“智慧江苏”市县地理信息公共服务运行监管平台的设计与实现

赵萍，金恒旭，张书亮

1. 江苏省基础地理信息中心，南京 210013；

2. 南京师范大学 地理科学学院，南京 210023

1 引 言

“十二五”“十三五”期间，在江苏省测绘地理信息主管部门的推动和指导下，江苏省各设区市及大部分县级市通过“数字城市地理空间框架”“智慧城市时空大数据平台”等项目的建设，建成了覆盖市县的地理信息公共服务机制、数据及软件体系，解决了城市地理信息应用服务中的公共产品种类匮乏、服务方式水平低等突出问题，有力促进了测绘地理信息成果的广泛应用，提高了测绘公共服务能力和水平（崔巍，2018；梁军和黄骞，2013）。

当前，以市县时空大数据平台（马照亭等，2019）为代表的地理信息公共产品从建设逐步转为推广应用和运行管理，在适应新的发展需求时，一些新的问题和矛盾逐渐凸显（乔朝飞等，2022；陈春晖等，2020）。一是在市县独立建设与江苏省统一监管方面，市县时空大数据平台的建设虽有相应的测绘行业标准规范支撑，但受经费投入渠道及成果应用范围所限，主要以独立建设方式为主，使得平台的运行信息、应用推广信息、服务能力信息等囿于平台本身，不利于省级测绘地理信息主管部门掌握和使用，也无法对该信息进行分析和挖掘，最终导致江苏省难以对市县时空大数据平台进行监管和决策指导。二是在市县时空大数据平台运行管理需求与信息化支撑体系方面，由于市县时空大数据平台建成后，大量类型不同的成果资源需要管理和维护，往往需要较高水平的专业人员或省市协同才能正常开展运行管理及维护工作。三是当前江苏省正处于深化测绘地理信息制度改革、创新测绘地理信息管理方式、形成适应经济发展新常态的测绘地理信息管理体制机制的改革关键期，市县地理信息公共服务一体化监管模式与技术手段方法的创新成为改革的重要抓手和切入点（邓伟等，2023）。

鉴于此，江苏省自然资源厅于2019 年在全国范围内率先探索了市县地理信息公共服务统一监管的技术体系和方法机制，依托“智慧江苏”研发了市县地理信息公共服务一体化监管系统，推进了监管自动化、智能化，提高了监管方法多样性，拓展和丰富了“智慧江苏”时空大数据平台的建设内涵，实现了省市县时空大数据平台运行状况和应用效果的监测评估，形成了江苏省时空大数据平台一体化服务体系和常态化监测体系。

2 总体设计

“智慧江苏”市县地理信息公共服务运行监管平台的总体框架分为支撑层、数据层、服务层和应用层，如图1 所示。

图1 总体框架Fig.1 Overall framework

1）支撑层

支撑层是平台建设和运行需要使用的计算机软件、硬件设备、网络、政策法规和标准体系等基础设施，是平台建设的基础环境。监管平台建设充分利用“智慧江苏”时空大数据平台的软硬件环境与基础设施来构建满足平台建设所需的软硬件及网络环境。

2）数据层

数据层主要由监管数据和支撑数据两部分组成。监管数据主要包括支撑环境、服务资源、平台软件、平台用户、应用系统和平台日志等监管对象所对应的数据。支撑数据包括用户信息和平台信息等基础信息数据，用于支撑平台的用户登录、切换等功能。数据层采用PostgreSQL 数据库与InfluxDB管理软件实现海量数据的采集、存储和管理，确保数据的高效存取和快速访问。

3）服务层

服务层包括功能服务和集成接口，监管平台应用提供功能基础和对外接口应用。功能服务包括信息查询、信息统计、运行分析、报告输出、异常检测、单点登录、权限管理和日志管理等服务，集成接口包括平台软件基本信息和访问信息、服务资源基本信息与访问信息、应用系统基本信息及访问信息，以及平台用户基本信息和访问信息等接口。

4）应用层

应用层是在服务层的基础上构建监管平台应用，包括PC 终端和大屏终端两部分：PC 终端包括省市监管、平台监管、异常检测和系统管理；大屏终端包括省级大屏与市级大屏。应用层是用于发布、展示实时监管信息，实现自动化监管，提高地理信息公共服务平台监管水平，为相关政府部门和机构提供辅助决策与公共服务能力。

3 公共服务监管运维指标体系及关键技术

3.1 地理信息公共服务监管运维指标体系

地理信息公共服务监管运维平台设计并构建了6 类监管内容、18 个监管指标、88 个监管参数。监管内容分为支撑环境、平台软件、服务资源、应用系统、平台用户、平台日志共6 类，如图2 所示：

