實例探析數字城市地理空間框架建設

摘 要：“數字興義”項目將建立興義市數字地理信息空間框架，形成興義市權威的、唯一的和通用的城市地理信息公共平臺，從而實現各類信息的互聯互通。本文主要闡述了數字興義地理空間框架建設。

關鍵詞：興義；數字；城市；地理；空間；框架；建設

引 言

“十二五”期間，隨著貴州省工業強省和城鎮化帶動戰略的推進，新城鎮、新城區大量出現，傳統的管理模式不能滿足高速發展的城市需求，因此推行數字化城市管理是實現全省城市管理“科學、嚴格、精細、長效”的有效手段。三維數字興義地理空間框架建設為三維數字興義提供了一個統一的、規范的、權威的三維空間定位基準和三維地理信息服務平臺，大大促進了國民經濟建設以及信息化建設，將極大的影響人們的生活。

1 數字興義

興義市位于黔、滇、桂三省（區）結合部，全市轄4個街道辦事處、29個鎮、5個鄉，總人口74萬，其中城區人口26萬，全市國土面積2915平方千米，是貴州省黔西南布依族苗族自治州的政治、經濟、文化、信息及交通樞紐中心。

近年來，興義市經濟建設持續快速發展，一產、二產、三產齊頭并進，三次產業結構比例為16∶44∶40。全市提出了以“三化一業”（即工業化、農業產業化、城市化、旅游業）發展戰略，特別是加快了全市工業化進程，工業經濟初步形成了以釀酒、建材、電力、煤炭、化工、冶金、藥業、煙草為主的八大工業體系，為全面建設經濟強市奠定了堅實基礎。

“數字興義”由黔西南州國土資源局牽頭建設。其總體目標為：建立興義市數字地理信息空間框架，形成興義市權威的、唯一的和通用的城市地理信息公共平臺，從而實現各類信息的互聯互通。“數字興義”建設將緊密結合興義市地區實際情況，充分利用現代化的遙感、大地、GPS等測量技術，建立高精度、實時、快速的基礎數據獲取手段，完善興義市基礎地理信息數據集，建設興義市基礎地理信息數據庫，構建興義市地理信息公共平臺。通過將全市的各類信息在數字化三維平臺上表達出來，集成安裝在網絡上，市民足不出戶，即可查詢到旅游名勝、商業中心、文化坐標、街巷小景等信息。并在此基礎上，開發國土、公安、計生、消防、規劃等典型應用示范系統，建立共建共享、更新完善和運行維護的長效機制。為政府科學決策、公告服務、社會管理、綜合監管能力等方面提供有力的基礎支撐環境。

2 “數字興義”地理空間框架技術特點

2.1 實用性好

項目進行了詳細的需求分析、可行性分析、現有資料及軟硬件分析，提出了設計的思路、規范、原則及總體結構，并經過論證評審，具有良好的實用性。

2.2 技術先進

平臺在建設過程中使用了當前通用的硬件平臺和最先進的數據庫、GIS軟件，以保證平臺的先進性。

2.3 兼容性好

該平臺嚴格遵守相關軟件開發設及軟件接口標準，為后續開發各種應用系統提供了廣泛的基礎地理信息支持。

2.4 安全性高

該平臺針對不同的使用人群，提供了不同密級的授權，嚴格按照國家相關保密規定，對不同的使用人群提供相應密級的地理空間數據。并對軟硬件設計進行了安全性論證。

3 數字興義地理空間框架建設

3.1 總體建設內容

項目要求建立興義市城區約15km2的三維影像地形模型，城市標志性建筑、街道三維模型，系統要求能運行在興義市政府專網上，并能實現各部門專題應用的并行接入。

3.1.1 標準規范與政策保障機制建設

很多專題數據往往分散在各個不同的部門，數據標準與規范不統一，數據質量、坐標系統、投影參數、精度、圖形要素差別較大，上述因素造成了數據的不一致性，部門之間數據很難進行交換和共享，長此以往數據繁雜、分類不清，同一地區往往存在多套數據或缺失，資源浪費現象及其嚴重。因此，系統建設的首要工作便是結合興義市地區實際需求，利用即將覆蓋全省范圍的CORS站系統，統一測繪基準，在國家及省級標準的基礎上，建立一套完善的地方數據標準規范體系。

