基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的古樹名木信息共享管理平臺方案研究
——以湖南省常寧市為例

●喻 琨 劉國祥 陳 政

當(dāng)前，包括共享技術(shù)等在內(nèi)的各相關(guān)技術(shù)日臻成熟，其應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大，人們可直接利用終端查詢并調(diào)用所需的數(shù)據(jù)，可以說，信息共享是一種不可阻擋的發(fā)展潮流。在對地面信息搜集和共享等相關(guān)技術(shù)展開全面細(xì)致地研究后能夠大體歸納出其未來發(fā)展趨勢。不管是地面信息，抑或是與其相關(guān)的各種模型、算法等，它們均在網(wǎng)絡(luò)的支持下進(jìn)行傳輸和共享，在地學(xué)信息環(huán)境中，依托特定的標(biāo)準(zhǔn)或者要求共享信息、應(yīng)用等，由此獲得完整、準(zhǔn)確且具有參考價值的研究成果。

一、古樹名木信息共享的難點(diǎn)

古樹名木信息共享活動主要涉及：古樹名木空間數(shù)據(jù)資源；信息的采集、處理和應(yīng)用等。與相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)同時顯現(xiàn)出來，也就是說，GIS 以及用戶包括了古樹名木空間數(shù)據(jù)的提供者、信息處理系統(tǒng)及信息需求者。[1]

古樹名木空間數(shù)據(jù)信息與一般的數(shù)據(jù)資源信息不同，它反映了現(xiàn)實(shí)中某具體事物的地理分布方位及各種和地理特性相關(guān)的數(shù)據(jù)，一般和特定產(chǎn)品相結(jié)合，人們唯有通過指定程序方可訪問其信息資源，這個與提供方的縱向服務(wù)是有關(guān)聯(lián)的。提供方將數(shù)據(jù)提供給用戶，包括：數(shù)據(jù)的管理、數(shù)據(jù)的傳輸和數(shù)據(jù)的應(yīng)用三個方面，但是古樹名木空間數(shù)據(jù)信息進(jìn)行共享面臨以下三個方面的困難。[2]

（一）可實(shí)現(xiàn)性

可實(shí)現(xiàn)性主要是指人們是否能夠利用網(wǎng)絡(luò)便捷高效地得到所需的地面信息。因古樹名木空間數(shù)據(jù)具有其獨(dú)特性，GIS產(chǎn)品同某個具體的商家緊密相聯(lián)，數(shù)據(jù)的傳輸具商家來負(fù)責(zé)的，客戶獲得古樹名木空間數(shù)據(jù)的途徑之一是購買產(chǎn)品。[3]而傳統(tǒng)的應(yīng)用資源大部分都是針對單機(jī)和局域網(wǎng)用戶面開發(fā)的，從而使得大量的數(shù)據(jù)資源不能夠直接通過互聯(lián)網(wǎng)訪問面獲得，如何解決這方面的問題以下三個方面考慮：（1）將互聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)空間的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，把古樹名木空間數(shù)據(jù)的信息融入到互聯(lián)網(wǎng)信息中去。[4]（2）如何在互聯(lián)網(wǎng)上查詢到古樹名木數(shù)據(jù)共享平臺，并通過該平臺搜索到用戶所需的古樹名木數(shù)據(jù)信息。（3）人們利用共享平臺而獲取的古樹名木數(shù)據(jù)是否可以進(jìn)行使用，亦或是需要轉(zhuǎn)換后臺后再進(jìn)行使用。

（二）互操作性

互操作性主要指的是人們對所得到的古樹名木數(shù)據(jù)信息的理解程度。由于所需的數(shù)據(jù)來自不同的產(chǎn)品，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和解釋的模式存在一定的差異，用戶對其理解和使用異構(gòu)空間數(shù)據(jù)也不一樣。作為用戶不希望由于軟件和數(shù)據(jù)的操作性而影響其使用，因此，急需突破這種“分割”局限，這是古樹名木數(shù)據(jù)信息共享所面臨的首要問題。[5]

