世纪高通基础地图服务应用基线方案 v1.0

世纪高通基础地图服务应用基线方案公司名称：北京世纪高通科技有限公司方案制作人：XXX联系电话：13XXXXXXXXXEMAIL：XXX@XX.COM2019.7.26 XX应用基线方案 建设背景现有系统及应用情况2009年以来，通过“金盾工程”二期、科技部“十一五”国家科技支撑计划、全国公安装备建设“十二五”规划的支持，目前，全省已经完成了PGIS平台建设，通过统一标准，统一软件，有效解决了部省市三级平台之间互连互通和地图联网问题，为实现跨区域警务协作和信息共享奠定了基础；通过由各级公安信息中心统一建设PGIS平台，促进了各警种业务GIS系统的集约化开发建设，促进了地理信息技术在各警种的快速推广与普及化应用。PGIS目前已在各地指挥决策、大型活动安保、治安防控、侦查破案、社会管理创新等警务实战中得到广泛应用，取得初步应用成效；尤其随着公安信息化应用进入到物联网、移动互联、大数据时代，PGIS在多源信息整合、时空分析、可视化展示方面的优势将越来越凸显，对公安机关打防管控和社会管理创新等警务实战化工作的技术支撑作用将越来越明显。现有问题PGIS系统建设至今，在各警种业务应用、实践过程中，暴露出很多问题，主要问题如下：1．基础地图更新困难目前，各级各地PGIS平台基础地图数据的来源主要有测绘部门共享和社会数据公司采购两种。其中，测绘部门共享方式获得的数据较权威，但更新速度慢，多年才能更新一次，新建道路、房屋无法及时反应在地图上，农村及边远地区测绘数据缺失；社会数据公司采购获取的数据以导航电子地图为主，重点关注导航道路及公众类数据，更新速度较快，但各地分别采购费用较高，尤其是高分辨率影像数据，很多地方缺乏稳定充足的经费保障，难以保证长期有效更新。因此，目前绝大部分地区PGIS平台的基础地图数据均比较陈旧，仍在使用数年前的基础矢量地图及高分辨率影像地图数据，难以更新。2．POI（PointOfInterest，兴趣点）数据获取更新困难社会POI数据主要包括住宿、餐饮、消费、娱乐、政府机构、交通设施、道路、车辆、停车场、路况、出行等与老百姓日常生活息息相关的地理信息，同时也是公安各项业务工作比较关注的信息资源，与PGIS平台“三库”建设中的警用公共地理信息数据存在大量的重叠。这些数据更新很快，如餐馆、商业门店、酒店等位置点频繁更新，依靠国家、地方测绘局及相关政府单位提供的数据，频率基本不满足数据更新要求。目前信息化基础较好的部分地市将这类信息的更新获取纳入到民警日常工作考核中，可以在一定程度上解决这类数据的更新问题，但绝大多数地市难以建立全警采集机制，无法依靠民警进行这类数据的长期有效更新。3．地图联网互访不畅受基础地图数据来源分散的条件制约，PGIS平台在建设初期就设计了栅格地图联网服务，通过技术手段对各地PGIS平台独立发布的区域性地图进行融合和再发布，形成了物理分散、逻辑集中的“一张图”建设效果，实现PGIS地图的跨区域无缝漫游。但这种技术手段实为数据分散条件下的无奈之举，带来了联网配置繁琐、边界地区地图融合效果差、联网地图访问速度慢等问题。国家地理信息公共服务平台（天地图）早期也采用类似的方式实现各地地图的联网互访，随着条件的成熟，目前已切换为数据物理集中的原生“一张图”模式来提供地图无缝漫游。4．移动端应用无法支持在PGIS建设初期，由于移动终端发展还不成熟，移动公安网接入条件尚不完善，因此在其设计过程中便没有将移动端相关的技术纳入进来。近年来，随着移动终端设备的升级换代、移动互联网技术的飞速发展，移动端应用已成为软件应用的主流终端，各地公安部门也在大规模开展移动警务应用，对于移动端地图服务支撑的需求越来越强烈。但由于PGIS平台更新滞后，目前仍无法对移动端应用提供地图支持。5．