政务数据信息共享系统构建研究

□李永忠 郑 滔

[福州大学 福州 350108]



政务数据信息共享系统构建研究

□李永忠 郑 滔

[福州大学 福州 350108]

[摘 要]运用云计算技术，结合政务信息系统的现状，构建一个从业务部门到最终信息共享的云计算政务资源平台模型。分别从每一节点出发，解决在信息共享过程中的关键技术和复杂的组织关系，实现物理连接和逻辑运行链路并行，打造一套符合现实国情的、可行的人机结合系统。完成信息资源的整合与共享、数据交换和部门间的业务协同，解决政务与行业数据（信息）资源共享的问题。

[关键词]电子政务；信息共享；人机系统；云计算；共享平台

经过了近几年不断的尝试和探索，目前我国各级政府已进入政府信息化建设的高级阶段，很多地市级政府也已经实现了网络化办公、无纸化办公[1]。各级政府部门在开展业务的同时，产生了大量的业务数据，这些数据不仅要占据很多的存储资源，且数据信息多而杂不易管理。如何在加强对数据的整合与利用基础上，建设更具前瞻性和可操作性的政务与行业数据（信息）资源共享平台，是现代电子政务领域亟待解决的问题。

20世纪70年代早期的时候，国外就已经开始关注了异构数据源整合的相关问题，认识到其中的数据交换技术更是电子政务信息资源整合的关键。1973年，Sibley E.H.和 Robert W.T.提出了一种数据定义和映射方法，可以使数据在不同的计算机之间进行传输，这项研究对后来的数据交换技术有着一定的指导意义[2]。期间有很多学者也对此进行了深入的研究，直到后来许多专家开始研究如何使用XML技术进行异构数据源之间的数据交换[3]，才形成了成熟的交换体系。

Bajaj A.和Ram S.这两位学者发现，政府部门间的数据信息资源共享的动力主要来源于三个方面：第一个是对数据信息安全的需要；第二个是业务处理的需要；第三个是“服务型”政府建设过程中“一站式”优质服务的需要[4]。因此只有形成系统性的政务信息资源服务的总体架构，才能满足上述三方面的需要，达到对数据资源的充分利用。此外，就电子政务信息共享建设而言，要实现同级政府部门间数据信息资源的横向整合和上下级政府部门的纵向信息交互，必须构建出一个统一的、集约的、协同的政务信息资源服务平台[5]。该平台在集成以往成熟技术的基础上，形成一套覆盖各级政府的硬件及软件共享网络，再加上人的因素，最终打造出一个协调的人机结合的系统。

一、国内建设现状

自政府信息化兴起以来，我国电子政务建设总是走在发达国家和地区之后。为了实现分布式政务信息的互联互通，我们往往以企业应用的技术、国际知名城市或地区采用的技术为参考，采用了基于JAVA、Web技术、SOA架构的系统平台理论[6～8]，建设并取得了一定的成果。但随着2006年“Google 101计划”谷歌提出“云”的概念和理论后，云计算这种先进的理念迅速被运用到电子政务领域[9～10]。与之前信息通信技术应用不同的是，在云计算方面我国与其他发达国家是处于同一起跑线上的。未来的世界是更加智能的世界，是大数据的时代，运用数据中心和虚拟技术等基于云计算的平台将更具拓展性和前瞻性[11]。就目前的技术来说，云计算技术也具有可操作性，是构建政务信息资源服务平台的最佳选择[12]。

从我国国家政策层面上看，中央政府对信息资源的开发利用也越来越重视，先后发布《2006～2020年国家信息化发展战略》《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》《国家电子政务“十二五”规划》等文件[13～14]，指导我国的信息化建设。其中部分文件还提到了云计算的概念，直接指出要完成以云计算为基础的电子政务公共平台顶层设计。推行“云计算服务优先”模式，推动政务部门业务应用系统向云计算服务模式的电子政务公共平台迁移[15]。

二、政务数据信息共享系统方案设计

（一）总设计方案

笔者对我国政府信息化，尤其是数字福建以及云计算技术应用现状进行详细分析后，提出了以下基于云计算的省级电子政务数据信息共享设计方案。基于对技术、现有基础设备以及各级部门间关系的考虑，将搭建以省、市两级为中心的云平台，既可以最大限度地利用已有的资源设备，也可在此基础上支持更大范围的互联互通。实现从下向上的信息整合，从上扩散的信息共享和信息服务。此方案涉及了相关逻辑设计部分和物理连接部分，着力于打造如图1所示的人机结合的系统。

