冉慧敏，潘伯鳴，郭云嫣

（1.常州市測繪院，江蘇 常州 213003；2.常州市地理信息智能技術(shù)中心，江蘇 常州 213003）

1 引 言

“數(shù)字城市”地理空間框架作為一個(gè)城市法定的、統(tǒng)一的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施［1－3］已經(jīng)在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、工業(yè)與信息化進(jìn)程中發(fā)揮了重要作用，成為領(lǐng)導(dǎo)科學(xué)決策的重要工具、城市信息化建設(shè)的基礎(chǔ)平臺(tái)和提高人民生活質(zhì)量的便利幫手。2012年常州建設(shè)完成了“數(shù)字常州空間基礎(chǔ)信息（共享）平臺(tái)”，構(gòu)建了全市統(tǒng)一的空間基礎(chǔ)信息共享平臺(tái)，為“數(shù)字常州”建設(shè)提供了空間數(shù)據(jù)支撐，對城鄉(xiāng)規(guī)劃的高效管理、科學(xué)決策也起到了重要作用。

如今，在智慧城市建設(shè)階段，隨著科技不斷進(jìn)步和應(yīng)用需求快速變化，對空間基礎(chǔ)信息共享的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性、多終端適應(yīng)性、操作體驗(yàn)性、應(yīng)用自主性、管理可控性等方面均提出了新要求。常州市作為國家首批智慧城市試點(diǎn)城市，為有效支撐城市的建設(shè)和運(yùn)行，需對城市地理空間框架進(jìn)一步提升，與新型技術(shù)接軌迎接智慧城市新挑戰(zhàn)，因而適時(shí)提出了智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)建設(shè)。

2 建設(shè)內(nèi)容及總體框架

2.1 建設(shè)內(nèi)容

通過項(xiàng)目建設(shè)全面推動(dòng)數(shù)字常州空間基礎(chǔ)信息共享平臺(tái)的整合升級，切實(shí)提高時(shí)空信息在“智慧政務(wù)、智慧民生”等領(lǐng)域的應(yīng)用廣度和深度，為政府的科學(xué)決策、城市的智能管理、公眾的文化生活提供可靠的時(shí)空信息保障。同時(shí)，通過項(xiàng)目建設(shè)深入探索空間基礎(chǔ)信息在智慧城市階段的建設(shè)模式、共享模式和服務(wù)模式，突破核心技術(shù)，凝練工藝流程和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，為后續(xù)大規(guī)模的智慧城市各類平臺(tái)建設(shè)提供依據(jù)，為智慧常州建設(shè)奠定良好的空間基礎(chǔ)。

按照總體建設(shè)目標(biāo)，時(shí)空信息云平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容可分解為6大部分：① 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)；② 時(shí)空數(shù)據(jù)庫建設(shè)；③ 時(shí)空數(shù)據(jù)管理軟件建設(shè)；④ 時(shí)空信息云平臺(tái)建設(shè)；⑤ 支撐環(huán)境建設(shè)及系統(tǒng)集成；⑥ 示范應(yīng)用建設(shè)。

2.2 總體架構(gòu)

采用云GIS技術(shù)體系設(shè)計(jì)思路［4－5］，對平臺(tái)總體框架進(jìn)行如下設(shè)計(jì)，如圖1所示。

圖1 時(shí)空信息云平臺(tái)總體技術(shù)框架

2.2.1 基礎(chǔ)設(shè)施層（IaaS）

提供按需服務(wù)的硬件資源，采用虛擬化技術(shù)把計(jì)算資源、網(wǎng)絡(luò)資源、存儲(chǔ)資源虛擬化為資源池，按需向應(yīng)用提供服務(wù)。

2.2.2 大數(shù)據(jù)層（DaaS）

提供彈性的數(shù)據(jù)服務(wù)，時(shí)空信息云平臺(tái)以豐富的時(shí)空信息為基礎(chǔ)，包含矢量地形、柵格地形、航空攝影像片、衛(wèi)星遙感影像、電子地圖、專題圖以及規(guī)劃現(xiàn)狀等各類數(shù)據(jù)。

