江北新區感知平臺的時空大數據建設

朱媛麗

（江蘇北斗衛星應用產業研究院有限公司，江蘇 南京 210032）

江蘇省南京市江北新區感知平臺為新區管委會領導及為各級部局、企業和社會公眾提供時空信息資源服務，為基于空間的數據分析挖掘和應用奠定平臺基礎，促進城市規劃、建設、管理和服務智慧化的新模式。感知平臺集成電子地圖數據、多時期影像數據、地名地址及POI等，建設地理實體數據、傾斜航空攝影及三維建模數據，接入物聯網時空數據，整合行業專題數據，建設時空大數據庫。時空大數據最大集成數字南京地理空間框架建設成果，基于實體模型對時空大數據組織與表達，多方法將地理資源匯聚整合，形成江北新區統一的、權威的時空大數據庫。

1 時空大數據建設思路

時空大數據服務建設總體流程劃分為數據匯聚、數據處理、數據建庫、數據管理和數據共享等環節。

1.1 數據匯聚

對接江北新區大數據管理平臺的數據成果，上承接南京市基礎地理數據和專題數據建設成果，下接入區級各個部局現有專題數據，同時匯聚新區物聯感知信息，整合各類共享的數據資源，匯聚并處理管理時空信息資源，作為政務數據與地理數據融合的基底，形成專題數據成果，并建立長效數據更新維護機制，實現對各類業務專題信息實時、準確地管理與更新。

1.2 數據處理

針對同步過來的多種來源、多種格式的時空信息數據進行統一處理，包括數據空間化、格式轉換與標準化、坐標轉換、一致性處理、數據重組、數據融合等形成標準化、規范化。

1.3 數據建庫

數據質檢符合入庫規范的數據，按不同數據組織方式進入相應的數據庫。

1.4 數據管理

針對數據庫中的各類數據進行管理，包括對數據庫的數據進行數據源管理、入庫更新、數據查詢和數據分析等操作。

1.5 數據共享

根據各委辦局的空間數據應用需求，采用自選、定制、推送的方式，在統一的數據共享機制約束下對外提供專題數據共享。

2 資源目錄梳理

政務地理資源目錄梳理主要是研究江北政務空間資源目錄體系總體框架，明確與政務信息資源目錄體系之間關系、市區兩級目錄體系關系。政務地理資源目錄體系核心元數據，通過資料、網站、業務梳理，形成新區各個政務部門潛在的和已建的政務地理資源，包括資源名稱、類別、相關的業務、職能以及主題等信息，對梳理結果進行編目。

江北新區建設靜、動態時空大數據，靜態時空大數據包括電子地圖、影像、地名地址及POI、傾斜攝影數據和行業專題數據等，動態時空大數據包括傳感設備位置數據、實時位置及實時感知數據等。本著集約化建設原則，充分利用南京市已有數據資源，并新增、采集部分數據，如傾斜攝影數據、部門專題數據等，直接利用的數據主要來源于數字南京地理空間框架、江北新區各部局數據。

2.1 基礎地理數據

電子地圖數據、影像數據是“智慧城市”地理信息共享服務平臺重要基礎數據，數據覆蓋整個江北新區范圍，與南京市規劃局進行對接，基于數字南京地理空間框架獲取最新電子地圖數據服務。地名地址數據庫是時空大數據的重要組成部分，與南京市規劃局、南京市信息中心、江北新區公安分局進行對接，獲取其地名地址數據并進行整合，通過對地名地址信息進行規范化、標準化處理，建立地名地址與空間坐標之間相互對應關系，形成江北新區權威的、統一的地名地址數據庫。POI數據與南京市規劃局進行對接，通過數字南京地理空間框架獲取江北新區POI數據服務，并由數字南京地理空間框架進行數據服務更新。地理實體數據以江北新區化工園區、生物醫藥谷、軟件園為試點，生產地理實體數據，包括小區樓棟、工廠、學校、醫院等重要構筑物。傾斜航空攝影模型數據采用傾斜航空攝影技術獲取生物醫藥谷、軟件園等的0.05 m分辨率的傾斜影像，并基于傾斜影像建立3D模型，以滿足園區管理的需要。

