城市地理空间信息公共服务平台的研究与应用.pdf

第一部分技术篇 城市地理空间信息公共服务平台的研究与应用 李宗华彭明军樊玮陈思 武汉市国土资源和规划信息中心三阳路1 3 号4 3 0 0 1 4 摘要 城市地理空间信息公共服务是个不断发展中的概念 本文以武汉市城市地理空间信息公共服务平台建 设为例 介绍了数字城市公共服务平台的架构和服务内容 并根据应用层次对平台的应用成果进行分类介绍 关键字 地理空间信息 公共服务平台 数字武汉 a b s t r a c t u r b a ng e o s p a t i a li n f o r m a t i o no fp u b l i cs e r v i c e si sac o n s t a n t l y d e v e l o p i n gc o n c e p t i n t h i sp a p e r w u h a ng e o s p a t i a li n f o r m a t i o np u b l i cs e r v i c ep l a t f o r ma s a ne x a m p l e e x p a t i a t e st h e a r c h i t e c t u r ea n ds e r v i c e so fd i g i t a lc i t yp u b l i cs e r v i c ep l a t f o r m a n di n t r o d u c e sa p p l i c a t i o nb a s e do n t h er e s u l t so ft h ec l a s s i f i c a t i o no fa p p l i c a t i o n l e v e l k e y w o r d g e o s p a t i a li n f o r m a t i o np u b l i cs e r v i c ep l a t f o r md i g i t a lw u h a n 1 城市地理空间信息公共服务的概念 公共服务是一个十分庞大的范畴 包括 加强城乡公共设施建设 发展社会就业 社会保障服 务和教育 科技 文化 卫生 体育等公共事业 发布公共信息等 为社会公众生活和参与社会经 济 政治 文化活动提供保障和创造条件 温家宝总理在2 0 0 4 年2 月2 1 日省部级主要领导干部 树立和落实科学发展观 专题研究班结业式上的讲话 本文中的地理空间信息公共服务应用即指对各种分布式的 异构的地理信息资源进行一体化组 织与管理 通过集成和加载政府综合信息以及各行业专题空间或非空间信息 以宽带网络为载体 以各种信息终端为媒介 面向政府 公众 企业提供地理信息服务 2 城市地理空间信息公共服务的发展 我国的g i s 研究工作开始于2 0 世纪8 0 年代初 以1 9 8 0 年中科院遥感应用研究所成立全国第 一个地理信息系统研究室为标志 地理空间信息的公共服务随之开始出现 纵观其发展历程 也可 以归纳为四个阶段 2 1 起步阶段 1 9 8 0 一 1 9 9 5 这个发展阶段的空间信息公共服务的典型特点是资源分散 社会各界对空间信息资源的认识比 第五届中国数字城市建设技术研讨会论文集 较粗浅 数据生产和应用往往局限于少数专业部门 如测绘 规划 国土等部门 该阶段的数据内 容也相对匮乏 更多的是测绘要素 如传统的4 d 产品 这些空间数据为用户提供的是框架性的数 据 但相关的社会经济信息相对匮乏 无法满足用户的专业需求 1 因此该阶段的公共服务应用领域窄 应用水平普遍较低 一方面由于网络技术的发展没有跟上 一方面也受制于地理空间信息分发的严格管理 此时的地理信息应用模式更多的是采用单机模式或 