1、基于云架构的数字北仑地理空间框架的建设与应用研究 付蔚霞 梁寒冬 李琴 宁波市测绘设计研究院 摘 要： 数字城市是利用计算机、互联网、3S 等技术将城市地理信息与其他信息进行结合并再现的虚拟空间, 地理空间框架则是数字城市的核心组成部分之一。本文以宁波市北仑区为研究区域, 介绍了基于云架构的数字地理空间框架的构建思路、组成部分及主要创新点, 探讨了项目成果在规划、环保、民政等领域的应用模式和前景, 以期为其他地区建设或升级数字城市地理空间框架提供有益参考。关键词： 数字北仑地理空间框架; 云架构; 推广应用; 作者简介：付蔚霞 (1975-) , 女, 湖南郴州人, 教授级高级工程师, 注册测
2、绘师, 硕士, 2013 年毕业于武汉大学地图制图学与地理信息系统专业, 主要从事数字城市、地理空间信息处理方面的应用研究工作。收稿日期：2016-11-28Research of the Construction and Application of Digital Beilun Geospatial Framework Based on Cloud ArchitectureFU Wei-xia LIANG Han-dong LI Qin Ning Bo Institute of Surveying and Mapping Design; Abstract： Digital city is
3、a virtual space which combines and reproduces geographic information and other information by utilizing computer science, the Internet and 3 S technologies. Geospatial framework is a core component of digital city. This paper, takes Beilun as the research area, introduces the construction ideas, com
4、ponents and main innovations of the Digital Beilun Geospatial Framework based on cloud architecture. In addition, it discusses the application modes and prospects in such fields as planning, environmental protection and civil administration. This paper provides a useful reference for developing and
5、upgrading the digital geospatial framework in other cities.Keyword： digital Beilun geospatial framework; cloud architecture; application; Received： 2016-11-280 引言地理空间框架是城市信息化中的一项基础信息资源, 建设全市、全区域统一的时空基准, 整合人口、经济、社会、文化等领域信息, 是城市信息化的必然要求。自 2006 年国家测绘局正式启动开展数字城市地理空间框架建设工作以来, 截至目前, 全国已有 333 个地级市、380 多个县级
6、市开展了数字城市地理空间框架建设工作, 其中 220 多个地级市、100 多个县级市地理空间框架建成并投入使用, 全国累计开发了 3 600 多个应用系统, 惠及国土、规划、房产、公安、消防、环保、卫生等众多领域, 在经济社会建设中发挥了重要作用。随着科技的不断进步以及应用需求的快速变化, 特别是云计算、物联网、大数据和移动互联的快速发展, 对地理空间框架提出了体验性要好、实时性要强、移动性要大、可控性要高和自主性要多的新要求。北仑作为宁波对外开放的前沿阵地, 信息化始终走在前列。近年来, 在市、区政府的大力支持下, 北仑信息化建设在规划、城管、交通、公共服务等重点领域取得了一系列突破性的进展
7、, 成为宁波市信息化工作示范区。2013 年, 为了进一步发挥测绘地理信息在智慧城市建设中的基础性支撑作用, 北仑区人民政府正式启动了浙江省数字北仑地理空间框架项目建设工作, 紧密结合云计算、移动互联网等技术, 通过技术自主创新、整合、集成和应用, 全面整合了北仑区各类地理信息资源, 构建了具有新型云架构的唯一、通用的北仑区地理信息共享服务平台, 横向上实现了跨部门、跨行业的信息资源共享, 纵向上实现了省、市、区三级地理数据互联互通。本文系统地介绍了基于云架构的数字北仑地理空间框架的构建思路和主要内容, 详述了该项目的关键技术创新点, 探讨了项目成果在规划、环保、民政等领域的应用模式和前景,
8、以期为其他地区建设或升级数字城市地理空间框架提供有益参考, 加快推进数字城市向智慧城市转型升级。1 总体设计1.1 云端架构采用“云+端”两层架构。“云”层部署政务版共享平台、公众版共享平台和移动版共享平台 3 个软件产品, 实现云服务在二维和三维、线上和线下、桌面和移动的全覆盖;“端”层针对规划、民政等不同行业用户需求, 提供一系列的云服务产品及不同产品组合的应用解决方案。总体研究框架如图 1 所示。图 1 总体架构图 Fig.1 Overall architecture diagram 下载原图1.2 主要组成部分1) 智能服务云基础设施:利用宁波市政务云计算中心资源, 通过 Vmware
