数字东莞地理信息公共服务平台体系建设研究

徐启恒，吴颖斌，田勇军，徐军朋

（1.东莞市测绘院，广东 东莞 523129；2.东莞市国土资源局，广东 东莞 523129；3.东莞市国土资源信息中心，广东 东莞 523129）

数字东莞地理信息公共服务平台体系建设研究

徐启恒1，吴颖斌2，田勇军3，徐军朋1

（1.东莞市测绘院，广东 东莞 523129；2.东莞市国土资源局，广东 东莞 523129；3.东莞市国土资源信息中心，广东 东莞 523129）

数字东莞地理信息公共服务平台借鉴了全国多个地市的平台建设经验，从平台架构组织、服务器体系、安全体系、标准规范体系及数据体系等方面进行了设计，形成了一套科学、通用、符合实际需求的公共服务平台体系，实现了基础地理数据跨部门、跨地域的互通共享，发挥了地理信息资源的最大效益。

地理信息公共服务平台；数字城市；体系研究

地理信息是重要的战略资源，随着地理信息的广泛应用，地理信息在政府决策、产业发展及人民生活等方面发挥着越来越重要的作用[1]。地理信息公共服务平台是数字城市的重要组成部分，以转变服务方式、提高服务水平为目的，可有效提升地理信息资源的开发利用和共建共享[2]，从而避免“ 花瓶工程”的发生[3]，实现从离线提供到在线应用和互联互通共用[4-5]，提升地理信息资源的开发利用水平。

东莞市于2010年启动公共服务平台建设，并于2013年进行了平台的升级改造。在建设和升级改造过程中，汲取和借鉴了全国其他地市的经验教训，形成了一套科学规范的体系理论。通过加强部门沟通、改进服务功能、完善公共服务平台功能，最大程度地实现了公共服务平台的互联互通和资源共享。新平台的应用使数字东莞地理信息资源的共享、共建进入了一个新的阶段。

1 平台架构

数字东莞地理信息公共服务平台由数据层、公共服务层、应用层以及法规标准体系组成。数据层是平台的数据基础和服务基础，包括公共地理框架数据库、政务共享专题数据库、基础地理信息数据库以及数据更新、地名地址匹配、瓦片管理、服务发布管理等专项管理系统；公共服务层通过引用国际、国家、省市及行业标准为平台提供标准的多元化服务，如数据服务、处理服务、表现服务、目录服务、信息交换、业务访问、业务集成、安全服务等；应用层是面向用户的应用前端，是平台面向最终用户的层面。平台通过三层结构实现了一站式、基于网络化运行的地理信息资源平台，总体构架如图1所示。

图1 地理信息公共服务平台总体架构

2 体系建设

2.1 平台体系

2.1.1 高性能多服务器体系设计

平台主要面向政府、企业和公众。为应对可能出现的高并发请求，平台在服务器端进行相应的部署，包括架构云平台、部署高性能数据库和高性能WEB服务器，并对系统部署进行了规划（如图2），这些措施可有效解决集中并发访问的问题。其中，部署高性能服务器、整合Apache Web服务器和Tomcat应用服务器是实现服务器端负载均衡、保证平台高效运行的关键。

Apache Web服务只支持静态网页，不能解析动态网页的请求，Tomcat是轻量级应用（Java）服务器，优势在于快速解析动态网页，为实现两者的优势互补，平台服务器端采用了Java+Apache+Tomcat的结构。若客户端是静态页面请求，则只向Apache服务器响应请求并反馈结果；如果是动态页面请求，则由Apache自动调用Tomcat服务进行解析，并将结果页面处理成静态网页来反馈。系统根据不同服务器的资源使用情况自动分配性能最优的服务器，实现并发分流，保证网站在高负载情况下的速度和可靠性。

图2 地理信息公共服务平台服务器集群体系

图3 地理信息公共服务平台安全体系

2.1.2 安全体系设计

网络、数据及信息安全是网络环境平台最重要的环节之一[6]，也是网络信息系统建设的重点。平台安全体系建设的任务就是构建高效、安全的运行环境（如图3）。平台基于东莞市电子政务云平台的网络安全体系[7]，通过虚拟化资源池技术，提供集中式安全服务[8]，从访问、传输、身份验证、存储、物理阻隔、容灾管理等方面为平台提供高性能的安全控制；数据安全方面通过数据检查、数据脱密、数据水印、数据备份、恢复容灾处理及数据库监控等方面保障服务、数据安全运行；应用安全方面通过用户校验、申请校验、资源访问控制及权限管理等机制保障应用层的安全管理；身份校验从用户身份校验、异常监控报警及日志监控等方面实现平台安全监控。服务审核安全则从服务申请、服务审核、服务分派使用及服务监控等管理方法实现服务安全控制。

