據(jù)種類繁多，數(shù)據(jù)來源各異，如高精度地圖數(shù)據(jù)精度可達到±25 cm，使用手機GNSS定位采集的一些商戶，精度一般為15.0 m～20.0 m。因此，確定各類數(shù)據(jù)的空間位置精度指標是規(guī)范化數(shù)據(jù)生產的前提。制定了《“智慧子城”數(shù)據(jù)規(guī)定與采集要求》，對于與建筑物、交通、水系、綠化、行政區(qū)劃等有明顯分界線的地理信息類數(shù)據(jù)，按照規(guī)范要求精度不大于實地0.5 m；對無明顯定位范圍的專題數(shù)據(jù)，通過分析利用街道已有資料和指定位置采集，確定其位置，精度一般不大于實地15.0 m。

3.1.3 制定屬性精度指標

屬性包括數(shù)據(jù)的標識符、名稱、定義、類型、值域、單位等，根據(jù)各類政務數(shù)據(jù)屬性的實際情況，制定了《“智慧子城”街道字典》，明確了2張通用基礎類元素字典，29張具體的業(yè)務數(shù)據(jù)的元素字典表，進一步保障了政務數(shù)據(jù)的屬性質量。

3.2 核心業(yè)務應用系統(tǒng)建設

雙塔街道的具體業(yè)務需求十分廣泛，按照“按需定制、智能裝配、服務打包”的理念，以直觀表達的全覆蓋、多時相的地理信息數(shù)據(jù)為核心，完成了時空信息云平臺建設。然后面向街道范在應用環(huán)境，按需提供地理信息、感知定位、功能軟件和開發(fā)接口等各類基礎設施服務(IAAS)、數(shù)據(jù)服務(DASS)和平臺服務(PASS)。主要完成了8個PC端子系統(tǒng)和9個移動端子系統(tǒng)建設。以網(wǎng)格化綜治執(zhí)法系統(tǒng)，人戶管理系統(tǒng)為例，介紹系統(tǒng)的建設的主要內容。

3.2.1 網(wǎng)格化綜治執(zhí)法系統(tǒng)

主要采用了“片區(qū)網(wǎng)格+社區(qū)網(wǎng)格+責任微網(wǎng)格”的三級網(wǎng)格管理模式，以時空信息云平臺一張圖為核心，快速裝配平臺中的地圖、地理編碼，權限控制等模塊，將轄區(qū)范圍劃分為“6+21+123”個管理單元(圖2),片區(qū)網(wǎng)格設置聯(lián)勤工作站，負責協(xié)調監(jiān)督各網(wǎng)格站開展工作，并配備了網(wǎng)格長、網(wǎng)格員、督查員、聯(lián)絡員、巡查員以及信息員的“一長五員”管理團隊，對責任網(wǎng)格中的城市管理、市場監(jiān)管、安全生產、環(huán)保管理等執(zhí)法內容進行圖形化、亮燈式事件跟蹤式管理。同時系統(tǒng)還采用了移動APP+天翼云存儲的開發(fā)模式，實現(xiàn)了現(xiàn)場辦公，向解決多頭管理、重復執(zhí)法、提升城市街道綜合管理水平方向邁進了一大步。

圖2 三級網(wǎng)格管理模式

3.2.2 人戶管理系統(tǒng)

人戶管理是街道日常管理的重要工作之一，街道管理者需實時掌握轄區(qū)內的小區(qū)、住宅、建筑物、住戶、人口、日常走訪等各類信息，傳統(tǒng)模式一般是通過表格化進行管理、查詢相關資料。本系統(tǒng)采用了地理編碼技術，按需配置了時空信息云平臺中的屬性特征匹配服務，人口數(shù)據(jù)位置化等服務，將建筑物信息、人戶信息、日常走訪信息實現(xiàn)了圖形化管理，如圖3所示。讓管理者通過點擊圖上某個建筑，能夠直接獲取該建筑物中有哪些住戶、哪些人員，還能隨時查閱社工何時、何原因到訪過該住戶，大大提高了為民服務的效率和精確度。

