国土资源数据中心方案-栾少鹏.doc

国土资源数据中心国土资源数据中心 方案建议方案建议 书书 2008年年4月月 国土资源数据中心方案 烟台市地理信息中心 2 目目 录录 一 项目概述一 项目概述 5 1 1 项目依据 5 1 1 1 建立国土资源数据中心是 金土工程 一期的要求 5 1 1 2 市直各部门对国土资源空间数据需求强烈 6 1 2 项目目标 7 1 2 1 实现国土资源海量数据的整合 提高使用效率 减少更新费用 7 1 2 2 为国土资源各种业务系统提供空间数据支持 7 1 2 3 为社会经济各部门提供国土资源数据服务 8 1 3 项目意义 8 1 4 建设内容 9 1 5 项目进度 10 二 业务分析二 业务分析 11 2 1 烟台市国土资源数据现状 11 2 1 1 数据类型复杂多样 11 2 1 2 信息孤岛 现象严重 数据难于共享 14 2 1 3 数据量大 存储利用困难 14 2 1 4 数据管理混乱 抗灾能力不足 15 2 2 国土资源业务现状 16 2 2 1 业务类型多样 业务量大 16 2 2 2 业务运行方式多样 对网络要求高 17 2 2 3 国土资源业务对数据存储的要求 17 三 基本技术框架三 基本技术框架 18 3 1 建设原则 18 3 2 技术框架 19 3 2 1 数据存储管理系统 20 3 2 2 数据交换系统 21 3 3 关键技术 21 3 3 1 海量空间数据存储访问技术 21 3 3 2 异构数据交换 22 3 3 3 空间数据共享与网络化服务 Web Service 27 3 3 4 国土资源空间数据库更新与版本管理 28 四 硬件平台建设四 硬件平台建设 29 4 1 数据中心机房建设 29 4 1 1 机房装修的一般规定 29 4 1 2 机房装修工程 30 4 2 网络平台建设 31 4 2 1 网络硬件平台建设原则 32 国土资源数据中心方案 烟台市地理信息中心 3 4 2 2 选型标准与性能要求 32 4 2 3 主要选型设备配置与介绍 34 4 3 服务器平台建设 42 4 3 1 服务器选型分析 42 4 3 2 选型标准与性能要求 45 4 3 3 服务器选型设备配置与介绍 47 4 4 存储平台建设 54 4 4 1 存储选型分析 54 4 4 2 选型标准与性能要求 61 4 4 3 选型方案描述与设备介绍 63 五 中心数据库整合五 中心数据库整合 71 5 1 基于数据中心的统一规划 整合方案 71 5 2 国土资源数据整合技术 73 5 2 1 数据整合思路 73 5 2 2 数据标准建设 73 5 2 3 数据整合的内容及技术要求 74 5 3 数据中心维护与更新策略 77 5 3 1 数据中心的维护策略 77 5 3 2 数据中心的更新机制 78 六 数据库管理及共享系统建设六 数据库管理及共享系统建设 81 6 1 数据库管理平台建设 81 6 1 1 概述 81 6 1 2 功能结构 82 6 2 交换共享平台建设 85 6 2 1 共享模式分析 86 6 2 2 空间数据交换共享系统 88 6 3 软件平台选型 92 6 3 1 GIS 平台 92 6 3 2 数据库平台 96 七 安全系统建设七 安全系统建设 99 7 1 面临的安全威胁 99 7 2 安全部署原则 101 7 3 安全实施措施 103 7 3 1 网络架构安全措施 103 7 3 2 技术实现措施 103 7 3 3 应用防护部署措施 105 7 3 4 网络安全管理技术措施 106 7 4 安全制度建设 107 7 4 1 安全保密制度 107 7 4 2 机房访问制度 108 7 4 3 环境管理制度 108 国土资源数据中心方案 烟台市地理信息中心 4 八 标准建设八 标准建设 109 附 软硬件预算附 软硬件预算 112 国土资源数据中心方案 烟台市地理信息中心 5 一 项目概述一 项目概述 1 1 项目依据 1 1 1 建立国土资源数据中心是 金土工程 一期的要求 金土工程是面向资源监管 维护权益 支持发展 服务社会的国土资源信 息化建设工程 国务院 关于深化改革严格土地管理的决定 国发 2004 28 号 中提出 组织实施 金土工程 充分利用现代高新技术加强土地利用动 态监测 建立土地利用总体规划实施 耕地保护 土地市场的动态监测网络 国土资源部已把 国土资源信息化建设明显加快 金土工程基本完成 形成 天上看 地上查 网上管 的国土资源管理运行体系 作为 十一五 期间 国土资源管理的主要目标之一 国土资源数据中心是 金土工程 中的数据存储和交换枢纽 全国金土工 程总体方案 明确要求 到 2010 年年底 基本建立覆盖全国的国家 省 市 县四级国土资源信息网络系统 建立各级国土资源数据中心 基本形成全国国 土资源信息交换体系 实现各级业务管理系统运行与数据库更新的联动 耕地保护国家监管系统是 金土工程 重点建设的四大系统之一 根据国 土资源部国土资发 2006 23 号和山东省国土资源厅 2006 412 号文件精神 正 在建设的 全国耕地保护信息系统 将依托部 省 市 县四级国土资源数据 中心建立建设用地审批系统 在网上完成建设用地的报审工作 国土资源部与 省国土资源数据中心的联网工作已于 2007 年完成 到年底如果未完成我市国土 