基于政務(wù)資源共享的時空大數(shù)據(jù)平臺實現(xiàn)與應(yīng)用
——濰坊探索與實踐

文｜濰坊市自然資源和規(guī)劃局 劉曉婧 王毅 李安亭 房德海 劉乾忠

1.課題背景

2015年6月濰坊市被自然資源部（原國家測繪地理信息局）批準(zhǔn)為“智慧城市時空信息云平臺”建設(shè)試點城市之一，2017年11月3日成為全國首個通過驗收的地級市試點，基本滿足了城市運行、管理與服務(wù)的自動化、智能化需求。隨著推廣應(yīng)用深度不斷加深和應(yīng)用需求不斷旺盛，在解決了省市縣一體化地理信息框架數(shù)據(jù)更新后，平臺專題數(shù)據(jù)更新問題浮出水面，適逢全市推廣應(yīng)用政務(wù)資源信息共享交換平臺，如何基于地理信息推進政務(wù)資源共享以及保障重要地理信息數(shù)據(jù)安全成為擺在研究人員面前的重要課題之一。

2.課題內(nèi)容

課題啟動后，總體分兩步進行，智慧濰坊時空信息云平臺建設(shè)國家試點項目視為平臺建設(shè)一期，2020年濰坊成功申報“測繪自主可控專項”項目市級時空信息綜合服務(wù)重要場景的應(yīng)用試點之一，為平臺建設(shè)兩期。在平臺建設(shè)和推廣應(yīng)用實踐中，濰坊就政務(wù)資源共享方面開展了大量工作，兩期側(cè)重點有所不同，但能繼承性迭代升級，有效融合集成為一體。

2.1 政務(wù)專題數(shù)據(jù)收集

在平臺建設(shè)一期階段，主要集中在政務(wù)專題數(shù)據(jù)的融合匯聚，重點集中在匯聚內(nèi)容、匯聚方式和挖掘分析等方面。

圖1 時空大數(shù)據(jù)建設(shè)總體框架

匯聚內(nèi)容方面，結(jié)合本地實際情況，在2019 版技術(shù)大綱的基礎(chǔ)上有針對性地編寫形成《濰坊市法人時空數(shù)據(jù)庫建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》和《濰坊市地名地址數(shù)據(jù)建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》等多個地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，為后續(xù)智慧濰坊時空大數(shù)據(jù)的持續(xù)建設(shè)和完善提供標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)參考。

匯聚方式方面，通過濰坊市大數(shù)據(jù)局協(xié)調(diào)，分建共享法人、人口、宏觀經(jīng)濟三類覆蓋全市的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)資源，并依托濰坊市電子政務(wù)共享交換平臺協(xié)調(diào)了公安、民政、自然資源、城管、銀行、衛(wèi)計委、教育、旅游、公交、公共自行車、統(tǒng)計等部門，形成了43 個專題數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)的不同特性分別進行了相應(yīng)的空間化處理。

2.1.1 時空法人數(shù)據(jù)

從市質(zhì)監(jiān)局獲取到19.6 萬的法人組織機構(gòu)代碼數(shù)據(jù)、從市工商局獲取到 22.9 萬條工商登記數(shù)據(jù)、從民政局獲取到277 條社團法人數(shù)據(jù)、從社保局獲取到4 萬條社保企業(yè)法人數(shù)據(jù)，均以excel 表格形式提供共享。我們根據(jù)《濰坊市法人時空數(shù)據(jù)庫建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》將不同來源的法人數(shù)據(jù)整合成以組織機構(gòu)代碼為唯一標(biāo)識的法人時空數(shù)據(jù)，并導(dǎo)入時空信息大數(shù)據(jù)中心。

（1）數(shù)據(jù)比對融合

通過各類表中的“名稱”字段將不同類表進行關(guān)聯(lián)，按照《濰坊市法人時空數(shù)據(jù)庫建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的相關(guān)內(nèi)容提取相關(guān)的屬性，合并4 類法人數(shù)據(jù)。

（2）法人數(shù)據(jù)空間化

①有詳細地址描述信息的數(shù)據(jù)