2.2.3 平臺(tái)服務(wù)層（PaaS）

作為時(shí)空信息云平臺(tái)的核心層，它將現(xiàn)有各種業(yè)務(wù)能力進(jìn)行整合，包括能力接入引擎、GIS能力宿主、應(yīng)用服務(wù)宿主、業(yè)務(wù)模型引擎和知識組裝引擎5類。平臺(tái)服務(wù)層向下根據(jù)業(yè)務(wù)能力需要測算基礎(chǔ)服務(wù)能力，通過IaaS提供的API調(diào)用硬件資源向上提供業(yè)務(wù)調(diào)度中心服務(wù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)的各種資源，并將其通過API開放給SaaS用戶。

2.2.4 應(yīng)用軟件層（SaaS）

架構(gòu)于平臺(tái)服務(wù)層，針對時(shí)空數(shù)據(jù)各類智慧應(yīng)用所提供的開發(fā)API、原子級基礎(chǔ)應(yīng)用、智能分析類應(yīng)用及基于知識的業(yè)務(wù)建模框架。

3 技術(shù)路線

（1）采用統(tǒng)一的時(shí)空數(shù)據(jù)描述框架，將現(xiàn)狀和歷史的基礎(chǔ)地理信息成果（包括柵格地形地圖、數(shù)字正射影像圖、矢量地形圖、地名地址、各類專題圖層等）按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理、整合，并按照空間數(shù)據(jù)建設(shè)與管理原則，對地理信息成果數(shù)據(jù)進(jìn)行合理有效的管理，建設(shè)一個(gè)包含多種數(shù)據(jù)類型的時(shí)空數(shù)據(jù)庫。

（2）基于ArcEngine開發(fā)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對時(shí)空數(shù)據(jù)的入庫、瀏覽、查詢、更新、歸檔、制圖和輸出。

（3）基于SOA架構(gòu)和Flex富客戶端技術(shù)構(gòu)建時(shí)空信息平臺(tái)的公眾版平臺(tái)、政務(wù)版平臺(tái)和局內(nèi)網(wǎng)版平臺(tái)。

（4）采用統(tǒng)一的時(shí)空數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和索引框架以及豐富的時(shí)空數(shù)據(jù)展現(xiàn)方式實(shí)現(xiàn)對各種類型數(shù)據(jù)的時(shí)空一體化的存儲(chǔ)、檢索和展現(xiàn)。

（5）B／S應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)二三維聯(lián)動(dòng)，在同一界面、兩個(gè)窗口分別采用二維及三維方式展示同一個(gè)區(qū)域范圍的管線數(shù)據(jù)，對其中一個(gè)窗口的瀏覽、查詢操作將實(shí)時(shí)映射到另一個(gè)窗口，實(shí)現(xiàn)二三維展示的無縫融合。

（6）基于全站可配置技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了智能定制系統(tǒng)。支持對界面布局、風(fēng)格樣式、數(shù)據(jù)內(nèi)容和功能模塊的自定義配置；通過自動(dòng)容器托管技術(shù)，可以將定制出的應(yīng)用自動(dòng)托管到平臺(tái)上，也可將定制好的應(yīng)用下載到本地部署。

4 關(guān)鍵技術(shù)

4.1 在線自助制圖技術(shù)

根據(jù)對制圖場景的分析總結(jié)提供了針對特定應(yīng)用場景的自助制圖技術(shù)。該技術(shù)支持用戶借助交互制圖方式，選用平臺(tái)提供的多種地圖服務(wù)為底圖，在線采集用戶需要的矢量數(shù)據(jù)并提供下載保存。同時(shí)，用戶可在線添加本地?cái)?shù)據(jù)，在線進(jìn)行符號化等個(gè)性化操作，實(shí)現(xiàn)專題圖件的在線繪制和輸出，滿足用戶在線“看圖、用圖、制圖、出圖”的需要。

4.2 多時(shí)態(tài)空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與檢索技術(shù)

提供了包括數(shù)據(jù)建庫與存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)索引、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)展現(xiàn)的全體系多時(shí)態(tài)空間數(shù)據(jù)解決方案。支持矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)與瓦片數(shù)據(jù)的入庫歸檔。每個(gè)矢量圖層、柵格圖層和瓦片圖層都對應(yīng)唯一的元數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)的時(shí)態(tài)通過元數(shù)據(jù)進(jìn)行描述。