图2 监管内容Fig.2 Supervision content

（1）支撑环境是市县地理信息公共服务平台部署的服务器硬件配置及基础软件；

（2）平台软件是需要监管的市县地理信息公共服务平台站点；

（3）服务资源是市县地理信息公共服务平台发布的各类空间数据服务资源；

（4）应用系统是各市县行业应用部门基于市县地理信息公共服务平台搭建的应用系统；

（5）平台用户是市县地理信息公共服务平台中的用户、角色；

（6）平台日志是市县地理信息公共服务平台记录的系统日志。

3.2 面向市县平台监管的Agent 技术

基础设施正常运行是公共服务平台持久、稳定运行的首要条件。因此，实现自动化收集平台监管数据，对于提高公共服务平台稳定性有重要意义，同时减少监管人员工作量。监管平台需要实现对多市县的地理信息公共服务平台的统一运行监管。

通过在市县地理信息公共服务平台运行的服务器上安装代理Agent 收集平台监管数据与支撑环境数据Agent（侯富等，2015）；并上报至监管服务器，储存在数据库中，用于监管平台查询统计、展示，具体如图3 所示。

图3 一体化软件监管Fig.3 Integrated software supervision

图4 InfluxDB 架构Fig.4 Architecture diagram of InfluxDB

1）客户端Agent

客户端Agent 用于获取地理信息公共服务平台相关服务器的基本信息，如操作系统类型、版本等；获取服务器的状态信息，如数据库软件服务状态等；获取地理信息公共服务平台的基本信息与状态信息，如服务地址、状态等。然后将以上数据上报至监管服务器存储（赵莉和李君茹，2022）。

2）监管服务器

数据接收器接收各个Agent 上报的数据，并继续上报至告警判定。数据收集器将接收的数据上报至监管数据库，数据存储、归档，用以查询。数据库将数据查询结果上报至监管数据库，用以展示、分析等（黄楠和刘斌，2010）。

3）监管平台

将数据查询结果进行处理，进一步分析后以图表形式展现。

3.3 基于时间序列与关系型双数据库的存储方法

在省市县一体化监管理念的基础上，为了保障监管数据的实时性，实现对业务信息明细的详尽保存，保障数据上报的较高性能，监管平台采用双数据库存储方案。使用开源的时间序列数据库InfluxDB 存储实时与明细信息，解决性能与实时性问题；使用开源的对象关系型数据库管理系统PostgreSQL 存储汇总与统计信息，保证与上报接口的高效对接（宗平和李雷，2017；薛玉强和陈平雁，2015；肖祥红，2019）。

双数据库的存储方案提供了性能高且丰富的数据，为省级大屏与市级大屏展示监管指标的实时数据及统计数据提供了支撑，数据库的接口服务可以对接多类型平台，满足省市县三级众多部门对监管数据的监管巡检、统计分析、实时展示等需求，实现了数据共享服务化、功能实现服务化（程晓燕，2017）。

实时采集平台的运行监管数据是公共服务平台持久、稳定监管的重要支撑性内容。因此，实现基础设施自动化实时监管数据存储，对于提高公共服务平台稳定性有重要意义。平台通过InfluxDB 实现监管数据的实时采集与存储（刘洋等，2023）。InfluxDB 是开源的分布式时序、时间和指标数据库。时间序列数据库是数据格式里包含Timestamp 字段的数据，如某一时间CPU 频率与内存占用等。InfluxDB 架构如图 4 所示。InfluxDB 的实时特点体现在以下三方面：数据采集，与时间相关的数据采集函数的灵活使用（如最大、最小、求和等）；数据存储，对实时大量数据进行计算；实时SQL 引擎，支持任意的实时事件数据查询（徐化岩和初彦龙，2019；郭彬等，2022；张帅等，2023）。

3.4 面向精细数据采集的Telegraf 插件技术

地理信息公共服务平台在运行过程中产生应用访问数据、平台访问数据、服务资源访问数据、操作日志、用户登录日志等碎片化数据，需要对这些数据进行智能采集整合。因此，实现基础设施自动化监测，对于提高公共服务平台稳定性有重要意义，同时减少运维人员工作量。平台通过Telegraf实现精细数据采集。

Telegraf 是Go 语言编写的metrics 收集、处理、聚合的代理，其设计目标是较小的内存使用。Telegraf 架构如图5 所示。Telegraf 采集的流程首先是通过日志进行增量数据获取，再传入分布式代理层，之后汇总到日志收集器，通过spout 进行流处理和规划最终到展示层。

图5 Telegraf 架构Fig.5 Architecture diagram of Telegraf

3.5 基于Grafana 的多时序监管数据可视化技术

监管平台在Grafana 配置好InfluxDB 数据源，可以将CPU、内存、网络等支撑环境数据以图表的形式的可视化展示出来，并提供机器名、时间等多种方式切换，方便快速地查看服务器运行状况。