對于字段具有詳細的地址描述信息的數(shù)據(jù)，可通過地名地址引擎匹配轉(zhuǎn)為空間shp 數(shù)據(jù)。

②對于沒有詳細地址信息的數(shù)據(jù)

結(jié)合人工外業(yè)實地普查，以定位每條法人數(shù)據(jù)的空間位置，并記錄位置信息，最終形成空間數(shù)據(jù)。

（3）數(shù)據(jù)檢查

對空間位置一致的情況下存在多個同名法人單位、同一法人單位分散于多個空間位置上，分析其存在的原因，確定是否處理，同時利用檢查軟件對屬性數(shù)據(jù)完整性、一致性和邏輯性進行一定比例檢查。

（4）法人時空數(shù)據(jù)入庫

將空間化后的法人時空數(shù)據(jù)導(dǎo)入時空信息大數(shù)據(jù)中心。

2.1.2 人口數(shù)據(jù)和宏觀經(jīng)濟數(shù)據(jù)

協(xié)調(diào)公安、人社等單位，獲取927 萬條非敏感人口信息構(gòu)建人口庫。協(xié)調(diào)發(fā)改、財稅等部門，獲取19 萬條宏觀經(jīng)濟數(shù)據(jù)完成經(jīng)濟庫建設(shè)。

首先調(diào)用地名地址匹配引擎對人口、宏觀經(jīng)濟數(shù)據(jù)進行空間定位，對于不能明確定位的登記戶址數(shù)據(jù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，進行外業(yè)核實，并完成核實后的地址補充到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中?？臻g化后的數(shù)據(jù)，通過交換共享的方式共享到時空信息大數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一管理。

2.1.3 專題數(shù)據(jù)

梳理分析各部門提供的專題信息，分為兩大類，一類是和地名地址信息提取的興趣點信息進行空間和屬性合并，成為公共興趣點信息；一類是保持各部門的專業(yè)屬性信息，成為專題興趣點信息。處理流程如下：

（1）數(shù)據(jù)清洗和空間定位

各部門提供的專題信息大多是表格或文檔，對數(shù)據(jù)加以充分分析，按照要求分類出兩類興趣點，同時對無效信息進行清除；然后通過地名地址引擎，對專題信息進行空間定位。

（2）整合數(shù)據(jù)和增加分類信息

地名地址信息中提取出有關(guān)的興趣點信息，與各部門提取的公共興趣點信息做整合，在空間和屬性上消除冗余的內(nèi)容。同時按照分類信息增加數(shù)據(jù)的大分類和小分類信息。

（3）數(shù)據(jù)屬性加上時間標(biāo)識

對所有的興趣點信息增加時間屬性。

（4）數(shù)據(jù)檢查

主要針對空間和分類信息的正確性上進行質(zhì)檢。

2.1.4 智能感知實時數(shù)據(jù)

通過濰坊市政務(wù)資源信息共享交換平臺以及交通、環(huán)保、公安等部門協(xié)調(diào)，全市38 個空氣質(zhì)量觀測點數(shù)據(jù)、109 個廢水實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、64 個污水處理廠監(jiān)測數(shù)據(jù)，84 個監(jiān)測點數(shù)據(jù)，256 個雨量實時監(jiān)測點數(shù)據(jù)，以及城區(qū)1296 個公共自行車站點數(shù)據(jù)、公安、交通和市政的公共監(jiān)控視頻流數(shù)據(jù)等物聯(lián)網(wǎng)和智能感知實時數(shù)據(jù)，在平臺上實現(xiàn)了集成共享。通過地名地址引擎匹配和人工核查相結(jié)合的方式對感知設(shè)備位置進行空間定位，并根據(jù)實時服務(wù)接口中的參數(shù)對每個點位進行屬性賦值。

