数字中国背景下的地理信息资源共享服务平台建设

数字中国背景下的地理信息资源共享服务平台建设

0空间数据服务信息信息与复杂空间位置数据（包括与地表密切相关的地区、亚地表、海洋和气候）有关。与其他信息相比,地理信息是唯一具有整合其他信息能力的基础性信息。地理信息是国家重要战略信息资源,在政府管理决策、新兴产业发展、人民生活品质改善等方面发挥着越来越重要的作用。随着管理决策科学化、经济与社会发展信息化的需要,各级政府部门、企业和社会公众对权威可靠的网络化的地理信息服务的需求与日俱增,迫切要求实现区域多尺度、多类型地理信息资源的综合利用与在线服务。随着网络技术的发展,互联网普及到千家万户,WebGIS技术为地理信息应用带来新的模式,GIS系统之间的协同计算、分布式数据管理、一体化结构、互联互操作,使各类地理信息服务与应用的整合成为可能。然而长期以来,不同地区与行业普遍存在数据重复采集、系统重复建设的问题,由于数据生产、系统建设部门采用了不同的技术路线与体系结构,彼此之间形成“信息孤岛”,已有的地理空间信息资源难以得到充分有效的利用。因此,急需建设地理信息资源共享服务平台,以提供基于网络的在线服务和基于服务聚合的协同服务,满足不同用户的需求。许多国家自20世纪90年代起便陆续开展空间数据基础设施(SpatialDataInfrastructure)建设,如美国GOS地理空间一站式服务计划、加拿大GeoConnections计划、欧空局的INSPIRE欧洲空间信息设施计划等。随着ServiceGIS的发展和不断的深入应用,地理信息公共服务开始从数据提供走向平台服务阶段。作为整合、管理分布异构的地理空间数据的重要载体,地理信息资源共享服务平台的建设显得尤为重要。1信息资源共享服务平台1.1各类数字城市平台我国于2000年成立国家地理空间信息协调委员会,实施国家空间信息基础设施和地理信息系统的发展战略。在其推动下,全国各地陆续建设的“政务空间信息共享服务平台”(北京市)、“地理信息公共服务平台”(黑龙江省)、“地理空间数据交换平台”(浙江省)、“数字城市”(嘉兴市)等,实质都是围绕信息基础设施(InformationInfrastructure)与空间数据基础设施开展建设。如图1所示,信息基础设施主要由服务器、网络和计算机终端组成;空间数据基础设施是信息基础设施的一部分,是连接信息基础设施与数字区域的桥梁,包括空间数据协调、管理与分发体系与机构、空间数据交换网站、空间数据交换标准及空间数据框架由此可见,上述各类平台至少包含4个共性:其一,以分布式地理空间框架数据库为基础;其二,具有可查询的信息目录简而言之,共享服务平台就是将地理信息生产者、管理者与使用者采用电子方式连接在一起的分布式网络系统,通过对不同部门、不同地域、不同行业的地理信息及其目录元数据信息进行有效管理,为地理信息需求者集中提供目录信息、元数据信息及地理空间信息或其信息地址的计算机联网系统。1.2平台划分地理信息资源共享服务平台是其他行业专题信息进行空间定位、集成、交换和互联互通的基础。由于地理信息是国家重要的战略性资源,有些涉密内容不宜对外公开。因此,为满足不同用户的应用需求,共享服务平台应提供面向政府用户的政务版地理信息数据服务和面向社会公众用户的公众版地理信息数据服务。按照共享服务平台提供的服务数据的不同,可将其划分为政务共享服务平台与公众共享服务平台。政务共享服务平台,面向政府部门的应用需求,以电子政务网(根据地理空间数据的涉密情况,可选择政务内网或政务外网资源共享网)为依托,整合、集成政府部门之间进行业务协同所需的地理信息资源。总体而言,是集地理信息资源共享、数据交换、数据发布和功能服务于一体,为政务管理提供地理信息保障和技术支撑的信息平台。公众共享服务平台是以互联网(或政务外网的公众服务网)为依托,采用全新的技术方法和现代的网站服务理念,以地图为载体,集位置服务、查询检索、数据下载、导航定位等内容于一体,为社会大众提供实时地理信息服务的平台。这类平台以美国Google公司的GoogleMap和GoogleEarth产品为代表,主要面向互联网公众用户提供搜索和可视化服务。1.3空间数据共享服务的组织实施政府部门一般会定期采集、更新基础地理空间数据与专题空间数据,由政府部门提供的地理空间数据完整性、权威性和现势性更强。