孫 麗， 殷 年， 陳江華

(合肥市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院，安徽 合肥 230061)

0 引 言

智慧城市數(shù)字空間建設(shè)是支撐智慧城市運(yùn)營(yíng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，作為智慧城市建設(shè)的重要組成，已經(jīng)在智慧城市建設(shè)和城市運(yùn)行管理中得到了廣泛深入應(yīng)用，發(fā)揮了基礎(chǔ)支撐作用，極大地提高了城市管理能力和水平。推動(dòng)智慧城市數(shù)字空間建設(shè)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)科學(xué)化的城市規(guī)劃建設(shè)、精細(xì)化的城市運(yùn)營(yíng)管理、智慧化的信息服務(wù)將起到不可或缺的作用。本文通過(guò)采集、匯聚、融合地理信息時(shí)空大數(shù)據(jù)，打造以數(shù)據(jù)(信息)服務(wù)及空間可視化場(chǎng)景為支撐的數(shù)據(jù)服務(wù)和信息應(yīng)用支撐體系，促進(jìn)城市數(shù)據(jù)資源融合，從而為政府宏觀決策、應(yīng)急管理、社會(huì)公益服務(wù)提供信息綜合數(shù)字空間服務(wù)，為城市發(fā)展提供有力的輔助決策支持，推動(dòng)城市治理體系和治理能力現(xiàn)代化，為政府提升社會(huì)治理能力、優(yōu)化民生服務(wù)、推進(jìn)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展提供數(shù)據(jù)支撐，推動(dòng)多個(gè)行業(yè)委辦局聯(lián)動(dòng)和智慧示范應(yīng)用落地，為新型智慧城市建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

1 數(shù)字空間服務(wù)支撐平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)路線

1.1 基于空天地一體化信息獲取手段構(gòu)建地理時(shí)空大數(shù)據(jù)技術(shù)

利用空天地一體化信息獲取技術(shù)，通過(guò)傳統(tǒng)測(cè)繪與新型測(cè)繪相結(jié)合的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)測(cè)繪產(chǎn)品和新型測(cè)繪產(chǎn)品的高效生產(chǎn)，滿足地理時(shí)空數(shù)據(jù)生產(chǎn)的要求，形成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的數(shù)字空間基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)，并在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和信息安全框架下，建設(shè)數(shù)字空間的應(yīng)用和服務(wù)，形成整合和支撐各應(yīng)用系統(tǒng)的能力。

1.2 基于可視化業(yè)務(wù)建模引擎的眾源數(shù)據(jù)自動(dòng)在線融合技術(shù)

為了持續(xù)、實(shí)時(shí)、高效地進(jìn)行眾源數(shù)據(jù)的抽取和匯聚，本文基于可視化業(yè)務(wù)建模引擎的眾源數(shù)據(jù)自動(dòng)在線融合技術(shù)，接入了多源、異構(gòu)和實(shí)時(shí)的各類業(yè)務(wù)專題數(shù)據(jù)，可視化業(yè)務(wù)建模引擎基于平臺(tái)服務(wù)對(duì)象的業(yè)務(wù)情況設(shè)計(jì)，面向業(yè)務(wù)用戶提供了常用、成熟的算法和模型，通過(guò)服務(wù)接口、連接數(shù)據(jù)庫(kù)的方式接入外部系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，也能接入以文本、文件形式存放的數(shù)據(jù)，同時(shí)還能接入物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)的感知數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，構(gòu)建了集任務(wù)設(shè)計(jì)、任務(wù)調(diào)度、計(jì)算執(zhí)行于一體的作業(yè)組件與實(shí)時(shí)計(jì)算，通過(guò)流程的可視化任務(wù)定制，實(shí)現(xiàn)了眾源數(shù)據(jù)的自動(dòng)在線融合，挖掘數(shù)據(jù)的價(jià)值。

1.3 基于Hive+Cloudera Manager的時(shí)空地理數(shù)據(jù)混合存儲(chǔ)技術(shù)