者仅面向内部开放的业务系统模式 与其他部门隔离 而部门间的空间信息公共服务主要是个别部 门间的数据 硬拷贝 的应用模式 对地理空间信息服务的应用深度也停留在浏览查询和空间定位 上 2 2 发展阶段 1 9 9 6 2 0 0 0 随着各部门对地理空间信息认识和应用的深入 各部门尤其是一些重点应用部门 如规划 国 土等 在应用过程中积累了大量的专题地理空间信息 业务系统的功能日趋完善 同时 一些中需 求部门如统计 卫生 水务 教育等部门也逐渐提出了对空间信息的应用需求 因此 各部门间对 地理空间信息的需求日益强烈逐 地理空间信息的应用逐步从地理空间信息单部门内部的应用扩展 到其他部门 重要的是在此期间 随着 数字地球 概念的提出 全国掀起了建立 数字城市 的热潮 国家各部委也推出了相关的政策法规 如住房和城乡建设部发起了 数字城市示范项目 我国成 立了国家基础地理信息中心开展了n s d i 的建设 2 以推动地理信息服务的发展 武汉 北京 深 圳几个大城市也陆续开展了s d i 建设 此时网络技术已经发展到了一定的程度 但由于大部分的部 门仍然持有信息共享的顾虑 网络化的公共服务尚未在全国铺开 2 3 共享服务阶段 2 0 0 1 2 0 0 6 全国轰轰烈烈的 数字城市 建设运动为地理空间信息的公共服务应用积累了技术 数据和人 才储备 武汉市建成了全国第一个城市空间数据基础设施 3 s d i 北京 重庆等几大城市数字 城市的建设也已初见成效 武汉市率先提出的 空间信息在线服务 模式 引领我国城市地理空间 信息共享服务从提供数据到提供在线地理信息服务转变 越来越多的城市意识到地理信息共享的重 要性 认识到基于网络的公共服务应用是符合数字城市建设的最终目标的方式 地理空间信息服务 模式由点对点的逐步发展到基于数据交换中心共享模式 2 4 多部门协同阶段 2 0 0 6 至今 我国地理空间信息公共服务正在进入一个以多部门协同应用为显著特点的阶段 从国家层面来说 国家多部委都在鼓励统一平台的地理空间信息的公共服务应用 如 住房和 城乡建设部组织了 城市数字化示范工程 信息产业部着力建设人口 法人 自然资源和基础地 理 宏观经济等4 大数据库 国家测绘局发起了 数字城市地理空间框架 建设 4 以上国家各 部委对 数字城市 建设出台了相关政策 上述部门各有侧重 有的着力于数字城市建设中的关键 技术研究 有的部门侧重于部门的行业应用 有的推动重心放在数据基础设施建设上 它们都在一 1 3 第一部分技术篇 定程度上推动了城市地理空间信息公共服务的发展 从应用需求来说 有部分城市已经进行了地理空间信息多部门联合的协同服务的尝试 如武汉 市由规划部门整合 公安 房管等部门联合开展建成了基于地理空间信息服务的 实有人i 1 实有房 屋信息公共服务平台 发挥了各部门的信息 技术优势 为 两实 实有人口 实有房屋 信 息的调查工作提供了一个科学高效的服务平台 3 城市地理空间信息公共服务目前存在的问题 3 1 地理信息技术作用认识不足 地理信息技术应用在城市规划 建设 管理和监督等主要工作环节 可以实现传统手工方式无 法企及的技术支撑作用 但是 全国各界对地理空间信息技术实现海量基础数据获取 管理与利用 地理空间信息技术提高城市公共服务科学 高效和规范 地理空间信息技术实现城市行政审批高效 透明 地理空间信息技术实现领导决策实施过程可视化 数量化 定位化等作用 在认识上还有差 距 一定程度上形成地理空间信息技术在公共服务领域发展的主观障碍 3 2 信息化标准滞后信息化 由于我国城镇化发展迅猛形势 工业化与信息化并行发展等历史因素的影响 城市地理空间信 息技术公共应用实际是一种跨越式的发展模式 在尚未实现工业化奠定的规范化 标准化的基础上 以信息化推动标准化 规范化 