數(shù)字城市地理空間框架建設與應用

委民正

（福建省地質測繪院，福建 福州 350011）

數(shù)字城市地理空間框架是城市地理信息數(shù)據(jù)及其采集、加工、服務過程中涉及的政策、法規(guī)、技術、設施與人力資源的總稱[1]。為了整合與充分發(fā)揮地理信息數(shù)據(jù)資源優(yōu)勢，推動城市信息化建設，《關于開展數(shù)字城市地理空間框架建設試點工作的通知》（國測國字［2006］18號）于2006年5月正式頒布，該通知從國家層面正式推動數(shù)字城市地理空間框架的建設工作。

數(shù)字城市地理空間框架為經(jīng)濟社會發(fā)展提供了重要的基礎平臺，可免費為各部門、企事業(yè)單位及社會公眾提供數(shù)據(jù)服務，消除信息孤島，實現(xiàn)共建共享。

1 國內(nèi)數(shù)字城市地理空間框架建設現(xiàn)狀

目前，數(shù)字城市地理空間框架建設已經(jīng)取得了顯著發(fā)展，經(jīng)查閱國家地理信息公共服務平臺（天地圖）網(wǎng)站，全國共開展了686個數(shù)字縣域地理空間框架建設項目，成果應用范圍涉及政府管理決策、公共安全、應急保障、資源開發(fā)利用、重大工程建設以及百姓生活等各個方面[2-4]，對信息共享起到了重要作用，同時服務于宏觀調控、社會管理、科學決策等方面。多個城市的縣管部門反饋，基于地理信息公共平臺的業(yè)務工作效率大幅度提高，對政府決策的科學性幫助巨大，對于帶動經(jīng)濟增長的作用較大[5]。

2 數(shù)字壽寧地理空間框架建設

2.1 項目目標與任務

為了使建成的壽寧基礎地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)能夠有效地進行數(shù)據(jù)管理和社會服務，系統(tǒng)建設的總體目標是運用空間信息技術，結合現(xiàn)代化通信手段、計算機及數(shù)據(jù)庫技術，基于壽寧縣基礎地理信息數(shù)據(jù)特點，建設一個軟、硬件一體化，各數(shù)據(jù)有機聯(lián)系，具備高效數(shù)據(jù)安全管理與維護、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)表達等功能的基礎地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。本項目在廣泛調研壽寧縣委辦局和相關單位的基礎上，采用獨立建設模式開展建設工作，包括基礎地理信息資源建設、地理信息公共平臺建設、應用示范系統(tǒng)建設。

（1）基礎地理信息資源建設。

3D數(shù)據(jù)整合及相應元數(shù)據(jù)生產(chǎn)：主要生產(chǎn)中心城區(qū)1∶1 000大比例尺DLG、DOM、DEM數(shù)據(jù)。

三維城市景觀模型：主要生產(chǎn)中心城區(qū)三維景觀模型數(shù)據(jù)和86個360°全景數(shù)據(jù)。

基礎地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：實現(xiàn)基礎地理信息數(shù)據(jù)庫入庫、維護及歷史數(shù)據(jù)的相關管理。

三維地理信息系統(tǒng)研發(fā)：實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成、發(fā)布和瀏覽、查詢和分析等功能。

專題數(shù)據(jù)建設：整合各類政務專題信息，滿足政府應用。

公共地理框架數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：實現(xiàn)數(shù)據(jù)入庫、切片、更新等。

（2）地理信息公共平臺建設。

政務版地理信息公共平臺和公眾版地理信息公共平臺包含在線服務、運維管理、門戶網(wǎng)站子系統(tǒng)，實現(xiàn)地理信息服務發(fā)布、服務查詢、地圖調用、地圖瀏覽，地圖API及服務接口、用戶管理、服務統(tǒng)計等功能。