资源数据中心建设 将无法实现与部 省国土资源数据中心的信息交换 势必 影响我市的正常供地 给全市的经济建设带来巨大影响 建立国家 省 市三级国土资源数据中心 实现政务信息和基础数据的 远程交换与共享 是 十一五 期间国土资源信息化的五大目标之一 山东省 国土资源信息化十一五规划 第三章 十一五 信息化建设的目标和任务 中主要任务的第六条规定 到 2008 年底 建立省级和 17 个市级国土资源数据 中心 形成国土资源信息交换体系 以市为单位对业务数据进行统一存储管理 国土资源数据中心方案 烟台市地理信息中心 6 建立数据更新维护体制 实现基础数据的交换与共享 1 1 2 市直各部门对国土资源空间数据需求强烈 社会经济各职能部门对国土资源数据信息的需求越来越强烈 如市城市管 理局 公安局 信息产业局等部门的信息化都需要我局提供基础地理信息框架 数据 我市各专业对地理信息的应用在表 1 1 中可以体现 表表 1 11 1 地理信息需求分析地理信息需求分析 部 门应 用 农业 农作物估产 农用地分等定级及土地质量评价 土壤施肥 耕 地适宜性评价 林业 森林资源分类现状分析 退耕还林森林动态模拟 市森林资源 综 合监测和评价 国土资源 国土资源管理图文办公信息系统建设 国土资源动态监测与分 析 土地利用规划 国土资源开发利用与规划土地利用图制作 市 县级地籍管理信息系统 城管数字城管系统 城市网格化管理 规划城市规划 土地利用规划 交通智能交通管理 智能导航 公路网规划 旅游相关信息查询 旅游规划 旅游导游系统 环保 资源环境基础信息管理系统 环境动态监测信息管理系统 大 气环境质量管理与决策支持系统 水环境污染控制系统 水利 汛前预测 汛期决策 灾后评估 水土保持监测网络和信息系 统 电力电网规划设计 污染和闪电预防 水电站选址 公安交警 公安警卫地理信息系统 移动警务抓逃犯 公安警务信息系统 消防车辆定位 移动通讯 广播电视 电磁波覆盖范围分析线路 基站 信号维护 由于我局缺乏生产地理空间数据的软硬件设备 数据没有进行有效地整合 和汇总 无法向这些单位正常提供数据 大大影响这些单位项目的正常开展 国土资源数据中心方案 烟台市地理信息中心 7 从而影响到全市的信息化建设 建立国土资源数据中心 是进行国土资源数据 的整合和标准化 规范化处理 进行国土资源数据的开发利用与实现各级国土资 源管理部门间的数据交换和信息共享 为国土资源管理政务系统和社会公众提 供广泛的信息服务的重要手段 是国土资源部门信息化建设的关键内容和重要 基础 1 2 项目目标 国土资源数据是全市信息化建设的数据基础 全国许多城市都把国土资源 数据尤其是地理空间数据列为城市的重要基础设施建设 国土资源数据中心建 设也是将我市国土资源调查评价的海量数据集中管理起来 为国土资源管理服 务 也为社会经济各部门提供数据服务 实现国土资源数据的全社会共享应用 1 2 1 实现国土资源海量数据的整合 提高使用效率 减少更 新费用 近年来 国土资源部 省国土资源厅和市政府投入了大量的资金用于我市 国土资源评价工作 已建成的数据库包括 1 500 城镇地籍 地形数据库 包 括县市区覆盖范围 583 83 平方公里 1 10000 土地利用现状数据库 矿产规 划数据库 矿业权管理数据库 1 50000 地形图数据库 1 10000 地形图 影像 数据库 1 8000 航空影像数据库等 总投资在 9000 万元左右 但这些原始数 据都由可科室和单位自行保管 管理难度大 无法实现共享 数据更新困难 通过国土资源数据中心 可以将这些数据集中管理 建立动态的数据更新机制 一方面可以提高数据的使用效率 另一方面也可以节约大量的数据更新费用 1 2 2 为国土资源各种业务系统提供空间数据支持 国土资源数据中心的建设 为国土资源信息化重要数据和应用系统的运行 提供了环境 同时也加快了有效管理 运行 维护 分析 加工和共享这些数 据的过程 在这个环境中 重要空间数据库系统 国土资源相关数据库系统 国土资源局的电子政务系统和国土资源相关业务系统等都将得以运行 国土资源各种业务大多都与空间数据有关 在国土资源规划 管理 保护 国土资源数据中心方案 烟台市地理信息中心 8 与合理利用方面 通过数据中心的建设 形成国土资源电子政务建设的数据基 础 以适应现代化的 高效的国土资源政务管理新模式的需要 增强政府监管 能力 1 2 3 为社会经济各部门提供国土资源数据服务 在国土资源信息社会化服务方面 随着国民经济和社会发展愈来愈多地依 赖于国土资源信息的支持 加强国土资源基础数据库建设 通过建立与完善国 土资源数据中心 形成共享的数据资源基础 可以为全社会提供优质的信息服 务 1 3 项目意义 国土资源数据中心项目建设目标是综合运用计算机 网络 GIS 数据库等 技术 建立以基础国土资源数据 基础地理数据 土地信息数据 矿产资源数据 地质环境数据等 为主体 覆盖本级行政区的多类型 多尺度 多时态的综合性 国土资源数据库 建立数据分发与服务 数据共享 数据更新与维护的完整体 系 从而为国土资源管理信息化和电子政务工程提供强有力的技术支撑和信息 保障 切实提高国土资源管理参与宏观调控的能力 1 通过国土资源数据中心 建立符合国土资源管理的工作机制 国土资源 管理采用的是国家 省 地市 县四级管理工作机制 县 市 