空間數(shù)據(jù)的異構(gòu)主要表現(xiàn)為語法和語義的不同，而GIS 正是解決空間數(shù)據(jù)異構(gòu)的一把鑰匙。能夠以一種分層次的形式分析和探討數(shù)據(jù)異構(gòu)問題，所以，在實(shí)際應(yīng)用中需著重分析和解決下述幾方面的問題：（1）語法差異。對于不同來源的數(shù)據(jù)，應(yīng)按照相應(yīng)的格式進(jìn)行保存；在實(shí)際應(yīng)用中，即便保存格式相同，或許在版本方面存在一定差異。（2）語義差異。對于不同的數(shù)據(jù)來源，其概念模式存在不同，在不同的概念模式中，對于語句的解釋也是不同的。（3）融合差異。將不同的語義的古樹名木空間和不同的語法的古樹名木空間在同一個平臺上實(shí)現(xiàn)互相翻譯和互相理解。

（三）易用性

所謂的易用性即指的是人們對古樹名木空間數(shù)據(jù)處理的難易程度。很多產(chǎn)品為了滿足用戶的各種需求，都要對平臺進(jìn)行二次開發(fā)，將系統(tǒng)中的模式盡量簡單化，以便拓展到多個任務(wù)分布計(jì)算模式，對于一些有特色需求的客戶來說，還要使用開發(fā)數(shù)據(jù)處理礦機(jī)，否則無法及時有效地處理數(shù)據(jù)要素和服務(wù)要素間所具有的關(guān)聯(lián)，也就無法利用要素間的關(guān)聯(lián)來提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。[6]

由于古樹名木空間數(shù)據(jù)具有其特殊性，即空間數(shù)據(jù)的不兼容性，使得傳統(tǒng)數(shù)據(jù)共享技術(shù)很難推廣到空間數(shù)據(jù)共享中。自Roger Tomlinson 于1962 年首先提出空間信息系統(tǒng)的概念以來，其技術(shù)和應(yīng)用得到快速發(fā)展，但是也存在很多先天性的不足?？臻g信息系統(tǒng)在傳統(tǒng)的模式下僅僅只是一個缺乏明確標(biāo)準(zhǔn)且具有較強(qiáng)封閉性的應(yīng)用程序，在實(shí)際應(yīng)用中，不同信息的格式、處理流程等均是不一樣的，但是古樹名木信息系統(tǒng)則是基于各相關(guān)平臺之上而進(jìn)行構(gòu)建和運(yùn)行的，導(dǎo)致數(shù)據(jù)語法和語義之間存在矛盾，不能在應(yīng)用系統(tǒng)之間直接開啟數(shù)據(jù)信息共享。[7]

二、基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的古樹名木信息的共享

大數(shù)據(jù)（big data），又稱“巨量資料”、“海量資料”，是指在現(xiàn)有條件下很難通過常規(guī)手段或者工具采集、管理數(shù)據(jù)。換言之，大數(shù)據(jù)由于具有數(shù)量巨大、類型多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特征，采用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)很難達(dá)到預(yù)期的效果，[8]采用云計(jì)算技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行整合共享，交叉使用可以達(dá)到對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和應(yīng)用。當(dāng)前是一個典型的大數(shù)據(jù)時代，通過先進(jìn)強(qiáng)大的技術(shù)和工具及時高效地處理古樹名木檔案數(shù)據(jù)，針對性地采集、整合、處理有用的數(shù)據(jù)，為推進(jìn)古樹名木檔案信息化發(fā)展夯實(shí)重要基礎(chǔ)。

現(xiàn)在，數(shù)字古樹名木公共服務(wù)是通過國家、省、市、縣四級古樹名木空間數(shù)據(jù)庫，對古樹名木信息展開公共化服務(wù)。在對現(xiàn)有的古樹名木空間數(shù)據(jù)庫進(jìn)行完善的同時，對于古樹名木網(wǎng)站、古樹名木熱線、電子地圖等其他的古樹名木信息化服務(wù)也要積極開展。古樹名木公共服務(wù)項(xiàng)目對人民群眾的生活產(chǎn)生便利，可以促進(jìn)社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，還可以維護(hù)國家主權(quán)和領(lǐng)地完整，所以，當(dāng)前應(yīng)高度重視并大力促進(jìn)古樹名木信息化建設(shè)。受各種因素的影響，我國古樹名木信息化發(fā)展程度較低，處于明顯落后狀態(tài)，各地的發(fā)展水平也不均衡，同發(fā)達(dá)國家比較還存在一定的差距，古樹名木大數(shù)據(jù)建設(shè)才剛剛開始。