Grafana 是一个纯粹的HTML/JS 应用，配置好数据源为InfluxDB 后，通过规则配置，可配置相关监控规则，包含相关逻辑、时间跨度及监控告警条件，仅支持一种条件类型Query。Query 的结果和聚合函数将会是一个单一的值，用于后面判断是否超过了阈值（徐化岩和初彦龙，2019）。

4 监管平台实现

4.1 功能实现

监管平台系统主要包括省级监管、市级监管、运行监管、运行简报和系统管理五大模块，不同模块之间是一种松散耦合的关系，具有良好的可扩展性。“智慧江苏”市县地理信息公共服务运行监管平台省级大屏实现效果，如图6 所示。

图6 “智慧江苏”市县地理信息公共服务运行监管平台省级大屏Fig.6 The provincial large screen of “Smart Jiangsu” city and county geographic information public service operation supervision platform

4.2 平台特色

（1）借鉴自动化监管理念，面向江苏省市县地理信息公共服务平台形成了统一监管的技术与方法体系。

监管的目标是提高效率、降低成本、简便管理、提高系统扩展性等，其最终理念是让监管随需而取、取而则用、弹性灵动，将复杂的监管事项化繁为简。监管理念由组织管理模式、制度规范管理体系和技术支撑体系三级监管模式实现。组织管理模式是管理机制与管理框架；制度规范管理体系是制度规范与管控流程；组织管理模式决定了制度规范管理体系的制定，制度规范管理体系又决定了技术支撑体系中具体监管的功能实现。

“智慧江苏”市县地理信息公共服务运行监管平台在建设过程中借鉴此理念与实现方法，面向市县地理信息公共服务平台的监管需求，设计了省市县三级协同监管模式，并在此基础上进行了软件系统的开发，形成了面向江苏省市县地理信息公共服务平台统一监管的技术与方法体系。

（2）集成了22 个地理信息公共服务平台软件，形成了统一的省级监管环境。

根据项目试点部署，接入了“智慧淮安”时空大数据平台和“智慧洪泽”时空大数据平台两个试点平台；并在此基础上扩大试点，拓展接入了“智慧江苏”时空大数据平台、天地图·江苏、“智慧徐州”时空大数据平台和“智慧新沂”时空大数据平台等异构平台。

通过一年的试运行，针对接入的22 个平台软件，采集到服务总数326 个、应用总数23 个，服务访问量31551 条、应用访问量9806 条，针对服务器、平台、服务的警报数量31292 条、预警数量14010 条。基于平台提供的监管信息，详细展示分析了接入平台的服务、应用和支撑环境状况，并能够做到及时预警告警，从而形成了统一的省级监管环境。

（3）基于开放的监管体系，平台具有支持接入异构地理信息公共服务平台的能力。

“智慧江苏”市县地理信息公共服务运行监管平台在建设中遵循开放兼容的原则，接口服务主要面向市县地理信息公共服务平台进行了设计和开发，同时兼顾“智慧江苏”时空大数据平台、天地图·江苏等异构平台的接入需求，制定了统一的平台接入接口技术规范。本技术规范既可用于已有市县地理信息公共服务平台软件的优化完善，也可作为新建平台软件应用接口规划、设计和开发的指导依据。通过技术规范的制定，确保了异构平台数据服务、应用系统、用户信息及平台访问等业务信息的接入；同时利用推送和直连两种接入方式确保了在单向网络连通的情况下，仍能实现市县平台的有效监管。

（4）具有多层次监管应用服务模式。

面向省、市、县三级部门用户，实现了“智慧江苏”市县地理信息公共服务平台省级监管、市级监管和运行监管三种应用模式，提供了省级大屏与市级大屏展示监管指标的实时参数及统计数据，开发了接口服务以支持多种类型的地理信息公共服务平台的接入，满足了省、市、县三级部门对监管数据统计分析、大屏展示、异常检测、短信通知等方面的需求，实现了数据共享服务化、功能实现服务化，满足了各类型用户掌握地理信息公共服务平台运行信息的迫切需求。

5 结 论

本文通过“智慧江苏”市县地理信息公共服务运行监管平台的建设，制定了统一的标准规范，建立了监管信息数据库，开发了监管平台和市县接入软件，为江苏省市县地理信息公共服务平台提供了一个统一、规范的监管环境。这不但能够提高省级测绘管理部门对市县地理信息公共服务平台的管理能力，而且能够提高市县地理信息公共服务平台本身的服务水平，推进江苏省数字城市、智慧城市监管工作。在应用中实现与业务结合的各类数据资源的共建共享，更能凸显其经济效益和社会效益。通过接入更多数量、更多种类的市县地理信息公共服务平台或其他行业地理信息平台（系统），并对监管信息进行进一步提取和大数据分析，建成了覆盖测绘地理信息行业的综合监管体系，实现了江苏省地理信息行业监管一盘棋。