级是国土资源 管理体系中最基础的系统 它承担着基础管理部门对国土资源信息管理 日常 业务实施和辅助决策等工作 地市级是国土资源管理体系中上下层次信息传输 的中继站 是衔接国家 省 县系统的中间环节 在某些情况下也可以完成某 些管理 日常业务实施的工作 如何建立好 管理好这个中间环节是建立四级 管理工作机制的关键 也是防止县级数据中心蜕化为 信息孤岛 的重要环节 2 通过国土资源数据中心 建立顺畅的信息渠道 市政府可以直接 准确 全面掌握国土资源信息 以此来科学规划国土资源供应总量 结构和区域分布 宏观调控全市国民经济 维持国民经济平稳运行 防止经济过热 盲目投资与 低水平重复建设 使国土资源管理得以建立在全面 准确 真实的国土资源数 据基础上 改变长期以来国土资源管理工作由于数据不详 不实 不全造成的 国土资源数据中心方案 烟台市地理信息中心 9 最严格的资源管理措施难以有效落实的局面 避免管理工作中的失误 提高资 源管理的科学性 3 通过国土资源数据中心 建立网络化国土资源业务管理流程和模式 将 管理过程置于网上 按照规范的程序行使审批等管理职能 大大减少传统手工 作业条件下难以避免的人为因素的干扰 规范管理行为 并广泛接受社会的监 督 实现资源开发利用的有效监管 促进资源保护和合理利用 同时 有效避 免国土资源开发和市场交易过程中有偿收益的流失 4 通过国土资源数据中心 建立基于现代信息技术和通讯技术的地质灾害 监测和预报体系 及时 准确预警预报地质灾害的发生 并提高对突发性地质 灾害的快速反应和应急指挥能力 保护国家和人民生命财产安全 5 通过国土资源数据中心 借助现代信息技术与空间技术 建立一个体现 国家长期国土资源政策 符合生态科学和经济规律 具有量化标准和模拟评测 机制的烟台国土资源综合统计系统和宏观决策支持体系 可以确保烟台国土资 源的可持续发展 6 国土资源数据中心的建设 是烟台市电子政务工程建设的重要组成部分 将为我市全面推行电子政务起到示范作用 1 4 建设内容 国土资源数据中心建设内容包括硬件平台建设 中心数据库整合 数据库 管理与共享平台建设 安全与标准建设等 1 硬件平台建设 硬件平台建设主要包括数据中心机房建设 网络平台建设 服务器平台建 设 存储平台建设等 机房建设应严格按照国家有关标准建设 包括防雷 防静电 UPS 电源 空调设备等 按照国家保密要求建设 数据中心所使用的局域网络为同级国土资源局域 网 服务器是数据中心的核心设备 提供数据存储 数据处理 网络应用 国 土资源管理应用和其他服务 服务器可划分为数据库服务器 应用服务器 网 国土资源数据中心方案 烟台市地理信息中心 10 管服务器等 数据存储备份系统用于存储和备份各类国土资源数据 存储备份系统采用 SAN 存储区域网 技术架构 2 中心数据库整合 将各种比例尺的地理信息数据 土地管理数据 矿产资源数据整合集中管 理 包含全市多级比例尺的地理空间信息数据以及卫星影像数据和各种专题数 据 使全市范围内各类地理空间数据得到有效整合 3 数据库管理与共享平台建设 综合运用数据库技术 GIS 技术 构建数据库安全管理机制和数据浏览 信息查询 数据调入导出功能 实现数据的可视化 并可输出各种形式的地理 信息产品 形成地理空间信息应用的基本平台 数据交换与应用服务体系是国土资源数据中心建设的重要组成部分 其目 的是最大限度地挖掘和发挥空间数据的效用 为政府 企业 社区和公众提供 高质量的基础空间信息服务 使空间数据更好地为数字城市 数字社区建设服 务 4 安全与标准建设 信息安全系统建设是系统安全运行的重要保证 包括防火墙 入侵检测 漏洞扫描 防病毒软件和相应的安全管理措施等 国土资源信息标准是国土资源数据中心建设一致性和协调性的基础 是数据 交换和信息共享的保证 数据中心建设必须严格执行国家的基础标准 相关政 策法规 数据库标准和系统建设规范 同时 还要结合自己的应用需求 制定相应 的数据交换标准 包括数据交换协议 数据交换的格式 交换数据集的内容和元数 据标准等 数据中心日常管理制度 包括人员管理 机房与设备管理 安全访问 管理等制度 确定相应的管理组织机构 1 5 项目进度 从国土资源数据中心的长期建设目标来看 就是要建立一个能够覆盖各级 国土资源部门 各类业务和应用 跨越各个层次 紧密结合 集约管理的开放 式电子化服务环境 国土资源数据中心方案 烟台市地理信息中心 11 按照 整体规划 分步实施 的指导原则 国土资源数据中心项目的建设 进度如下 2008 年年 5 月 月 2008 年年 10 月月 数据中心硬件平台建设数据中心硬件平台建设 2008 年年 5 月 月 2008 年年 11 月月 中心数据库整合中心数据库整合 2008 年年 5 月 月 2008 年年 11 月月 数据中心管理及共享平台开发数据中心管理及共享平台开发 2008 年年 11 月 月 2008 年年 12 月月 数据中心调试运行 成果验收数据中心调试运行 成果验收 2009 年年 1 月 月 为市直各部门提供免费的地理信为市直各部门提供免费的地理信 息共享服务息共享服务 二 业务分析二 业务分析 2 1 烟台市国土资源数据现状 2 1 1 数据类型复杂多样 烟台市国土资源基础数据类型十分复杂 其内容涉及到地籍 土地资源 土地利用总体规划 用地 市场等各个业务领域 