数字城市地理空间框架建设与应用

姚得藏

摘 要：近年来地理空间信息技术的发展与应用不断深入，数字城市建设已成为当前城市信息化的主要内容。我国经济社会的不断发展和进步，特别是改革开放以来，己取得了巨大的成就，但同时也面临新的机遇和挑战。如何提升城市信息化水平，不断促进政府综合管理效率和满足企事业单位发展的迫切需求已成为当务之急。数字城市建设是信息化建设重要组成部分和表现形式，而以基础地理信息数据为核心的地理空间框架建设是数字城市建设的实质。国家测绘地理信息局于 2006 年启动了“数字城市地理空间框架建设示范工程”项目，至今先后有近百个城市完成和启动了该工程项目建设，并要求 2015 年底全面完成建设。

关键词：信息化；数字城市；工程项目

一、国内外现状

1.国外现状

国外数字城市的建设起步较早，在西方发达国家已经实现了“数字城市”的建设，把所有地理空间数据基于网络的模式实现共享，各个政府部门与公众群众通过“数字城市”共享框架来获得空间数据与服务，其中一些国家把共享数据与服务对全社会共享使用，社会各级用户对其需求量很高。地理空间数据共享是通过各级“数字城市”共享框架平台实现的，通过平台对政府企事业单位、社会公众提供多比例尺、多种类型的地理空间数据。地理空间数据这种服务方式为各城市建设提供了方便，在城市空间基础数据库建设上没有负担。以纽约州为例，州政府网站只有小比例尺的背景地图，访问者可以通过地图链接相应城市的政府网站，如纽约市政府网站，由市政府网站提供简单的查询和定位服务，如果用户需要更大比例尺或其他专业性的空间数据，则通过链接或聚合的方式获取到国家或其它地区和部门的数据，如纽约州地理信息中心，就会提供从纸质地图到各种比例尺和格式的数字地图。

2.国内现状

在国内，在国家测绘地理信息局及各个部委的倡导和支持下，数字城市建设已形成了自上而下积极支持并参与的大好局面，各级政府都大力“数字城市”建设。如数字北京的建设，先后建设完成了各比例尺数字线划数据库、影像数据库、综合地理信息库、高程三维模型库以及北京市地理编码数据库等一系列城市公共地理框架数据库，数据资源建设采用边建设边更新的策略，通过数据在线等多种服务形式为数字城区及各部门应用系统建设提供空间信息支持。

二、关键技术

1.地理编码技术

地理编码是一种基于地理空间定位技术的编码方法，提供了地名地址的地理位置信息转换成地理坐标的方法，对建立非空间信息与空间信息的关联及信息资源整合至关重要。跟踪国内外的最新标准规范与技术发展，结合我国实际情况，研究统一的地名地址描述编码规范以及高效的地名地址匹配方法。

2.要素与格网一体化数据组织

地理信息公共平台发布服务包含的数据内容多样、数量大，为保证来自不同地方用户需求的快速响应和准确提供服务，利用网格化管理的模式对地理空间要素数据进行组织，建立网格索引对数据进行动态的分配，提高数据管理效率。

3.多核并行处理与负载平衡技术

地理信息公共平台依托广域网络运行，瞬时并发用户数量庞大，为确保响应效率，应采用多核多线程并行处理技术、基于缓存的分块调度技术、递进层次网格的数据索引技术等，将空间数据调度和显示响应时间控制在 0.5 秒以内。

4.信息过滤技术

地理信息公共平台是基础地理信息数据及各种专题数据集成交换和互联互通的基础，对于用户上传、交换、标注的个性数据，应建立信息过滤与控制机制，采用敏感词设置、几何精度验证、数据智能审查等技术方法，确保数据的安全性和权威性。

5.整合数据一致性技术

通过地理信息公共平台要实现各种数据的交换，其中存在多源异构数据，如何整合是一个关键技术问题。其融合显示与转换输出、支持分布式异构数据库互操作、支持专题基础空间数据库反向更新基础地理框架数据库。

6.数据交换技术

包括将集成在地理信息公共平台上的分布式异构数据作为虚拟的本地数据源，直接纳入应系统，或者按照各种条件挖掘、提取和转换数据的数据交换技术，和运用空间数据互操作技术，实现专题基础空间数据库和基础地理框架数据库之间的相互同步更新的数据库互操作技术。

7.海量数据并发访问

提供多事务处理功能和事务长效处理机制，控制多用户并发访问，保证事务处理的原子性、一致性、隔离性和持久性技术。

8.保密处理技术

地理信息在非涉密的网络环境下使用时，应按照国家规定的统一方法，对地理信息数据中含有的涉密内容及空间位置精度的处理，解决基础地理信息数据公开使用的问题。保密处理技术包括对地理数据涉密内容、属性和空间位置精度的处理，应采用国家测绘行政主管部门规定的统一方法。

9.数据交换格式

支持多种主流数据格式的矢量和栅格数据间的互相转换，以及各种格式的专题数据之间的转换问题；需要设置标准统一的数据格式作为实现多源异构数据格式的转换基础。

三、地理信息公共平台

1.平台基本架构

数字喀什地理信息公共平台将空间框架数据集通过服务和共享交换的方式提供给政务机构、企事业单位、社会大众，以满足它们不同的业务需求。它具有空间分析功能和二次开接口。数字喀什地理信息公共平台由运行应用层、服务层、支撑层和数据层四个具有内在相互关联、结构层次分明的四个层次组成。

2.平台服务内容

地理信息公共平台采用国际通用的开放式服务标准面向服务（SOA）的设计理念，在线提供地理信息服务资源和接口，能为各种不同平台用户提供共享服务与开发接口从而实现利用接口和服务快速搭建各种专题应用系统。

参考文献：

[1]袁存忠；胡海燕；余丽钰. 福建省数字城市地理空间框架建设及应用[J].海峡科学，2010

[2]基础地理信息数据库基本规定.中华人民共和国测绘行业标准. CH/T9005-2009

[3]地理信息公共服务平台基本规定.国家测绘地理信息局. CH/T 9004-2009

[4]王继周，李成名. 数字城市基础空间数据建库中的质量检查与控制分析[J]. 国土资源信息化，2005.

（作者单位：成都理工大学地球物理学院）