2.2 行業專題數據

時空大數據應該是智慧城市的時空基準，能夠讓各個部門將自己的空間數據或非空間數據落到統一的時空大數據中，并且可以疊加或融合其他部門的數據進行協同分析。本項目與江北新區城市大數據管理平臺及各部局進行對接，獲取行業專題數據，并對數據進行清洗、轉換、時空化改造等，形成江北新區統一的空間專題圖層，提升基于地理位置的綜合信息服務能力。人口庫所有權歸原擁有者；人口數據經過空間化之后，將具有明確、唯一的空間信息，時空大數據服務僅僅是關聯和對其進行空間化，不對其數據庫內容和庫體做實質性改變，只是建立時空數據與其關聯關系。關聯人口信息，在時空大數據庫中實現數據融合。本項目的人口基礎屬性數據以大數據管理中心的人口庫為準。法人單位庫所有權歸原擁有者；法人數據處理與人口數據處理方法相同，時空大數據服務關聯法人單位基礎數據，建設統一的法人數據空間基礎。通過地名地址匹配形成法人地理分布信息。除基礎地理信息類、人口類、法人類數據、及強GIS部門的規劃類和國土類數據外，其他中等強度和弱GIS部門可共享的業務類空間數據，也是空間數據中心需要匯聚的重要數據資源。數據處理主要通過地理數據對各項專題數據進行空間化處理，并添加時間信息，同時對屬性進行清洗與梳理，最終達到接入、融合的目標。

2.3 智能感知數據

江北新區感知平臺接入各類具備開放和共享條件的智慧城市物聯網節點位置數據，為智慧江北傳感信息深度共享提供支撐，包括智慧工地傳感器位置數據、防汛傳感器位置數據以及空氣監測傳感器、水質監測傳感器等環保監測傳感器的位置數據等。平臺接入渣土車的實時位置數據，為渣土車的管理提供時空位置服務。平臺以江北新區大數據管理中心的公共安全視頻監控聯網平臺項目建設為契機，接入智慧江北各類視頻監測點的位置數據。

3 時空大數據匯聚

時空大數據匯聚是所有數據進入時空大數據庫的入口，也是更新的入口，提供在線接入和離線拷貝2種方式。在線接入主要針對的是實時位置與實時感知數據、各類行業專題數據等，對于涉密數據等，均采用定期離線拷貝的方式進行匯入。

3.1 離線拷貝方式

網絡條件限制或涉密條件下，感知平臺提供離線數據交換共享。業務用戶可以通過離線拷貝方式提交數據文件至大數據匯聚區（限制網絡或涉密網），經整理后轉換為時空信息成果數據或服務，更新之后，原有靜態地理數據作為歷史數據進行保存。

3.2 在線接入方式

在線接入包括接口對接和數據融合匯聚兩種方式，具體如下：

（1）接口對接。在具備網絡連接的條件下，提供以數據接口對接的方式進行在線數據接入。

（2）融合匯聚。通過與外部業務系統、互聯網網站、物聯網系統等進行對接，從中抽取適當的數據，并清洗、轉換、空間化加載到時空大數據庫。數據融合匯聚過程如圖1所示，該過程通過“時空大數據融合系統”來實現。

基于以上的時空大數據匯聚方式，靈活可配數據清洗轉換，跨業務系統，跨異構數據源的數據匯集及轉換。匯聚數據經過初步處理后，將在匯聚庫中存儲。

4 時空大數據庫建設

4.1 統一時空基準

時間基準。時空大數據的時態概念涉及事務時間和有效時間，在時空大數據整理入庫過程中，電子地圖、地名地址數據、地理實體數據同時記錄事務時間和有效時間，其他數據根據情況，至少記錄事務時間。時間基準為公歷紀元（日期）和北京時間（日期）。

