數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)與應(yīng)用

姚得藏

摘 要：近年來地理空間信息技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用不斷深入，數(shù)字城市建設(shè)已成為當(dāng)前城市信息化的主要內(nèi)容。我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，特別是改革開放以來，己取得了巨大的成就，但同時(shí)也面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。如何提升城市信息化水平，不斷促進(jìn)政府綜合管理效率和滿足企事業(yè)單位發(fā)展的迫切需求已成為當(dāng)務(wù)之急。數(shù)字城市建設(shè)是信息化建設(shè)重要組成部分和表現(xiàn)形式，而以基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)為核心的地理空間框架建設(shè)是數(shù)字城市建設(shè)的實(shí)質(zhì)。國(guó)家測(cè)繪地理信息局于 2006 年啟動(dòng)了“數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)示范工程”項(xiàng)目，至今先后有近百個(gè)城市完成和啟動(dòng)了該工程項(xiàng)目建設(shè)，并要求 2015 年底全面完成建設(shè)。

關(guān)鍵詞：信息化；數(shù)字城市；工程項(xiàng)目

一、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

1.國(guó)外現(xiàn)狀

國(guó)外數(shù)字城市的建設(shè)起步較早，在西方發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“數(shù)字城市”的建設(shè)，把所有地理空間數(shù)據(jù)基于網(wǎng)絡(luò)的模式實(shí)現(xiàn)共享，各個(gè)政府部門與公眾群眾通過“數(shù)字城市”共享框架來獲得空間數(shù)據(jù)與服務(wù)，其中一些國(guó)家把共享數(shù)據(jù)與服務(wù)對(duì)全社會(huì)共享使用，社會(huì)各級(jí)用戶對(duì)其需求量很高。地理空間數(shù)據(jù)共享是通過各級(jí)“數(shù)字城市”共享框架平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的，通過平臺(tái)對(duì)政府企事業(yè)單位、社會(huì)公眾提供多比例尺、多種類型的地理空間數(shù)據(jù)。地理空間數(shù)據(jù)這種服務(wù)方式為各城市建設(shè)提供了方便，在城市空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)上沒有負(fù)擔(dān)。以紐約州為例，州政府網(wǎng)站只有小比例尺的背景地圖，訪問者可以通過地圖鏈接相應(yīng)城市的政府網(wǎng)站，如紐約市政府網(wǎng)站，由市政府網(wǎng)站提供簡(jiǎn)單的查詢和定位服務(wù)，如果用戶需要更大比例尺或其他專業(yè)性的空間數(shù)據(jù)，則通過鏈接或聚合的方式獲取到國(guó)家或其它地區(qū)和部門的數(shù)據(jù)，如紐約州地理信息中心，就會(huì)提供從紙質(zhì)地圖到各種比例尺和格式的數(shù)字地圖。

2.國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

在國(guó)內(nèi)，在國(guó)家測(cè)繪地理信息局及各個(gè)部委的倡導(dǎo)和支持下，數(shù)字城市建設(shè)已形成了自上而下積極支持并參與的大好局面，各級(jí)政府都大力“數(shù)字城市”建設(shè)。如數(shù)字北京的建設(shè)，先后建設(shè)完成了各比例尺數(shù)字線劃數(shù)據(jù)庫(kù)、影像數(shù)據(jù)庫(kù)、綜合地理信息庫(kù)、高程三維模型庫(kù)以及北京市地理編碼數(shù)據(jù)庫(kù)等一系列城市公共地理框架數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)資源建設(shè)采用邊建設(shè)邊更新的策略，通過數(shù)據(jù)在線等多種服務(wù)形式為數(shù)字城區(qū)及各部門應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)提供空間信息支持。

二、關(guān)鍵技術(shù)

1.地理編碼技術(shù)

地理編碼是一種基于地理空間定位技術(shù)的編碼方法，提供了地名地址的地理位置信息轉(zhuǎn)換成地理坐標(biāo)的方法，對(duì)建立非空間信息與空間信息的關(guān)聯(lián)及信息資源整合至關(guān)重要。跟蹤國(guó)內(nèi)外的最新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范與技術(shù)發(fā)展，結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況，研究統(tǒng)一的地名地址描述編碼規(guī)范以及高效的地名地址匹配方法。

2.要素與格網(wǎng)一體化數(shù)據(jù)組織

地理信息公共平臺(tái)發(fā)布服務(wù)包含的數(shù)據(jù)內(nèi)容多樣、數(shù)量大，為保證來自不同地方用戶需求的快速響應(yīng)和準(zhǔn)確提供服務(wù)，利用網(wǎng)格化管理的模式對(duì)地理空間要素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行組織，建立網(wǎng)格索引對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的分配，提高數(shù)據(jù)管理效率。