势必形成标准化落后于信息化的局面 因此 相对发达国家实现规 划信息化而言 我们要在信息化的同时完善标准化 逐步提高各行业各领域的标准化 规范化对地 理空间信息的基础作用 3 3 区域发展不平衡 我国东部地区对地理信息的重视和利用程度明显高于西部 由于经济社会发展水平决定了东部 比西部地区有更多的资金投入地理信息产业与服务建设 东 西部经济社会发展水平差距将进一步 加大 带来诸多社会问题 我国区域间健康 和谐发展对地理信息服务的均衡发展提出严峻挑战 3 4 政府对地理信息资源的财政投资欠缺 随着我国经济的蓬勃发展 基础地理信息数据在资源普查与开发 基础设施建设与管理 区域 与城镇规划 防灾减灾以及精细农业等方面有着广泛的应用 这对大中比例尺基础地理信息数据需 求提出了更为迫切的要求 同时原先已建立的数据库也需要更新 这对资金的需求十分迫切和庞大 航摄影像数据库的建设也存在类似的问题 虽然每年都有上百万张的航摄像片拍摄出来 但相 对于我国广大的国土面积 仍是杯水车薪 有的地方出现了资料严重落后于国民经济发展需求的状况 这就需要国家加大对其投入的力度 特别是财政投入的力度 3 5 地理信息服务市场化和社会化进程滞后 我国政府是地理信息产业发展的主要动力 十五 以来国家科技部 全国省市区政府对地 理信息产业的投入力度不断加大 对我国地理信息服务发展具有很大促进作用 但受经济发展水平 1 4 第五届中国数字城市建设技术研讨会论文集 等因素影响 我国地理信息服务对象 主要是政府及相关部 和服务内容相对单一 民众对现代地 理信息服务的期望不大 制约了个人 企业 社会充分利用地理信息的机会 造成投入不少 但收 获鞍少 社会化眼务进展缓慢 未产生相应的社会效益 与发达国家相比 我国地理信息服务市场 化 社会化还肓很大差距 缺乏服务创意 地理信息服务市场的建立和发展任重而道远 4 数字武汉地理空间信息公共服务平台架构 2 0 0 0 年 武汉市国土资源和规划局在全市率先启动了 数字武汉 空间数据基础设施 建设 作为 数字武汉 建设的起步工程 该项日历时5 年 按照 数字城市 理念和框架 采用统一的 数据模型和数据标准 建立了全市多源 多尺度 多时态的城市空问数据管理平台 提出井实现了 新的跨行业 跨部门 跨平台数据信息共享共用方式 打破了城市不同行业 不同部门间的信息壁 垒 在城市规划 国土资源管理 市政建设 交通监营 城市网格化管理等方面中发挥了重要作用 2 0 0 6 年3 月 顺利通过建设部科技司组织的专家验收 被认定为全国第一个建成的数字城市空间 基础设施 数宁武汉 空问数据基础设旆 的建声 为武汉市建设数字武汉地理空间信息公共服 务平台 推广应用地理信息服务奠定了坚实的基础 4 1 系统架构 数据层采用o r a c l e 和a r c s d e 管理各种地理空间数据 采用i i s 和a r c g i ss e r v e r 搭建服务层 采用a r c g i ss e r v e r 将空间数据发布成符合o g c 标准的w c bg i s 服务 l i sw 亡bs e r v e r 调用g s s c r v e r 上的服务井负责与表示层进行交互 客户端通过浏览器或其他支持w e b 服务的应用系统调 用相应的服务即可实现对数据的访问 系统框架如下图所示 胬 l 铲一t 目日圄j 白 罔l 系统总体架构 一 旦一 一 一 一翻划一厶型事 番一 第一部分技术篇 在具体实现上 采用a r c g i ss e r v e rr e s t 架构 将数据访问和功能调用封装成统一的接口 采用负载均衡技术 将a r c g i ss e r v e r 分布式部署在多台服务器上 建立多级缓存 采用池式服务 模型等提高系统运行效率 4 2 服务 系统提供了使用数据服务和功能的服务 