地图展现形式单一，不支持矢量地图技术PGIS地图服务采用的是栅格瓦片地图的技术路线，属于地图预渲染机制，即事先将配置好的地图渲染成不同级别下多个尺寸相同（通常是256×256像素）的小图片，再按照既定规则无缝拼接而成的，这些小图片就是瓦片。瓦片按照金字塔结构组织，每张瓦片都可通过级别、行列号唯一标记。在平移地图、缩放地图时，浏览器根据金字塔规则，计算出所需的瓦片，从瓦片服务器获取并拼接。这种方式有效降低了网络数据传输量，提高了地图访问效率，但也带来了地图样式单一的问题，无法根据应用场景需要来灵活的修改地图表现形式。6．社会动态数据及其它地理信息数据无法接入目前，各地PGIS平台中的动态数据来源主要是各地公安的实时警力定位信息，关注当前的警力分布状况，对于社会面所发生的动态信息，如交通路况、交通事件、社会事件、舆情热点、公众出行、人流聚集等，一方面是没有数据来源，无法获取；另一方面即使有了明确的来源，也因为一些技术问题无法很好的与PGIS平台融合服务，常常单建一套，难以面向发挥其整体价值。7．与已经普及的互联网地图差距较大随着智能终端、移动互联网应用的迅速普及和免费地图、导航软件的广泛应用,互联网地图、消费电子导航以及基于个人位置服务的创意服务等已深入到人们日常生活的方方面面，大家对地图已不再陌生，对地图的认知、使用与操作习惯已被互联网替地图拉升到一定的高度。当民警们习惯了互联网地图之后再回来看更新滞后、技术相对陈旧、无法在移动端使用的PGIS平台时，不可避免的会产生抵触和厌烦的情绪，不愿意使用。8．无法支持Bim、倾斜摄影、三维等新兴技术倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术，它颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界。BIM作为工程应用的一个重要实例技术，在基础建设应用中发挥着重要的作用，而BIM结合以实景三维全纹理全要素特性快速发展的倾斜摄影技术，又将带来行业思路的转变，成本的降低以及效率的提高。9、无法支持云计算、大数据等技术近年来，随着云计算、大数据、移动互联网、富客户端浏览器等新技术的飞速发展，带动了地理信息技术在社会各行业的广泛应用。与之相比，部级PGIS平台及PGIS地图现有的技术架构、服务方式、用户体验、软件版本发布模式与互联网地图应用之间存在较大差距，已不能适应新形势下各级公安机关基于地图的实战应用需求。业务需求需求部门与需求描述当前，各级公安机关开展警务协作及开展警务大数据应用建设，迫切需要更先进、数据更新更及时的地图数据支持，希望能整合全省警用地理信息资源，面向各级公安机关提供统一、稳定、可靠的开放地图服务，满足指挥中心、反恐、情报等重点业务部门的跨区域协同警务以及各级公安机关开展警务时空大数据分析应用的迫切需求1、PGIS平台软件升级需求随着云计算、大数据、移动、富客户端浏览器等技术的发展，PGIS平台现有的技术架构、服务方式、软件版本发布模式已不能适应各地移动警务、公安大数据应用的需求。需要升级PGIS平台软件，优化软件功能，为公安实战应用提供稳定可靠的地图服务。2、PGIS平台的服务支撑能力提升需求需要基于云计算平台，在获取和汇聚的全市地图数据基础上，建立和拓展面向全警的PGIS开放服务，面向全警提供地图服务支撑，支持各级公安机关实现跨区域的警务地理信息资源共享及开展公安大数据应用的需求。3、数据能力提升需求导航电子地图数据。对已有的导航电子地图数据进行更新，实现导航电子地图数据的全省覆盖，满足各业务应用的路径规划、POI数据获取等需求；路况服务：接入来自互联网的全省实时路况数据，建立覆盖全省主要地市的实时路况数据库，并面向全警提供实时路况数据服务。需求业务量地市公安局总用户数为1000人，忙时并发用户不超过200人。