本文基于Hive+Cloudera Manager的時(shí)空大數(shù)據(jù)混合存儲(chǔ)技術(shù)，通過(guò)Cloudera Manager搭建了一套時(shí)空大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理的集群平臺(tái)，統(tǒng)一管理所有集群節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡和高可用。通過(guò)采用基于Hive的眾源異構(gòu)數(shù)據(jù)混合存儲(chǔ)模式，來(lái)規(guī)范化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，自動(dòng)創(chuàng)建最優(yōu)的空間數(shù)據(jù)索引，并優(yōu)化和擴(kuò)展DDL、DML支持，解決了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式下的海量數(shù)據(jù)管理、高并發(fā)讀寫以及擴(kuò)展性的瓶頸問(wèn)題，將平臺(tái)匯聚的海量的基礎(chǔ)地理信息、公共專題和物聯(lián)感知數(shù)據(jù)進(jìn)行了高效存儲(chǔ)，具有可擴(kuò)展性、延展性和良好的容錯(cuò)性，并對(duì)外提供查詢服務(wù)，同時(shí)滿足了離線數(shù)據(jù)的挖掘需求。

1.4 基于有限狀態(tài)機(jī)的政務(wù)地理信息過(guò)程控制技術(shù)

建立了基于有限狀態(tài)機(jī)的政務(wù)地理信息協(xié)作采集更新模型，為各部門采集政務(wù)地理信息資源提供工具，不僅能夠采集位置信息，還能夠根據(jù)各行業(yè)的需求采集屬性信息，采集的各類數(shù)據(jù)匯聚到平臺(tái)后可對(duì)外共享。實(shí)現(xiàn)了政務(wù)地理信息要素的“一站式”采集、校核、更新、共享、發(fā)布以及采集過(guò)程歷史回溯、規(guī)定時(shí)效內(nèi)的更新操作等。

2 地理時(shí)空大數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

本文通過(guò)利用航空攝影、地面車載掃描、地面測(cè)量及地下探測(cè)等方式，獲取城市范圍內(nèi)衛(wèi)星及航空攝影遙感影像、數(shù)字正射影像圖、數(shù)字高程模型、數(shù)字線劃圖、三維模型等傳統(tǒng)地理信息數(shù)據(jù)，以及實(shí)景影像、傾斜影像和激光點(diǎn)云等新型測(cè)繪產(chǎn)品數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理、編碼、分析和建庫(kù)，形成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的數(shù)字空間地理數(shù)據(jù)庫(kù)；同時(shí)匯聚人口、國(guó)土規(guī)劃、宏觀經(jīng)濟(jì)和建筑物等專題信息，構(gòu)建統(tǒng)一的人口庫(kù)、宏觀經(jīng)濟(jì)庫(kù)、建筑物數(shù)據(jù)庫(kù)等專題數(shù)據(jù)庫(kù)；通過(guò)地址匹配和編碼技術(shù)，構(gòu)建數(shù)字空間的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系，為城市交通、環(huán)境、能源、經(jīng)濟(jì)行為和城市文化生活等大數(shù)據(jù)的可視化、分析和應(yīng)用。時(shí)空大數(shù)據(jù)庫(kù)管理的主體是地理大數(shù)據(jù)，本文時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)按照空間維度、時(shí)間維度、專題維度三個(gè)維度進(jìn)行組織，并充分考慮空間和屬性如何關(guān)聯(lián)、現(xiàn)狀與歷史如何關(guān)聯(lián)，以及二維與三維如何關(guān)聯(lián)，經(jīng)數(shù)據(jù)匯聚、空間處理、數(shù)據(jù)檢查、數(shù)據(jù)入庫(kù)等工作業(yè)務(wù)流程，完成數(shù)據(jù)建設(shè)。業(yè)務(wù)流程如圖1所示。

圖1 地理時(shí)空大數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

3 “數(shù)字空間”服務(wù)支撐平臺(tái)建設(shè)