（3）應用示范系統(tǒng)建設。

壽寧農(nóng)轉用數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)；壽寧縣不動產(chǎn)登記系統(tǒng)；壽寧縣古樹名木管理信息系統(tǒng)；壽寧縣三峰山旅游管理信息系統(tǒng)；壽寧縣美麗鄉(xiāng)村服務網(wǎng)建設系統(tǒng)。

2.2 系統(tǒng)總體架構

數(shù)字壽寧地理空間框架建設項目采用獨立建設模式，經(jīng)過項目需求調研和資料收集、設計書編制、地理信息數(shù)據(jù)生產(chǎn)和運行支持環(huán)境建設、數(shù)據(jù)成果檢查驗收與軟件系統(tǒng)測評等工作環(huán)節(jié)[6-8]，根據(jù)功能和需求不同，系統(tǒng)設計和開發(fā)基于統(tǒng)一的管理平臺，通過不同的功能模塊組合，實現(xiàn)對多源、多類型、多比例尺空間數(shù)據(jù)的批量入庫與集成管理。

壽寧三維地理信息系統(tǒng)總體結構如圖1所示。

圖1 壽寧三維地理信息系統(tǒng)總體框架

（1）支撐層。

包括系統(tǒng)軟件環(huán)境和硬件環(huán)境。軟件配置包括GIS軟件、數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)與開發(fā)工具等。硬件包括服務器、微機和網(wǎng)絡環(huán)境等，對硬件進行集成是系統(tǒng)實現(xiàn)的前提和基礎。經(jīng)過對現(xiàn)有機房的升級改造，目前已實現(xiàn)內(nèi)外網(wǎng)物理隔離。

（2）數(shù)據(jù)層。

主要包括大地測量數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)、數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)等。數(shù)字壽寧地理空間框架數(shù)據(jù)均以在線服務的形式提供，用戶可以通過網(wǎng)絡方便地瀏覽、查詢、獲取和調用豐富的、現(xiàn)勢性好的地理信息數(shù)據(jù)，節(jié)約大量的數(shù)據(jù)采購、處理與更新費用，實現(xiàn)“分建共享、在線集成”[9]，用戶不需要具備專業(yè)的地理信息知識，就可以構建各類地理信息應用系統(tǒng)，降低應用開發(fā)的門檻，節(jié)約應用系統(tǒng)建設成本。

（3）接口層。

包括GIS應用開發(fā)組件和數(shù)據(jù)訪問接口。

（4）邏輯層。

采用GIS平臺提供的組件接口，負責系統(tǒng)業(yè)務邏輯的實現(xiàn)，如空間數(shù)據(jù)的載入、表現(xiàn)和操作等。根據(jù)數(shù)字壽寧地理空間框架建設、壽寧縣自然資源局、其他委辦局的生產(chǎn)需要以及數(shù)字壽寧發(fā)展遠景，確定系統(tǒng)的主體目標，獲得系統(tǒng)設計的當前模型，根據(jù)系統(tǒng)當前模型抽象出當前系統(tǒng)的邏輯模型，分解目標系統(tǒng)與當前系統(tǒng)邏輯上的差異，建立目標系統(tǒng)邏輯模型。

（5）表現(xiàn)層。

滿足基礎地理信息數(shù)據(jù)的管理需要，表現(xiàn)為各應用管理系統(tǒng)。

3 框架建設應用與推廣模式

3.1 數(shù)據(jù)應用

數(shù)字壽寧地理空間框架建設的最終目的是實現(xiàn)數(shù)字壽寧成果的共享和推廣應用。在數(shù)據(jù)應用方面，充分考慮壽寧縣現(xiàn)有的數(shù)據(jù)情況，在整合改造原有數(shù)據(jù)的基礎上，生產(chǎn)了現(xiàn)勢性好、分辨率高的主城區(qū)線劃地形數(shù)據(jù)、航空影像數(shù)據(jù)和采集了壽寧縣主城區(qū)的地名地址數(shù)據(jù)，利用最新的航空影像數(shù)據(jù)進行壽寧縣電子地圖生產(chǎn)，目前已經(jīng)被壽寧縣自然資源局、不動產(chǎn)登記中心、旅游局、縣委等委辦局應用。