客户端将服务请求及相关参数提交给w e b 服务器 以便与业务逻辑层进行交互 并把响应结果呈现给用户 同时完成基本的操作 平台提供的服务接 口包括 地理空间信息目录服务 地理空间信息数据服务 地理空间信息功能服务 地理空间信息 目录服务应提供给访问者关于地理空间信息基础设施包含地理空间数据的目录及所提供数据服务 功能服务的目录信息 目录信息包括地理空间数据的名称 分类 比例尺 数据量等信息 地理空 间信息功能服务的名称 功能说明等信息 以及共享服务的管理部门 共享调用方法等 地理空间 信息数据服务包括包含房屋 水系 道路 山体 地名 地址等要素的全市统一政务地理底图 遥 感影像以及具有普遍性 共享性的涉及城市规划 土地管理 城市建设 房产 教育 医疗 商业 公共事业等领域的政务专题信息 地理空间信息分析功能服务包括缓冲分析 空间关系分析 地址 匹配等 5 数字武汉地理空间信息公共服务平台应用成果 服务用户的广泛性必然导致服务模式的多样性 由于不同用户对于地理空间信息资源的使用需 求各不相同 其本身技术力量和基础条件参差不齐 应用深度和广度不尽相同 这些使得武汉市地 理信息公共服务平台的应用系统建设必须采用多种方式来开展 根据武汉市实际情况 将服务对象 划分为市委市政府 区政府 开发区 区级管委会 经济开发区 经授权的部分企业 社会公众四 类 5 1 通用政务地理信息服务应用 鉴于一些部门本身技术力量和基础条件比较薄弱 或对于地理信息技术的应用不需要很深入 平台考虑大多数部门常见应用需求 在整合集成的政务地理空间信息服务的基础上 通过搭建通用 的政务地理信息系统 面向这些部门提供通用地理空间信息服务 这种方式适用于g i s 专业需求不 强烈的部门和用户 这些单位不需要进行数据加工和系统开发就可以在线获取所需的信息服务 数字武汉地理空间信息公共服务平台部署在政务专网上 建成包含房屋 水系 道路 山体 地名 地址等要素的全市统一政务地理底图 同时 收集整理教育 卫生 经济 统计等多领域多 行业的专题数据 结合武汉市的实际情况合理分类 建立具有普遍性 共享性的政务专题图层 涉 及城市规划 土地管理 城市建设 房产 教育 医疗 商业 公共事业等领域的政务专题信息 该系统支持对这些信息的通用查询 检索 统计和空间分析功能 同时支持各部门数据处理和集成 管理 数字武汉地理空间信息公共服务平台已经提供了通用政务地理信息服务应用 5 2 专题地理信息服务应用 1 6 第五居中国数字城市建设技术研讨会论文嶷 针对一屿技术力量较强 对于g i s 专业应用具有深度的部门提出的系统个性化定制 空间分析 等应用需求 平台为城市各部门 各单位各粪专业应用提供基础地理信息支持和标准服务接u 各 蚕办局通过接口调用服务的方式 调用各种地理空问数据和空间分析功能 集成 4 其专题的应用系 统中去 利用服务标准接口 可以突破平台并构的问题 在任何开发环境中部a j 以利用二次开发方 式快速冀成框架提供的标准服务 快速措建成用系统 这种方式不仅可以节省大量基础数据的建设 费刚 而且简单 实刚的建设方式能够有效缩短系统建设周期 大幅提高系统建设的成功率 井能 保证系统基础数据的持续更新 运维 其运行服务方式是 以数字武汉地理空问信息公共服务平台为基础 提供包含房屋 水系 道 路 山体 地名 地址等要素的全市统一政务地理底国以及与各部门业务相关的政务图层 根据具 体的应用需求提供定制的地理信息服务 号业应用系统即可以部署在数据中心 也可以部署在委办 局 地理信息服务在政府部门的专业应用主要表现为三个层次 在单个部门的单个应用 在单个部 门的协同应用 在多个部门的协同应用 如数字化城市管理 应急指挥 建设t 程全生命周期管理 实有人口实有房屋信息管理 政务地理信息公共服务平台等 j 