基于政务资源共享的时空大数据平台实现与应用——潍坊探索与实践

文｜潍坊市自然资源和规划局 刘晓婧 王毅 李安亭 房德海 刘乾忠

1.课题背景

2015年6月潍坊市被自然资源部（原国家测绘地理信息局）批准为“智慧城市时空信息云平台”建设试点城市之一，2017年11月3日成为全国首个通过验收的地级市试点，基本满足了城市运行、管理与服务的自动化、智能化需求。随着推广应用深度不断加深和应用需求不断旺盛，在解决了省市县一体化地理信息框架数据更新后，平台专题数据更新问题浮出水面，适逢全市推广应用政务资源信息共享交换平台，如何基于地理信息推进政务资源共享以及保障重要地理信息数据安全成为摆在研究人员面前的重要课题之一。

2.课题内容

课题启动后，总体分两步进行，智慧潍坊时空信息云平台建设国家试点项目视为平台建设一期，2020年潍坊成功申报“测绘自主可控专项”项目市级时空信息综合服务重要场景的应用试点之一，为平台建设两期。在平台建设和推广应用实践中，潍坊就政务资源共享方面开展了大量工作，两期侧重点有所不同，但能继承性迭代升级，有效融合集成为一体。

2.1 政务专题数据收集

在平台建设一期阶段，主要集中在政务专题数据的融合汇聚，重点集中在汇聚内容、汇聚方式和挖掘分析等方面。

图1 时空大数据建设总体框架

汇聚内容方面，结合本地实际情况，在2019 版技术大纲的基础上有针对性地编写形成《潍坊市法人时空数据库建设标准》和《潍坊市地名地址数据建设技术标准》等多个地方标准规范，为后续智慧潍坊时空大数据的持续建设和完善提供标准化的技术参考。

汇聚方式方面，通过潍坊市大数据局协调，分建共享法人、人口、宏观经济三类覆盖全市的基础性数据资源，并依托潍坊市电子政务共享交换平台协调了公安、民政、自然资源、城管、银行、卫计委、教育、旅游、公交、公共自行车、统计等部门，形成了43 个专题数据，根据数据的不同特性分别进行了相应的空间化处理。

2.1.1 时空法人数据

从市质监局获取到19.6 万的法人组织机构代码数据、从市工商局获取到 22.9 万条工商登记数据、从民政局获取到277 条社团法人数据、从社保局获取到4 万条社保企业法人数据，均以excel 表格形式提供共享。我们根据《潍坊市法人时空数据库建设标准》将不同来源的法人数据整合成以组织机构代码为唯一标识的法人时空数据，并导入时空信息大数据中心。

（1）数据比对融合

通过各类表中的“名称”字段将不同类表进行关联，按照《潍坊市法人时空数据库建设标准》中规定的相关内容提取相关的属性，合并4 类法人数据。

（2）法人数据空间化

①有详细地址描述信息的数据

对于字段具有详细的地址描述信息的数据，可通过地名地址引擎匹配转为空间shp 数据。

②对于没有详细地址信息的数据

结合人工外业实地普查，以定位每条法人数据的空间位置，并记录位置信息，最终形成空间数据。

（3）数据检查

对空间位置一致的情况下存在多个同名法人单位、同一法人单位分散于多个空间位置上，分析其存在的原因，确定是否处理，同时利用检查软件对属性数据完整性、一致性和逻辑性进行一定比例检查。

（4）法人时空数据入库

将空间化后的法人时空数据导入时空信息大数据中心。

2.1.2 人口数据和宏观经济数据

协调公安、人社等单位，获取927 万条非敏感人口信息构建人口库。协调发改、财税等部门，获取19 万条宏观经济数据完成经济库建设。

首先调用地名地址匹配引擎对人口、宏观经济数据进行空间定位，对于不能明确定位的登记户址数据和统计数据，进行外业核实，并完成核实后的地址补充到相应的数据库中。空间化后的数据，通过交换共享的方式共享到时空信息大数据中心统一管理。

2.1.3 专题数据

梳理分析各部门提供的专题信息，分为两大类，一类是和地名地址信息提取的兴趣点信息进行空间和属性合并，成为公共兴趣点信息；一类是保持各部门的专业属性信息，成为专题兴趣点信息。处理流程如下：

（1）数据清洗和空间定位

各部门提供的专题信息大多是表格或文档，对数据加以充分分析，按照要求分类出两类兴趣点，同时对无效信息进行清除；然后通过地名地址引擎，对专题信息进行空间定位。

（2）整合数据和增加分类信息

地名地址信息中提取出有关的兴趣点信息，与各部门提取的公共兴趣点信息做整合，在空间和属性上消除冗余的内容。同时按照分类信息增加数据的大分类和小分类信息。

（3）数据属性加上时间标识

对所有的兴趣点信息增加时间属性。

（4）数据检查

主要针对空间和分类信息的正确性上进行质检。

2.1.4 智能感知实时数据

通过潍坊市政务资源信息共享交换平台以及交通、环保、公安等部门协调，全市38 个空气质量观测点数据、109 个废水实时监测数据、64 个污水处理厂监测数据，84 个监测点数据，256 个雨量实时监测点数据，以及城区1296 个公共自行车站点数据、公安、交通和市政的公共监控视频流数据等物联网和智能感知实时数据，在平台上实现了集成共享。通过地名地址引擎匹配和人工核查相结合的方式对感知设备位置进行空间定位，并根据实时服务接口中的参数对每个点位进行属性赋值。