對入庫的所有數(shù)據(jù)同時(shí)建立空間索引和時(shí)間索引。除常見的空間檢索外，還提供時(shí)間檢索及時(shí)空一體化的檢索方式。主要的時(shí)間檢索方式包括時(shí)間范圍檢索、時(shí)間點(diǎn)檢索、單要素歷史變遷檢索；時(shí)空一體化的檢索方式包括指定空間范圍和指定時(shí)間點(diǎn)的空間要素查詢等。

4.3 分布式空間數(shù)據(jù)集成與展現(xiàn)技術(shù)

提供了在線上傳、在線注冊、實(shí)時(shí)集成等多種技術(shù)手段，支持將分布在各個(gè)部門、各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)集成到平臺(tái)中。平臺(tái)提供數(shù)據(jù)的在線上傳接口，可以將分布在各個(gè)科室的數(shù)據(jù)通過在線上傳方式將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)進(jìn)平臺(tái)上。

對于有些不方便放到平臺(tái)上的數(shù)據(jù)，或者一些由于更新頻率較高難以實(shí)現(xiàn)頻繁上傳更新的數(shù)據(jù)，為方便供其他應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程中調(diào)用，平臺(tái)采用各部門本地維護(hù)，以地圖服務(wù)方式接入共享。對于由各科室維護(hù)但并非用來供其他應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)用的數(shù)據(jù)就需要集成后由平臺(tái)本身使用。處理這些數(shù)據(jù)可以使用平臺(tái)內(nèi)部的服務(wù)集成機(jī)制，通過配置的方式將服務(wù)集成進(jìn)來，并在平臺(tái)中直接進(jìn)行展示和應(yīng)用。

4.4 智能應(yīng)用定制技術(shù)

允許用戶自定義界面、功能與數(shù)據(jù)，生成自己的應(yīng)用，并可以將應(yīng)用托管到平臺(tái)上。在定制過程中，用戶有兩種數(shù)據(jù)選擇方式：① 選擇平臺(tái)現(xiàn)有數(shù)據(jù)；② 添加用戶本地圖層。除了數(shù)據(jù)的自定義外，還提供如下方面的定制支持：① 應(yīng)用基本信息定制。包括應(yīng)用的標(biāo)題、logo圖片、top背景圖片的定制。②界面布局的定制。預(yù)先提供多種界面布局樣式選擇；預(yù)先提供多種界面風(fēng)格選擇。③ 功能定制?？梢愿鶕?jù)自身需要選擇需要添加到應(yīng)用中的功能。定制好的應(yīng)用可以直接托管到平臺(tái)上，由平臺(tái)進(jìn)行自動(dòng)部署并生成相應(yīng)URL地址供外部訪問，同時(shí)亦可將定制好的應(yīng)用打包下載后部署到用戶本地應(yīng)用服務(wù)器中。

5 結(jié)束語

以智慧常州時(shí)空信息云平臺(tái)為案例，探討了智慧城市背景下城市時(shí)空信息的管理、共享及其建設(shè)方式，重點(diǎn)探索了時(shí)空數(shù)據(jù)的組織與索引技術(shù)，并提出了在線自助制圖、在線智能應(yīng)用定制等新的共享思路，以滿足各個(gè)共享部門在數(shù)據(jù)共享、地圖共享、服務(wù)共享、應(yīng)用共享等不同層次的GIS共享應(yīng)用需求。

［1］ 王家耀，劉嶸，成毅等.讓城市更智慧［J］.測繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)，2011，28（2）：79－83.

［2］ 李成名.從數(shù)字城市走向智慧城市［J］.地理空間信息，2013：8－10.

［3］ 李維森.數(shù)字中國的建設(shè)與智慧城市的探索［J］.地理信息世界，2013，20（2）：1－5.

［4］ 吳邊，吳信才.Cloud GIS關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2011，32（4）：1342－1346.

［5］ 林德根，梁勤歐.云GIS的內(nèi)涵與研究進(jìn)展［J］.地理科學(xué)進(jìn)展，2012，31（11）：1519－1528.