城市时空信息建设现状调查与问题剖析

赵伟伟，陈 庆，张 亮，牛建军

（1. 南京市城市规划编制研究中心，江苏 南京 210008；2.湖北省测绘工程院，湖北 武汉 430074）

时空大数据平台是城市的时空基础设施，支撑城市各类信息资源汇聚、共享、协同，主要面向智慧城市领域，提供城市公共信息资源的融合共享[1-2]。自然资源部印发的技术大纲是国家层面对建设城市时空大数据平台自上而下的宏观指导，本文则是从各政务部门业务及时空信息建设现状出发，自下而上提炼了时空大数据平台应关注的具体问题，具有一定的参考价值[3-10]。

1 城市时空信息建设现状

1.1 调研概况

调研从2018年5月开始，至2019年6月结束，调研南京市、区级政务部门23个。调研综合采用访谈调查法、会议调查法、文献调查法、专家调查法以及问卷调查法等多种方法进行。

1.2 调研结果

调研重点关注各政务部门的信息系统建设现状与时空数据建设现状。前者是通过了解部门信息化系统的建设现状来掌握其信息化水平；后者则是通过分析部门业务中涉及的时空数据来了解各部门的空间化能力，为构建全市政务时空数据目录奠定基础。

1.2.1 信息化建设现状

此次调研的23个部门，共拥有GIS相关信息化系统39个。在网络环境方面，有8个部门的系统部署在行业专网；有19个部门的系统部署在互联网；部分部门对于互联网和行业专网均有需求。

在底图方面，有10个部门采用“天地图”的底图；有5个部门采用商业地图（高德地图或百度地图）；来自上级单位统一下发地图的部门有3 个；另外底图情况不明的部门有4个；自建底图数据的部门1个。

1.2.2 时空数据建设现状

调研发现，各部门积累的时空数据较为丰富，如表1所示（因页面所限，本文附表中“部门”一列均使用简称）。未列出的部门不直接产生和管理时空数据，如南京市信息中心和发改委等。

表1 各部门业务运行产生的时空数据内容及共享情况

1.2.3 时空数据需求

政务部门需要的时空数据可分为3 类：测绘部门提供的基础地理信息数据，自身业务运行产生的专题地理信息数据，其他政务部门产生的专题地理信息数据。调研发现，各部门对基础地理信息数据要求越来越高，同时对其他部门的专题地理信息数据有较大的“跨界”需求。具体需求清单如表2 所示，未列出的部门未提出明确的数据需求。

表2 各部门时空数据需求清单

1.2.4 时空信息平台功能需求

调研发现，各部门对城市时空信息平台的功能需求呈现出明显的多元化与差异化特征，各部门对时空信息平台的功能需求清单如表3所示。

表3 各部门对城市时空信息平台的功能需求清单

2 城市时空信息建设中存在的问题

调研发现，数字城市地理空间框架与天地图的建设已为城市时空信息的应用奠定了坚实的基础[11]，越来越多的政务部门正在使用或产生时空数据，利用地图来辅助完成部门业务，或者建立了专门的GIS应用系统。然而，由于政府管理和社会治理精细化的需要，各部门对时空信息的要求也在不断提高，城市时空信息平台在数据和功能两方面均存在若干亟需解决的问题。

2.1 时空信息平台在数据方面存在的问题

1）缺少透明的数据共享机制与高效的数据交换途径。各部门对其他部门现有数据及其可共享级别情况不明，传统资源目录式的共享方式并未发挥互通有无的作用。同时，部分数据的共享和交换需单独考虑。一方面是技术方法需改进，如各部门对兴趣点数据、三维数据等的需求正在日益增加，“天地图”地图服务对此类数据尚缺少有效的组织与更新方案；另一方面是交换机制需创新，面对各部门对地下管网、DEM等涉密数据的需求，缺少便捷的交换途径。

2）缺少深层次的数据融合方法。由于业务需求差异，不同部门会对同一地理现象产生不同的理解、认识与表达，导致数据很难深度融合。首先，各部门数据时空基准不一致；其次，面对多样化、多粒度的专题地理信息数据，缺少彼此之间建立关联、统一表达、融合分析的纽带；再次，各部门遵循的行业规则、习惯的术语、计量的标准均不相同，缺乏语义层面的数据同化方法。

我县在绿化模式（树种）选择上，总的思路是突出绿化特色、注重绿化效果、突出绿化美化、落实"一街一景"理念，注重立体配置、乔灌结合、色彩缤纷，优选绿化树种模式。多年的绿化实践，形成了以下6种树种配置模式。

3）缺少系统的需求反馈渠道。南京市负责基础地理信息的部门一直与各个政务部门保持密切的技术沟通，但并未建立系统的需求反馈渠道，导致某些需求被忽略、未被及时响应、未能引起重视等情况时有发生，影响了政务部门使用时空数据的积极性。