圖3 住戶門牌、戶人員查詢示意圖

3.3 數(shù)據(jù)共享、更新機制建設

建立數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)更新機制是雙塔街道智慧時空信息云平臺建設的又一項重要任務。系統(tǒng)建設中，研究編制了《“智慧子城”數(shù)據(jù)更新與維護技術規(guī)程》和《“智慧子城”數(shù)據(jù)交換服務規(guī)程》，規(guī)程根據(jù)數(shù)據(jù)類型不同，制定了不同的數(shù)據(jù)匯總和更新的方法步驟、周期、責任部門以及數(shù)據(jù)交換的接口、URL說明、請求參數(shù)說明等機制，為時空政務大數(shù)據(jù)庫保鮮提供了切實可行的制度保障和技術支撐。

4 關鍵技術

4.1 基于ArcSDE+SQLServer的數(shù)據(jù)版本控制機制

采用關系數(shù)據(jù)庫，在解決空間數(shù)據(jù)存儲的同時，也帶來新的問題。其中之一就是需解決多用戶并發(fā)狀態(tài)下對空間信息的編輯控制策略[2]。研究采用了較為成熟的ArcSDE的版本控制方法，該方法利用 ArcSDE 提供的“長事務處理”控制能力，多個用戶可以同時編輯一個圖形數(shù)據(jù)庫，甚至同一個空間要素[3],較好地解決了街道多用戶操作多源時空政務大數(shù)據(jù)的問題。

4.2 基于移動測量的高分辨率全景展示技術

研究引入了iScan移動測量車和八旋翼無人機，采用了ArcGIS+Krpano+Html5的三維全景瀏覽技術，在時空信息云平臺中嵌入了360°街景和720°空中全景數(shù)據(jù)，利用其高質量的圖像渲染功能實現(xiàn)了億級像素的全景展示，較好地為綜合執(zhí)法隊員對沿街商戶廣告牌，重點區(qū)域屋頂違章搭建等事件和物件的監(jiān)控，提供了技術支持。

4.3 “一點一景”數(shù)據(jù)更新模式

提出了“一點一景”數(shù)據(jù)更新模式，該模式采用了前端JAVA+HTML5+ArcGIS API for Android &后端ArcGIS SDE + SQL Server的技術方法，將實地的物件或事件，通過社區(qū)管理人員的移動設備實時上傳相關的信息、圖片、語音至云端，保證了政務大數(shù)據(jù)庫的時效性。該方式充分利用數(shù)量眾多的城市網(wǎng)格員和社區(qū)管理人員的力量，進行快速的、動態(tài)的數(shù)據(jù)采集、更新或信息反饋，保證了數(shù)據(jù)采集的效率和及時性。

4.4 基于TDE+AES的數(shù)據(jù)存儲及傳輸?shù)谋Ｃ芗夹g

政務大數(shù)據(jù)庫中包含了人戶、建筑物等街道日常管理的敏感數(shù)據(jù)，這些重要數(shù)據(jù)的存儲、傳輸，防竊取、防篡改等一系列問題十分重要。通過研究，在數(shù)據(jù)庫存儲中引入了較為成熟的透明數(shù)據(jù)加密技術(TDE)。該技術實現(xiàn)了在I/O層面進行了數(shù)據(jù)加密，有效地保護了數(shù)據(jù)庫文件mdf、ndf，日志文件ldf以及備份文件的保密性[4]，確保了數(shù)據(jù)庫文件在被非法盜用情況下數(shù)據(jù)安全。在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，研究采用了AES加密，有效地提高了系統(tǒng)在請求、傳輸過程中，敏感數(shù)據(jù)的安全性。

5 結 語

本文以雙塔街道“子城在線”社會綜合服務平臺建設為例，研究了政務大數(shù)據(jù)庫建設的方法，研究了街道級時空信息云平臺建設的總體思路，街道主要應用系統(tǒng)的建設內容，并探討了其中的關鍵技術。本文的研究成果是對“智慧城市”街道級時空大數(shù)據(jù)集成與應用的一次探索和實踐。在雙塔街道今后的智慧化建設中，將進一步深化新時代下地理信息的全方位服務功能，并依托物聯(lián)網(wǎng)，用大數(shù)據(jù)的力量，提供全方位智慧化服務。