3.1 平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

“數(shù)字空間”服務(wù)支撐平臺(tái)是在基礎(chǔ)設(shè)施層和地理時(shí)空大數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，將GIS數(shù)據(jù)資源、GIS平臺(tái)資源進(jìn)行深度整合，面向業(yè)務(wù)用戶直接提供各種類型的云服務(wù)，為各類用戶提供數(shù)據(jù)支持。平臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)總體上基于ArcGIS技術(shù)體系進(jìn)行開發(fā)，主要滿足時(shí)空大數(shù)據(jù)交換、組織、管理、發(fā)布、服務(wù)、應(yīng)用、運(yùn)維等需求。其總體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 智慧城市數(shù)字空間服務(wù)支撐平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

3.2 平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

(1)運(yùn)維管控子平臺(tái)：基于服務(wù)共享與運(yùn)維管理解決方案執(zhí)行統(tǒng)一監(jiān)管、多方參與的資源運(yùn)行維護(hù)機(jī)制，涵蓋基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、平臺(tái)層、應(yīng)用層等資源在內(nèi)的綜合運(yùn)維。

(2)數(shù)據(jù)交換及共享子平臺(tái)：提供各業(yè)務(wù)系統(tǒng)、智慧城市建設(shè)相關(guān)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換的支持能力，提供數(shù)據(jù)交換服務(wù)；實(shí)現(xiàn)信息資源的數(shù)據(jù)交換和整合，實(shí)現(xiàn)已注冊(cè)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)互通；通過(guò)數(shù)據(jù)整合功能采集外部數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)比對(duì)、清洗、轉(zhuǎn)換、異常處理等整合服務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息資源的更新。

(3)信息資源服務(wù)中心建設(shè)：負(fù)責(zé)資源匯集、發(fā)布、信息產(chǎn)品訂閱的信息資源服務(wù)。用戶可以在線查詢、申請(qǐng)平臺(tái)的各類信息資源，還可通過(guò)服務(wù)注冊(cè)的方式共享發(fā)布自己的資源及服務(wù)，含信息資源編目、資源目錄管理、在線資源查閱、數(shù)據(jù)共享發(fā)布等內(nèi)容。

(4)應(yīng)用服務(wù)中心建設(shè)：應(yīng)用服務(wù)中心通過(guò)門戶網(wǎng)站為政務(wù)、公眾以支持多種形式終端的方式提供應(yīng)用服務(wù)；以二維、三維、虛擬現(xiàn)實(shí)、全景等多種方式的可視化展現(xiàn)及服務(wù)；同時(shí)提供向?qū)降膽?yīng)用搭建模板，為應(yīng)用發(fā)展提供肥沃的“生長(zhǎng)土壤”，滿足開發(fā)豐富GIS應(yīng)用系統(tǒng)的需求。

(5)時(shí)空大數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)分析：大數(shù)據(jù)挖掘運(yùn)營(yíng)提供了一個(gè)基于大數(shù)據(jù)的智慧城市服務(wù)，提供數(shù)據(jù)內(nèi)在關(guān)系和價(jià)值的分析挖掘工具，包括多種算法和挖掘分析模型，形成數(shù)據(jù)挖掘知識(shí)，對(duì)導(dǎo)入的各類數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘分析場(chǎng)景從模型庫(kù)中選擇對(duì)應(yīng)的大數(shù)據(jù)工具集進(jìn)行組裝，并將結(jié)果發(fā)布到行業(yè)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文的研究成果已經(jīng)成功應(yīng)用于合肥市相關(guān)園區(qū)智慧城市建設(shè)項(xiàng)目中，實(shí)現(xiàn)了地理時(shí)空大數(shù)據(jù)采集建庫(kù)、基于數(shù)字空間服務(wù)支撐平臺(tái)的地理時(shí)空大數(shù)據(jù)服務(wù)，并逐步推動(dòng)了平臺(tái)在各業(yè)務(wù)部門的落地應(yīng)用，后期將進(jìn)一步深化各類智慧應(yīng)用體系的數(shù)據(jù)服務(wù)共享，重點(diǎn)圍繞輔助政府科學(xué)決策、信息化管理等方面拓展平臺(tái)應(yīng)用功能，提高平臺(tái)應(yīng)用的廣度和深度。