图1　政务数据信息系统总体架构图

政务系统市级中心平台包含了对该市管辖下的所有区、县级及县级以下部门政务信息的管理。各市级中心作为省级中心在设区市的节点，承担着对该市范围所有部门可共享数据的整合、数据的交换与共享、业务的协同，以及对省级云计算平台的支撑与交互任务。在系统中各市级云计算平台与省级云计算平台共同组成了政务云平台体系。该平台将在数字办（主管单位）的授权管理下为政府部门、企业和个人提供全部云信息服务。另外数字办还将与各部门协调制定政务信息资源目录，作为数据采集时所遵循的标准。

省、市中心节点与各业务部门子节点构成分布式布局。相互之间采用标准协议进行通信，实现可路由的信息交换和流程协同。同时满足政务信息的横向和纵向的信息共享和交换，既有效利用了现有资源，又可提高运行处理能力。在最大程度上保障业务部门原有作业流程、管理规则的情况下，完成整个平台的搭建。

本系统将由三级管理人员操作、运行并维护。在系统底层的部门处设部门管理人员，负责按照资源目录的要求上传可共享的数据及对本部门数据的整理，或接受从数据中心传输过来的数据。这里数据的上传包括对数据的更新：按时间定期更新，按数据量定量更新，将定时和定量结合的更新和紧急要求更新模式（具体模式将按实际情况进行选择）。在省、市级中心的服务器及存储中心设数据中心管理人员，负责对物理设备的部署、数据存储管理及网络安全。另分别在省、市级中心部署的云计算平台处设云平台管理人员，负责对云平台的管理、数据的分析处理、与数字办的授权验证及信息服务的提供。

（二）政务数据信息整合

在各业务部门端采集数据，通过适配器和前置机将网络与业务部门隔离开，保护内部系统的安全，实现了部门系统的相对独立性。

图2　政府部门端物理连接示意图

目前，许多部门端面临数据量多、杂、散、异的问题。随着部门全面网络化办公的开展，每天都会产生大量的数据，若长期积累将更难处理；另由于业务办公方式多样，数据不仅以电子化形式，还会以其他形式呈现，如存在部分纸质资料、表格等；也有部门内部和各个部门间业务的分散、区域的间隔使得数据的来源呈现分布分散的趋势；各业务部门采用操作系统、数据库管理系统、文本文件、Excel表格、XML文档等差异造成了数据格式的异构。针对上述情况，在部门端安装数据适配器作为部门端的核心组件，有效解决分布式大数据的问题。

1．政务数据信息资源目录

为保证数据信息的采集、政务信息管理和用户对政务信息资源的查询，必须制定政务信息资源总体目录。部门政务信息资源主要包括以下内容：业务职责、业务数据库、政策法规、政务运作需要的其他信息等，由各政府部门管理人员按照政务信息资源目录标准收集、整理，并存储到信息资源元数据库中，最终生成该部门的信息资源目录。目录标准包括一致的命名规则、分类标准、统一标识码、元数据标准等。政务信息资源目录系统如图3所示。

图3　政务信息资源目录系统

资源目录包括政务信息用户目录、政务信息目录、政务应用系统目录、政务业务数据库目录等四类。而政务信息资源目录管理服务系统则对以上四类目录进行管理。用户管理系统主要为部门提供政务信息用户登记管理服务，为政务平台应用系统提供统一的用户目录服务；目录管理系统为部门提供政务信息目录的登记、更新和审核服务，为信息化工作主管部门提供目录复核和目录发布服务；目录服务系统则为政务信息用户提供政务信息资源查询、发现、定位和浏览服务，并为部门提供政务信息资源组织和展现服务[16]。

2．政务数据适配器和前置机

数据适配器和前置机的逻辑运行图如图4所示。通过数据适配器在部门端就完成对数据的初步处理，有效利用部门端已有的服务器资源，减轻数据中心的工作量，以最快的速度完成对数据的整合任务。

适配器系统的部署应靠近信息源的位置。将收集到的信息全部转为数据的形式，输入到处理引擎中，再将初步处理的数据存入到数据仓库中，方便部门对数据的二次利用和存储；另按照资源目录的要求将可共享的数据初步整合后输出到前置机部分。适配器和前置机改变了以编程为主的直连模式，让系统以快速模块集成、低耦合的方式连接。