在國民經(jīng)濟(jì)保持迅猛發(fā)展的良好態(tài)勢下，城鎮(zhèn)化建設(shè)步伐日益加快，特別是在國際經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程持續(xù)推進(jìn)、國民經(jīng)濟(jì)保持如火如荼發(fā)展勢頭的今天，古樹名木使用變得愈來愈頻繁，而這即對其服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)提出了更高要求。有專家表示：大數(shù)據(jù)時代已來臨，人們的生活會變得更加智能化、舒適化、便捷化，在不久的將來或許會出現(xiàn)智能化城市。

當(dāng)前，我們已進(jìn)入大數(shù)據(jù)時代，各相關(guān)技術(shù)日臻完善，使得包括數(shù)據(jù)計(jì)算等在內(nèi)的各類技術(shù)框架體系發(fā)生了翻天覆地的變化。比如電信運(yùn)營商IT 支撐系統(tǒng)，一直以來，各應(yīng)用系統(tǒng)之間保持高度獨(dú)立性，信息分布零散，缺乏統(tǒng)一性和集成性，衍生了數(shù)據(jù)孤島問題，基于跨系統(tǒng)的信息處理成為各國普遍面臨的技術(shù)問題；另外，還存在著信息共享成本高、信息容量持續(xù)擴(kuò)大等問題。如何更高效、更便捷地采集、處理數(shù)據(jù)，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的跨系統(tǒng)應(yīng)用，如何降低數(shù)據(jù)維護(hù)成本等，均是當(dāng)前亟待解決的重要問題。

在大數(shù)據(jù)時代背景下，如何將各個不同的平臺得到的古樹名木數(shù)據(jù)按照特定要求高效便捷地整合至同一個數(shù)據(jù)平臺上是各運(yùn)營商當(dāng)前亟待解決的問題。若將數(shù)據(jù)匯總至相同的平臺上，那么就可以解決數(shù)據(jù)孤立問題，降低信息系統(tǒng)的存儲和維護(hù)成本，為客戶應(yīng)用系統(tǒng)提供更完善、更多樣的服務(wù)，既能夠跨系統(tǒng)操作和使用，還能夠直接生成具有良好較高參考價值的全局決策指導(dǎo)。

不過，實(shí)際應(yīng)用并不廣泛，從技術(shù)角度來講，綜合性數(shù)據(jù)平臺的實(shí)現(xiàn)并非易事，而這也就直接導(dǎo)致了運(yùn)營商對古樹名木數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)共享且真正實(shí)現(xiàn)的并不多見。然而，隨著大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展面發(fā)生改變，大數(shù)據(jù)技術(shù)為古樹名木數(shù)據(jù)信息共享平臺的建立提供了絕佳的機(jī)會和技術(shù)支撐。

（一）古樹名木數(shù)據(jù)的共享平臺的體系結(jié)構(gòu)

在數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)應(yīng)用中，古樹名木數(shù)據(jù)共享平臺主要扮演著不可或缺的過渡角色，其主要作用在于根據(jù)特定的數(shù)據(jù)模型及時整合不同系統(tǒng)中所存儲的運(yùn)營數(shù)據(jù)，在進(jìn)一步改善數(shù)據(jù)質(zhì)量的同時實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和跨系統(tǒng)應(yīng)用，另外，為公司管理人員制定科學(xué)合理的決策提供可靠的信息。其結(jié)構(gòu)框架可參考圖1。

圖1 基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的古樹名木信息共享體系結(jié)構(gòu)圖