因此,空间数据基础设施一般是由政府部门作为主要发起者与主导者。美欧等率先开展空间数据基础设施建设的国家也是通常采取政府主导SDI建设、行业或国际性组织主导地理空间数据共享与交换规范相结合的模式(美国联邦地理数据委员会,2004年),以实现空间信息共享交换的效益最大化。我国最近几年也开始从国家、省、市三级同步开展地理空间数据共享交换建设试点。根据我国测绘数据分级建设与管理的特点,地理信息的共享服务也是一种分布式、多层次的结构。地理信息资源共享服务平台也采用了分级建设的方式,如图2所示。1平台存储、管理及发布的地理空间数据的共享共享服务平台在纵向上形成国家—省—市—县互联互通的多级协同地理信息服务体系。就战略层次而言,省级共享服务平台是国家级共享服务平台的组成部分,市级是省级的重要组成部分。各级共享服务平台通过交换元数据与目录数据建立空间信息共享交换的通道,并采用逐级向上汇交的方式进行地理空间数据的共享,以保证各级平台基础地理空间数据的一致性。对各级共享服务平台而言,存储、管理与发布的地理空间数据比例尺不同是其最主要的区别所在。根据《国家地理信息公共服务平台建设专项规划(2009~2015)》,各级共享服务平台存储的数据比例尺及其对应的平台数量如表1所示。从服务层次来看,国家级共享服务平台主要处理国家层面的宏观问题,省级共享服务平台负责处理宏观问题和部分微观问题,市县级共享服务平台主要处理微观问题(国家地理空间信息协调委员会,2007年)。因此,共享服务平台的建设需宏观规划、微观起步。各级共享服务平台的建设必须按照已经明确的国家空间信息基础设施建设应用发展原则、发展思路进行,从而使国家层面的工作与省、市级层面的工作协调一致,互为补充,真正实现多级地理信息资源共享服务平台的互联互通的服务体系。2空间信息局域网基于共享服务平台构建统一的数据共享中心,在测绘、国土、水利、海洋等若干生产并拥有大量地理空间数据的应用部门建立行业数据共享中心。各级若已建成自然资源和地理空间基础信息库或基于自然资源数据库建设了行业专题数据共享中心,共享服务平台可直接与其进行互联。为保证共享数据同步更新,横向上共享服务平台将会与同级至少10个应用部门进行连接。在统一的标准体系下实现“交换节点”向共享服务平台交换数据和对外进行数据服务与发布,形成一个跨越多个部门的、同步更新的空间信息服务网络。县级共享服务平台可不必建设独立的行业数据共享中心。2地理数据的共享2.1模式分类及特点建设共享服务平台需要考虑的核心问题是分布的地理信息资源采用何种方式进行管理与维护。一般情况下,数据共享分为大集中、逻辑集中和适度集中三种模式。这三种模式的特点及其优缺点如表2所示。相对而言,大集中模式是一种理想化的地理信息共享模式。2.2采用适当的数据共享模式为充分保证各级共享服务平台的互联互通、资源共享,共享服务平台的建设需统筹规划、统一标准。由于各省、市在自然地理、经济社会发展条件和水平、信息化需求和重点等方面存在较大差异,国家、省(区)、市(县)各级共享服务平台也应因地制宜,采用适当的地理信息资源共享模式。遵循“权威数据来自权威部门,权威部门负责更新维护”的建设原则,不论采用哪种共享模式,都是由地理信息的共享部门负责更新维护部门的地理信息。1数据共享交换平台国家数据共享中心基本只集中存储航天对地观测信息。建设国家级共享服务平台时不能简单管理各省汇交的地理空间共享数据,而应在国家四大基础信息数据库基础上,进行部门级或行业级(如国土资源、农业、气象等)的数据共享交换平台的建设。因此,国家共享服务平台的建设宜采用分布共享方式,即逻辑集中模式。2适度集中模式,以实现深层的资源共享与交换大部分基础性地理信息资源,如测绘、资源、环境、交通信息,主要由省级主管部门负责组织采集、生产、存储、更新。若采用逻辑集中模式,难以实现深层次的资源共享与交换;适度集中模式,是目前建成的城市空间数据共享平台较常采用的存储模式,可在一定程度上避免物理集中带来的庞大工程量和逻辑集中导致的资源无法深层共享的问题。省级共享服务平台宜采用适度集中的共享模式。3规范和支撑技术城市作为区域的核心和发展的重心,对于地理空间数据源、传输网络、系统标准规范和支撑技术以及信息共享服务都有更多的需求。这些需求的实现需要在省级信息基础设施提供的软、硬件平台基础上进一步开发建设才可能经济合理。市级乃至县级共享服务平台可根据地区信息化发展的实际情况选择适度集中或大集中的共享模式。