按照数据特征 国土基础数 据又分为空间数据和非空间数据 空间数据主要以地籍图 土地利用现状图 土地总体规划图等土地管理的基础和专题地图的形式存在 包括图形和属性数 据 非空间数据主要是以各种文档 报表和多媒体等形式存在 包括结构化数 据和非结构化数据 1 烟台市目前建成的基础数据库有 数字线划 数字线划 DLGDLG 数据库 数据库 数字线划数据 DLG 又可称为基本要素矢量数据 包括 为所有地理空 间数据提供共同的坐标参考系的大地控制点数据 水系数据 境界数据 工矿 建筑物数据等 矢量数据用空间坐标点 串表示 具有各自特定的识别编码和 对其特征的描述信息 在空间数据库中分层存放 可以任意取出某部分单独使 用 也可以将若干层数据加在一起 便于数据的添加 删除 更新 烟台市 DLG 数据库目前包括 12 大类 50 多个图层 数字正射影像 数字正射影像 DOMDOM 数据库 数据库 国土资源数据中心方案 烟台市地理信息中心 12 数字正射影像图 DOM 是利用数字高程模型或地面控制点对扫描处理的 数字化的航空相片 遥感相片经逐像元进行纠正 再按影像镶嵌 根据图幅范围 剪裁生成的影像数据 一般带有公里格网 图廓内 外整饰和注记的平面图 DOM 是地表信息的真实反映 信息量及其丰富 DOM 叠加专题信息后 摆脱了传统专业线划图过于抽象 非专业人员不易理解的局限 使城市信息更 加直观 内容更加丰富 便于对城市的管理 DOM 数据库可以作为基础地理信息系统和各个行业地理信息系统建设的重 要的背景 可供规划 设计和广大用户直接查询 量算使用 数字高程模型 数字高程模型 DEMDEM 数据库 数据库 数字高程模型是在高斯投影平面上规则格网点平面坐标 x y 及其高程 z 的数据集 DEM 的水平间隔可随地貌类型不同而改变 根据不同的高程精度 DEM 可分为不同等级产品 多比例尺的 DEM 数据 库相当于覆盖全市范围的精细程度不同的巨大的 电子沙盘 是地表地形的真 实再现 由此可生成等高线 点高程 三维透视图等 可进行坡度 坡向计算 分析剖面计算等 在许多领域有着广泛的应用 如在工程建设上 可用于土方 量计算 通视分析等 在农林业方面 可满足区域规划的辅助决策支持等 在 防洪减灾方面 是进行汇水区分析 水系网络分析 降水分析 蓄洪计算等的 基础 在无线通讯上 可用于蜂窝电话的基站分析等 数字栅格地图 数字栅格地图 DRGDRG 数据库 数据库 数字栅格地图是现有纸质地形图的数字形式 它是由纸质地形图经过扫描 几何纠正 彩色归一化及数据压缩处理后 形成在内容 几何精度和色彩等方 面与地形图基本保持一致的栅格数据文件 其主要作用有 在基础地理空间数 据更新速度无法满足用户对数字产品需求的情况下 可用于对地面信息的变化 分析 研究等 2 业务数据 根据 全国金土工程建设总体方案 要求 烟台市国土资源局在土地数据 库建设方面 重点开展了土地利用现状 土地利用规划 基本农田 农用地分 等定级估价 城镇地籍 基准地价 土地市场 土地监察等方面的数据库建设 在矿产资源数据库建设方面 重点建设了矿产资源规划 采矿权等方面的数据 国土资源数据中心方案 烟台市地理信息中心 13 库 在地质灾害数据库建设方面 结合当地地质灾害防治的实际需要 建立了 地质灾害调查 地质灾害监测等方面的数据库 具体内容见表 2 1 表表 2 12 1 业务数据库建设业务数据库建设 建设或部署范围建设或部署范围序序 号号 数据库名称数据库名称类型类型 国家国家省省市市县县 备注备注 1 土地利用现状数 据库 基础数据 部和省按照统一的标准 组 织数据库建设与整合 县级 负责数据日常更新 同步更 新市 省 国家的数据库 保证各级数据的一致性 2 土地利用规划数 据库 基础数据 结合规划修编工作 同步建 立数据库 自上向下更新数 据库 3 基本农田数据库基础数据 4 土地开发整理规 划数据库 基础数据 5 土地开发整理项 目数据库 管理数据 通过土地开发整理管理信息 系统运行产生和更新数据 6 建设用地项目数 据库 管理数据 通过建设用地审批系统运行 产生和更新数据 7 土地供应备案数 据库 管理数据 通过建设用地审批系统运行 产生和更新数据 8 耕地储备数据库管理数据 通过建设用地审批 土地开 发整理等系统运行产生和更 新数据 9 土地利用遥感监 测数据库 基础数据 国家 省负责土地利用遥感 监测数据库建设 分别在国 家 省 市三级管理应用 10 基础地价数据库基础数据 11 农用地分等定级 数据库 基础数据 12 城镇地籍数据库基础数据 市 县按照全国统一标准 在地籍调查基础上建设 通 过地籍管理信息系统的运行 更新数据 13 土地市场数据库基础数据 14 矿产资源可供性 数据库 成果数据 由矿产资源可供性分析系统 产生和更新数据 15 全球矿产资源数 据库 基础数据 整合购买和采集获取的数据 建立数据库 16 矿产资源潜力数 据库 成果数据 利用成矿潜力远景评价等最 终成果和有关中间成果 建 立数据库 17 矿产资源规划数 据库 基础数据 国土资源数据中心方案 烟台市地理信息中心 14 序序 号号 数据库名称数据库名称类型类型 建设或部署范围建设或部署范围 备注备注 国家国家省省市市县县 18 探矿权数据库管理数据 由探矿权管理系统运行产生 和更新数据库 19 采矿权数据库管理数据 