王 康

(江西省國(guó)土空間調(diào)查規(guī)劃研究院,江西 南昌 330025)

0 引言

信息化是實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的重要途徑,是推動(dòng)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然要求。隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、AI技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘、知識(shí)管理、社交網(wǎng)絡(luò)等新一代技術(shù)工具的不斷應(yīng)用,原有數(shù)字城市的功能已不能滿足現(xiàn)有條件下的需求。從2013年開(kāi)始,國(guó)家相關(guān)部委先后分批次開(kāi)展了國(guó)家級(jí)智慧城市及專(zhuān)項(xiàng)試點(diǎn)城市建設(shè),各試點(diǎn)所在省份也先后制定并出臺(tái)了省級(jí)智慧城市發(fā)展規(guī)劃或頂層設(shè)計(jì)。中央網(wǎng)信辦、國(guó)家互聯(lián)網(wǎng)信息辦于2015年底提出了“新型智慧城市”概念。國(guó)家“十三五”規(guī)劃綱要明確提出要建設(shè)一批新型示范性智慧城市[1]。在此環(huán)境下,2016年10月,湖口縣明確提出開(kāi)展“智慧湖口地理空間信息共享平臺(tái)”建設(shè),并于2019年12月完成建設(shè)。

1 瓦片技術(shù)

1.1 柵格瓦片技術(shù)

柵格瓦片技術(shù)最早推出在21世紀(jì)初期,為實(shí)現(xiàn)多尺度、多類(lèi)型的空間數(shù)據(jù)共享和互操作,滿足基于互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境提供空間信息管理和發(fā)布的需求而推出的一項(xiàng)分布式技術(shù),是目前比較傳統(tǒng)和非常成熟的一種技術(shù)。該技術(shù)極大地降低了服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)帶寬的負(fù)擔(dān),滿足了用戶(hù)快速瀏覽地圖的需求。目前,國(guó)內(nèi)大多數(shù)在線地圖應(yīng)用都采用了柵格瓦片技術(shù),如天地圖、百度地圖等。

1.2 矢量瓦片技術(shù)

隨著移動(dòng)應(yīng)用和高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的逐漸深入,柵格瓦片技術(shù)存在的地圖服務(wù)數(shù)據(jù)生產(chǎn)周期長(zhǎng)、數(shù)據(jù)更新困難、地圖網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)量大、在線地圖樣式固化單一、高清大屏顯示效果不理想、用戶(hù)互交困難等方面的缺點(diǎn)愈發(fā)明顯,已經(jīng)無(wú)法滿足應(yīng)用的需求。針對(duì)柵格瓦片技術(shù)性能瓶頸,矢量瓦片技術(shù)具有高效的地理空間信息矢量數(shù)據(jù)索引構(gòu)建算法、分級(jí)索引調(diào)度與GPU加速并行渲染技術(shù),實(shí)現(xiàn)了海量矢量數(shù)據(jù)在前端在線地圖的快速渲染和高效瀏覽,為用戶(hù)提供了在線地圖的定制方案。該技術(shù)還兼容了WMS、WMTS的OGC標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口,最大化拓展應(yīng)用領(lǐng)域。

2 矢量瓦片應(yīng)用實(shí)例

2.1 技術(shù)路線

面向湖口地理信息服務(wù)展示與應(yīng)用的服務(wù)要求,本研究利用北京吉威數(shù)源信息技術(shù)有限公司提供的GEOWAY IME在線地圖服務(wù)引擎,按照統(tǒng)一的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)技術(shù)規(guī)范開(kāi)展數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)設(shè)計(jì),通過(guò)建庫(kù)工具軟件對(duì)湖口縣地理信息平臺(tái)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行入庫(kù)處理,采用C/S和B/S混合應(yīng)用模式設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和地理信息公共服務(wù)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了智慧湖口地理空間信息共享平臺(tái)中地理信息服務(wù)功能。智慧湖口地理空間信息共享平臺(tái)的總體技術(shù)路線,如圖1所示。

圖1 智慧湖口地理空間信息共享平臺(tái)總體技術(shù)路線

2.2 應(yīng)用實(shí)例

智慧湖口地理空間信息共享平臺(tái)依托于服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù),以矢量瓦片技術(shù)為核心,充分發(fā)揮矢量瓦片技術(shù)的靈活性和可定制性,為用戶(hù)提供多樣化的定制服務(wù),建設(shè)了4個(gè)專(zhuān)題應(yīng)用示范系統(tǒng)。

2.2.1 天地圖·湖口

天地圖·湖口是公眾版的地理信息公共服務(wù)平臺(tái),在智慧湖口地理空間信息共享平臺(tái)的基礎(chǔ)上,以地理空間信息數(shù)據(jù)為載體,集成各行業(yè)的專(zhuān)題和特色應(yīng)用,構(gòu)建的權(quán)威地理信息門(mén)戶(hù)網(wǎng)站服務(wù)平臺(tái)。

2.2.2 城市地名信息管理系統(tǒng)