2.2 时空信息平台在功能方面存在的问题

1）“定位”功能准确度较低。城管、环保、公安、农委、卫计等部门与大众生活关系密切，无论是百姓投诉、报警、就医，还是部门内部人员工作需要，都需要快速、准确的解决“在哪里”的问题。目前，通过电话号码、各类登记地址等“非空间化”信息的定位准确度较低，尚无法满足不同精度的上图需求。

2）地理计算分析功能欠缺。部分强GIS部门已经开始考虑利用地理计算分析工具来解决他们的业务问题，如实时接入传感器数据进行预警预测、利用多时相遥感影像数据进行变化监测、利用DEM数据进行水文及环境的模拟分析等。与此同时，时空大数据普遍体量巨大、种类繁多，农委等使用GIS 相对薄弱的部门信息系统不具备大数据的分析能力，迫切希望城市时空信息平台帮助其完成大数据的计算分析。但目前的城市时空信息平台尚不具备这样的能力。

3）基础地理信息与专题数据割裂。越来越多的部门需要将多来源多类型的专题数据放在地图上进行空间分析和表达。目前大多是在“图层”层面的叠加组合，尚不能实现在“要素”层面的语义融合及同化。

4）系统缺乏灵活性及自适应能力。用户的需求是多样化的，具体表现在用户对角色权限、系统界面、数据内容、地图风格、二次开发等方面的个性化要求。时空大数据平台需要在多个层面进行解耦，实现用户、功能、界面、地图、数据等层次的可定制、可配置。

5）易用性较差。“天地图”实现了政府主导地图服务的从无到有问题，但一直存在易用性差的问题，商业地图凭此吸引了大量政府部门用户，城市时空信息平台需要引起足够重视。

3 城市时空信息平台建设的对策及建议

通过对各部门信息化建设现状及存在问题的分析，笔者认为时空大数据平台的建设工作应从以下4个方面进行创新与优化。

3.1 需建立的新机制

2）优化空间数据的更新机制。公共安全、自然灾害、城市应急等“高时效”服务要求时空大数据平台提供现势性强、多尺度、多种类空间信息和灵活的应用服务。同时，物联网等技术的发展为数据更新机制创新提供了条件，由此建立起多源、多路径的数据综合更新体系，实现数据资源实时采集和综合实时更新，满足公众对实时地理信息的要求，为政府精细管理和科学决策提供现势性较好的数据。

3.2 需采用的新技术

1）采用大数据分析挖掘技术，提高多源数据融合能力。利用大数据技术实现多源数据的汇聚，通过深层的清洗、挖掘与分析，与其他部门数据和社会数据进行关联分析，提供各类知识决策服务，提高多源数据融合能力。

首先，解决多源异构数据处理速度慢的问题，提高不同时段、不同来源、不同分辨率、不同类型空间数据的处理速度与存储效率；然后，根据用户需求来组织数据，建立不同主题的数据仓库，提供城市级别的测绘地理信息产品；最后，利用数据挖掘发现人口、公共设施、土地、房产等专题中隐藏的知识，充分发挥时空大数据平台数据资源的潜力，为综合决策提供基础和支撑。

2）基于云计算建立统一的时空大数据平台，提供高质量的空间信息服务。调研中，多部门表示在访问量较大时已有系统在稳定性、响应速度等方面不够理想；部分服务接口没有完善的参考手册，不便于使用。可充分利用云计算弹性扩展、按需调配的能力，构建高质量的计算分析、数据可视化、目录与元数据等多种服务。另外，由专业人员运维的云计算平台能够有效实现数据灾难备份和恢复功能，最大程度保证数据的安全。

3.3 需扩充的新数据

1）以地理实体为承载专题信息的“载体”，提高数据共享能力和质量。利用地理实体解决地理信息唯一性的问题，为用户提供具有唯一标识码的地理信息数据。通过维护这一套唯一标识码，建立一个新型地理信息应用基准，与其他部门数据和社会数据进行关联，汇聚多源数据，然后在统一的云平台上进行数据交换与共享，提高数据共享能力和质量。

2）扩充空间基础地理数据。“天地图”地图服务目前提供影像数据、矢量数据、少量POI数据，此次调研共有10个部门正在使用“天地图”的地图服务作为底图服务，其中多个部门表示现有数据种类无法满足日常业务需求。现阶段信息平台的基础数据体系仍不够完善，对于部分需求的实现，在数据资源上存在制约，如地下空间规划缺少相关地下数据等。因此，需扩充和完善空间基础数据资源，重点扩充地名地址、路网、建筑物、POI 等数据，接入物联网数据。同时，随着各部门智能化管理的提升，要进一步丰富人口、教育、环保等政务部门数据。

3.4 需发展的新对策

调研中发现许多部门未使用“天地图”提供的服务，仍采用商业地图服务。项目组比较后发现，商业地图服务在POI丰富性、服务稳定性、地图表达友好性上具有较大优势。时空大数据平台的建设应该借鉴现有商业地图的优势，同时明确自身的定位，优先解决“天地图”存在的薄弱环节，如地图表达效果差等。对于路径规划与导航等复杂功能，可以考虑与商业地图共同合作的方式完成。