3.多核并行處理與負(fù)載平衡技術(shù)

地理信息公共平臺(tái)依托廣域網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，瞬時(shí)并發(fā)用戶數(shù)量龐大，為確保響應(yīng)效率，應(yīng)采用多核多線程并行處理技術(shù)、基于緩存的分塊調(diào)度技術(shù)、遞進(jìn)層次網(wǎng)格的數(shù)據(jù)索引技術(shù)等，將空間數(shù)據(jù)調(diào)度和顯示響應(yīng)時(shí)間控制在 0.5 秒以內(nèi)。

4.信息過濾技術(shù)

地理信息公共平臺(tái)是基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)及各種專題數(shù)據(jù)集成交換和互聯(lián)互通的基礎(chǔ)，對(duì)于用戶上傳、交換、標(biāo)注的個(gè)性數(shù)據(jù)，應(yīng)建立信息過濾與控制機(jī)制，采用敏感詞設(shè)置、幾何精度驗(yàn)證、數(shù)據(jù)智能審查等技術(shù)方法，確保數(shù)據(jù)的安全性和權(quán)威性。

5.整合數(shù)據(jù)一致性技術(shù)

通過地理信息公共平臺(tái)要實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的交換，其中存在多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，如何整合是一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題。其融合顯示與轉(zhuǎn)換輸出、支持分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)互操作、支持專題基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫(kù)反向更新基礎(chǔ)地理框架數(shù)據(jù)庫(kù)。

6.數(shù)據(jù)交換技術(shù)

包括將集成在地理信息公共平臺(tái)上的分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)作為虛擬的本地?cái)?shù)據(jù)源，直接納入應(yīng)系統(tǒng)，或者按照各種條件挖掘、提取和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)交換技術(shù)，和運(yùn)用空間數(shù)據(jù)互操作技術(shù)，實(shí)現(xiàn)專題基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫(kù)和基礎(chǔ)地理框架數(shù)據(jù)庫(kù)之間的相互同步更新的數(shù)據(jù)庫(kù)互操作技術(shù)。

7.海量數(shù)據(jù)并發(fā)訪問

提供多事務(wù)處理功能和事務(wù)長(zhǎng)效處理機(jī)制，控制多用戶并發(fā)訪問，保證事務(wù)處理的原子性、一致性、隔離性和持久性技術(shù)。

8.保密處理技術(shù)

地理信息在非涉密的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用時(shí)，應(yīng)按照國(guó)家規(guī)定的統(tǒng)一方法，對(duì)地理信息數(shù)據(jù)中含有的涉密內(nèi)容及空間位置精度的處理，解決基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)公開使用的問題。保密處理技術(shù)包括對(duì)地理數(shù)據(jù)涉密內(nèi)容、屬性和空間位置精度的處理，應(yīng)采用國(guó)家測(cè)繪行政主管部門規(guī)定的統(tǒng)一方法。

9.數(shù)據(jù)交換格式

支持多種主流數(shù)據(jù)格式的矢量和柵格數(shù)據(jù)間的互相轉(zhuǎn)換，以及各種格式的專題數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換問題；需要設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式作為實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)。

三、地理信息公共平臺(tái)

1.平臺(tái)基本架構(gòu)

數(shù)字喀什地理信息公共平臺(tái)將空間框架數(shù)據(jù)集通過服務(wù)和共享交換的方式提供給政務(wù)機(jī)構(gòu)、企事業(yè)單位、社會(huì)大眾，以滿足它們不同的業(yè)務(wù)需求。它具有空間分析功能和二次開接口。數(shù)字喀什地理信息公共平臺(tái)由運(yùn)行應(yīng)用層、服務(wù)層、支撐層和數(shù)據(jù)層四個(gè)具有內(nèi)在相互關(guān)聯(lián)、結(jié)構(gòu)層次分明的四個(gè)層次組成。

2.平臺(tái)服務(wù)內(nèi)容

地理信息公共平臺(tái)采用國(guó)際通用的開放式服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)面向服務(wù)（SOA）的設(shè)計(jì)理念，在線提供地理信息服務(wù)資源和接口，能為各種不同平臺(tái)用戶提供共享服務(wù)與開發(fā)接口從而實(shí)現(xiàn)利用接口和服務(wù)快速搭建各種專題應(yīng)用系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：成都理工大學(xué)地球物理學(xué)院）