功能描述功能架构图整体功能架构主要分为基础设施层、数据层、业务应用层、用户层，其中基础设施层主要采用警务云大数据平台提供的基础软硬件资源以及统一运维管理，包括计算资源、存储资源、网络资源、安全资源系统；数据层数据来源调用大数据平台已经汇聚的各警种数据、社会数据、互联网数据、地图数据，并把数据资源进行清洗、转换整合成各部门所需要的业务专题库，为业务实战应用提供基础数据支撑，业务应用层调用大主要为地图服务平台、开放平台、及应用工具等基础服务；用户层按照用户实际业务需求，为不同层级用户提供基础地图服务，支持各级应用。平台支持云计算、大数据等技术，按照“分层解耦、全面上云”的原则，在公安云计算平台（以下简称云平台）的框架内，依托云平台各层次提供的服务，对PaaS层的数据库、地理位置、可视化服务，DaaS层的接口服务、数据预处理、工具引擎服务，以及SaaS层进行细化和补充，提供基本的和可选的PGIS能力，由云平台统一管理与运维。子功能模块详述基础公众地理信息数据POI数据要求：包含餐饮、住宿、批发零售、汽车销售及服务、金融保险、教育文化、卫生社保、运动休闲、公共设施、商务设施及商务服务、居民服务、公司企业、交通运输及仓储、科研及技术服务、农林牧渔业、自然地物及地名等几大分类，并提供详细分类列表。路网数据需求：路网信息包含按照交通部标准生产的功能等级为1级-5级的所有道路数据。路网属性应包含道路号码、道路种类、道路属性、通行方向、道路名称、道路拼音、道路长度、交通限制信息等；背景数据需求：背景信息包含：水系、绿地、铁路、行政区划面信息、行政区划线信息（行政区划边界至少包括国家、省、地市、区县内容）。基础GIS数据，该数据应该涵盖以下内容；1）地图数据分类：矢量地图数据包含但不限于以下分类内容：a) 地名：省会名、地市名、县名、镇名、乡名、村名；b) 路网：国道、省道、高速、城市道路、县乡道、公路桥梁、隧道、铁路、码头、机场；c) 水系：湖泊、双线河、海域；d) 兴趣点：至少涵盖政府机关、公共活动场所、交通场所、公安机关、党政机关、教育、医疗卫生、桥、交通设施、体育场所、文化场所、住宿服务场所、餐饮服务场所、娱乐场所、商贸场所、旅游场所等分类。e) 其他：绿地、行政区划等；业务应用基础地图服务包含完整的地图可视化及LBS位置信息，通过标准、统一的接口规范，提供丰富的地图服务，同时支持二次开发能力，支撑业务系统应用。地图引擎服务1）基于矢量电子地图全要素数据（含建筑物轮廓图），提供可以内网部署私有版本的电子地图系统，包括矢量地图服务、影像地图服务、矢影地图服务；2、矢量电子地图平台包含地图引擎，支持地图放大、缩小、飞行、旋转、倾斜等，支持2D图、3D图、矢量图;1）支持多点距离测量、面积测量;2）支持提供经纬度坐标与屏幕坐标互转功能。3、地图渲染能力1）满足WebGL引擎的矢量地图数据渲染。2）支持展示三维立体建筑物矢量数据图层。3）能支持展示动态交通路况图层。4）支持二维地图和三维地图的一体化平滑展示。搜索服务支持包括灵活的、多种地址、类别、关键字复合搜索等。该模块同时提供先进的、强大高效的智能分词，智能地分析用户的查询关键词，采用先进的搜索引擎技术和空间索引技术，从海量的数据中，找出最符合意向的结果，并进行智能合理的排序、展示。路径规划服务路径规划即在指定出发地、目的地的情况下，经过复杂的计算提供多种策略的行走路线。引擎提供四种路径计算方式：最快路线，最短路线，最经济路线和避开交通拥堵地图数据能够支持跨省、市长途路线规划。路径服务返回的路线能连接到相关的路线描述从而定义地图上的行驶行为。行驶路线以列表形式列出连续的行驶行为，并准确无误的匹配到地图上显示的各段路径。用户可以选择避免交通拥堵以生成最合理的行驶路线。