江汉区综合采集系统通过基于w 曲s e r v i c e 的地理信息共享 将w e b 地图服务集成进采集 q k 务系统中 实现了各种空间数据服务和本地系统和数据的集成 系统通过房屋圉层的地址信息与 业务数据的地址信息匹配 将业务数据相关信息与地图房屋挂接 实现了个人信息的空问 属性关 联查询 出租屋 三无人员 重大疾病等专题统计 2 国土规划综台一张图系统采用w c b s e r v i c e 技术 将a i c g i s 和m a p g i s 两套数据发布成标 准的s e r v i c e 服务 通过接口调用 实现了地理信息服务的浏览 叠加和查询 完成了跨平台的空 间信息共享软件平台的研发 第一郝分技术篇 m 一 一 煮矿r 斛 幽 i 茎 0 4 耋一 目 二 m i 兰4 j 4 一 m 二一z 3 利用w e bs e r v i c e 技术 开发了地理信息服务接口 使得各个部门能罅在客户端方便的调用 系统集成的再种地理信息 以武议市文有人口实有房屋信息公共服务平台为倒 采用w e b s e r v i e e 技术 实现r 口数据 地址数据 房屋数据的二维 三维有效集成 实现罔 房 地址 人的动态链 接和管理 实现r 咀房找人 咀人找房 查房知人 查人知住 进行各种房屋 人口空间 分布规律的分析 实现人口 房屋信息的集成统一管理 1 4 第五届中国数字城市建设技术研讨会论文集 5 3 公众地理信息服务应用 以地理空间信息服务为基础 整合经济社会 人文历史 自然环境 城市建设 旅游资源等有 关数据 向企业和社会公众提供出行参考 生活旅游查询 移动服务等基于位置的公共服务 公共 地图服务主要在互联网内运行 其主要用户包括社会公众 公司 政府等广泛的互联网用户 公共 地图服务的主要内容包括二 三维电子地图等 电子地图面向市民出行 办事等日常生活需要 提 供各类政府机关 企事业单位 商业网点 银行网点 医院 宾馆酒店 体育场馆等热点图层信息 的查询定位服务 三维电子地图发布规划报建项目或局部重点地区景观 提供多角度 多尺度的在 线三维浏览 展现三维数字城市建设成果等 公众应用部署在外网上 对数据的保密性提出了要求 除了对地理信息服务进行了处理之外 对涉密信息也进行了三个层次的处理 包括涉密图层的屏蔽 涉密要素的修改和涉密属性的剔除 在外网中 街道 社区 村委会等行政边界信息进行公开发布 街道 社区数据中集成的低保人数 党员人数 失业人数 离退休人数等详细信息进行屏蔽 针对此类数据 可采取建立两套数据 分 别满足不同网络环境下数据调用的需要 同时 采用集成化信息建库与发布审核的工作机制 保证 信息更新的及时性和有效性 6 结束语 城市地理空间信息公共服务平台 是一个发展中的概念 有一个不断创新 不断深化和不断 完善的过程 我们将以实践武汉中部崛起战略和城市圈空间统筹为己任 以建设部部署的 数字城 市示范工程项目 建设为重点 加强对城市空间信息共享总体框架 关键技术 政策标准研究 不 断完善武汉市地理空间信息公共服务平台建设 丰富数据内容 扩充空间信息服务产品 提升服务 保障能力 扩展平台在整个城市的应用深度和广度 使其在数字武汉和经济社会发展中发挥更大的 作用 促进社会资源的集约节约利用 促进经济和社会的和谐发展 促进国家可持续发展战略目标 的不断推进 参考文献 1 李军 彭凯等 政务地理空间信息资源管理与共享服务应用 北京大学出版社 2 陈军 试论中国n s d i 建设的若干问题 遥感学报 1 9 9 9 2 9 4 9 8 1 9 9 9 3 李宗华 彭明军 姚春晖 数字武汉 空间数据基础设施建设与应用 宋玲 赖明 廖小罕主编 数字城 市技术应用与发展 知识产权出版社 2 0 0 6 4 蒋捷 应对地理信息服务需求建设国家公共服务平台 地理信息世界