其中，处理引擎是数据适配器的核心部分，其主要运行环境及功能如图5所示。

解决了数据的集成问题，也支持数据的交换标准。与数据上传类似的是数据收集也有几种模式。有定时收集模式，管理员设置一定的时间，按时运行已设定好的程序完成数据的收集；定量收集模式，每当部门数据源产生一定量的变化后，就自动收集处理；手工紧急收集模式，当上级数据管理部门要求有及时的信息更新时，部门管理员执行紧急人工数据收集处理模式。当数据收集后，在处理引擎中对数据进行清洗、填充、XML格式统一，整合与分类操作等，解决数据多、杂、散、异的问题。另外在处理引擎内部还将预留扩展处理接口，按照实际情况做灵活的功能扩充，以一种插件式的方式进一步增强对数据的处理能力。

图4　政务数据适配器和前置机逻辑关系示意图

图5　适配器处理引擎

前置机作为部门和云计算平台系统数据中心进行信息交互的窗口，是部门业务系统和云计算平台数据交换的中转站。它将通过数据适配器处理过的可共享的数据收集起来，经过数据网关的安全加密后，上传到云平台数据中心；又可以接收从云平台共享的数据，并将数据安全解压、解密，经过数据适配器处理后存入数据仓库和业务系统中。需要注意的是共享的数据和从数据中心接收过来的数据都要单独存放，建设独立的数据交换中间存储信息库。

数据网关是前置机部分的核心组件，是数据从一个网络向另一个网络传输的关口。在这个关口处，可以将需要上传的数据通过PKI技术加密后，再进行无损数据压缩，减少数据的传输量；最后对数据进行SOAP封装处理，通过接口B和相关协议发往目的地。另一方面，当接收到网络传输过来的数据时，将上述步骤反向解析，通过接口A和相关协议，将数据存储到前置机中的可共享数据库中。数据网关的工作流程如图6所示。

图6　政务数据网关工作流程图

PKI（公钥基础设施）包括公钥加密技术、身份认证、数字证书和安全策略等一系列安全保障技术和规范。保证了数据的机密性、完整性、不可抵赖性和身份的认证及授权。数据压缩要采用完全无损的压缩技术，在消除部分数据冗余的同时保证数据的完整性和可还原性。在发送数据前，对数据包进行SOAP封装，描述消息的来源、目的地和对消息的处理方式，确保消息的可靠性和可达性。数据网关是保护信息自身安全的重要方式，而在传输时就要采用SSL、TLS、VPN或专用协议等传输方式。

另外，防火墙及路由器也是系统不可或缺的部分。当从前置机输出数据包后，需要架设防火墙作为部门内外网连接的第一道防御，最后才通过路由器将数据包上传到公用网络上进行传输。所有的活动都需要在有安全支撑体系的环境下展开，辅以监控手段，在保证系统的可靠性和安全性的基础上完成对整个流程的实现。

在部门端需要注意的是：多个业务部门均实现与云计算平台的直接对接，各个部门之间不存在数据交换连接；系统之间存在相互独立性；每个部门都有属于自己的标识号，上传的数据由唯一标识号识别。

（三）政务数据信息共享

数据中心与各部门的连接必须是松耦合的，支持多种数据传输机制。在接收和发送信息的方式上，支持“点到点”、“发布/订阅”方式及消息的同步和异步。在传输协议方面，支持多种传输协议以满足不同的网络条件和信息安全的要求[9]。

在此，市级政务云计算平台与各个部门业务系统之间可以采用VPN技术进行连接，在公共网络上架设虚拟专用网，只需要在内网中架设VPN服务器，就可以实现数据的安全加密传输。这种方式极大地利用了公用网络资源，又实现了安全、可靠、及时的通信。

数据中心是实现云计算平台的载体，图7为云计算网络的物理构架。由众多服务器和数据库组成，以便真正实现资源的集中调度。

图7　政务数据中心物理连接示意图

云软件管理服务器是部署云计算服务的核心，也是进行数据管理和提供对外服务的窗口。数据服务器和磁盘列阵是数据的存储中心，在此实现对数据的管理和调用，形成了存储资源池。方案设计每市都有一个数据中心，提供该市内部的政务服务；另省级数据中心不仅基于全省的数据提供更广阔的数据资源，还可以起到数据备灾中心的作用。省市级节点间通过分级授权，给予相应权限管理。

