基于数字城市地理框架的智慧城市时空信息云平台建设研究

测绘测量

CE󰀁HUI󰀁CE󰀁LIANG

基于数字城市地理框架的

智慧城市时空信息云平台建设研究

王小刚

（河源市国土资源信息中心，广东 河源 517000）

摘要：随着城市规划、建设、管理及服务智慧化的新理念和新模式的发展，以地理信息融合互联网、大数据、人工智能为主要特征的智慧城市时空大数据平台以及自然资源和地理空间信息库建设越来越受到重视，这不仅是当前的政务需求，也是加快信息化、城市化、工业化，提高城市可持续发展能力的重要基础设施。文章主要探究在当前全国城市都已建成数字城市地理框架的基础上，如何统筹建设自然资源与地理空间信息库和智慧城市时空大数据平台。关键词：智慧城市；自然资源地理空间；时空大数据；云平台中图分类号：P208 文 献标识码：A文章编号：1672-7487（2019）04-76-41 引言

近年来，数字城市地理空间框架建设、智慧城市时空大数据平台建设和自然资源地理空间信息库建设是自然资源和测绘地理信息主管部门的三大基础性核心工作，是测绘地理信息服务走向信息化、科技化的重要抓手，三者之间既有共同点，又有不同点。目前，全国基本上所有城市均已建成数字城市地理空间框架，并且取得了一系列显著的建设性成果，随着“数字”工作的推进和《智慧城市时空大数据平台建设技术大纲》的发布，部分城市已经建成，大部分城市正在建设或者即将建设自然资源地理信息信息库和智慧城市时空大数据平台。本文目的在于探讨数字城市地理框架已基本建设完成的背景下，如何利用数字城市地理空间框架的建设成果来统筹推进智慧城市时空大数据平台和自然资源地理信息库建设，推动数字城市地理空间框架向智慧城市时空信息云平台的转型和升级。

息产业发展、保障地理信息安全等方面发挥了重要作用。2.2 自然资源和地理空间信息库

自然资源和地理空间信息库是自然资源综合信息库、基础地理空间信息综合库、目录和交换体系、共享服务平台以及对应的标准规范、管理制度和技术与服务支撑体系的总称。自然资源和地理空间信息库建设是“十一五”以来国家空间信息基础设施建设和应用的重要项目，与人口、法人单位、宏观经济基础信息库并称为我国电子政务四大基础数据库，主要面向电子政务和“数字”建设需求，同时兼顾社会化服务。2.3 智慧城市时空大数据平台

智慧城市时空大数据平台是基础时空数据、公共管理与公共服务涉及专题信息的“最大公约数”（简称“公共专题数据”）、互联网在线抓取数据、物联网实时感知数据、根据城市特色专题扩展数据，及其获取、感知、存储、处理、共享、集成、挖掘分析、泛在服务的技术系统。连同云计算环境、、标准、机制等支撑环境，以及时空基准共同组成时空基础设施。智慧城市时空大数据平台是智慧城市的重要基础支撑。它是智慧城市不可或缺的基础信息资源，在城市的发展和建设中起着重要支撑作用。

2 定义与定位

2.1 数字城市地理空间框架

数字城市地理空间框架由基础地理信息数据集、公共服务系统、交换与目录系统、标准与法规体系以及运维管理体系等组成，是地理信息数据及其采集、加工、交换、服务所涉及的法规、、技术、标准、机制、设施和人力资源的总称。数字城市地理空间框架建设的地理信息公共平台是城市权威、统一、标准、共用的地理信息公共服务平台，在提供测绘地理信息公共服务、促进地理信

3 主要建设内容

3.1 数字城市地理空间框架建设成果

目前，各城市数字城市地理框架的核心内容建设在推动、创新和标准先行下均已实现。主要成果包括

作者简介：王小刚（1985—），男，湖北黄冈人，测绘工程师，本科，毕业于武汉大学地理信息系统专业，研究方向：地理信息系统开发和数据处理。（邮箱）275680181@qq.com华北自然资源论文

Huabei Natural Resources077

图1 地理空间框架项目建设内容

“一库、一平台、多个示范应用、一机制”4个方面。

1）一个基础地理信息数据库。在现有地理信息数据及相关成果的基础上更新与完善基础地理信息数据，建立多类型、多尺度一体化公共基础和公共专题地理信息数据库；

2）统一标准的城市地理信息公共平台。通过政务网和互联网分别向部门和社会公众提供在线地理信息服务，实现地理信息数据交换和共享；

3）实现多项典型示范应用。目前许多城市的地理空间框架建设在城乡规划、三防、交通水利、城市管理等方面已形成示范应用系统，取得了良好的应用效果；

4）建立一套机制。主要包括平台的更新、运作维护和管理以及相关共享和协调机制，运行安全保障体系等。 3.2 自然资源地理空间信息库建设

自然资源和地理空间信息库是一个集中式运管和服务，分布式整合、维护的空间信息库。其建设内容由自然资源和地理空间综合信息库、专题信息库、信息交换系统组成。综合信息库又由各子库组成，主要包括土地资源信息库及产品库、矿产资源基础信息库及产品库、水利资源基础信息库及产品库、林业资源基础信息库及产品库、海洋资源基础信息库及产品库、气象气候基础信息及产品库、资源环境动态遥感监测基础信息库及产品库、交通信息基础信息库及产品库、城市基础信息库及产品库、生态环境基础信息库及产品库、农业基础信息库及产品库等多尺度、系列化、基础性信息库及标准化系列产品。建设思路见图2。3.3 智慧城市时空大数据平台建设

