地理信息公共服务平台更新运维体系建设研究

张灿荣徐启恒吴 勇吴颖斌田勇军

(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)

0 引 言

地理信息是国家的重要战略资源[1],随着社会发展,地理信息在社会各部门的应用需求越来越大。地理信息公共服务平台的目标是建设一体化的信息服务资源和统一的网络化服务体系[1],实现国家、省、市多级联通的地理信息资源在线共享[2]。

为保证数据现势性和平台易用性,实现地理信息公共服务平台顺畅运行,运营维护是公共服务平台的核心工作,是发挥国家各级测绘部门长期积累的基础地理数据价值的重要手段,同时更是一项超大型系统工程[1-2]。地理信息公共服务平台从2009年开始建设至今,国内相关学者对平台更新运维进行了大量研究,取得了丰硕成果。朱琳等[3]针对公共服务平台政务版数据快速融合更新进行了深入讨论研究;张西军等[4]通过对更新技术及一体化发布流程等环节研究,提出了一体化的更新发布思路;吴志宜[5]从运维管理制度规范、运维机构及人才保障、运维管理系统角度研究了公共服务平台标准化运维的实现及效果;梁均军[6]指出快速、稳定、可持续的框架数据更新机制是平台强大生命力的保证;周耀学等[7]通过对服务标准体系、服务分类聚合部署发布等方面的探讨提出了平台运行维护的相关技术要点。这些研究成果主要从数据体系和软硬件体系两个方面进行,为数字东莞公共服务平台更新运维体系建设提供了重要参考和借鉴。但是,地理信息公共服务平台在数据更新、软硬件支持等方面还存在一定问题,主要表现在数据更新滞后、软硬件环境不能满足高并发高分布的性能要求等。

数字东莞地理空间框架自2011年建成,于2012—2016年进行了年度数据更新和平台维护工作,主要涉及框架数据生产及地图服务发布、平台功能完善优化和软硬件平台优化升级等。通过更新与运维,可保障数据现势性,更好满足全市各部门对地理信息在线服务资源的需求。

1 更新运维体系架构及概况

1.1 体系架构

地理信息公共服务平台数据更新与运维体系主要包括地理信息数据生产更新、地理信息数据配图切片发布、公共服务平台服务功能完善、公共服务平台软硬件环境运维优化4个部分。

2 更新运维现状

2.1 数据概况

矢量数据现状为全市范围1∶500全要素地形图,现势性至2014年底;影像数据现状包含1998年1∶17 000比例尺卫片,2003—2013年0.5～2.5 m高分辨率卫片,2011年1∶500航片,2014年0.5 m分辨率卫片及无人机航飞成果。地名POI(兴趣点)现状为2014年项目生产的14万条数据。路网数据现状为覆盖全市的主干道路网信息。

2.2 应用概况

全市有包括规划、农业、林业、气象、公安等15个部门专题应用以及虎门、茶山等多个镇街的地图服务应用。

2.3 数据更新需求

数据包括逐年度约50 km2修补测地形图、年度待更新POI地名地址、最新高分辨率卫星影像、年度新增道路网、地理实体数据成果、部门应用专题数据等。

2.4 平台运维需求

平台运行维护工作分为公共服务平台功能维护和运行环境维护两个方面。公共服务平台功能维护包括数据管理和服务发布管理模块升级、功能扩展、服务接口升级、空间分析接口增加、移动应用接口开发、地名地址解析功能优化和CGCS2000坐标系转换等。运行环境维护包括网络升级、软硬件改造优化等工作。

3 数据更新及发布

地理信息公共服务平台数据更新及发布结合东莞本地数据特性,参照国家、行业、地方测绘标准规范执行。公共服务平台在上一年度数据更新发布基础上,持续完善更新路网数据、地名POI数据、影像数据,修补测地形图等数据,保证数据现势性达到最新。数据更新及发布体系如下所示(图1)。