1．云计算政务数据信息管理模式

图8　政务云平台管理模式

云计算系统的管理模型参考了H3C的三层管理模式，提出如图8所示的四层服务架构。最底层是基础设施层，是网络、计算机、服务器、路由器、交换机、数据存储仓库等物理设施的集合，被中间层所管理和控制，是与外部物理网络进行连接的接口端。中间层则主要是对现有资源的管理及业务、数据的处理操作，并接受上层服务的调用。管理系统结合虚拟化技术实现对底层基础设备的配置、调用、监管和维护等功能。云计算的管理、服务平台位于逻辑顶层，实现数据、服务的集中式管理，并为用户提供服务界面、操作交互等。顶层部分负责窗口呈现、数据交互和下层服务的调用。通过Web服务器向外发布服务，由对访问权限的控制，管理员完成服务器的日常运行和维护，用户则可以通过各种终端设备访问云平台资源。

上述管理模式的中间层全是由软件组成的系统管理层。每种底层资源在中间层都有相应的管理软件，形成了灵活的、随需而变的基础应用体系。能够将上层服务调用指令和操作系统的互信息进行解析，生成下层易执行的命令，可以在整个管理系统中做到业务的统一。当上层的部署发生变化时，底层网络、计算和存储等的信息交互、连接方式和协议通信也会发生关联性的改变，使得系统能够适应多变环境，实现系统的规模性、易操作性、专业性、持续性、功能性和一致性。

在管理层，每个服务指令都需要调动多种底层资源。不同管理控制系统在运行时伴随着交互计算的迁移、存储位置的变化，有不同的资源组件需求。这种调用方式也是一种动态调用的过程，不断变换调用对象满足上层操作应用。另外云管理的模式是逐渐精细化、全部可控化的过程，其模式必然向着实现自动化、动态化、关联化的方向发展。

2．政务云计算平台

建立高效、集中资源服务的政务云计算平台，以良好的可扩展性能和灵活的计算、存储资源管理，结合虚拟化技术实现动态数据中心。提高资源的利用率、系统的管理水平和计算资源的动态优化。

如图9所示的平台中，云平台提供身份认证、模式访问、数据交互、会话管理等接口，实现安全服务及通信。云计算终端用户不需要有存储设备，不用关心具体的处理过程，只需调用相关的服务即可，实现“一次部署，到处使用”。另外，Web服务器上要分别部署政务专网和政务外网。因此，个人、企业等通过政务外网就可以直接访问云平台，查阅云平台上发布的信息；政务专网供政府内部进行信息交互和业务协同。若需要更进一步的数据服务，都要通过数字办的授权申请后才能要求平台定制处理。定制处理包括数据的查询、交换和挖掘分析。

Daas（数据即服务）层综合了平台业务数据和平台共享的数据资源，是整个平台交互数据的抽象化集合。综合资源库采用一种物理分布、逻辑集中的方式构建，分为政务基础数据库、专题数据库和业务数据库。另外，从部门收集上来的数据在部门端已经进行了初步的处理，但在数据中心还要进行进一步的分类整合处理，以更多的数据提供更完善的数据服务。平台的数据仓库完成对数据的建维，进行多维度的数据挖掘和分析，这也是大数据平台的意义所在。

图9　云计算平台逻辑框架图

在提供服务和管理的Paas层和基础设施的Iaas层，云计算平台中所有环境的部署、物理平台的搭建和操作都依赖虚拟平台的管理、迁移、扩展和备份。虚拟化解除了物理连接之间的障碍，使得物理资源向逻辑资源上调度。云存储虚拟技术将所有磁盘列阵及数据服务器都看成是一个存储资源池，直接进行数据的管理和控制，从而屏蔽了异构存储技术的差异。一台服务器上可有多个虚拟机同时为上层提供服务，所以信息和数据之间存在很强的独立性和安全性。借此实现政务共享平台最基础作用：信息共享、数据交换和业务协同。

云计算平台不仅能够满足政府业务功能方面的需求，还能够满足数据信息安全以及政务数据信息系统监管的需要。符合顶层设计的要求，实现平台的综合防护，应用、数据、网络及基础设施的安全，身份认证和联合数字办授权管理等。云平台的安全和运行都要在可控的监管环境下，完成安全审计、服务的管理与评价，资源、网络和系统的监管，进一步提高平台的服务质量。

三、方案分析

本方案集成了当前较为先进和成熟的技术，从技术上保证了平台实现的可行性。与已有的政务信息资源共享平台相比，本文不仅设计出了基于云计算的政务共享平台，还将理论与实践相结合，加入了人的因素，从系统的角度有机结合了政府各个职能部门，从原始数据采集到最终资源应用，构成了一个攘括政府各类数据、信息的共享模型。下面是本方案与其他共享模型比较后的优劣分析。