城市地名信息管理系統(tǒng)基于湖口縣第二次全國(guó)地名普查工作基礎(chǔ),采用地理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)等先進(jìn)成熟技術(shù),建設(shè)了湖口縣地名信息管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了地名信息檔案的數(shù)字化和規(guī)范化管理,加強(qiáng)了地名信息化服務(wù)建設(shè),深化了地名公共服務(wù)工程成果轉(zhuǎn)化,提升了地名管理服務(wù)于城市現(xiàn)代化建設(shè)的能力。

2.2.3 社會(huì)治安管理綜合信息系統(tǒng)

完成社會(huì)治安管理綜合信息系統(tǒng)的研發(fā)建設(shè)工作,實(shí)現(xiàn)了社會(huì)治安資源成果的瀏覽和展示,為社會(huì)治安指揮工作和社會(huì)治安救援工作的開(kāi)展提供科學(xué)途徑。

2.2.4 智慧旅游應(yīng)用系統(tǒng)

智慧旅游應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了以下功能:向互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)提供地圖服務(wù)、分類(lèi)查詢(xún)、周邊查詢(xún)、路徑規(guī)劃、地圖標(biāo)繪等功能,滿足用戶(hù)在旅游中吃、住、行、游、購(gòu)、娛等方面需求。

3 關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 高性能矢量瓦片動(dòng)態(tài)渲染與服務(wù)技術(shù)

高性能矢量瓦片動(dòng)態(tài)渲染與服務(wù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高速矢量分級(jí)索引構(gòu)建,矢量瓦片地圖高速渲染和矢量瓦片服務(wù)的完整工具和引擎;實(shí)現(xiàn)了對(duì)海量矢量數(shù)據(jù)快速分級(jí)索引構(gòu)建和高效地圖動(dòng)態(tài)渲染服務(wù),為用戶(hù)提供在線矢量地圖的快速瀏覽,地圖分層顯隱控制,要素拾取查詢(xún)等功力;通過(guò)提供系統(tǒng)的API接口還可以供其他相關(guān)應(yīng)用調(diào)用[2]。

3.2 全要素索引構(gòu)建與在線搜索服務(wù)技術(shù)

全要素索引構(gòu)建與在線搜索服務(wù)技術(shù)通過(guò)引入solr搜索引擎及HanLP中文分詞組件作為技術(shù)支撐,開(kāi)發(fā)面向全要素的高效索引構(gòu)建和智能搜索服務(wù)能力,滿足地名、地址、POI、AOI的秒級(jí)檢索定位功能;面向全要素的搜索服務(wù)提供智能提示、智能排序等輔助能力,支持OGC標(biāo)準(zhǔn)的WFS-G服務(wù)接口,支持關(guān)鍵字查詢(xún)、分類(lèi)查詢(xún)、區(qū)域查詢(xún)、緩沖區(qū)查詢(xún)等多種查詢(xún)方式,滿足精確匹配、模糊查詢(xún)、周邊查詢(xún)等不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

3.3 基于領(lǐng)域建模的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)管理技術(shù)

地理空間信息數(shù)據(jù)種類(lèi)較多且各類(lèi)型數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)各不相同,傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)已很難準(zhǔn)確、完整地對(duì)海量、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理。基于領(lǐng)域建模的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)管理技術(shù),通過(guò)對(duì)多元異構(gòu)數(shù)據(jù)的模型化定義實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的一體化存儲(chǔ)與管理,解決了相關(guān)元數(shù)據(jù)信息與空間化信息分離存儲(chǔ)帶來(lái)的信息展示問(wèn)題,同時(shí)支持資料自動(dòng)歸檔。

3.4 海量柵格數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)鑲嵌與管理技術(shù)

海量柵格數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)鑲嵌與管理技術(shù)經(jīng)過(guò)對(duì)影像和地形柵格數(shù)據(jù)的分析,采用鑲嵌數(shù)據(jù)集的方式,通過(guò)“文件系統(tǒng)+數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)”組合管理模式[3]、動(dòng)態(tài)鑲嵌技術(shù)、概視圖和金字塔構(gòu)建、實(shí)時(shí)處理技術(shù),解決傳統(tǒng)文件系統(tǒng)模式和數(shù)據(jù)庫(kù)模式下海量、大規(guī)模、多分辨率差異的柵格數(shù)據(jù)管理和瀏覽顯示問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)應(yīng)用的發(fā)展,在線地圖采用矢量瓦片技術(shù)已漸漸成為常見(jiàn)方式。目前,關(guān)于矢量瓦片技術(shù)的研究還并不完善,且各類(lèi)不同軟件平臺(tái)的相關(guān)數(shù)據(jù)和接口標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一,使數(shù)據(jù)安全和專(zhuān)業(yè)應(yīng)用方面受到一定的限制。通過(guò)對(duì)智慧湖口地理空間信息共享平臺(tái)和應(yīng)用示范系統(tǒng)的建設(shè),對(duì)矢量瓦片技術(shù)在智慧城市中的應(yīng)用進(jìn)行了探索,解決了傳統(tǒng)柵格瓦片技術(shù)的部分應(yīng)用限制,對(duì)未來(lái)省、市、縣的智慧城市建設(shè)提供了新的思路。