正/逆地理编码服务地址编码(Geocoding)基于空间定位技术的一种编码方法，它提供了一种把描述成地址的地理位置信息转换成可以被用于GIS（地理信息系统）的地理坐标的方式。而反地址编码(Reverse-geocoding)就是将输入的地理坐标转换为易于人们理解和交流的地理位置描述信息，为海量位置大数据提供服务支撑能力。地址编码及反地址编码服务应具备下面功能：引擎应该能够把输入的字符串解析成为标准的地址列表。地址搜索或地理编码得到的结果应当在地图上进行展示。引擎能够将用户在地图上标绘的点或者输入的地图坐标解析成相应的地址串。地址搜索服务能支持反地理编码（输入经纬度坐标，输出地址）。同时使用兴趣点和道路路口地址信息计算地理编码。地理编码返回值应当包含显示坐标。在线开发平台提供基于GIS开发接口便于进行二次开发，需包含以下功能：基础地图使用示例、覆盖物使用示例、绘图控件、地图控件、图层示例、球体地图、交互示例、特色地图示例、鼠标示例、事件示例、路况示例、几何计算、坐标转换功能示例。提供JavaScriptAPI示例中心，非文档API的形式，以在线代码编辑器的形式提供二次开发示例，提供代码编辑、运行以及查看的二次功能。移动端服务利用地图平台可触及的数据及资源，面向移动警务手机开发通用型地图App。该地图APP支持离线地图下载使用，可以实现多套地图（包含栅格瓦片地图、矢量瓦片地图）的对接显示与切换，实现地图定位、地图搜索、地址检索、移动定位、路径规划、语音导航、标注收藏、信息采集等功能。地图移动端服务应提供以下功能：地图操作：提供放大、缩小、平移等地图基本操作功能，以及点线面绘制等地图工具类功能，应支持触摸屏交互与多点触控；地图下载：提供离线地图数据下载功能，支持断点续传，数据可在线更新。地图定位：依托地图定位服务，提供行政区划、地名地址等快速地图定位能力，支持经纬度坐标的直接定位；移动定位：应能通过移动终端自带GPS或北斗实现自身位置的移动定位，有条件的可依托移动定位服务，实现基站辅助定位；地图搜索：依托地图搜索服务，提供基于关键字/词的全局搜索能力，应枚举常用关键词，支持关键字智能提示，应提供便捷的空间检索交互方式，支持视域及周边检索；地址检索：依托地址服务，提供标准地址及地址资源的检索、查询功能，应支持关键字智能提示、逐级枚举引用等快捷交互方式，应提供便捷的空间检索交互方式，支持视域及周边检索，有条件的情况下可基于检索结果展开关联查询业务图层叠加：通过对接业务地理信息数据资源，实现卡口、警力、视频、公安机关、旅店、网吧等业务数据的上图与叠加，叠加图层可以进行可视化展示标注收藏：可基于移动地图进行点、线、面等形式的位置标注，支持标注位置的属性信息编辑，支持标注位置照片的关联保存，支持标注信息的收藏与编辑，支持数据导出；路径规划：通过路径规划服务，在指定出发地、途经地、目的地的情况下，经过复杂的计算提供多种策略的行走路线。语音导航：通过结合路径规则、实时位置，支持语音播报、路口放大图展示、预计到达时间分析、距离分析，并且实时显示速度、位置、前方路线情况等，引导用户准确到达预定目的地。实时路况服务基于云计算对海量交通出行数据处理模式进行研究，实现市范围内交通数据进行统一接入、统一处理，实现“有浮动车的地方就有相应的路况”。支持在地图上叠加实时路况图层，以红、黄、绿的形式展示道路实时路况信息实时路况数据更新频率为1min；支持动画粒子效果展示实时路况；BIM技术应用建筑信息模型（BuildingInformationModeling），简称BIM，是建筑学、工程学及土木工程的一种数据化工具。BIM是一个设施（建筑、管道、道路等）物理和功能特性的数字表达，BIM的构造是一个专业化过程，BIM数据是一个共享的知识资源，是一个分享有关这个设施的信息，为该设施从概念到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程。