基于Walk Service平臺的無錫城市空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

顧 杰

(無錫市征地服務(wù)中心，江蘇 無錫 214023)

0 引 言

隨著無錫經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展與城市化水平不斷提高，土地利用強度增強，城市地上地下空間開發(fā)利用得到了大發(fā)展。城市高層建筑的“上天入地”推進了城市空間的立體開發(fā)，城市地鐵建設(shè)的快速發(fā)展帶動了城市地下空間資源的大規(guī)模開發(fā)利用。地鐵建設(shè)推進了城市定向、有序的發(fā)展，并帶動地鐵沿線房地產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和地下商業(yè)交通的開發(fā)利用[1]。在此背景下，土地概念從平面向立體轉(zhuǎn)變，土地利用從平面利用向立體利用推進，因而土地測量數(shù)據(jù)庫也需要從平面向立體分層推進。無錫市《城市地下空間建設(shè)用地管理辦法》出臺后，國有土地使用權(quán)分層設(shè)置越來越復(fù)雜，迫切需要通過建立“無錫城市空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”對空間數(shù)據(jù)進行管理?！盁o錫城市地上地下空間立體數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)研究”課題被江蘇省國土資源廳列為2017年度科技計劃項目。

1 系統(tǒng)設(shè)計目標

緊緊圍繞拓展建設(shè)用地空間，推進節(jié)約集約用地，推進產(chǎn)業(yè)升級和結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變，推動城鄉(xiāng)統(tǒng)籌和城鎮(zhèn)化發(fā)展，建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的需要，以保障城市地上地下空間開發(fā)健康、規(guī)范、有序、穩(wěn)步進行為總目標，創(chuàng)新城市地上地下空間建設(shè)用地開發(fā)數(shù)據(jù)管理關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建城市地上地下空間立體數(shù)據(jù)管理、信息共享與服務(wù)集成平臺，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)管理、查詢、調(diào)用業(yè)務(wù)系統(tǒng)一體化[2]。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 系統(tǒng)總體功能分析

“無錫城市空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”遵循“國土資源云”總體框架，智慧國土共享平臺以數(shù)據(jù)庫為基本框架，基于SOA思想，面向國土資源、政務(wù)數(shù)據(jù)和社會化服務(wù)應(yīng)用，實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)采集、整合、匯交、更新、管理、交換、共享、利用等，通過智慧國土平臺實現(xiàn)決策指揮、共享服務(wù)和智慧應(yīng)用3大服務(wù)功能(圖1)。

圖1 “國土資源云”總體框架

系統(tǒng)集成了測繪、CAD和GIS 3個領(lǐng)域?qū)嵱眉夹g(shù)，充分融合現(xiàn)代科技成果，在數(shù)據(jù)組織方式、數(shù)據(jù)加工深度和數(shù)據(jù)表現(xiàn)方式等方面更加適合城市發(fā)展實際和智慧測繪應(yīng)用需求。

2.2 開發(fā)平臺環(huán)境

Walk體系是面向?qū)ο?、基于網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫的，空間數(shù)據(jù)具有圖形和屬性一體化的特點。其采用工作空間和層來組織和管理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)，按實體概念描述現(xiàn)實世界，用地物表示現(xiàn)實世界中的實體，因此，系統(tǒng)采用Walk Service平臺支持服務(wù)架構(gòu)[3]，并基于Walk Service平臺進行二次開發(fā)。開發(fā)環(huán)境為Microsoft Visual Studio 2010，語言采用C++，數(shù)據(jù)庫采用Access、 SQLite、SQL Server、Oracle等。

2.3 多層架構(gòu)設(shè)計

整個平臺由數(shù)據(jù)層、系統(tǒng)層和業(yè)務(wù)層組成，其總體框架如圖2所示。

圖2 平臺總體框架圖

(1)數(shù)據(jù)資源層

數(shù)據(jù)資源層分為空間數(shù)據(jù)庫和業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)庫?？臻g數(shù)據(jù)庫由國土資源圖形空間數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)庫和外部交換數(shù)據(jù)構(gòu)成。業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)庫包括國土資源業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