9、 Esx、Open Stack 等技术构建可控的虚拟资源池, 将软件产品和数据资源扩展至“云”框架, 形成地理空间框架的智能服务云基础设施, 在保证可信、可控、可靠的基础上实现动态调度、按需服务、灵活扩展。2) 地理空间框架数据中心:负责管理多维、多源、多尺度的地理数据, 实现各类数据在“云”中的一体化集成。数据中心由基础地理信息数据库和共享服务平台数据库组成, 其中基础地理信息数据库主要包括数字线划数据 (DLG) 、数字高程模型数据 (DEM) 、数字正射影像数据 (DOM) 3 个分库, 共享服务平台数据库包括框架要素数据库、电子地图数据库、地名地址数据库、POI 数据、影像数据库、城市
10、建筑三维模型数据库。3) 应用软件:“云”上部署了 3 个基础应用软件, 包括政务版共享平台、公众版共享平台和移动版共享平台, 其中, 政务版共享平台运行在政务网上, 面向政府部门提供“一张图”展示、发布、申请和下载服务, 实现各类地理信息资源的统一管理;公众版共享服务平台 (天地图北仑) 运行在互联网上, 面向社会公众提供免费的地理信息浏览查询等综合服务, 并向企业提供增值开发标准接口;移动版共享服务平台采用在手机终端上安装客户端软件的方式, 同步融合了公众版共享服务平台的数据服务资源, 可在线浏览各类地图数据, 随时随地提供空间信息服务。通过这 3 个基础软件的优化组合, 为政府、企业和公
11、众提供一系列丰富的地理信息云服务。1.3 核心创新点1) 实现了 11 000 大比例尺地图全区覆盖本项目基于 11 000、1500 基础地理数据, 通过要素提取、地理对象构建、数据融合等技术手段, 建立了覆盖北仑全区的 11 000 框架要素数据库, 并进一步整合形成了 11 000 的电子地图数据库, 实现了北仑全区大比例尺地图数据的全覆盖, 数据内容更丰富, 表现更细致。2) 实现了地下空间的三维精细建模本项目对北仑富邦广场、北仑银泰城等重点地块的地下空间进行精细化三维模型制作, 将城市级的地上和地下三维模型同时渲染, 是浙江省首个也是目前唯一一个实现了地上与地下二三维一体化可视化表达
12、的地区, 进一步提高了城市地下空间资源规划、开发和管理能力。3) 建立了地名地址动态更新长效机制与北仑区民政局以共建共享的合作方式, 实地普查了北仑区约 112.7 km 共计4.64 万条的地名地址数据库建设, 建立了地名地址与空间位置一一对应的关系, 在此基础上开发了北仑地名地址管理系统, 无缝对接北仑区民政局地名办日常地名管理业务, 通过地名命名、更名、审批等功能及时更新地名数据, 建立了地名信息可持续动态更新机制, 为社会各界提供了统一权威的地名信息服务。2 应用成果本项目成果已在规划、气象、环保、民政等多个领域进行了推广应用, 先后为北仑区民政局、北仑区气象局等部门搭建了满足其业务需
13、求的信息化平台, 实现了各行业信息地理空间框架的统一, 促进了地理信息和各类专题信息的共享和应用 (见表 1) , 提高了政府管理决策的效率和水平, 也为企事业单位和社会公众提供了各类丰富、及时、便捷的地理信息服务, 取得了良好的经济和社会效益见表 1。表 1 主要应用推广情况 Tab.1 Main application promotion situation 下载原表 北仑规划一张图辅助决策系统是以城乡规划信息为核心, 集成土地、环保、交通、教育、建设、城管等专项规划成果, 实现各部门管理信息的动态更新和信息互动, 为城市开发和项目布局提供二三维可视化决策辅助的信息。北仑地名地址管理系统是
14、在北仑区地名地址数据库建设成果的基础上, 提供在线的地名地址查询、搜索、检测、标注、自动化出图等功能, 实现地名地址数据智能化管理, 解决民政局地名办等职能部门在日常工作中无图可依的问题。北仑移动规划信息服务平台是以智能移动终端为载体, 实现规划编制成果的可视化管理, 拓展北仑区规划局内部移动办公业务, 辅助领导决策。重点项目管理系统通过与数字北仑地理空间框架共享服务平台对接, 建立完善的覆盖全区的重大项目地理空间资源体系和重大项目实施进度管理体系, 提供关于重大项目实时进度了解、实施任务落实反馈、资金投资比例控制、工程进度报表统计等一系列辅助决策功能, 以此推动决策部门和实施部门的沟通互动,
15、 为顺利开展和推动本市重大项目的选址、规划、建设提供重要保障。智慧气象地理信息系统和智慧环保地理信息系统通过与数字北仑地理空间框架共享服务平台对接, 以实时调用地理空间底图数据的方式, 优化气象局和环保局的信息化管理。3 结束语本文系统地介绍了数字北仑地理空间框架的架构体系和应用情况, 总体运行效果良好。项目全面整合了北仑区各类空间地理信息资源, 构建了权威的、唯一的、通用的北仑区地理信息共享服务平台, 初步建立了地理空间数据共享共建机制, 为政府部门之间的信息共享和推进“智慧北仑”的建设奠定了坚实的空间信息基础。参考文献1宁津生, 何保国.“数字湖北”地理空间框架建设总体设计与实现J.地理空间信息, 2013, 11 (a1) :4-7. 2刘恒飞, 张庆全, 周源, 等.数字城市地理空间框架成果在智慧城市建设中的应用研究以黑龙江省数字城市建设为例J.测绘与空间地理信息, 2015, 38 (2) :150-153. 3李建榕.数字城市地理空间框架升级设计的探讨以数字福州地理空间框架为例J.城市勘测, 2015, 21 (3) :9-14. 4黄素丽.数字城市地理空间框架数据更新机制探讨J.测绘与空间地理信息, 2015, 38 (1) :172-174. 5龙海奎, 徐光岩, 武鑫.数字乌鲁木齐地理空间框架的建设J.城市勘测, 2013, 10 (5) :16-18.