興義市地區成立數字興義地理空間框架建設工作領導小組，領導小組辦公室設在黔西南州國土資源局，負責統一指導、協調、督促。負責組織、落實、督察等日常工作，定期編發簡報，通報進度。同時以公文的形式發布相關的地方性法規、政策性文件，切實保障數字興義地理空間框架平臺建設的順利進行及后期維護工作，確保各項工作落到實處，使數字興義建設成果更好的為地區經濟和建設服務。

3.1.2 基礎地理數據獲取及整合

（1）基礎數據的獲取

主城區30平方千米1：500地形圖測量（當前已測有15平方公里數字地形圖，該區域需要納入更新任務中）；主城區30平方千米1：500航空攝影及規劃區70平方千米1：2000航空攝影，其中70平方千米要求獲取1：2000正射影像、數字高程模型和數字線劃圖。城市及周邊250平方公里1.5m分辨率衛星影像。

（2）數據整合

基礎數據之間往往存在坐標系不統一的情況，從而導致，無法直接疊加在一起使用，給數據綜合分析設置了障礙，地理空間框架建設工作難以展開，為了能夠使用這些數據，需對其進行歸一化處理。其次，面對日新月異的城市建設，已有的基礎數據往往老舊，現勢性不強，不具備實用性。需遵循國家和測繪行業標準與規范，充分運用遙感、GPS、GIS等成熟的技術手段對這一部分數據進行采集和更新。

整合以上數據是城市地理空間框架建設的基礎性與必備性工作，主要包括興義市中心城區1：500比例尺DLG（見圖1）數據，影像數據DOM（數字正射圖），數字高程DEM，專題數據的整合工作。

3.1.3 建立基礎地理信息數據庫

依據項目設計標準建立基礎地理信息數據庫。對處理后的基礎地理數據進行檢查，數據符合標準后，才準予入庫。

3.1.4 三維地形數據庫建設

三維地形數據庫是平臺的數據基礎，是DEM、DOM、DLG及三維建筑模型的集成，精確的三維地形數據庫有助于更好的管理空間信息和屬性信息，提供更符合現實直觀的表現形式。三維地形數據庫建庫流程見圖2。

3.1.5 基礎地理信息公共服務平臺建設

在更新完善后的基礎地理信息數據之上進一步整合加工，提取符合公共需求的地理要素內容，進行面向信息化要求的數據重組，擴展地名地址地理編碼，建立要素與瓦片的一體化索引，實現多種數據的無縫集成，研制開發網絡化的應用服務與運行維護系統，建立興義市權威的、唯一的和通用的地理信息公共平臺。

3.1.6 建立五個典型應用示范系統

在地理空間信息公共平臺基礎上開發構建五個典型應用示范系統，選擇國土資源、計生、公安、消防和社會公眾服務等應用部門和領域進行示范系統建設，再逐步擴展到規劃等具備條件的政府部門，應用科學化、數字化環境全面促進該部門的高效、快速管理手段的轉變和實施，并總結應用模式和經驗，在政府及其各部門全面推廣。

3.1.7 支撐環境建設

興義市三維公共信息平臺的設計將嚴格參照現代計算機網絡的規范與地理信息相關標準。整個系統是以數據中心為中心節點的星型網絡。數據中心建立在高速局域網（3M）上，網絡采用UDP和TCP/IP協議；服務器操作系統擬采用Windows 2003 Professional。系統支撐環境由數據中心建設、用戶服務子系統建設、數據通訊網絡建設組成。