服务支持BIM模型数据加载，包含主流BIM软件Bently的dng格式、Revit的rvt格式。功能上支持室外浏览、室内第一人称浏览、浏览路线设定等。能够通过资源树控制BIM中各楼层、各对象（门、座椅、设备）的高亮、显示、隐藏，并且支持设备传感器数据接入，在BIM场景中监控、管理设备的状态。倾斜摄影应用倾斜摄影是通过在飞行平台上搭载多台传感器，同时从垂直、四个倾斜角采集影像，并通过特定软件处理成符合人眼视觉的真实直观世界模型。相对于正射影像，倾斜影像能让用户从多个角度观察地物，更加真实的反映地物的实际情况，极大的弥补了基于正射影像应用的不足，提供理想精确的地理信息、更丰富的影像信息以及更高级的用户体验服务支持高分辨率倾斜摄影数据加载，支持通用osgb、obj格式数据。自主研发的M3T图层加载技术，能够极大提升大规模倾斜摄影数据的渲染性能。能够根据用户需求定制不同地图级别下加载数据的清晰度和数据范围，最高可支持到zoom22级别下数据浏览。三维模型应用三维技术以现实地理信息为基础，基于WEBGIS和虚拟现实技术，从而实现对现实世界的模拟功能。与二维地图相比，三维地图中对现实世界的抽象所占比重减少了，更侧重于对现实世界的直观的描述，模拟的效果更加逼真服务支持通用三维模型数据加载，数据格式包含obj、fbx、dae、3ds、stl、vrml、shp（3dstudio）、dwg、dxf等。数据内容包含基础设施、交通工具、人、环境等各类模型，并且支持轨迹、航线仿真，高度还原现实场景应用工具1、坐标转换能力提供地图坐标转换能力，支持将互联网坐标转换为内网统一坐标。2、配图服务与应用基于全新的地图服务引擎，可将矢量地图数据按照图层叠加的方式进行实时解析与渲染，大减少了数据传输量与服务器压力，方便进行不同风格的地图样式渲染，同时支持地图无极缩放功能。预制多套风格各异的标准地图模板，图模板有精简地图、田园风光、动态交通、蓝调、黑夜、标准地图、路况地图、卫星影像等地图模版；支持样式、底图和模板的个性化配置，地图高度定制化，不但可以展示全要素数据，也可以自定义选择地理位置相关的要素；支持对数据进行条件过滤，数据的颜色、宽度、样式、展示级别等可自定义设置，即可配置即可渲染，快速创建专属地图；提供地图配图工作台，提供地图编辑的可视化界面，提供地图编辑、发布一体化过程。硬件测算业务模型系统总用户数为1000人，平均每个人每月登录应用服务器次数为100次。忙时并发用户不超过200人。预计的业务模型如下表：参数名称数量单位总用户数1000人个人用户月平均登录次数100次忙日集中系数0.3忙时集中系数0.3每操作带来SQL查询数15次SQL查询数据库服务器消耗40TPMC冗余系数80%用户每次登录操作数10次每次业务使用数据库操作次数50次每月使用业务数：用户数*个人用户月使用次数=1000*100=100000次。忙日峰值使用业务数：100000*0.3=30000次/天。忙时峰值使用业务数=忙日峰值使用业务数*忙时集中系数=30000*0.3=9000次/小时。计算资源测算1、地图应用服务器基础地图应用服务器要求的TPCC=单位用户数忙时每分钟登录次数*每用户每次登录操作数/60（分钟/小时）*平均每用户每操作消耗140个TPMC=（9000*10/60）*140=210000TPMC。考虑30%的冗余，则主机TPCC要求210000/(1-30%)=300000TPMC=30万TPMC。2、数据库服务器数据库服务器要求的TPCC=单位用户数忙时每分钟登录次数*用户每次登录操作次数*每操作带来SQL查询数*SQL查询数据库服务器消耗/冗余系数=9000*