由采矿权管理系统运行产生 和更新数据库 20 油气勘查开采数 据库 管理数据 由油气勘查开采管理系统运 行产生和更新数据库 21 矿产资源储量数 据库 基础数据 22 矿产品数据库基础数据 整合外购数据 建立和更新 数据库 23 基础环境地质空 间数据库 基础数据 整合环境地质调查产生的数 据建立数据库 部署至地质 灾害重点市 县 24 地质灾害调查数 据库 基础数据 整合地质灾害调查数据 建 立数据库 25 地质灾害防治区 划数据库 基础数据 26 执法监察数据库管理数据 由国土资源执法监察管理系 统运行产生和更新数据库 2 1 2 信息孤岛 现象严重 数据难于共享 1 原土地 地矿 测绘分别归属不同行业 行业间实行条条管理 所以虽 是密切相关的国土信息 但信息建设各自规划 技术标准和要求不尽一致 信息 成果的横向协调性 对比性 互联性等更难于兼顾 致使部分基础性 公益性 信息建设重复规划 重复投入 重复实施 而另一些急需的国土资源信息又因 资金短缺 时间紧迫 信息共享程度低等原因 致使系统建设效率不高 信息 资源开发利用困难 而不能及时为政府决策与社会服务所用 2 国土资源各部门在开发信息系统时通常根据本部门的特定情况采用不同 的数据建模方法 选用不同厂商的 GIS 软件 据统计 烟台市国土资源部门所选 用的 GIS 平台就有五六种 包括 AutoCAD ArcGIS MapGIS MapInfo SuperMap 等 这些不同 GIS 软件采用 不同的空间数据格式 对地理数据的组织也存在很大的差异 由于这种情况的 存在 使得在不同 GIS 软件上开发的系统之间进行数据交换变得非常困难 采用 数据转换标准也只能解决部分问题 另外 在国土资源部门与测绘部门之间 对地理对象有着不同的理解 对地理信息有着不同的数据定义 这也使得领域 间在共同协作中进行信息共享和交流存在一定的障碍 国土资源数据中心方案 烟台市地理信息中心 15 2 1 3 数据量大 存储利用困难 1 由于国土资源管理中空间数据涉及到各种比例尺 烟台市的国土资源空 间数据中 既有 1 10000 的地形数据 又有 1 2000 的城乡结合部数据 也有 1 500 城镇地籍 并且其覆盖空间范围大 数据信息量非常大 已经达到了 TB 级 不包括有关部门科室自己保管的数据 表 2 2 为截止 2007 年 7 月烟台市 地理信息中心的国土资源空间数据统计 随着第二次全国土地大调查的开展 数据量将超过 1TB 同时 空间数据会随着各种业务的运行而不断增加 数据 量的增速非常快 表表 2 22 2 数据量统计数据量统计 数据名称数据量 全市土地利用现状数据库 53 55G 全市 5 万地形图 0 53G 1 500 地形数据 11 42G 城镇地籍数据库 152 13G 城区 1 8000 航空正摄影像 417G 总计总计 673G673G 2 在传统的地理空间数据存储管理模式中 服务器是一切工作的中心 存储设备只不过是服务器的附属 传统的直接访问存储模式存在无法有效利用 现有存储资源 数据传输效率低下 数据备份困难 存储空间扩展和升级困难 等缺点 已经越来越难以适应地理空间数据的自动 方便 安全 可靠的存储 管理需求 地理空间数据的急剧增长以及应用需求的不断增长 使得数据膨胀 的压力越来越大 2 1 4 数据管理混乱 抗灾能力不足 目前 已经收集到地理信息中心统一管理的国土资源数据只是一部分 相 当一部分还是由业务科室自行管理 存在以下弊端 1 各科室技术力量薄弱 缺乏稳定的从事数据维护的人员 2 现有硬件处理能力低 设备老化 维护成本 数据风险增大 目前配备 的 PC 服务器已使用多年 系统配置较低 性能不高 不能满足日益增 国土资源数据中心方案 烟台市地理信息中心 16 长的业务需要 3 几乎所有的数据所有部门都没有采用先进的多层架构 无法实现统一管 理和资源共享 资源利用率低 管理复杂 扩展性不强 4 单一使用硬件资源 使得各个应用系统无法按照需求动态占用设备资源 一方面硬件资源严重短缺 另一方面部分设备资源闲置 无法共享 不 能适应动态调整的要求 5 目前各部门存储系统容量都无法满足数据量增长的需要 都有扩容的需 求 有的需要成倍甚至几倍地扩容 6 各应用系统分布在各自独立的设备上运行 且各个设备对可靠性考虑不 足 缺乏必要的冗余备份手段 数据缺少高可靠的存储和容错策略予以 保护 数据备份能力不足 一旦出现严重故障导致数据损失 必然导致 系统瘫痪 即使能通过脱机备份数据恢复 也必将长时间影响应用系统 的正常运转 7 有的部门的数据甚至是保存在数据生产部门 数据安全无法得到保证 更谈不上数据共享 2 2 国土资源业务现状 2 2 1 业务类型多样 业务量大 国土资源业务主要分三大部分 地政 矿政和测政 为了支撑各自业务的 运行 需要建立相应的业务系统 根据金土工程要求 在耕地保护业务应用系统方面 建立建设用地审批管 理系统 建设用地预审管理系统 土地利用规划计划管理系统 土地开发整理 管理系统 土地供应管理系统 土地执法监察管理信息系统 形成以建设用地 审批为核心 四级联动的耕地保护监管系统 实现对耕地保护相关信息的适时 获取与综合分析 据统计 烟台市每年的土地登记发证业务达 6 万余宗 建设 用地申请 200 余起 在矿产资源管理业务应用系统方面 