空間基準。江北新區感知平臺統一采用CGCS2000坐標系，為城市建設提供坐標系統及高精度的定位服務。

4.2 數據存儲

江北新區時空大數據既有結構化數據，也有非結構化數據。結構化數據主要包括地名地址數據、地理實體數據、行業專題數據等，以“空間數據引擎+關系型數據庫”的方式進行存儲，其中地名地址類數據（地理編碼）存儲需要嚴格依據標準，對數據的組織，按行政區域地名、街巷（道路）名、門牌號、小區名、標志物名、興趣點名和門（樓）址等進行存儲。非結構化數據主要包括電子地圖、影像、三維模型數據等，主要以集中存儲NAS或分布式文件存儲HDFS進行儲存。各數據錄入時都要錄入元數據信息，以提高查詢檢索效率，元數據統一存儲在關系型數據庫中。

4.3 數據入庫

平臺數據流經時空大數據匯聚區、處理區、管理區，形成成果數據，再經服務化轉變為江北新區感知平臺開發項目上的服務資源，面向最終業務用戶提供調用。數據匯聚、入庫的整體流程如圖1所示。

圖1 數據匯聚、整理入庫的整體業務流程

對離線拷貝、在線接入的各類數據，經過抽取、清洗后形成中間成果數據存儲于匯聚庫，根據時空大數據模型進行分層處理，對于沒有空間坐標的進行空間化處理，然后經過數據處理、數據質檢、數據入庫，進入時空大數據庫中。數據入庫同時，對元數據進行同步入庫操作。經過感知平臺服務化，轉換為平臺上的各類GIS服務。

4.4 數據更新

為保障時空大數據現勢性，建立了時空大數據更新機制和操作規范，保障時空大數據持續更新。本項目支持全區數據更新，實現電子地圖、地理實體、地名地址及行業專題數據的更新。數據更新后，原數據就轉為相應歷史數據。

電子地圖及影像數據更新與數字南京地理空間框架進行對接，及時獲取其最新的電子地圖及影像數據服務，采用“文件+數據庫”的存儲和管理方式，存儲在文件中，元數據存儲在數據庫中。更新時以圖幅為單元，地圖進入文件存儲，元數據更新進數據庫，自動實現元數據、地圖數據的同步。地名地址及POI數據更新與數字南京地理空間框架進行對接，及時獲取其最新的地名地址數據及POI數據服務，為江北新區地名地址及POI數據的準確性和現勢性提供保障。與互聯網公司（高德地圖、百度地圖等）數據合作，進一步豐富地名地址數據及POI數據，以豐富新區范圍內地圖引用展示。地理實體數據更新主要實現實體數據的圖形、屬性的更新，可以按范圍、按圖層提取更新包。其中，按照要素圖層導出更新包，系統僅對變化要素記錄變更信息，更新三域標識；按照圖幅范圍或自定義范圍導出更新包，系統對范圍內各圖層所有要素記錄變更信息，更新三域標識。行業專題數據更新與各部門簽訂共享協議，雙方協定傳入數據的種類、類別、數量、傳輸方式以及更新頻率，并在平臺中設置提示，如果部門超時未更新專題數據發送超時報警，通知相關部局，具體更新頻率，以各部門協議為準。行業專題數據通過數據融合系統，設定更新頻率，定期從各部局的業務系統中抽取、融合政務專題數據，轉換為空間專題數據，接入江北新區時空大數據庫，實現要素級更新，更新三域標識。

5 結束語

時空大數據作為各專題數據所依托的基礎，涵蓋國土、規劃、人口、法人、建設項目和市政設施等專題數據和物聯網數據，不僅有助于幫助各政府部門實現“職責清”“數據準”“需求明”，而且更重要的是為政務空間資源的開發利用、領導決策等重大應用積累豐富的基礎信息。