图1 地理信息公共服务平台数据标准更新及发布体系

3.1 电子地图数据更新

电子地图数据主要包括影像数据和矢量数据两类[8]。影像数据以上年度卫星影像为底图,经脱密、色调处理、切片等过程形成待发布成果。矢量数据以上年度1∶500修补测地形图为基础,经质量检查、建库、整饰配图等过程形成待发布成果数据。电子地图的注记内容应与矢量地图协调,注记样式遵循公共服务平台电子地图数据规范。

3.2 地名POI数据更新

数字东莞地理信息公共服务平台地名POI数据以现有的14万条POI数据为基础,融合公安部门生产的地名POI数据约60万条和三维城市采集的水乡片区实景地名信息约25万条以及年度项目生产的POI数据。由于数据来源重复,数据融合需将PGIS数据、实景地名信息进行分类编码映射处理,经外业实地调查补充、数据属性重构、分类编码处理、属性纠正和位置纠正等过程,形成最终发布成果。至2016年全市更新地名POI约50万条。

POI数据更新参考测绘行业地名地址标准,同时考虑与公安、民政等部门信息交换。数据位置需实地检核,与东莞1∶500地形图建筑物面和宗地面建立拓扑。POI落到建筑物面内且偏向建筑朝向,保证兴趣点与地理实体数据的相对关系正确。

为使用户和平台使用部门能方便直观获取地图POI地名信息,需要对地名POI数据进行属性分类和分级配图。数据分级应遵循如下原则:① 地名POI少量要素层级居上显示,大量要素层级居下显示,保证地图要素的均匀美观;② 部分有明显等级区分的POI数据按照不同等级和标准进行二级分类,同一地名POI大类中重要二级要素层级居上优先显示,如五星级酒店比三星级酒店优先显示等;③ 城市内重要地标、行政机关或建筑物类地名POI要素优先显示,如人民政府等机关事业单位;④ 个别具有特殊属性的地名POI要素按实际需求进行单独特殊处理。

3.3 地理实体数据生产

地理实体数据由若干相对独立图元组成,包括基本实体和扩展实体两类[9],是真实地物的反映。地理实体具有唯一标志,是与社会经济、自然资源信息挂接的基础。空间数据由于生产和表达的限制,可能被切分为多个单独的空间图形,而实际社会政治、经济建设等实体的表达一般是多个地理空间基本单元的组合,因此通过空间数据表达地理实体,无论是在结构上还是表达方式上,均存在一定不对等现象[2]。数字东莞公共服务平台地理实体数据生产是对1∶500地形图数据进行图形提取,图形注记转属性,模型对象重构等处理形成的地理实体数据。

3.4 路网数据更新

数字东莞路网数据更新以全市现有6 000 km道路中心线为基础,以最新生产的2万余条路网信息为更新内容,结合当年高分辨率卫片,补充缺省路网信息,修改变化路网信息,实现全市路网信息生产更新。路网数据生产需对路网数据进行规范化处理。路网数据更新工作涉及增加、删除和修改变化路网信息,检查修正道路拓扑,创建拓扑检查规则,修正数据异常悬挂点,剔除重叠相交要素,去除道路线伪节点等工作内容。

3.5 应用专题更新

公共服务平台专题应用是其他部门使用地理信息的主要方式。现阶段应用专题维护更新工作主要有4大难题[10]:① 专题数据种类繁多,各类专题需求不一,数据整合工作量大;② 应用部门的专题数据多是电子和纸质等非空间数据成果,数据组织不规范,数据标准亦不尽相同;③ 应用专题维护更新涉及大量空间化工作,多数应用部门业务缺乏空间化概念,空间位置以文字描述为主;④ 操作人员相对不专业,应用部门技术人员对GIS了解不够深入,平台技术人员又对部门业务不熟悉,增加了专题应用难度。为更好应用各部门数据,需对弱GIS部门提供数据加工、数据入库、数据发布功能,并在部门内自主管理,保证弱GIS部门能自主发布和管理专题数据。

