浅议智慧城市时空大数据平台的建设——以临沂市为例

王晓艳，吕先进

(临沂市国土资源局测绘院，山东 临沂 276000)

1 大数据平台建设的必要性

习近平总书记在十九大报告中提出“推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合”“建设数字中国、智慧社会”[1]。智慧城市时空大数据平台是数字中国的一部分，也是基础测绘转型升级的重要任务，是智慧城市建设的基础。开展智慧城市时空大数据平台建设，是切实贯彻习近平总书记重要指示精神的具体举措。

当下，社会治理正往精细化的方向发展，社会各界对测绘数据的需求越来越多样、要求越来越高。国家机构改革后，测绘工作成为自然资源部统一监管工作的重要部分。而国土测绘院掌握的基础测绘成果大都是秘密级、机密级的数据，不适宜向社会大众开放。伴随着测绘技术与互联网、大数据新兴技术的融合发展，无尺度地理要素数据、地空一体化测绘、网络信息抓取等测绘新技术的不断涌现，信息化测绘体系的逐步形成，在临沂建设一个统一标准的地理空间平台，为市直各部门提供免费的网络地图服务支持，全面有效服务于各部门的网络信息化建设，成为当下迫切的任务。

智慧城市时空大数据平台建设试点工作自2012年在我国启动以来，已经在智慧城市建设领域和城市运行管理中得到了广泛的应用，发挥了基础支撑作用。例如武汉市社会管理与服务信息系统建设项目初步整合了公安、民政、司法、人社、规划、环保、城管、卫生、计生、房管等21个部门信息资源，实现了全市社会管理要素的实时掌握，实现了智慧社会管理的阶段性目标，是智慧武汉建设的重要支撑；深圳市社会治理综合服务平台将全区事件划分为12大类、255小类，实现了事件处置的“点对点、端对端”。区、街道及职能部门事项办理互联互通的协同办公体系，实现了事件办理的闭环反馈。事件采集上报、智能分拨平均每宗只需10s左右，智能分类准确率达到80%以上①武汉大学，龚健雅，智慧城市的发展：从城市管理到社会治理，2019年。。

因此，集成现有的、多源的、异构的、海量的测绘地理信息数据，对这些信息进行共享与高效管理利用[2-4]，开发建设时空大数据平台，成为必要。

2 智慧城市典型结构

综合来看，尽管国内已建的智慧城市在运作方式、建设内容体系和专题应用等方面存在差异、各有特点，但其建设框架具有明显共性。各地智慧城市建设的典型结构(图1)①临沂市自然资源和规划局，智慧临沂时空信息云平台建设试点项目工作总结，2018年。，包括感知层、网络层、计算存储设施层、公共数据库层、公共信息平台层、智慧应用层和用户层，以及制度安全保障体系和政策标准保障体系。

图1 智慧城市建设的典型结构

(1)感知层是智慧城市运行的主要数据来源。主要的感知手段有天上的卫星、空中的飞机以及地上、地下的摄像头等传感设备。

(2)网络层是智慧城市赖以存在的基础，主要有电信网、互联网和广播电视网，以及在此基础之上的物联网等。

(3)计算存储设施层包括计算资源、网络资源、存储资源、安全设施等。在云计算技术支持下，将公共设施资源虚拟化处理，形成虚拟化资源池，将虚拟资源根据业务需要组装成独立运行的服务对外提供，为智慧城市的建设提供完善的公共设施服务。

(4)公共数据库层主要由公共基础数据、公共业务数据和公共服务数据组成。其中，公共基础数据库又包括人口数据库、法人数据库、宏观经济数据库、地理空间数据库及建筑物数据库等五大类数据库。

(5)公共信息平台层是其他专题应用的基础性支撑平台[5]。公共信息平台对公共数据和应用单位业务数据进行整合，为智慧应用提供整合后的信息服务，提高应用的服务水平和协同能力。

(6)制度安全保障体系和政策标准保障体系层是保障智慧城市顺利建设以及稳定安全运行的系列技术规范，包括技术标准规范、管理应用规范、安全保障规范等。

3 智慧临沂时空大数据平台建设内容

2013年8月，原国家测绘地理信息局批准将“智慧临沂时空信息云平台建设”列入国家试点计划。其中，时空信息云平台是核心内容之一[6]。按照总体目标，智慧临沂时空信息云平台的建设内容可以概括为“1+15+N”的整体架构。即一个统一的智慧城市运行中心、15个先行建设的典型智慧工程、N个智慧推广应用[7]。其中，“1”包含一个云环境、一个数据中心、一个服务平台。

3.1 时空大数据内容

时空基准是时空大数据在时间和空间维度上的基本依据[6]。时间基准中的日期采用公历纪元，时间采用北京时间，空间定位基础采用2000国家大地坐标系和1985国家高程基准。