(2)系統(tǒng)層

系統(tǒng)層主要包含數(shù)據(jù)更新利用、質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)加工和數(shù)據(jù)采集等功能。

(3)業(yè)務(wù)應(yīng)用層

“無錫城市空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”覆蓋了信息化測繪的諸多功能，包括：數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、地形測量、數(shù)字地模、制圖制表、數(shù)據(jù)建庫、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)質(zhì)檢，特別是與今后不動產(chǎn)信息系統(tǒng)相銜接，構(gòu)成了信息化測繪軟件的標準[4]。

2.4 業(yè)務(wù)架構(gòu)

“無錫城市空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”提供空間數(shù)據(jù)采集、編輯、檢查、瀏覽、查詢、分析和制圖等測繪與GIS核心功能，支持基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的維護、更新入庫、數(shù)據(jù)質(zhì)檢、輸出分發(fā)和應(yīng)用[5](圖3)。

圖3 業(yè)務(wù)架構(gòu)環(huán)境圖

(1)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)：工作空間分層模板控技術(shù)、基于OGC模型GDAL/OGR數(shù)據(jù)動態(tài)加載、全球投影和地方坐標系、影像金字塔。

(2)專業(yè)測量：圖根測量、全站儀、GNSS、測距儀、電子平板、在線影像底圖、地圖編輯。

(3)數(shù)字地模：等高線、TIN/DEM、斷面、土石方計算。

(4)制圖制表：標準圖式、國家地形圖系列制圖、專題圖集編制、GDT/Excel制表。

(5)數(shù)據(jù)建庫：GIS數(shù)據(jù)建模、拓撲/網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造、多層要素疊加、圖屬一體化編輯。

(6)數(shù)據(jù)分析：空間分析、DEM分析、地理編碼、地圖建模。

(7)數(shù)據(jù)質(zhì)檢：一鍵式統(tǒng)檢、測量及接邊檢查、拓撲/剖分檢查、圖屬一致性檢查。

3 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

硬件物理架構(gòu)提供各類數(shù)據(jù)和應(yīng)用計算服務(wù)的核心計算區(qū)域，包括高性能計算區(qū)(共享平臺服務(wù)區(qū))和云計算服務(wù)區(qū)(應(yīng)用服務(wù)區(qū))，同時輔助有集中存儲區(qū)和測試編譯區(qū)。硬件系統(tǒng)部署設(shè)計如圖4所示。

圖4 服務(wù)體系架構(gòu)圖

整個硬件系統(tǒng)物理架構(gòu)采用云計算基礎(chǔ)架構(gòu)，實現(xiàn)虛擬化和聚合硬件資源?；A(chǔ)架構(gòu)服務(wù)可全面虛擬化服務(wù)器、存儲設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)資源，聚合這些資源，并基于業(yè)務(wù)優(yōu)先級將資源準確地按需分配給應(yīng)用程序[1]。

4 結(jié) 語

“無錫城市空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”作為智慧無錫時空云平臺項目的重要組成部分，以直觀表達的全覆蓋精細地理信息和時空地理信息為基礎(chǔ)，面向廣泛應(yīng)用環(huán)境按需提供地理信息、物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點定位和功能軟件服務(wù)，具有開放性、繼承性、安全性、智能化、重點性等特點。

本文主要總結(jié)了系統(tǒng)開發(fā)的設(shè)計、功能分析和架構(gòu)實現(xiàn)的總體技術(shù)路線，通過技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新和管理創(chuàng)新，以需求為導(dǎo)向、以信息技術(shù)促管理、以應(yīng)用促發(fā)展，積極應(yīng)用和推廣信息技術(shù)，對提升城市內(nèi)部和城市間的創(chuàng)新能力、推動產(chǎn)業(yè)升級和結(jié)構(gòu)調(diào)整以及城市可持續(xù)發(fā)展將有著重要意義。