3.6 地图数据生产配图

根据电子地图在线浏览和专题应用需求,数据成果应按照电子地图标准进行配图。通过数据入库、符号化标准、图面整饰、数据发布等步骤,形成重点突出、色彩协调、符号形象、图面美观的电子地图。配图过程中,充分利用电子地图配图模板,可有效缩短配图周期,提高地图配图效率,提升配图标准化程度,实现风格统一、标准规范的数据成果。

矢量数据配图要求层级过渡自然、表达清晰、显示内容适量、无压盖缺失等。影像数据配图质量要求外观整洁美观、清晰易读、反差适中、色调均匀,无重影或纹理断裂等情形出现,多个年份影像过度连续、色彩平衡一致,地物表达真实、无扭曲变形、少噪声少云等。

3.7 新空间基准数据生产发布

根据国家应用CGCS2000(2000国家大地坐标系)要求,公共服务平台应发布CGCS2000电子地图成果。由于政务版公共服务平台成果应用多为西安80坐标系,考虑对接兼容,政务版同时发布西安80和CGCS2000两套坐标系地图服务。公众版平台以查询、信息共享为主,可直接发布CGCS2000地图服务。

4 平台功能完善与运维优化

平台功能完善与系统维护工作遵循简单易用原则。通过更新完善服务接口和平台功能实现移动端应用、完善地名地址解析、优化平台软硬件、提升网络承载量、改进网络拓扑结构、优化数据存取思路等维护工作,实现分布式地理信息服务资源整合,满足应用和功能需求(图2)。

图2 地理信息公共服务平台运行维护体系

4.1 功能完善开发

(1)多类型多方式空间分析功能:完善空间分析功能和服务形式,实现基于空间位置的分析多样性,满足各应用部门的基本业务需求。

(2)分类及专题查询功能:提供分类及生活相关专题查询、周边查询、分类查询等功能,对查询结果进行地图定位,满足多样化的地图查询功能。

(3)自主数据处理和服务管理功能:兼容各应用部门的应用系统,实现业务管理部门业务数据自主汇总、统计分析及集成应用,实现各类专题和服务功能快速部署。

(4)框架数据(矢量数据瓦片和要素服务)同步快速更新功能:完善地理信息数据更新发布流程和功能,实现矢量瓦片数据的局部更新、自动切片和服务自动更新,实现更新的瓦片数据能及时通过服务形式分发到各应用部门;利用高精度影像数据,通过流程化影像更新技术手段,实现影像变化区域的图幅更新,着重实现按需更新和快速更新。

(5)地理编码解析与地址匹配功能:建立地理编码库和模糊搜索引擎,将用户提交的地址信息与地址编码库中的信息匹配,使用户描述性质的地址信息映射为地理空间信息。

(6)路径规划功能:实现驾车、公交、步行3种方式的路径规划及线路查询。完善更新路网信息,集成公交站点、道路网、公交路线等信息,提供路径分析服务功能,实现定点查询、站点查询、通达性查询、线路查询等功能。

(7)移动端应用:移动端应用是公共服务平台的扩展与延伸。通过移动端数据服务,可方便平台数据成果的推广和应用。根据移动端特点,平台应用应支持在线和离线两种数据访问方式,提供在线服务申请反馈机制,提供地图基本浏览、矢栅切换、定位、空间分析、属性查询及量算等功能。

4.2 环境维护

(1)网络拓扑维护与优化。保证公共服务平台网络交换系统安全高效、稳定成熟,满足日常运作。网络设置应具有灵活性和可扩展性,具有灵活的结构变化和便捷的设备接入;保证网络各部分高峰访问时能根据请求的重要程度情况分配不同虚拟服务器和网段,网段间具备物理隔离措施,满足大并发量要求。

(2)服务器系统优化。提升服务器系统容错性,容灾性和安全性。服务器以数据存储、标准技术体系为基本要求,同时消除因专有技术不兼容问题导致的后期升级、扩展成本增加等情况。

