陕西省生态空间“智慧”管控“生态云”综合服务平台设计

呼海涛，王 丰，郭少波，王 冬，王晓燕

(陕西省林业调查规划院，西安 710082)

近年来，随着大数据、物联网、人工智能等现代信息技术的迅猛发展，云计算广泛应用于各个行业和领域。陕西省林业局为深入贯彻习近平总书记来陕重要批示指示精神，加快建立数字精准、快速高效、互联共享的生态空间云平台，努力推进全省生态空间治理体系和治理能力现代化，制定并印发了《陕西省生态空间云平台建设总体方案》，结合陕西省林业资源信息与利用管理现状、未来发展方向等，设计了陕西省“生态云”综合服务平台[1]。

1 陕西省生态云综合服务平台结构

陕西省“生态云”综合服务平台以深化整合生态空间数据资源为主导，推进平台支撑框架建设，为陕西省林业局各业务部门智慧应用建设和开发提供平台支撑。通过加强与生态空间信息资源共享交换和利用，构建智能化生态空间智慧应用服务支撑体系，提升全省生态空间管理精细化水平和治理水平。在技术上，选择主流、开放的架构体系，实现对公共基础数据，森林、草原、湿地、荒地沙地、自然景观、生态云业务专题数据等现有信息资源的在线共享，提供跨部门、跨行业，面向内部和公众用户的信息共享服务；在应用上，支撑生态云智慧业务系统建设，实现基础信息的互联互通，提高信息资源的共享能力，提升生态空间业务管理的效能，提升政府部门服务质量和公众形象[2]。同时，在标准体系、安全保障体系及运行维护体系的支撑下，充分利用省局已有的基础，形成陕西省生态云综合服务平台的基础设施层、资源层、平台层和应用层。

1.1 基础设施层

基础设施主要依托“政务云”以及陕西省林业调查规划院基础设施环境，为综合服务平台数据处理、存储、管理以及平台运行、支撑的基础环境，网络基础设施充分利用互联互通的互联网环境[3]。

1.2 资源层

资源层是整个平台的数据基础。按照生态空间基础数据库对数据库规划建设内容，数据库建设接入国家森林资源智慧管理平台前置服务，建设三大类生态空间数据库，包含：生态空间地理信息数据库、生态空间基础数据库、生态空间治理数据库，在此基础上进行ETL转换，形成生态空间共享数据库，为共享应用提供数据支撑[4]。

1.3 平台层

平台层是建设的重要内容。实现数据采集、处理、管理与分析，为生态空间基础数据库建设提供保障；以二维地图引擎、三维地图引擎和图片引擎为核心，将生态空间基础数据库资源进行汇聚[5]，通过共享服务应用统一对外提供服务，实现生态空间资源共享与交换；通过统一运维管理应用实现全省组织机构、用户权限的一体化管理，为应用集成以及业务访问提供支撑环境；通过平台框架建立智慧应用开发标准，为各类智慧应用开发提供支撑接口和开发规范，为快速搭建各类应用提供支撑；通过平台门户实现应用的集成和汇聚，为各类信息和应用聚合提供载体。

1.4 应用层

应用层是生态云平台智慧应用的汇聚地，是服务各级林业管理部门、各类用户的窗口，通过平台门户实现了已建、外部、在建以及未来将要建设应用集成，为各级用户快速访问提供了一站式门户保障[6]。

1.5 标准规范与安全保障体系

信息化标准规范是解决“信息孤岛”的根本途径，也是不同信息管理系统之间数据交换和互相操作的基础。在进行标准的编制方面，要充分考虑行业标准和国家标准的衔接，工程标准和行业标准的衔接。要紧密结合林草政务信息化建设、应用、服务、安全保障等显示需求，通过收集、梳理国内外的相关标准，建立林草政务相关的标准规范。

除制定标准规范外，还应该考虑与标准配套的机制、规范等的建设，包括相应的数据汇交、交换、更新、共享、服务、应用的管理办法。同时，还包括应用系统集成管理办法以及相关的服务接口规范等标准规范建设。陕西省“生态云”综合服务平台系统框架如图1所示。

图1 “生态云”综合服务平台整体框架

2 业务功能设计

综合服务平台为全省生态空间智慧应用信息服务提供所需的信息数据、服务功能及其运行支撑环境。综合服务平台通过提供统一的技术开发、构建和应用支撑环境，实现各类生态空间信息资源服务的管理、汇聚、承载和共享，为生态空间信息化提供平台支撑。