部署具有数据统一汇交要求的报盘系 统 矿政业务单机版系统和集成整合工具 目前 烟台市每年的矿产报件约 300 宗 国土资源数据中心方案 烟台市地理信息中心 17 同时还要建立综合统计分析系统 信息服务系统等系统 2 2 2 业务运行方式多样 对网络要求高 国土资源电子政务中信息交换按交换对象分为三大类 基于国土资源专网 之上的国土资源各部门及上下级国土资源部门之间的信息交换 内网数据交 换 基于政府电子政务专网之上的国土资源部门与市直各部门之间的信息交换 外网数据交换 基于 Internet 之上的同企业 公众之间的数据交换 公网 数据交换 1 内网数据交换 内网数据交换 内网数据交换是数据交换平台的首要解决问题 主要解决国土资源内部部 门间的信息共享问题 具有如下特色 广泛的通信方式支持 内网覆盖的部门较多 其通信状况不同 数据交换平台必须提供极大的灵 活性 支持各种通信方式和协议 开放性 由于各部门采用的平台和数据库不尽相同 平台设计时还应考虑对异构系 统的支持 保护用户已有的应用和软硬件投资 网络传输的高效性 数据交换平台主要用于基层业务信息采集 传输数据量较大 平台应提供 各种技术手段减少冗余数据的传输 以减轻网络负载 保障数据传输高效性 2 外网数据交换 外网数据交换 实现国土资源管理部门和政府各部门间的数据共享 在外网数据交换平台 构建时 应着重考虑数据传输的安全性 防止非法用户截获或窃取信息 同时 平台应具有很高的扩展性和开放性 便于今后其他机关部门系统方便的接入 3 公网数据交换 公网数据交换 国土资源业务信息不能对公众全部开放 因此信息发布系统与业务系统的 数据是分开存储的 过滤后的业务信息应实时或定时发送到公网 为信息发布 提供基础数据 国土资源数据中心方案 烟台市地理信息中心 18 2 2 3 国土资源业务对数据存储的要求 地理空间数据具有与一般数据不同的存储特性 这主要体现在地理空间数 据是海量数据 数据文件类型复杂 数据使用频率不一致 中间数据量大以及 成果数据需要长期保存等几个方面 结合国土资源业务的特点 要实现对数据 的安全存储管理和满足业务的需要 需要考虑以下几个方面的需求 1 空间数据动态扩充 由于地理空间数据总量不断增加 因此存储管理系统应该是一个集中管理 的系统 具备开放性和可扩充性的特点 这样 一方面能够有效保护投资 充 分利用已有存储设备 另一方面 能够动态扩展存储空间 2 数据快速备份 保证数据安全最为重要的手段就是进行数据备份 由于地理空间数据总量 巨大 种类繁多 类型复杂多样 文件个体容量差异极大 数据备份往往很难 完全遵循科学备份策略的要求来实施 因此在存储系统设计时要考虑满足数据 快速备份的要求 3 数据快速获取 数据存储的目的就在于提供应用 海量数据存储管理系统应实现让用户快 速 正确 简便的获取数据 自由的进行数据读写操作 而根本不用去了解数 据实际存储物理位置的功能 4 降低存储成本 无限制的扩大存储系统规模 是任何一个地理数据中心都无法承受的 因 此 构建存储系统时 要结合地理空间数据的使用特性 利用现有先进技术 合理规划设计 降低存储管理成本 三 基本技术三 基本技术框架框架 3 1 建设原则 为实现国土资源数据中心的建设目标 解决数据中心建设中遇到的问题 烟台市国土资源数据中心建设遵循以下原则 先进性和实用性 国土资源数据中心方案 烟台市地理信息中心 19 烟台市国土资源数据中心建设所采用的技术要具有先进性和实用性 即采 用的存储设备平台 服务器主机平台 系统软件平台及相关应用平台所采用的 技术应符合当前技术发展的方向 与此同时 为了保证系统的稳定性 在采用 先进的技术的同时又需考虑到成熟技术的性能 以保证在系统建设过程中采用 的能跟踪先进的技术的同时兼顾项目的可实施性 安全性 国土资源数据中心运行系统的安全性包括硬件平台的安全 系统安全 业 务应用系统的安全和网络通讯的安全 数据中心的建设必须遵循安全的原则 最大可能减少因信息基础设施故障而造成的业务无法正常运行的现象的发生 同时 建设中还将注重信息安全体系的建设 提高数据的整体安全性 进一步 保证数据安全 可靠性 数据中心硬件平台应是稳定 可靠 能够满足 数据大集中 系统业务的 要求 数据中心的可靠性同时也包括系统所具有的具体功能 系统所能支持的 大数据容量和是否能在复杂的运行环境里稳定 可靠地运行 在出现异常的情 况下系统是否具有相应的规避措施等 可扩展性 随着 金土工程 各期的实施 国土资源数据不断增多 业务应用系统覆 盖面不断扩大 数据中心也将承担更大的数据管理和数据支撑任务 为此 系 统平台必须提供足够的扩展能力以满足将来业务增长的需要 主要表现在业务 和数据系统需要扩展空间时 只增加相应的硬件 不用改动整体的架构 同时 新增的硬件可平滑的接入正在运行的系统 易管理性 为保证 金土工程 的顺利实施 在国土资源数据中心建设时应充分考虑 这些特点 整个数据中心必须用户界面友好 各项功能使用简单 方便 快捷 系统配置和管理体现图形化 直观化 尽量避免复杂的系统配置文件 可管理 性要充分体现在系统软 硬件平台的管理工具应提供丰富的图形化的管理工具 以便于管理及系统问题的判断 国土资源数据中心方案 烟台市地理信息中心 20 3 2 技术框架 烟台市国土资源数据中心建设的总体技术路线是 以国土资源各类数据为 核心 