(3)服务器入侵访问控制。实现对网络运行情况、用户行为等的监控和数据分析,并针对端口扫描、木马、服务攻击、IP攻击等行为具备自动保护和报警机制。对网络访问行为和资源访问情况进行端口级粒度控制和监控。

(4)数据系统优化设计。实现平台数据存储、备份、更新和管理一体化管理。建立数据库/表、数据流及数据分布策略,满足数据高效交换和读写。

(5)平台应用系统优化维护。根据平台运行状况,对服务器配置及性能、系统软件、数据库软件、中间件及其他应用支撑软件等技术指标重新评估和设计,满足平台正常运行。

(6)安全保密设施优化。加强软硬件保密机制和数据保密机制建设,对数据存储、备份、迁移、数据拷贝、提交、传输、脱密处理等提供健全的保密机制。对软件安全、硬件安全等有相应的保密机制和保密处理手段。

(7)其他系统软件维护及优化:根据优化措施,提升/更新其他配套软件系统的性能,使之与新的平台运维系统性能匹配,保证整体性能稳定协调。

5 数据质量检查

公共服务平台数据质量检查工作主要从原始数据质量、数据处理过程、配图成果质量等方面进行[11]。原始数据质量检查主要包括数据完整性、属性完整性、空间图形完整性、是否满足制图要求等方面。数据处理过程控制及检查主要涉及格式转换、数据分层、数据合并接边、数据属性检查、入库检查等方面。配图质量检查则从符号化效果、注记配置、配图风格等方面进行[12]。数据经检查合格后方可进行数据生产和电子地图服务更新发布。

6 平台实现

数字东莞地理信息公共服务平台以年度更新方式,分别按照年度工作计划实现影像、矢量、路网、专题等数据的生产配图和更新发布,同时集成公安、工商等地名地址应用专题数据,为东莞市地理信息共享和数据共用提供高效统一的平台(图3)。

图3 地理信息公共服务平台更新运维体系实现效果图

7 对接智慧城市时空信息云平台

智慧城市是数字城市与物联网结合的产物。智慧城市时空信息云平台中一项基础工作是时空信息数据库建设。时空信息数据库是指在已建成的基础地理信息数据库基础上,通过网络、传感设备、智能计算等科技手段汇聚时空信息,实现数据时间维度展示和数据重组,扩充基础地理信息数据库,形成时空数据,为时空信息云平台提供精确、实时、准确的时空数据服务,支撑时空信息云平台建设和信息实时共享。

公共服务平台数据更新与平台运维应考虑与智慧城市时空信息云平台的物理对接和技术对接,包括数据标准格式、数据存储和数据共享机制、数据更新机制、数据共用共享机制、平台信息交换机制、平台数据存储机制、网络响应机制、软件技术兼容等方面,保证从数字城市到智慧城市的衔接过渡,为时空信息云平台提供基础成果。

8 结 语

通过对数字东莞地理信息公共服务平台数据更新和平台运维的研究和应用,使空间数据和平台功能更好贴合应用部门的需求,实现地理信息资源的共享共用,为城市建设管理、政府宏观决策等提供高效及时的地理信息服务[13]。然而,在公共服务平台运维过程中,仍有一些问题亟待进一步研究和解决。

(1)数据更新滞后。公共服务平台数据更新发布具有滞后性,建立动态更新机制可有效提升更新时效。张西军[4]、梁均军等[6]提供了两种可行方案,但距实际应用仍有一定差距。

(2)服务模式被动。现有平台服务方式是被动的,无法贴合实际需求。通过改变现有服务模式,才能进一步提升公共服务平台数据共用共享程度。

(3)多源异构数据集成。目前公共服务平台主要由矢量和栅格数据构成,研究和挖掘多源数据集成应用可极大丰富平台数据内容,提升公共服务平台的社会服务能力。

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