原临沂市国土资源局测绘院采购了国土空间数据CGCS2000坐标转换软件，于2018年5月完成了市级自然资源主管部门所属存量数据的2000国家大地坐标系转换工作。

时空大数据包括时序化的基础时空数据、公共专题数据、物联网实时感知数据、互联网在线抓取数据和本地特色扩展数据。经过必要的格式统一、空间化处理，注入时间、空间和属性后，这些数据共同构成了智慧城市建设所需的室内外、地上下、虚实一体的、开放的、鲜活的时空数据资源。

智慧临沂时空大数据中心现已包含10大类数据类型、326个在线服务图层、46大类专题数据和8大类实时感知数据，共涉及27个部门超过60TB数据(表1)[8]。

为了统一汇聚、存储及整理这些基础数据，以提供最大限度的数据共享服务。基于整理后的时空数据资源，利用时空大数据分布式管理系统，搭建横跨政务外网、政务专网、国土网的临沂市大数据中心。该中心包含基础地理信息库、公共专题库、实时感知库、大数据分析成果库和流数据分析成果库等(图2)[8]，实现了多类型、多时态、多领域时空数据的一体化管理[9-10]。

表1 大数据汇聚统计

图2 智慧临沂时空大数据中心

3.2 云平台构建

智慧城市=数字城市+物联网+云计算[11]。时空信息云平台是数字地理空间框架在智慧城市阶段的延续与发展[12]。平台在信息内容、平台功能和应用效能等方面较数字地理空间框架均有新增或扩充。

云平台是实时汇集城市各种时空信息而形成的感知更透彻、互联更广泛、决策更智能、服务更灵性和更加安全可靠的地理信息服务平台[13]，为应用环境按需提供综合服务。

项目依托完善后的时空信息大数据中心，通过信息提取、实体加工、地理编码、整合重组等处理，在已建成的数字临沂空间框架基础上，研发了智慧临沂时空信息云平台[14]。平台可提供时空地图、资源中心、智能装配、服务接口、示范应用、市县一体化、数据采集、地址匹配和运维管理等多种服务(图3)。应用部门通过政务网可以共享、调用各种基础地理信息以及专题信息。

图3 智慧临沂通用化平台

3.3 云支撑环境搭建

云计算环境，包括基础设施、分布式存储、操作系统等。智慧临沂依托临沂市政府云计算中心，对地理信息私有云计算环境进行了适当扩容和改造。在政务云、地理信息私有云环境部署了时空大数据、政务版时空信息云平台和天地图·临沂。通过堡垒机、网络安全审计系统、密码保护等技术手段确保了数据的安全[15]。

同时，结合智慧临沂建设的实际需求，编写《智慧临沂时空大数据建库规程(评审稿)》、《临沂市地名地址数据库建设技术标准》等多个地方标准规范。面向建设需求，建立了市县一体推进机制、共建共享机制、推广应用机制、经费保障机制、产学研创新机制和持续优化完善机制，全面保障建设的长效服务。

3.4 智慧应用

应用是智慧城市的重要功能，即智能化管理功能的应用实现[16]。结合临沂市发展需要以及城市信息化的总体要求，基于智慧临沂时空信息云平台提供的空间信息与专题信息资源，选择具有一定基础，并且对实时性、移动性、自主性和智能性有迫切需求的部门开展应用示范[17]。根据前期调研情况，选取了商城、国土、水利、环保、交通和城管等6个部门或行业搭建应用示范系统。并在此基础上推广搭建共计67项应用系统，服务于全市28个部门和单位，全面深化智慧临沂时空大数据和云平台为政府部门、企业单位和社会大众的服务。

3.4.1 应用情况

智慧国土以智慧临沂时空信息云平台提供的时空地理信息数据为支撑，将自然资源管理信息系统与物联网等联合起来，通过整合“一张图”中的建设用地审批、土地供应、土地开发整理等数据[18]，实现了国土一张图的综合监管。同时，原罗庄区国土局依托云平台开发了罗庄区土地利用一体化平台，通过汇总国土、规划、交通、环保等相关数据进行关联分析，建立起可依分块分片区等方式测算拆迁征地等成本、土地开发潜力、改造效益等的建设用地节约集约评价系统，为领导决策提供直观的数据支撑(图4)。

图4 智慧国土

智慧环保地理信息系统依托智慧临沂时空信息云平台提供的丰富地理信息数据资源，将环境及污染源等基础信息进行空间化处理，从而对废水、废气、河流断面、环境空气等要素图层进行有效管理[19]。在环境应急指挥方面，利用污染物扩散模拟功能及排污企业三维场景，快速预测污染扩散范围，快速定位排污口，实现快速溯源，及时决策指挥，实现人员、物资快速现场处置。充分利用事故水池、总排口闸门、节制闸、橡胶坝、人工湿地等进行层层截蓄处理，确保不让一滴超标废水出境，真正实现快速定位、精准分析、迅速处置，防止企业数据造假，杜绝环境管理过程中的漏洞(图5)。