1．系统性：与以往数据、信息共享模型不同的是本设计不只针对某一块、某一单位的共享研究，而是将每个独立部门及其对应的物理、逻辑结构相互组合，连接成协调统一的整体。建设成的平台直接与各职能部门对接，充分考虑部门端已有的业务处理系统，在办公方式变动影响不大的前提下，加入专门适合政务数据、信息处理的数据适配器和前置机。且资源整合与共享都在统一标准、统一开发和统一管理下展开。

另考虑当前省市的实际情况，突破以前两级共享模式，设计了部门、市、省三级共享体系，充分发挥三方优势，解决备灾中心和省、市资源合理调度的问题。实践证明，整体的有效性设计要好于部分设计，只有系统性的方案才能站在全局的角度考虑问题，达到整体最优。

2．经济性：本方案一直秉持的亮点就是有效利用现有数据、信息资源，允许在原基础上进行改进和有限扩充，力争投资最少、效益最高，建设国际先进水平的政务系统。现代社会技术更新的速度很快，任何技术成果都具有时效性。但本方案采用国际先进的云计算技术，可以相对地保障建设平台的使用年限，这从另一方面也节省了投资。

本方案对基础部门的整改并不大，对人力资源的调度也不大。结合现有政府部门进行的任务管理，职责分明且工作安排合理。需要额外付出的成本大大降低，符合经济性的要求。

3．可靠性：方案中每个设计环节都充分考虑了安全性的问题。利用当前已经成熟的PKI技术、数据网关和权限控制机制等，从运行逻辑和技术两方面保障数据和管理应用中的安全需求。因为满足较高的系统性，所以协调运行时具有比以前的共享方案更高的效率，使得共享更加便捷、快速和可靠。

本方案应用的都是现在可行的技术。但正因如此，当更新的技术出现时，系统中技术的更替问题就凸显出来。另因为设计的是一个框架模型，所以具体的细节实现相对较少。以上问题尚需后期研究和探索。

四、结语

云计算是目前比较先进的信息平台构架理念，将它运用到电子政务领域，无论从技术角度还是从顶层设计方面都证明了其极具可操作性，可以很好满足前瞻性的要求。总体设计为实现省级政府内部政务资源共享的人机结合系统。从部门端数据适配器及前置机到二级多节点数据中心的构建，组成了一个完整的分布式物理连接框架；从资源目录的制定、部门端数据的处理到数据中心云计算平台的部署，形成了一套严密的逻辑运行体系；从各基础部门，数字办、发改委等责任管理部门及各级管理人员提供的资源服务，到Web网络提供的云资源，构成了一个从下到上，从上扩散的资源共享机制。

设计方案基于数字福建建设的现实情况，在有效利用现有资源的情况下，结合国内外先进技术和管理理念，克服共享过程中的重重阻碍，遵循共享平台建设的原则，利用关键技术解决数据和信息的整合，在保证系统安全和利于监管的前提下，建设适合我国国情的政务数据信息服务系统。

虽然我国在电子政务云计算平台的建设方面尚处于初级阶段，建设平台的人力、物力资源消耗也比较多、推行的进程也较缓慢，但对于未来政务服务的整体水平的提升作用却是不可低估的。现在一套科学的、行之有效的平台建设模型和富有成效的实践结果，将对我国电子政务的建设和发展做出有利的探索。

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On Government Data Information Sharing System Construction

LI Yong-zhong ZHENG Tao
(Fuzhou University Fuzhou 350108 China)

Abstract By using the cloud computing technology and combined with the status quo of government information systems, this paper builds a cloud-government platform resource model from the business sector to the final information sharing. Starting from each node, it solves the information sharing process of the key technologies and complex organizational relationships, and achieves physical and logical connections in a parallel link, thus creating a feasible human-computer system. This model completes the integration and sharing of information resources, business data exchange, and inter-sectoral collaboration to solve the government and industry data (information) resource sharing problem.

Key words E-government; information sharing; human-machine systems; cloud computing; sharing platform

编辑 刘 波

[作者简介]李永忠（1963- ）男，福州大学经济与管理学院副教授、硕士生导师；郑滔（1992- ）男，福州大学经济与管理学院硕士研究生.

[收稿日期]2015 - 02 - 26

[中图分类号]TP391.1

[文献标识码]A [DOI]10.14071/j.1008-8105(2016)02-0008-07