3.2 項目技術路線

技術路線明確了設計依據、技術指標，確定了基礎地理信息數據庫建設，地理信息公共平臺建設，運行服務模式設計，支持環境建設等工作內容，以及主要工作流程，如圖3所示：

3.3 運行服務模式設計

3.3.1 模式架構

服務門戶應基于通用瀏覽器（如IE、FireFox）、采用面向服務架構（SOA）進行構建。SOA是大型軟件系統體系結構的發展趨勢，平臺服務門戶采用SOA進行構建。在服務門戶中，所有的服務功能都應具有明確的可調用接口，具有標準、通用、松耦合和重用性好等特點，以Web Service的方式進行提供。通過對這些功能接口的組合，形成服務門戶特定的業務應用和業務流程；同時，服務門戶還可進一步將這些接口進行封裝和發布，以便于網絡用戶進行二次開發，實現將平臺提供的服務整合到用戶自己的業務應用系統中。

3.3.2 主要功能

服務門戶采用單點登錄、統一身份認證技術，用戶在一次成功登錄門戶后，即可訪問其權限范圍內的系統功能和信息內容，避免在多個功能模塊間來回切換而形成的網站資源消耗，同時也提高了系統的可管理性和安全性。服務門戶具備用戶注冊、目錄檢索、元數據查詢、地圖瀏覽、路徑分析、檢索定位、空間量算、地圖發布、數據交換、服務跟蹤等功能，向政府、企業、公眾各界用戶提供全方位、不同層次的地理空間信息服務。

平臺服務門戶應具備的主要功能如圖4所示，包括平臺管理功能、應用服務功能、接口服務功能及其它功能等。

其它功能，包括新聞動態、政策法規、BBS論壇、使用指南等。新聞動態用于展示公共平臺建設、發展及運行的動態信息；政策法規用于發布與公共平臺相關的國家及地方性的法律、法規和政策及相關標準規范；BBS論壇用于服務門戶對外宣傳、發布消息以及收集客戶反饋；使用指南用于實現公共平臺與用戶的互動交流，為用戶查詢、瀏覽網站上的各類信息、使用各種服務提供向導和幫助。

3.4 技術指標

3.4.1 性能指標

公共信息平臺的性能主要包括系統自動運行能力，錯誤處理能力，數據備份能力，運行穩定性能力，聯網和擴充能力、數據服務能力等。

用戶客戶端能實現自動下載更新，高速瀏覽，操作簡便以及遠程技術支持能力。數據中心具備城市景觀漫游、展示等功能，能自動接收處理用戶端數據要求；系統發生故障時可自動警示值班人員。具備自動響應用戶請求，提供數據服務的能力；具備監測用戶登陸記錄的能力，并留有針對用戶進行二次開發的接口；具備用戶使用授權、認證，監測用戶使用時間、流量大小的功能。具有兼容性接口，可與多種數據庫系統相連，完成地理信息的實時共享；可適應用戶中心到用戶間通信方式的擴充和改變，并盡量兼容未來的移動通信方式；具備通過政府專網進行數據服務的能力。

3.4.2 數據指標

衛星正射影像和航空正射影像DOM：高分辨率衛星遙感影像（小于1m）或航空影像（1：500精度）；數字高程模型DEM：1：1萬和1：5萬；矢量化數字地圖：1：1萬、1：2000、1：500（針對不同瀏覽分辨率下應用）；房屋測繪數據：樓層面積、樓層高、樓層數、邊長、房屋平面圖等等；POI熱點區信息；建筑物外表數碼相片；地物編碼應與國家地理要素編碼一致。

4 結 語

三維數字地理空間框架建設是一項持續性的工作，要真正實現項目的經濟效益和社會效益，后續的應用推廣和數據更新維護更顯重要。平臺的生命力在于數據內容的豐富性和時效性，并在它上面開發各種應用系統，這樣才會有越來越多的人使用它，其經濟效益和社會效益才會更加凸顯。

參考文獻

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作者簡介：劉蓉國（1970-），男，本科，高級工程師，主要從事測繪工作。