摘要：本文以廣西柳州三江侗族自治縣為例，深入探討了數字縣域地理空間框架的構建策略與實施方案。在智慧柳州時空信息云平臺的大框架下，采用云架構方式，打造數字三江地理空間框架，構建市縣一體化的地理空間應用體系，推動地理信息的應用廣度與深度，為三江侗族自治縣各委辦局提供權威的地理空間數據，提高政府對公眾的服務能力。

關鍵詞：空間框架；數字縣域；數字城市

引言

隨著信息技術的日新月異以及我國城市化進程的不斷加快，構建縣級數字城市地理空間框架顯得尤為迫切且重要。這一框架旨在整合、優(yōu)化和共享全縣域內的地理空間信息資源，服務于縣級政府決策科學化、社會治理精準化以及公共服務高效化[1]。2018年8月底，廣西壯族自治區(qū)黨委、政府聯合印發(fā)的《關于深入實施大數據戰(zhàn)略加快數字廣西建設的意見》中指出，要充分發(fā)揮數字城市地理空間框架的作用[2]。根據文件精神，需要建設縣級統一、權威的地理信息公共服務平臺，實現縣級基礎數據及各業(yè)務部門專題數據的統一管理，實現數據在各個政府部門間的共建共享[3]。

1. 總體設計

三江侗族自治縣（以下簡稱三江縣）各個部門地理空間數據的應用標準不統一，數據標準、數據格式各不相同，基礎測繪產品開發(fā)應用單一、不成體系，數據更新不及時，數據管理困難，難以保障數據完整性、準確性、時效性、統一性，造成各部門地理信息數據不兼容，無法共享。因此，利用市級已有的標準規(guī)范，縣級根據自身特點進行新建部分標準規(guī)范或在市級已有的標準規(guī)范的基礎上進行個性化拓展，節(jié)約標準規(guī)范建設時間及成本[4]。數字三江地理空間框架總體架構分為基礎設施層、數據層、平臺服務層、應用層、用戶認證層、平臺接入層、標準規(guī)范體系和信息安全體系八部分，如圖1所示。

1.1 基礎設施層

系統因政務需求以及網絡情況需要，分別部署于三江縣自然資源和規(guī)劃局與柳州市自然資源和規(guī)劃局內網環(huán)境、柳州電子政務外網、互聯網，通過自然資源專網對接廣西自然資源廳核心業(yè)務數據，通過柳州市電子政務云環(huán)境與其他部門對接，通過互聯網實現公眾信息發(fā)布和信息收集，服務器均以虛擬機的方式提供，包括網絡設備、安全設備、操作系統、數據庫、GIS平臺、Web中間件等內容[5]。

1.2 數據層

數據服務層主要構建國土空間數據，總體上包含基礎地理數據庫、自然資源專題數據庫、公共專題數據庫三部分[6]?；A地理數據庫主要涵蓋基礎地理、三維實景數據、高精度影像數據等；自然資源專題數據庫包含國情監(jiān)測、土地調查等現狀類數據，以及國土空間總體規(guī)劃、專項規(guī)劃、詳細規(guī)劃等規(guī)劃類數據，地政、礦政、規(guī)劃審批等管理類數據；公共專題數據包括茶產業(yè)、農產品等社會經濟數據。

1.3 平臺服務層

平臺服務層是智慧柳州時空信息云平臺在三江縣部署的縣級節(jié)點，即數字三江地理信息公共服務平臺。數字三江地理空間框架通過地理信息公共服務平臺調取智慧柳州時空信息云平臺的大數據服務引擎、指標模型管理引擎、業(yè)務規(guī)則引擎等完成封裝API服務，提供平臺門戶搭建、子系統定制、API接口服務、數據工作室四種服務模式，支撐上層的示范應用。

1.4 應用層

應用層是數字三江地理空間框架的交互中心，建設包括面向對外宣傳整個縣域的三江縣縣域名片系統，面向三江縣自然資源和規(guī)劃局內部業(yè)務的三江自然資源信息綜合展示與決策系統，面向鄉(xiāng)村振興引導易地扶貧的三江縣鄉(xiāng)村振興服務系統。同時，搭建了自然資源業(yè)務協同系統，實現市縣OA互通協同辦公，區(qū)市縣三級聯審系統、土地動態(tài)監(jiān)管系統、增減掛鉤系統、不動產登記系統等業(yè)務系統的數據實時同步至地理空間框架數據庫，實現一站式數據管理。提供市級相關系統入口，如柳州市國土空間規(guī)劃一張圖實施監(jiān)督信息系統、柳州市地質災害防范決策系統等；縣級相關系統入口，如三江縣智慧旅游大數據平臺等。