图5 智慧环保

智慧商城物流通过在物流平台上综合集成智慧临沂时空信息云平台中的遥感影像、地形数据、地名数据等资源，为用户提供位置信息、货运路线等服务、带托运输服务和产品追溯等服务。并对10万批发商户近5年的交易数据进行知识挖掘，为物流市场的发展部署提供决策支持(图6)。

图6 智慧商城

3.4.2 经济效益

智慧临沂时空信息云平台是智慧临沂重要的空间支撑基础设施，主要在政务内网为市直各部门提供免费的网络地图服务支持，有效全面服务于各部门的网络信息化建设，是市政府的重要社会公益类项目。该平台提供的矢量地图服务、影像地图服务、三维地图服务、街景地图服务等空间数据服务使各部门在地图上免除重复投入，现已建成基于地图服务的部门应用70余个，为政府信息化建设投入节省近亿元。

3.4.3 社会效益

(1)按需建设，为民惠民。按照走集约、智能、绿色、低碳的新型城镇化道路的总体要求，积极发展民生服务智慧应用，有效提高了城市综合承载能力和居民幸福感。云平台的建设在社会公众最关心的领域，提供了广覆盖、多层次、差异化、高质量的公共服务[20]，最大限度地满足居民的物质和精神文化生活需求，让公众切实感受到信息化带来的便利。

(2)发挥影响，推进供给侧结构性改革。云平台的建设推动了各部门共享的专题信息资源的整合，加大了时空大数据共享和云平台推广应用的力度，同步推进了时空大数据的共享与政务信息整合。通过主动对接需求，深入开展供给侧结构性改革，将应用重点放在辅助政府决策，提升政务效能，促进资源共享，服务改善民生等方面，充分发挥了财政投资的最大效益。

(3)提升人才队伍素质，推动科技创新。通过政企深入合作，打造了本地化技术支撑队伍，全程深度参与试点建设。充分发挥临沂市国土资源局测绘院的技术优势，先后引进了测绘、地理信息等专业博士、硕士等人才12名，构建地理信息动态化更新系统，形成了一支能胜任智慧城市建设和推广应用的本地化技术队伍。

4 结语

智慧城市时空大数据平台建设是数字中国时空信息数据库的必要条件。国内外先进的框架结构、顶层的统一领导和规划为智慧临沂时空信息云平台的建设提供了重要保障。

(1)研制开发了时空信息云平台，实现了统一服务认证、管理和服务，包括通用平台、个性化平台，空间规划、生态环境监测专业平台，为智慧临沂提供了有力的时空大数据支撑。实现了临沂市域内地理信息资源的最大共享和充分应用，提高了测绘地理信息资源使用率，降低了临沂市各部门、各行业获取地理信息数据的难度，满足了政府部门、企事业单位和公众对地理信息及其服务的需求。

(2)基于时空大数据与云平台，依托智能感知、移动互联和云计算等新一代信息技术，面向临沂本地特色和部门需求，搭建了智慧国土、智慧商城物流、智慧交通、智慧水利、智慧城管、智慧环保等6项示范应用，推广了智慧电梯、雪亮工程、公安警务、大美临沂等多项应用系统，服务于多个部门和单位。为临沂市优政、惠民、兴业提供全方位时空信息服务，效果显著。对建设政府信息化，促进政府职能的转变、节约行政成本、提高行政效率、增加政府管理服务的公平公正及透明度、提高反腐倡廉的能力起到积极的作用。

(3)在数据的快速传输、数据保密、数据更新等方面，存在急需解决的难题。一是平台数据难以达到实时更新。当前基础数据具有时间节点属性，对于数据现势性要求较高的应用难以提供快速的更新。虽然可以快速获取影像，但在卫星影像快速处理、快速更新等方面还存在技术难题。二是时空大数据挖掘不深入。大数据挖掘是对政府提供决策支持的基础，当前仅仅是2种要素之间的挖掘分析，在多源、多要素数据分析挖掘技术方面需要进一步研究。三是推广应用难。市政府出台了云平台推广应用通知，但各部门在应用上还有自身的考虑，难以实现数据的全面共享，在共享技术支持上需要进一步深入研究，解决部门顾虑。

下一步将对平台进行进一步的修改、完善和深化，进一步丰富更新数据内容，进一步加大平台的推广应用力度，重点在应用上下实劲。在多规合一、电梯智能监控、消防应急指挥、公安维稳防恐等方面寻求突破，进一步总结提炼建设经验，为智慧临沂建设和实施新旧动能转换战略做出新的更大的贡献。