大數(shù)據(jù)時代背景下的數(shù)據(jù)價值不再單純?nèi)Q于它的基本用途，而是更多來源于它的再利用。在專題數(shù)據(jù)挖掘分析方面，我們選用單因子空間分析、多因子關(guān)聯(lián)分析、時序分析、主題分析、時空推演等多種空間分析挖掘技術(shù)，找出時空數(shù)據(jù)與專題數(shù)據(jù)之間的潛在關(guān)聯(lián)，客觀地分析出隱藏的有用信息，獲取了4 大類15 種知識服務(wù)，面向全市各部門單位開放。

2.2 政務(wù)專題數(shù)據(jù)安全接入

平臺建設(shè)一期階段雖然在數(shù)據(jù)和平臺系統(tǒng)安全方面都采取了相應(yīng)的技術(shù)手段，但離滿足地理信息在線需求還有差距。在平臺建設(shè)二期階段，我們按照涉密測繪地理信息保密處理方案，在涉密內(nèi)網(wǎng)開展政務(wù)時空數(shù)據(jù)保密處理工作，并將處理完成后的非密但敏感的時空數(shù)據(jù)離線拷貝到政務(wù)外網(wǎng)中。

在時空數(shù)據(jù)脫密脫敏處理方面，采用國家認(rèn)可的非線性保密處理技術(shù)對敏感的單層矢量數(shù)據(jù)進行機密性保護，在數(shù)據(jù)入庫后，通過調(diào)用密碼服務(wù)平臺的商用密碼接口，對數(shù)據(jù)中敏感字段進行加密，采用商用密碼對切片的柵格位置信息進行機密性及柵格圖片的完整性保護。

在時空大數(shù)據(jù)平臺分級服務(wù)方面，依據(jù)用戶的登錄方式對用戶權(quán)限進行管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)內(nèi)容與精度的分級服務(wù)。對安全方式接入的授權(quán)用戶提供高精度數(shù)據(jù)服務(wù)，采用商用密碼技術(shù)來保證高精度數(shù)據(jù)服務(wù)的安全和定向可控；對普通方式接入的非安全認(rèn)證用戶提供低精度數(shù)據(jù)服務(wù)，以滿足用戶的使用需求；對未授權(quán)用戶不提供服務(wù)，并采取安全管控措施防止數(shù)據(jù)被非法泄漏。如圖3所示。

圖3 時空大數(shù)據(jù)分級服務(wù)示意圖

在時空信息數(shù)據(jù)安全傳輸方面，時空信息數(shù)據(jù)直接以服務(wù)的形式對外提供，采用對時空大數(shù)據(jù)平臺透明的信道加密方式，通過集成商用密碼算法和SSL VPN 協(xié)議的安全認(rèn)證網(wǎng)關(guān)，建立安全接入終端與時空大數(shù)據(jù)平臺之間安全通信鏈路，確保終端與時空大數(shù)據(jù)平臺之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C密性、完整性。

圖2 政務(wù)時空數(shù)據(jù)加密處理總流程

3.關(guān)鍵技術(shù)

立足于國產(chǎn)化的核心技術(shù)產(chǎn)品，重點利用互聯(lián)網(wǎng)在線抓取、物聯(lián)網(wǎng)實時感知、地理編碼、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)安全可控分發(fā)等成熟技術(shù)。

3.1 互聯(lián)網(wǎng)在線抓取技術(shù)

根據(jù)指定的主題（如火災(zāi)、積水、盜竊等關(guān)鍵詞，或POI、地圖瓦片等Web 服務(wù)），自動從互聯(lián)網(wǎng)中抓取相關(guān)內(nèi)容，計算關(guān)聯(lián)度，并進行數(shù)據(jù)清洗、質(zhì)量評價、信息提取，用于時空大數(shù)據(jù)的變化發(fā)現(xiàn)與信息提取。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)實時感知技術(shù)

面向物聯(lián)網(wǎng)有線／無線多源、多種類傳感設(shè)備，突破了對接口、內(nèi)容、格式等方面的自適應(yīng)解析等技術(shù)，實現(xiàn)了可視化定制流程與參數(shù)調(diào)整，解決了物聯(lián)網(wǎng)實時接入、流信息獲取實時的難題。

3.3 地理編碼技術(shù)