依托成熟的数据库管理 GIS 平台和网络系统 按照统一的标准 建立 具有信息管理 数据综合分析 数据分类查询 综合统计分析及信息服务等功 能一体化的国土资源数据管理体系 根据上述技术路线 确定烟台市国土资源数据中心的总体技术框架如图 3 1 所示 图图 3 13 1 国土资源数据中心技术框架国土资源数据中心技术框架 从图中可以看出 数据中心主要包括两个部分 数据存储管理系统和数据 交换系统 3 2 1 数据存储管理系统 以先进 成熟的 GIS 软件平台和关系型数据库对空间数据和属性数据进行 一体化管理 为本级各类管理信息系统和信息服务系统提供应用支撑 数据存储管理系统包括对基础数据库 管理数据库 成果数据库 数据备 数据交换系统 本级业务管理系统 本级信息服务系 统 上 下 级 数 据 中 心 服务数据库 基础数据库成果数据库 数据 采集 数据 存储 数据 更新 数据 维护 管理数据库 数 据 标 准 数据管理保障 制度 人 才 支撑环境支撑环境 交换 数据库 传输软件 交换服务 数据交换 管理系统 交 换 标 准 协 议 国土资源数据中心方案 烟台市地理信息中心 21 份库 交换信息及对外信息的统一存储管理 数据存储应结合实际情况 选用 相应的网络存储技术架构 在具体硬件的选择方面需要考虑到硬件设备及链路 方面的安全冗余设计 在数据库和 GIS 软件选择方面 应选用目前国内外通用大型关系型数据库 系统和主流 GIS 软件 并根据实际情况需要具体配置 服务器可根据实际情况部署基础数据库服务器 管理数据库服务器 电子 政务运行支撑服务器 应用 WEB 服务器 交换数据服务器 交换应用服务器 安全应用支撑区服务器等 3 2 2 数据交换系统 数据交换系统架构在国土资源政务外网上 包括面向基础数据库同步和备 份的交换系统 面向各级业务信息传递的交换系统和面向外部数据共享的交换 系统 面向基础数据库同步与备份的交换系统 主要实现将下级数据库的更新及 时地 自动地同步更新到上级数据库 面向各级业务信息传递的交换系统主要用来实现垂直业务系统上下业务流 程间的业务数据交换 统计数据上报 专项材料上报或下发等 面向外部数据共享的交换系统 主要实现国土资源系统与外部门间基础数 据或有关业务数据的交换 数据中心以数据库技术 GIS 平台 操作系统 网络与设备 安全手段等 作为数据中心的支撑平台 以国土资源信息化标准 相关的政策法规 信息化 管理制度等作为系统建设基础和标准 以数据采集 存储 维护和更新等实现 数据的集成和管理 通过应用平台的构建实现具体的业务应用 通过对交换 访问 传输等的管理 实现国土资源信息的多级资源共享的目标 3 3 关键技术 3 3 1 海量空间数据存储访问技术 随着国土资源信息化的发展 国土资源数据日趋海量化 而空间数据的数 据量增加更加迅速 在短短两三年的时间里 烟台市地理信息中心的成果数据 国土资源数据中心方案 烟台市地理信息中心 22 量增加了近十倍 到 2007 年底 存储管理的地理空间数据总量已达到 TB 级 地理空间数据的急剧增长以及应用需求的不断增长 使得地理信息中心面临着 数据膨胀的巨大压力 地理空间数据具有与一般数据不同的存储特性 这主要体现在地理空间数 据是海量数据 数据文件类型复杂 数据使用频率不一致 中间数据量大以及 成果数据需要长期保存等几个方面 要实现对地理空间数据的有效存储管理 必须考虑存储空间动态扩充 数据快速备份 数据快速获取等几个方面的需求 在传统的地理空间数据管理模式中 服务器是一切工作的中心 存储设备 只不过服务器的附属 传统的直接访问存储模式存在无法有效利用现有存储资 源 存储成本高 数据访问困难以及系统维护困难等缺点 已经越来越难以适 应地理空间数据的自动 方便 安全 可靠的存储管理需求 在对地理空间数据存储管理特点和需求进行分析的基础上 我们利用存储 区域网络技术 SAN 构建地理空间数据的自动分级存储管理系统 从存储系统 建设的角度解决当前地理数据中心面临的存储压力 SAN 是一种类似 LAN 局域网络 的高速网络 用来在存储单元和服务器或 客户端之间建立直接连接 SAN 是一种扩充的存储总线 可用类似于局域网或 广域网的技术连接 SAN 通常使用光纤通道作为底层网络传输协议 在上层使 用 SCSI SCSI 3 协议来与磁盘或磁带设备交换数据 SAN 技术具有高速传输 几乎无限扩展能力 高度灵活性 高度可靠性与稳定性以及管理方便等特点 3 3 2 异构数据交换 国土资源很多信息的描述 定义 获取 表示形式由于缺乏统一 严格的 标准 致使大量的信息数据处于分散的 部门所有的和各自为政的状态 造成 数据信息资源浪费 不利于实现全社会的数据共享 为了提高政务信息的共享 和集成分析 保证为国土资源部门的管理决策和社会各阶层提供科学准确的信 息 迫切需要开发出一种统一的 标准的元数据形式对政务信息进行的表示方 法 以支持政务信息的共享和交换 1 1 元数据概念 元数据概念 元数据简单的说就是关于数据的数据或描述数据集的内容 质量和条件等 国土资源数据中心方案 烟台市地理信息中心 23 其他信息的信息 它是一种广泛存在的现象 在许多领域有其具体的定义和应 用 对于地理信息领域 地理空间元数据被定义为 在地理信息中用于描述地理 数据集的 内容 质量 表示方式 空间参考 