综合服务平台面向全省林业各级部门以及其它政府部门，提供生态空间业务数据服务和应用服务，实现生态空间信息的互联互通，解决资源共享问题，提高办公效率。建设内容包括基础数据库、平台门户、资源共享、运维管理，同时支撑决策服务应用，以及其他生态空间智慧应用，业务功能组成及关系如图2所示。

图2 系统组成架构

3 数据架构设计

生态空间基础数据库建设，涉及到的数据内容多、数据量大，需要针对各类数据专门定制数据采集、预处理、检查、入库、更新以及历史数据管理的数据库建设规范和工具，并按照综合服务平台的规范要求执行，以保证生态空间信息资源数据的质量。生态空间基础数据主要包括生态空间地理信息数据、生态空间资源数据库和生态空间治理数据等，其数据内容表1所示。

表1 生态空间地理信息数据内容

3.1 数据库分类及分层

从数据架构设计上，将全省生态空间基础数据库划分为生态空间地理信息数据库、生态空间基础数据库和生态空间治理数据库三大类数据库，并划分为三个层，分别是基础层、专业层和管理层[7]。

基础层(即生态空间地理信息数据库)是所有数据的基础，为各层提供统一的空间参考。专业层反映的是生态空间资源数据(即生态空间基础数据库)，包含生态空间各类本底数据资源，为管理层提供本底数据支撑，是管理层的本底。管理层是业务过程及行为的记录(即生态空间治理数据库)，是管理过程及结果“沉淀”在专业层之上的信息，这些以本底为支撑的业务成果数据再按照年度(时点变更)更新到专业层[8]。

基础层、专业层和管理层共同组成全省生态空间基础数据库框架体系，以专业层建立的本底数据为支撑，通过业务过程“沉淀”成果数据，再按照年度更新到本底数据，从而完成全省生态空间信息资源数据库的逐年累积，实现生态空间信息资源数据的全生命周期管理，全业务流程管理，形成具备实时性、有效性和权威性的全省生态空间信息资源数据中心，使得生态空间信息资源数据真正成为“活的”动态的生态空间基础数据库。

3.2 数据集成

数据集成主要通过数据抽取(Extract)、转换(Transform)、加载(Load)技术(ETL技术)对现有数据进行分析整理，确定与目标数据质检整合、整合关系，通过模型配置搭建，将源数据抽取、转换、清洗、加载到符合标准的共享数据库中，实现数据源库和目标数据库中的数据同步更新，保证数据的一致性。

4 部署架构设计

“生态云”综合服务平台统一部署到“政务云”中的陕西省林业局专属云资源池，省、市、县多级用户及应用通过互联网进行数据访问、应用调用以及业务集成，部署架构如图3所示。

图3 “生态云”综合服务平台部署架构设计

4.1 终端部署

桌面端应用主要采用B/S架构设计，对接云服务端进行各类业务应用的开发和部署运行；移动端使用原生开发结合云服务端的架构，部署在相应的终端设备上[9]；大屏展示采用B/S架构设计，通过大屏对外展示。

4.2 “政务云”省林业局专属云资源池部署

“政务云”省林业局专属云资源池部署主要承担生态空间数据库和综合服务平台安装部署，为数据库和平台部署提供专属云资源服务，满足计算独享、存储独享、网络独享需求[10]。GIS服务资源，应用于生态空间基础地图服务、专题地图服务、范围界线服务的发布以及GIS空间分析等应用场景的支撑。应用服务资源，搭建满足云服务平台和生态空间智慧应用的部署运行，为生态空间各类业务应用提供支撑。报表服务资源，搭建报表服务和商业智能分析服务，为指挥决策应用提供支撑。前置服务资源，搭建地图瓦片前置服务。处理服务器，构建地图数据处理服务。三维服务资源，搭建三维数据发布服务。瓦片数据库集群，提供高速地图瓦片浏览，可支持扩展。空间数据库，高可用空间计算和空间分析。数据仓库集群，提供海量数据分析与实时统计能力。对象/文件存储，存储系统中的非数据库类文件数据。专用存储基础设施，可在各子系统间进行高速数据交换。基础网络服务及负载均衡和云安全等设备，保障系统安全可靠[11]。