3.2 平臺應用

數(shù)字壽寧地理空間框架建設了政務版地理信息公共平臺、公眾版地理信息公共平臺和運行于壽寧縣政務信息網(wǎng)環(huán)境的三維地理信息系統(tǒng)。

政務版地理信息公共平臺通過政務信息網(wǎng)為政府部門提供地理信息服務。公眾版地理信息公共平臺主要為政務公開、企事業(yè)單位及社會公眾提供地理信息服務。公眾版地理信息公共平臺（天地圖·壽寧）主要通過桌面瀏覽器端為用戶提供二維地理信息服務。三維地理信息系統(tǒng)運行于政務信息網(wǎng)，將集成城市基礎地理信息與專題地理信息，為宏觀決策、應急指揮、國土規(guī)劃等提供支持。

平臺的應用推廣采用邊建邊用、分層次分階段的推進模式，最大限度地實現(xiàn)地理信息公共服務平臺的應用。目前平臺已經(jīng)部署在局域網(wǎng)、政務信息網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)，發(fā)布了電子地圖（WMTS）、影像（WMS）、高程數(shù)據(jù)（WMS）、地名地址（WFSG）、實體數(shù)據(jù)（WMS、WFS）、國土行業(yè)專題數(shù)據(jù)（WMS、WFS）、路網(wǎng)數(shù)據(jù)（WFS）以及POI興趣點（WFS）等地圖服務，發(fā)布了地圖查詢、分析等功能服務，提供了二次開發(fā)接口，可為壽寧縣政府部門、企業(yè)單位和社會公眾提供地圖瀏覽、查詢定位、空間分析、服務調用、地理信息系統(tǒng)定制開發(fā)等服務。

3.2.1 基于局域網(wǎng)應用

目前，基于局域網(wǎng)的應用對象主要是壽寧縣自然資源局。壽寧縣國土資源管理系統(tǒng)可通過二次開發(fā)接口直接調用平臺發(fā)布的各類地理信息服務，將國土資源專題信息與地理空間框架數(shù)據(jù)進行對接，為壽寧縣國土資源的業(yè)務管理提供直觀的地理信息底圖。

3.2.2 基于政務網(wǎng)應用

基于政務信息網(wǎng)的應用對象主要是壽寧縣政府領導機關和行業(yè)應用部門。政務版公共平臺通過在線服務系統(tǒng)發(fā)布了電子地圖、影像、高程數(shù)據(jù)、地名地址、實體數(shù)據(jù)等豐富的地圖服務；通過門戶網(wǎng)站提供了地圖瀏覽、服務中心、地圖收藏、共享交換、應用開發(fā)、互聯(lián)互通等功能模塊；通過運維管理系統(tǒng)提供了組織機構管理、授權管理、日志管理、平臺監(jiān)控和平臺審核辦理等功能。豐富的地圖服務和功能服務將為國民經(jīng)濟建設、經(jīng)濟社會發(fā)展和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供地理信息保障。

3.2.3 基于互聯(lián)網(wǎng)應用

公眾版地理信息公共服務平臺除了面向公眾提供地理信息共享服務外，更側重電子地圖的瀏覽及興趣點、地名的查詢檢索。

天地圖·壽寧（公眾版公共平臺）部署在互聯(lián)網(wǎng)上，除了為政府部門、企事業(yè)單位和社會公眾提供電子地圖、個性地圖、應用開發(fā)、專題應用等服務外，同時發(fā)布了18～20級（1∶2 000～1∶500）電子地圖、地名地址、1∶500實體等數(shù)據(jù)服務，為市民出行、購物、旅游、商務等各種活動提供了權威、統(tǒng)一的定位基準和空間載體，使其成為市民日常生活不可缺少的助手。