大数据时代背景下的数据价值不再单纯取决于它的基本用途，而是更多来源于它的再利用。在专题数据挖掘分析方面，我们选用单因子空间分析、多因子关联分析、时序分析、主题分析、时空推演等多种空间分析挖掘技术，找出时空数据与专题数据之间的潜在关联，客观地分析出隐藏的有用信息，获取了4 大类15 种知识服务，面向全市各部门单位开放。

2.2 政务专题数据安全接入

平台建设一期阶段虽然在数据和平台系统安全方面都采取了相应的技术手段，但离满足地理信息在线需求还有差距。在平台建设二期阶段，我们按照涉密测绘地理信息保密处理方案，在涉密内网开展政务时空数据保密处理工作，并将处理完成后的非密但敏感的时空数据离线拷贝到政务外网中。

在时空数据脱密脱敏处理方面，采用国家认可的非线性保密处理技术对敏感的单层矢量数据进行机密性保护，在数据入库后，通过调用密码服务平台的商用密码接口，对数据中敏感字段进行加密，采用商用密码对切片的栅格位置信息进行机密性及栅格图片的完整性保护。

在时空大数据平台分级服务方面，依据用户的登录方式对用户权限进行管理，实现数据内容与精度的分级服务。对安全方式接入的授权用户提供高精度数据服务，采用商用密码技术来保证高精度数据服务的安全和定向可控；对普通方式接入的非安全认证用户提供低精度数据服务，以满足用户的使用需求；对未授权用户不提供服务，并采取安全管控措施防止数据被非法泄漏。如图3所示。

图3 时空大数据分级服务示意图

在时空信息数据安全传输方面，时空信息数据直接以服务的形式对外提供，采用对时空大数据平台透明的信道加密方式，通过集成商用密码算法和SSL VPN 协议的安全认证网关，建立安全接入终端与时空大数据平台之间安全通信链路，确保终端与时空大数据平台之间数据传输的机密性、完整性。

图2 政务时空数据加密处理总流程

3.关键技术

立足于国产化的核心技术产品，重点利用互联网在线抓取、物联网实时感知、地理编码、非结构化数据安全可控分发等成熟技术。

3.1 互联网在线抓取技术

根据指定的主题（如火灾、积水、盗窃等关键词，或POI、地图瓦片等Web 服务），自动从互联网中抓取相关内容，计算关联度，并进行数据清洗、质量评价、信息提取，用于时空大数据的变化发现与信息提取。

3.2 物联网实时感知技术

面向物联网有线／无线多源、多种类传感设备，突破了对接口、内容、格式等方面的自适应解析等技术，实现了可视化定制流程与参数调整，解决了物联网实时接入、流信息获取实时的难题。

3.3 地理编码技术

提出了基于多树索引的地名地址匹配技术。进行地址匹配时，程序首先通过地址要素词典采用正向最长匹配算法，同时完成地址字符串切分和地址要素匹配。有时不同的地址包含同名地址要素，最终可能匹配到多条地址，程序再根据打分排序算法，对地址树中匹配到的各条地址打分，确定最佳匹配结果。

3.4 非结构化数据安全可控分发技术

基于操作系统的文件系统过滤驱动技术，实现空间数据文件的加密存储保护和定向受控访问。整个加解密过程对空间数据引擎和GIS 平台是无感知的，不影响业务逻辑，最大限度的降低改造成本，并达到分发数据的安全保护。

4.应用成效

4.1 建设数字空间底座，实现高效的政务信息资源共享

构建集基础地理信息数据、公共专题数据、智能感知数据、互联网在线抓取数据等在内的智慧潍坊时空大数据资源体系，打造历史现状一体化、二三维一体化、室内室外一体化、地上地下一体化、虚实一体化、市县一体化的“六位一体化”潍坊全时空，为全市政务信息化应用提供时空信息全域一张图。

4.2 通过地名地址匹配引擎推动部门专题数据空间化的建设

根据城市的地名地址数据的采集与应用特点，建设地名地址匹配服务引擎，建设全潍坊市标准地名地址库，为各部门提供了专题数据自动匹配的服务支撑，大大缩短了各部门专题数据建设与应用的时间。

4.3 发挥时空大数据优势，创新政府决策模式

时空大数据不仅具备大数据的典型特性，还拥有丰富的语义特征和时空动态关联特性。通过对时空信息的大数据知识挖掘分析，找出它们之间的相关关系，为我们提供新的视野和有用的预测，将政府部门决策由经验决策提升为知识决策。

4.4 全面支撑基于时空信息的智慧潍坊深度应用

智慧潍坊时空大数据平台集成了跨部门地理信息政务资源，极大地提高了数据资源应用价值，先后广泛应用于发改委、税务、公安、大数据、城管、农业、水利等近80个部门和单位140 个业务系统，为潍坊市脱贫攻坚、生态文明建设、乡村振兴等提供了数据服务支撑，成为“城市大脑”的一部分。

5.结论

我们在时空大数据平台建设与实践中取得了一些初步成果，但随着技术的不断发展和应用需求的深入，智慧潍坊时空大数据平台建设与推广应用在政务资源共享方面依然任重而道远，比如公共专题、物联网实时感知数据涉及面广，时效性不高、更新较缓慢，比如平台数据更新发现机制不够成熟，比如如何从海量时空数据中更有效地发现知识，运用知识等。这些都离不开政府部门的统一思想、统筹规划、政策引导和协调推进，离不开各部门之间的密切合作，需要我们不断去研究实践，更需要我们拥有更好的数据洞察力和不断探索创新的精神。