2.1.3 标准规范体系建设

平台参考其他地市建设经验并结合东莞实际情况，制定了相应的通用性标准规范体系以及地理信息数据的采集、加工、发布、管理和应用的标准化流程，为平台的通用性、易用性提供保障。

标准及规范体系主要包括行业内的国际标准、国家标准、地方标准、数据标准规范、数据生产规范、服务接口规范、应用及运行管理规范等，其中结合东莞实际情况制定的标准有地理实体数据规范、地名地址数据规范、电子地图数据规范、POI分类规范、电子地图GIS数据生产规程以及公共服务平台运行管理规定等。

数据标准规范为元数据、地理实体、地名地址、电子地图、影像及地貌晕渲图等制定了统一的数据描述、制作和发布的标准。数据生产规程为数据的生产、维护、保密、配图标准化等制定了数据生产的规程。服务接口标准为地图服务缓存设置、元数据信息模型、专题数据分类、接口分类、服务质量评价、用户管理及地图API接口等制定了服务及接口规范。应用及运维规范则为平台描述、平台运行管理规定、平台共享合作协议及保密协议等制定了规范化管理标准。规范体系如图4所示。

图4 地理信息公共服务平台标准规范及政策法规体系

2.1.4 服务体系设计

数字东莞地理信息公共平台采用的是吉奥地理信息在线服务平台软件，服务系统包括服务管理系统和运维管理系统。其中，服务管理系统包含CSW（catalog service-web,网络目录服务）、WMTS（web map tile service，网络地图瓦片服务）、WFS-G（web feature gazetteer services，地名地址要素服务）、WMS（web map service，网络地图服务）、WFS（web feature service，网络地理要素服务）、WCS（web coverage service，网络地理场数据服务）、WPS（web processing service，网络地理信息处理服务）管理及用户权限管理等。运行管理系统采用服务巡检机制，对服务按秒巡检，监控Oracle、WMTS、WFS-G等核心服务的运行状态，保障服务正常运行。

2.2 数据生产体系

2.2.1 数据生产技术设计

地理数据是平台的主体，是服务的基础。市国土部门依托丰富的数据资源，为公共服务平台提供数据支撑。其中，影像数据包括自1998年以来历年市域范围内的高分辨率遥感影像，矢量数据包括1∶500全要素地形图、地名地址库以及农业、林业、环保、规划等多部门专题数据。

按照规范和标准对基础地理信息数据作了内容提取、分层细化、模型对象化重构、统计分析、符号化、瓦片生产、保密审查等处理（图5），形成了面向地理实体、分层细化的数据体系，是可在政务内外网使用的公共地理框架数据。

图5 地理信息公共服务平台数据生产体系

2.2.2 数据更新与质量评价

随着城市化进程的加快，空间信息的变化也更加频繁。保障平台框架数据的快速更新是平台长效运行和推广应用的核心。平台数据有应急更新和日常更新两种模式。平台基于Oracle Spatial对数据库进行管理，实现了数据采集、更新流程的系统化，制定了完整的数据更新和质量评价体系。平台的空间数据更新基于自适应动态更新理念和影像数据增量更新与融合[9-10]。数据更新与质量评价体系建立了平台数据从空间信息变化感知、变化获取、自适应增量更新到数据质量评价的全周期数据动态更新评价机制，为平台数据的现势性提供了保障。

3 功能实现及应用

平台除提供地图查询、浏览、测量、打印、纠错、图层控制、标绘、空间分析、专题叠加等基本功能外，还实现了以下功能：

1）多时相、多源异构数据集成。平台为空间数据加入时间标记，按照时间灵活控制时态数据的对比和显示。通过时间轴、卷帘操作、同源不同时相数据分屏、矢栅分屏对比等分析操作，充分展示了空间数据的时间特性和位置特性，实现了基于互联网的分布式多源异构空间信息的集成显示（图6）、连续多尺度的无缝可视化，揭示了地理信息的时空变化特征及发展规律，可为管理人员提供科学的决策依据。

图6 不同时间、空间的数据对比

2）数据驱动式自动配图与整饰。基于数据驱动的自动配图改变了传统地图制图表达与基础数据分离的情况，形成了地图制图与空间数据的一体化配图体系。平台设计了一套地图制图与地理信息一体化表达的关系模型，通过挖掘空间数据属性信息来驱动自动化地图整饰与配图，地图表达可根据空间数据属性自动调整和自动生成，并根据数据属性变化自动调整制图效果和内容，实现了基于数据驱动的地图动态更新方式。平台还可以把配图方案和制图最优效果存储到空间数据地图整饰元素中，通过动态的地图整饰元素实现基于数据驱动的地图配图自动整饰和效果优化，改进了传统“符号化-修改完善-再符号化”的人工制图方法，实现了基于数据驱动的地图整饰。实践表明，该方式明显提高了数据配图和地图整饰效率。