3.3 推廣措施

為了推進數(shù)字壽寧地理空間框架建設成果的廣泛應用，不斷提升壽寧縣地理信息服務保障水平。領導小組辦公室開展多種推廣措施，促使項目成果發(fā)揮出最大效益。

3.3.1 政府主導并制定政策機制

只有政府主導才能協(xié)調相關部門密切配合，才能有效維護公共平臺在城市信息化建設中的權威性和唯一性、實現(xiàn)資源共享、避免重復建設。在政府主導下才能提供足夠的資金用于平臺的更新維護。長期以來，各應用部門的專題信息與基礎空間信息同類要素存在基準和分類編碼不一致等問題，造成信息無法集成使用。因此，為了滿足各應用部門內(nèi)部業(yè)務需要，需要由政府主導建立統(tǒng)一的空間基準和分類編碼以及面向信息化要求的技術標準。

3.3.2 加強宣傳和技術培訓

項目宣傳和技術培訓非常關鍵。地理空間框架建設意義重大，轉變了傳統(tǒng)的紙質和電子拷貝方式服務模式，建立了低碳環(huán)保的網(wǎng)絡化地理信息服務模式，降低了地理信息系統(tǒng)開發(fā)成本。項目宣傳和技術培訓根本在于轉變用戶的觀念，讓更多的用戶感知地理信息公共服務平臺的價值，最終引導用戶基于平臺開展地理信息系統(tǒng)應用，逐步讓已建立的地理信息系統(tǒng)接入平臺。項目組通過政府網(wǎng)站、科技展覽、電視廣播、現(xiàn)場會、技術培訓、業(yè)務交流等多種方式向廣大用戶宣傳地理空間框架建設意義及其應用前景，取得了良好的效果。

4 框架建設效益分析

目前，該項目成果已經(jīng)開始逐步應用于壽寧縣政府部門、委辦局和社會公眾，避免了信息資源重復建設，促進測繪成果的廣泛應用，已經(jīng)充分凸顯了地理信息資源的基礎性、公益性作用，取得了比較顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。

4.1 社會效益

數(shù)字壽寧地理空間框架建設成果在政府科學決策、公共服務等方面發(fā)揮了積極作用，進一步提高了壽寧測繪保障能力和服務水平，為經(jīng)濟社會發(fā)展和信息化建設提供了更有力支撐。

4.2 經(jīng)濟效益

隨著壽寧縣經(jīng)濟建設飛速發(fā)展，地理要素不斷變化，信息化建設的需求越來越高，迫切需要加快地理空間框架的建設，不僅實現(xiàn)各級部門間的地理空間數(shù)據(jù)共享，徹底消除信息孤島，同時在數(shù)字壽寧地理空間框架的基礎上能夠搭建諸如壽寧縣國土資源一張圖、壽寧縣多規(guī)合一等模塊，減少基礎設施的重復建設和重復投入，向集約化方向發(fā)展。

5 結語

數(shù)字城市的本質是信息化，包括網(wǎng)絡化、智能化等。為了持續(xù)推進城市可持續(xù)化現(xiàn)代化發(fā)展，數(shù)字化城市建設是基礎，是對人民群眾長遠利益的充分保障，同時對于培養(yǎng)人才、提高社會文明度具有重要意義。數(shù)字壽寧地理空間框架的建成與應用，為不同部門提供及時有效的政務應用服務，保證各部門地理信息數(shù)據(jù)的兼容性與一致性，同時為部門間工作的有效協(xié)調提供了良好的平臺與基礎。數(shù)字壽寧地理空間框架的建成與應用，解決了地理信息資源共享的堵點，對于公共服務的能力與政府決策水平的提高具有重要促進作用。推動了企事業(yè)單位基于地理信息開展各類增值服務，為人們的日常活動提供了更便捷的生活服務。