管理方式以及其它特征的数据 它能够帮助数据生产者完整 充分地描述数据集 从而让用户能够理解数据的 内容 假设和限制 并根据应用的需要对数据集的应用做出正确的评估 关于 地理空间元数据的作用 根据 FGDC ISO NFGIS 等的元数据标准可归纳为 用来组织和管理空间信息 并挖掘空间信息资源 帮助数据使用者查询 理解和使用所需空间信息 维护和延续一个机构对数据的投资 提供数据转换方面的信息 用来建立空间信息的数据目录和数据交换中心 2 2 元数据与 元数据与 XMLXML GMLGML XML Extensible Markup Language 可扩展标记语言 是由 W3C World Wide Web Consortium 制定的一种网络上的通用语言 它同 HTML 一样 都是 SGML Structured Generalized Markup Language 的一个子集 但 XML 不同 于 HTML 是一种预定义的标记语言 而是一种元语言 可以用来描述其它的语言 它允许用户定义自己的标识 按照 W3C 的说法 XML 的目标是 允许普通的 SGML 在 Web 上以目前 HTML 的方式被服务 接收和处理 要求易于实现 并且 可以在 SGML 和 HTML 之间互相操作 XML 摒弃了 SGML 过于复杂和难于处理的 缺点 迅速成为 Web 世界的宠儿 XML 具有两个十分显著的特点 自描述性 XML 的每个数据项目都有自己的元素类型名称 也就是标签 并且允许自定义元素的标签 因此标签可以包含丰富的语义信息 使它与文档 所描述的现实世界中的问题所涉及的某项具体内容密切相关 半结构化 不同于纯文本中的数据 XML 数据可以用 DTD 或者 Schema 来规 范 但同时 XML 表示的是一种层次型 树型 的数据 因此比数据库更适合描述现 实中的数据 这两个特点决定了 XML 数据容易为计算机所理解和处理 同样也适合于人 国土资源数据中心方案 烟台市地理信息中心 24 阅读 同时由于 XML 文档内容是基于 UNICODE 的文本 能够独立于平台和应用 很适合于网络传输与交换 此外 XML 还具有开放和可扩展等特点 地理标记语言 GML Geography Mark up language 是一个以 XML 编码技术 为基础的语言 并可对地理信息进行模式化 传输和存储 GML 是 OGC 对空间 信息编码方面所确定的规范 它是一个国际化标准 己经被全球 800 家以上的 私人公司 组织 大学研究机构及政府部门共同认定 满足 ISO 19100 的一序 列标准 是一个可扩展的与系统无关的编码语言 对于多样的地理对象 GML 可以提供多种描述方式 投影方式 空间坐标系统 几何关系 拓扑关系 时 间 单位和一般关系 因此利用 GML 描述地理信息可以达到以下目标 提供一个开放的 供应商中立的框架与地理信息和物件的定义 提供一个可支持不同特定领域或社会的地理空间信息应用的格式 提供更为完整的地理信息描述格式 数据中心需要实现多源数据之间数据交换 要实现跨系统 跨平台数据交 换 且能最大限度的利用现有资源 保证原始系统的独立性 选择 XML GML 作 为标准的数据存储和传输的格式就是一个必然的趋势 数据中心中元数据利用 XML 语言对非空间信息进行描述 如文本 影像数据等 用 GML 语言来描述空间 属性信息 元数据用 XML GML 进行描述之后 解决了异构数据通信的规范 但 是如果表达的方式各异 需要开发不同的解码器 因此需要对元数据标准化 3 3 元数据标准 元数据标准 元数据要很好地描述数据 就必须具有清晰的结构和规范的术语 通常 这得通过相应的标准加以保证 这里提到一个数据元标准的概念 数据元是表 示概念的一类数据 其特性可由支持信息交换的一组数据元属性来表示 组成 数据元规范的基本属性分为标示类属性 定义类属性 关系类属性 表示类属 性 管理类属性 当然还可以根据需要增加扩展属性 数据元属性应依照一种 标准方式来注册和控制 以便数据元字典中的数据元在信息交换中保持一致性 并且能够在不同的数据管理环境中进行数据元管理 数据元的基本属性主要有 以下几类 标示类 适用于数据元标示的属性 包括名称 标示符 版本 注册 机构 同义名称 相关环境 国土资源数据中心方案 烟台市地理信息中心 25 定义类 描述数据元语义方面的属性 包括定义 关系类 描述数据元之间相互关联和 或 数据元与分类模式 数据元概 念 对象 实体之间关联的属性包括分类模式 关键字 相关数据参 照 关系类型 表示类 描述数据元表示方面的属性包括表示类别 表示形式 数据 元值的数据类型 数据元值的最大长度 数据元值的最小长度 表示 格式 数据元允许值 管理类 描述数据元管理与控制方面的属性包括主管机构 注册状态 提交机构 备注 在这些基本属性中名称 定义 表示类别 表示形式 数据元值的数据类 型 数据元值的最大长度 数据元值的最小长度 数据元允许值是在描述数据 元时是必选的 数据元表示是在数据处理和信息交换过程中数据元所采用的格 式 如数据的长度 数据的类型等都要给予说明 数据元的格式受数据元的属 性及应用环境限定 数据元可分为通用数据元和应用数据元 通用数据元是独立于任何具体的 应用而存在的数据元 应用数据元是在特定领域内使用的数据元集 例如在电 子政务领域的应用