提出了基于多樹索引的地名地址匹配技術(shù)。進行地址匹配時，程序首先通過地址要素詞典采用正向最長匹配算法，同時完成地址字符串切分和地址要素匹配。有時不同的地址包含同名地址要素，最終可能匹配到多條地址，程序再根據(jù)打分排序算法，對地址樹中匹配到的各條地址打分，確定最佳匹配結(jié)果。

3.4 非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)安全可控分發(fā)技術(shù)

基于操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)過濾驅(qū)動技術(shù)，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)文件的加密存儲保護和定向受控訪問。整個加解密過程對空間數(shù)據(jù)引擎和GIS 平臺是無感知的，不影響業(yè)務(wù)邏輯，最大限度的降低改造成本，并達到分發(fā)數(shù)據(jù)的安全保護。

4.應(yīng)用成效

4.1 建設(shè)數(shù)字空間底座，實現(xiàn)高效的政務(wù)信息資源共享

構(gòu)建集基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、公共專題數(shù)據(jù)、智能感知數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)在線抓取數(shù)據(jù)等在內(nèi)的智慧濰坊時空大數(shù)據(jù)資源體系，打造歷史現(xiàn)狀一體化、二三維一體化、室內(nèi)室外一體化、地上地下一體化、虛實一體化、市縣一體化的“六位一體化”濰坊全時空，為全市政務(wù)信息化應(yīng)用提供時空信息全域一張圖。

4.2 通過地名地址匹配引擎推動部門專題數(shù)據(jù)空間化的建設(shè)

根據(jù)城市的地名地址數(shù)據(jù)的采集與應(yīng)用特點，建設(shè)地名地址匹配服務(wù)引擎，建設(shè)全濰坊市標(biāo)準(zhǔn)地名地址庫，為各部門提供了專題數(shù)據(jù)自動匹配的服務(wù)支撐，大大縮短了各部門專題數(shù)據(jù)建設(shè)與應(yīng)用的時間。

4.3 發(fā)揮時空大數(shù)據(jù)優(yōu)勢，創(chuàng)新政府決策模式

時空大數(shù)據(jù)不僅具備大數(shù)據(jù)的典型特性，還擁有豐富的語義特征和時空動態(tài)關(guān)聯(lián)特性。通過對時空信息的大數(shù)據(jù)知識挖掘分析，找出它們之間的相關(guān)關(guān)系，為我們提供新的視野和有用的預(yù)測，將政府部門決策由經(jīng)驗決策提升為知識決策。

4.4 全面支撐基于時空信息的智慧濰坊深度應(yīng)用

智慧濰坊時空大數(shù)據(jù)平臺集成了跨部門地理信息政務(wù)資源，極大地提高了數(shù)據(jù)資源應(yīng)用價值，先后廣泛應(yīng)用于發(fā)改委、稅務(wù)、公安、大數(shù)據(jù)、城管、農(nóng)業(yè)、水利等近80個部門和單位140 個業(yè)務(wù)系統(tǒng)，為濰坊市脫貧攻堅、生態(tài)文明建設(shè)、鄉(xiāng)村振興等提供了數(shù)據(jù)服務(wù)支撐，成為“城市大腦”的一部分。

5.結(jié)論

我們在時空大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)與實踐中取得了一些初步成果，但隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用需求的深入，智慧濰坊時空大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)與推廣應(yīng)用在政務(wù)資源共享方面依然任重而道遠，比如公共專題、物聯(lián)網(wǎng)實時感知數(shù)據(jù)涉及面廣，時效性不高、更新較緩慢，比如平臺數(shù)據(jù)更新發(fā)現(xiàn)機制不夠成熟，比如如何從海量時空數(shù)據(jù)中更有效地發(fā)現(xiàn)知識，運用知識等。這些都離不開政府部門的統(tǒng)一思想、統(tǒng)籌規(guī)劃、政策引導(dǎo)和協(xié)調(diào)推進，離不開各部門之間的密切合作，需要我們不斷去研究實踐，更需要我們擁有更好的數(shù)據(jù)洞察力和不斷探索創(chuàng)新的精神。