（二）古樹名木信息共享平臺的功能模塊

在數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)應(yīng)用中，古樹名木數(shù)據(jù)共享平臺主要扮演著不可或缺的過渡角色，其主要作用在于根據(jù)特定的數(shù)據(jù)模型及時整合不同系統(tǒng)中所存儲的運(yùn)營數(shù)據(jù)，在進(jìn)一步改善數(shù)據(jù)質(zhì)量的同時實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和跨系統(tǒng)應(yīng)用，另外，為人們制定科學(xué)合理的決策提供可靠的信息。概括來講，數(shù)據(jù)共享平臺需滿足以下功能需求：（1）數(shù)據(jù)采集和存儲。需要從源數(shù)據(jù)系統(tǒng)內(nèi)按照特定規(guī)范和要求提取相關(guān)數(shù)據(jù)，并且需要對各種數(shù)據(jù)相對應(yīng)的模型進(jìn)行統(tǒng)一，以此確保來自不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)能夠按照統(tǒng)一格式、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行保存。（2）數(shù)據(jù)處理。在按照特定規(guī)范和要求完成數(shù)據(jù)采集工作之后，需要通過采集共享平臺對獲取的數(shù)據(jù)作進(jìn)一步處理，剔除不規(guī)范、不合理、不正確的數(shù)據(jù)。（3）數(shù)據(jù)共享。各系統(tǒng)之間不再使用網(wǎng)狀數(shù)據(jù)接口，而是直接通過功能強(qiáng)大、性能可靠的數(shù)據(jù)共享平臺便捷高效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，將經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)傳輸至需求方。數(shù)據(jù)共享平臺功能豐富，能夠根據(jù)用戶需求實(shí)施查詢數(shù)據(jù)，還能夠自動生成報(bào)表等。（4）數(shù)據(jù)管理?？砂凑展疽髮?shí)時檢查保存于數(shù)據(jù)共享平臺中的相關(guān)數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)精準(zhǔn)、全面，促進(jìn)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)一步提高。關(guān)于數(shù)據(jù)共享平臺的模塊結(jié)構(gòu)可參考圖2。

圖2 古樹名木信息共享功能模塊結(jié)構(gòu)圖[9]

（三）古樹名木信息共享的實(shí)現(xiàn)

對于古樹名木信息共享平臺來講，在實(shí)際應(yīng)用中，客戶端不單單扮演著瀏覽器的角色，同時也發(fā)揮著系統(tǒng)的效用，主要負(fù)責(zé)響應(yīng)平臺指令，它和服務(wù)器端的交互流程可參考圖3。

圖3 大數(shù)據(jù)平臺客戶端與服務(wù)器端的交互過程

客戶端利用Http 協(xié)議向服務(wù)器端傳輸請求，同時實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)可視化。服務(wù)器端主要負(fù)責(zé)對GetCapablilties、GetMap、GetFeatureInfo 等相關(guān)指令的響應(yīng)，詳情可參考表1?？蛻舳四軌?qū)崟r化、便捷化接收GIF、JPEG、PNG 等常見格式的圖像。

總之，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷完善和持續(xù)發(fā)展，我們逐步進(jìn)入到一個全新的大數(shù)據(jù)時代，以大數(shù)據(jù)技術(shù)為支撐的古樹名木信息共享平臺代表了地理信息領(lǐng)域的未來發(fā)展趨勢，能夠促進(jìn)古樹名木信息服務(wù)水準(zhǔn)得到進(jìn)一步提升。本文設(shè)計(jì)的古樹名木信息共享平臺方案最突出的特征是引入并應(yīng)用了先進(jìn)強(qiáng)大的大數(shù)據(jù)技術(shù)，各應(yīng)用模塊之間各自獨(dú)立、功能明確且便于實(shí)現(xiàn)。此平臺具有良好的適用性和通用性，可直接應(yīng)用于電信運(yùn)營商IT 支撐系統(tǒng)，不僅有助于數(shù)據(jù)高效整合，節(jié)約信息存儲和管理費(fèi)用，還能夠促進(jìn)數(shù)據(jù)共享效率進(jìn)一步提升，希望本方案能夠?yàn)榇蠹姨峁┙梃b。

表1 服務(wù)操作列表