3该平台的内容和技术3.1地理空间信息资源共享服务共享服务平台的建设目标是实现为政府部门、企事业单位、社会公众提供权威、精确、现势的地理空间信息资源共享服务。从平台建设内容框架来看,国家、省(区)、市(县)三级地理空间数据共享平台基本一致,包含基础网络、软硬件设施、数据资源、应用服务体系、应用支撑体系五个组成部分1电子政务基础设施的构成共享服务平台的基础网络涉及政务资源网、互联网、行业专网等。根据国家电子政务总体框架的设计,网络是电子政务基础设施的三大构成之一。基础网络也是平台数据流、信息流运转的通道,是用户进行在线数据与功能调用的纽带。根据服务对象的不同,共享服务平台会在不同的网段提供不同密级与内容的数据服务。2软硬件设备集成在网络上的应用,主要来源于网络用户软硬件环境是构建共享服务平台的重要基础组成,主要由服务器、存储设备、备份设备与软件等软硬件设备有机地集成在一起,是共享服务平台提供数据服务和专业应用的关键载体。3整合各地理空间框架数据数据资源是共享服务平台的核心组成。各级共享服务平台按照统一标准整合地域内政府部门、企事业单位和社会公众所需的各类地理空间框架数据、专题共享空间数据、电子地图数据、3维景观数据、地名地址数据以及元数据目录数据等。4分布式地理空间信息资源数据库的建立应用服务体系是共享服务平台价值的重要体现。通过建成以基础测绘数据为基础框架的分布式地理空间信息资源数据库和数据发布、共享、交换、服务的多层次的软件体系,是不同用户了解、应用平台数据资源的主要渠道。5省级政府部门之间的地理空间信息共享服务平台应用支撑体系主要包含安全保障、运维保障、政策法规保障和标准规范保障四个方面内容,以形成并完善省级政府部门之间的跨部门、跨行业的地理空间信息资源共享、交换与更新的管理体制和运行机制。共享服务平台的建设并非一蹴而就的工程,需要采取边建设、边应用、边完善的策略。应用示范工程虽然不属于共享服务平台的建设范畴,却是体现共享服务平台应用价值以及检验其服务效能的重要手段。3.2数据中心的关键技术共享服务平台的建设需要解决数据交换、服务体系、标准体系、网络环境、数据中心关键设备以及基础软件等多方面的问题,其中涉及的关键技术主要包含以下几个方面:1分布式地理空间数据共享要实现基于共享服务平台的地理信息交换,则需在解决包括数据格式差异、空间参照与投影差异、时态差异、语义差异等地理信息异构因素的前提下,通过数据镜像、元数据和目录信息同步或地理信息深度集成的方法,实现网络环境下分布式的地理空间数据交换与共享。典型的共享交换技术包含基于适配器、基于元数据与目录、基于空间数据整合和面向服务等4种类型。2分布式、异构数据库的数据继承元数据目录信息可以为用户发现、检索和开发利用地理信息资源提供服务。地理信息资源元数据目录信息分布于交换网络各节点上,这些元数据目录数据库之间不是完全独立的,在部分内容上存在相互引用、继承、扩展等关系。这种关系可通过建立统一的元数据标准来建设、管理和维护,进而实现分布式、异构数据库内的数据管理、数据发现、数据转换、数据交换和数据应用。建立元数据目录体系需要解决分布式地理空间信息资源元数据目录体系的准备、编目、注册和发布的一系列技术问题。3数据库复制技术不同部门存在对同一种类型的空间要素进行交叉生产与更新的情况,这给空间数据的共享带来较大难度。对于同构的GIS平台,数据库复制技术为空间数据网络更新提供了一定的技术基础;对于异构GIS平台,网络共享更新模式还存在许多技术难题。除上述几项关键技术以外,数据交换模式、数据交换标准、空间数据交换软件的研究也是建设地理信息资源共享服务平台需要解决的技术难题。4推进跨地区统一的信息安全共享服务平台建设的建议建设国家—省—市多级地理信息资源共享服务平台已是大势所趋。据了解,国家测绘局已经决定开展国家地理信息公共服务平台建设工作,并下发《国家地理信息公共服务平台建设专项规划(2009~2015)》,组织编写了《国家地理信息公共服务平台技术设计指南》。之前,黑龙江、福建、浙江等省以及北京、深圳、重庆、无锡、苏州等城市陆续在地理信息共享服务方面做出有益的尝试,但要最终实现跨地区跨部门地理信息的互联互通和集成应用,笔者认为还需着重解决体制、基础设施、服务模式等多方面的问题:1)建设共享服务平台首先需要解决的不是技术难题,而