智慧城市时空大数据平台跟数字城市地理空间框架建设建设相似，在数字城市地理空间框架的基础上结合物联网、智能控制、大数据和云计算以及移动互联等智慧城市关键技术，实现全方位提升。依据自然资源部2019年发布

的《智慧城市时空大数据平台建设技术大纲（2019版）》，典型的智慧城市时空大数据平台项目由5个方面的建设内容组成。

1）统一时空基准。时空基准是时空大数据在空间和时间上的基准，是经济社会发展和国防的重要基础设施。其中空间定位基准要求采用1985国家高程基准和2000国家大地坐标系，时间要采用北京时间，日期要采用公历纪元。

2）丰富时空大数据。时空大数据由时序化的基础时空数据集、公共专题数据集、物联网实时感知数据集、互联

图2 自然资源和地理空间信息库建设思路图

测绘测量

CE󰀁HUI󰀁CE󰀁LIANG

网在线抓取数据集以及当地专题数据集组成智慧城市建设所需的室内外、地上下、虚实一体的、鲜活的、开放的时空数据资源集。

3）建立云平台。针对不同应用情景，构建桌面端和移动端平台。通过时空大数据服务化、池化，形成服务资源池，内容包括数据、功能、接口、知识、计算存储等服务；增加地理实体、感知定位、模拟推演和接入解译的API接口，形成应用接口服务；新增业务流引擎、地名地址引擎、服务引擎、知识引擎。在此基础上，开发任务解析模块、互联网在线抓取模块、物联网实时感知模块、可共享接口聚合模块，创建开放的、具有自学习能力的智能化技术系统。

4）建设云支撑环境。有条件的城市，将时空大数据平台迁移至全市政务云支撑环境中，不具备条件的城市，改造原有支撑环境，形成云服务能力，部署时空大数据平台。

5）建设智慧应用示范系统。基于时空大数据平台，根据各城市的特点和需求，本着急用先建的原则，建设智慧应用示范系统。实施过程中，由当地统筹领导下，自然资源主管部门做好数据和技术支撑，以部门应用为主，在原部门信息系统基础上，增加时空大数据分析、实时数据接入和智能管理等功能，建议采用多元的投资和融资模式，开展深层次应用。

4 统筹建设探讨

数字城市地理空间框架在软硬件支撑环境、基础数据集以及平台和应用示范系统方面为自然资源与地理空间信息库和智慧城市时空信息云平台建设打下了坚实的基础，如何利用好已有建设成果，是避免重复建设和重复投资的关键。4.1 软硬件支撑环境方面

软硬件支撑环境是实现自然资源地理空间数据和智慧城市时空大数据平台的必要条件。基本硬件设施主要包括交换机、服务器、存储、网络等。基础软件包含数据库、中间件、云端管理（Eucalypyus）和虚拟化（KVM）等基础软件资源。支撑环境应当具备高密集型数据存储能力、高性能计算能力、高并发访问能力以及高密集应用能力。

数字城市地理空间框架已经在机房、服务器、存储、网络设备、安全设备等方面打下了一定的基础，自然资源和地理空间数据库建设和智慧城市时空信息云平台建设应充分利用好这些基础设施资源，避免重复建设和浪费。当地，如已经开展“数字”建设，建设政务云，应利用好已有的资源，积极在政务云部署相应的平台系统。如果没有政务云，应当依托数字城市地理空间框架建设原有设备基础上，扩充存储和计算能力，实现虚拟化和云端管

理，形成云服务能力。在安全设备方面应配置漏洞扫描、入侵检测、数据包过滤、防病毒、病毒查杀、身份认证、数据加密和主机监控等设备。4.2 基础数据资源方面

数字城市地理空间框架建成了一套公共基础数据集和公共专题数据集。主要包括矢量和电子地图、地名地址数据库、城市三维模型以及国土、环保、住建、交通、等部门的专题数据。自然资源和地理空间信息库可以在此基础上扩充完善土地、矿产、林业、水资源、海洋、气象等自然资源专题信息，按照自然资源和地理空间库的标准，构建自然资源数据集。可以将两个项目的信息资源整合，将来源不同的、分散在不同部门的、不同结构的存量信息资源进行整合、挖掘和改造，形成统一空间基准的、逻辑一体化的、可满足电子政务和多数用户基本需求的空间信息资源库，建立基础地理空间和自然资源综合信息库、政务和民生专题信息库等信息库群。