3）可视化组件式功能搭建。平台实现功能搭建快速定制，将各功能分解为若干相互关联又彼此独立的“可视化”组件按钮，与该按钮相关的功能及运行代码集中到控件后台。开发人员只需要简单“拖动”对应的控件，即可实现代码部署、功能的添加和定制。这种形式方便了平台的推广和应用，提高了搭建效率，也降低了开发门槛，真正体现了“公共服务”的大众化特点。

4）多专题数据叠合。平台通过整合林斑数据、农业专题、环保专题、全要素地形图、土地利用规划、基础影像图等专题要素，实现了多种专题数据的叠加展示和分析。通过“一张底图”，对比并理顺了各类专题的空间管理范围，解决了各专题信息自成体系、空间位置存在偏差等问题。在明确专题表达范围边界的同时，建立了基于“一张底图”的专题数据管理平台，充分体现了平台“空间管理、空间定位”的基础作用，方便各专题管理部门的业务优化和科学管理。

5）多规划数据分析。多规叠加或多规合一的重点是建立统一的规划机制和规划成果数据转换共享标准。平台建立了一致的空间参考和统一的空间信息标准，并在此基础上建立了“多规叠加”的空间信息平台。以 “一套公共平台” （地理信息公共服务平台）为基础，实现了各类规划数据在地理空间上的整合衔接、空间匹配与资源共享，形成了多方联动、分类协作的多规管理方式。形成了多规数据“一张基础底图”，可以快速分析各种规划成果在地理空间上的位置分布，进而找出自相矛盾的斑块并提出相应解决方法，提高规划准确度，实现多规数据高度对接和空间一体化管理。形成了规划信息“一套检查手段”，在规划前期对数据进行叠加分析，可有效避免各规划成果在空间布局上的差异和矛盾，最终实现精细化规划、科学化管理。

4 结 语

数字东莞地理信息公共服务平台通过平台体系、数据体系及标准规范体系建设，提升了公共服务平台的兼容性、通用性、科学性和可扩展性，充分发挥了公共服务平台的资源整合作用，为全市提供权威、统一的定位基准和标准服务，并在实际运行过程中逐渐完善和改进，实现了各部门地理空间信息资源的高效整合，促进了测绘成果的广泛应用和共享。下一步将从地理信息动态更新机制及时空信息云平台等方面进行深入探索，建立多尺度、常态化更新的地理信息更新及云共享机制，并应用到现有地理信息公共服务平台上，形成准确、动态、高效的地理信息数据资源共享、发布、应用的服务体系。

[1] 吴多朋.省级地理信息公共服务平台数据层的研究与实现[D].东北师范大学,2011

[2] 蒋捷.应对地理信息在线服务需求建设国家地理信息公共服务平台[J].地理信息世界,2009,6(3):6

[3] 王家耀.谨防城市“数字工程”搞成“花瓶工程”[J].中国信息界,2005(17):11

[4] 陈军,丁明柱,蒋捷,等.从离线数据提供到在线地理信息服务[J].地理信息世界,2009,04(2):6-9

[5] 郭仁忠.地理信息服务:数据在线到应用在线[J].地理信息世界,2013,20(2):11-15

[6] 牛凯慧.张家口企业信息化公共服务平台网络安全防护支撑系统的设计与实现[D].河北工业大学,2011

[7] 黄兰秋.基于云计算的企业竞争情报服务模式研究[D].南开大学,2012

[8] 王茜,朱志祥,葛新,等.应用于云计算中心的虚拟主机安全防护系统[J].计算机技术与发展,2014,24(3):134-137

[9] 张新长,郭泰圣,唐铁.一种自适应的矢量数据增量更新方法研究[J].测绘学报,2012,41(4):613-619

[10] 张新长,唐铁.影像增量动态更新与融合技术研究[J].测绘学报,2011,40(6):790-795

P208

B

1672-4623（2017）02-0019-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.02.006

2016-01-13。

项目来源：国家自然科学基金资助项目（41431178）；高等学校博士点专项科研基金资助项目（20120171110030）。

徐启恒，硕士，工程师，主要从事数字城市、地理信息数据库、GIS与土地利用规划方面的研究。