智慧城市时空大数据平台需对原公共基础数据集进行改造，加上时间标识，再进一步接入物联网实时感知数据和互联网在线抓取数据，形成时空基础数据集；结合城市三维数据，对公共专题信息数据进行改造，形成全空间的时空化公共专题数据。

在数据库结构方面，数字城市地理空间框架和自然资源地理空间数据库大多采用空间数据的形式，一般可以将其使用在关系数据库管理系统中在空间数据库引擎（如ArcSDE）中来实现图形和属性数据的集成存储。时空大数据则不同，需要采用综合性的数据库管理系统和NoSQL数据库来存储各种类型的时空大数据，实现地下地上，室外室内，现实和虚拟时空大数据的综合管理。4.3 服务平台方面

自然资源和地理空间信息库建设的交换系统与数字城市地理信息公共平台有较高的重合性，可以依托原有的软件支撑体系快速搭建自然资源和地理空间信息交换系统。考虑到易用性，如果原平台依托吉奥等软件建设，新的交换系统建议可改用ArcGIS、SurMap等软件平台来搭建，同时运行两种软件系统平台，可以提升接口调用的适用度，降低已建成系统接入平台的难度。

智慧城市时空大数据平台的服务体系需要完全重新构建，建设包括服务资源池、服务引擎、地名地址引擎、业务流引擎、知识引擎和云端管理系统等六部分。以数据、计算存储、接口、功能和知识服务为核心，形成服务资源池，建立服务引擎、地名地址引擎、业务流引擎和知识引擎，连同时空大数据引擎，采用云端管理系统来运维管理，为桌面端和移动端平台提供大数据支撑服务。

078

华北自然资源论文

Huabei Natural Resources079

图3 智慧城市时空大数据平台建设内容

4.4 应用示范改造方面

自然资源和地理空间信息库建设，主要面向电子政务系统，没有要求建设示范应用系统。智慧城市时空大数据平台建设类似于数字城市地理空间框架建设，需选取典型领域建设应用示范系统，二者的应用示范系统具有一定的重合度，建议优先选择自然资源、、交通运输、应急防灾、市场监管、文化旅游等领域，乡村振兴、地下管廊、海绵城市等重大工程，以及智慧社区、智慧出行等民生方面，建设示范应用。重点支撑建设自然资源管理服务系统、智慧交通系统、智慧系统、智慧环保系统、智慧系统、智慧旅游系统、智慧社区系统等。

参考文献：

[1] 谭啸.数字城市地理空间框架建设基本思路的探讨[J].测 绘与空间地理信息,2010,33(2):156-158.[2] 杜国庆,龚越新,刘波.江苏省自然资源和地理空间基础信 息数据库的建设[J].国土与自然资源研究,2 010(1):61-62.[3] 简灿良.福建省自然资源和地理空间基础信息库建设探 讨[A].中国地理信息系统协会第九届年会论文集[C]. 中国地理信息系统协会年会.2005:124-128.[4] 朱校娟.省级自然资源与地理空间数据库建设研究[J].现 代测绘,2016,39(3):31-33.[5] 张鹏程,何华贵,张珊珊,等.数字广州地理空间框架与 智慧广州时空信息云平台建设[J].城市勘测, 2018, 163(02):14-17.[6] 袁存忠,胡海燕,余丽钰.福建省数字城市地理空间框架 建设及应用[J].海峡科学,2010(11):57-58+67.[7] 姚小军.浅谈智慧城市时空大数据建设[J].智能建筑与 智慧城市,2018,2(11):75-77.设计，持续性投入不足，部分部门参与意愿度不高，共享和更新机制难以贯彻，社会公众获得感低以及技术安全风险和用户信息安全风险等问题。在建设过程中我们要注意做好顶层设计，多部门协同推进，精准城市定位，开放渠道提升公众参与度，借助时空大数据为公众提供更精准的地理信息服务，为城市健康持续发展提供辅助决策支持，以促进资源的合理利用和城市治理的优化，将我们的城市打造成智慧城市。

5 结语

综上，自然资源地理空间信息库是数字城市地理信息框架的补充，二者相辅相成，标准规范和侧重点不同，智慧城市时空大数据平台则是结合大数据、云计算、物联网等技术后数字城市地理空间框架的升级版，代表着新技术和新趋势，如何统筹建设，充分利用已有资源是避免重复和投资的关键。

党的十九大对建设网络强国、数字中国、智慧社会作出战略部署。智慧城市在推动城市精细化治理、带动城市产业发展、转变城市发展模式等方面发挥重要作用，智慧城市大数据平台作为智慧城市重要基础性载体，推动该平台的建设以及在社会各领域的广泛应用，是社会发展的大势所趋。同时，也要清醒地认识到智慧城市时空大数据平台建设中也面临一些问题。如统筹力度不够，欠缺顶层