1.5 用戶認證層

用戶認證層負責處理地理空間框架用戶的身份驗證和授權過程，確保用戶身份的真實性和對系統資源的合法訪問。

1.6 平臺接入層

平臺接入層包括決策者用戶、市級和縣級自然資源和規(guī)劃局用戶、三江縣各級政府部門和社會公眾。

1.7 標準規(guī)范體系

系統的建立離不開標準規(guī)范體系的建設，數字三江地理空間框架需要遵循柳州市自然資源和規(guī)劃局已有的《基礎地理數據建庫規(guī)范》《電子地圖數據規(guī)范》《地名地址數據規(guī)范》等標準規(guī)范，另外自行建設符合自身實際情況的《基礎地理信息數據更新管理機制》《三江縣地理信息公共平臺運行管理辦法》。

1.8 信息安全體系

數字三江地理空間框架涉及三套網絡環(huán)境。自然資源專網與其他網絡物理隔離，并且有獨立的機房環(huán)境，擁有高性能服務器、磁盤陣列、交換機、防火墻等網絡硬件設備；政務網和互聯網，由柳州市人民政府統一規(guī)劃建設，按照國家信息安全等級保護制度第三級要求進行管理。同時建立安全管理制度，規(guī)范人員管理，成立系統安全保障管理機構等。

2. 數據庫設計

數字三江地理空間框架時空大數據庫總體設計從平臺構成的角度[7]，劃分了底層平臺運行支撐庫、核心時空基礎數據庫和時空專題數據庫。從時空數據組織和數據流的角度，將時空基礎數據和時空專題數據做時空劃分，增加時空三域標識，構成現狀庫和歷史庫。數據內容涵蓋時空基礎數據、行業(yè)專題數據、公共專題數據、互聯網數據、元數據等多項內容，構建全面、翔實和權威的縣級數據中心，統一支撐縣級自然資源管理和服務社會經濟發(fā)展，促進市縣數據互通共享，實現省市縣數據一體化統籌管理[8]，市縣應用業(yè)務協同辦理，如圖2所示。

本次項目數據庫建設主要包含以下內容：

（1）時空基礎數據庫：包含基礎影像、精細三維模型、三維地形、地名地址、DLG、三維實景、全景數據等，滿足各部門、各行業(yè)對基礎地圖服務的個性化需求。

（2）行業(yè)專題數據：包含自然資源和規(guī)劃專題數據、旅游專題數據、產業(yè)專題數據、交通專題數據、教育專題數據，以及其他部門專題數據等內容，根據數據屬性，將同類地理信息數據組成專題數據，構建時空專題數據庫[9]。

（3）公共專題數據庫：包含人口、法人、地理國情監(jiān)測、宏觀經濟等數據內容。

（4）互聯網數據：按項目需求抓取部分互聯網數據。

（5）元數據庫：包含服務元數據表、區(qū)劃目錄表、專題目錄表、部門專題目錄表等與系統管理服務相關的元數據表。通過該數據庫中的數據表，能夠完整地記錄服務的詳細元數據信息，并能夠基于區(qū)劃目錄、專題目錄等數據目錄結構，自定義展示服務目錄，幫助用戶更加便捷地使用平臺服務。

3. 系統功能設計

數字三江地理空間框架建設復用市級成果，在現有地理信息公共服務平臺的基礎上，定制數據資源目錄，在資源展示系統中擴充地圖打印、數據上傳、在線標注和資源掛接等功能，新建專題應用模塊，包括項目合規(guī)性分析、控制線檢測、礦產資源壓蓋分析和地類占用分析等功能。具體功能模塊描述如下：

3.1 新聞門戶

單點登錄保障用戶只需要登錄一次就可以訪問所有系統，而無需在每個系統中重復進行身份驗證。門戶導航保障用戶能快速定位到自己感興趣的內容或功能區(qū)域。新聞門戶展示近期重要事項的動態(tài)和引導用戶關注熱點事件。

3.2 資源展示

地圖瀏覽支持用戶選擇二維矢量、二維影像、三維、實景等不同的地圖形式進行瀏覽，將二維、三維數據在同一個場景中疊加，提供包括放大、縮小、漫游、全屏等功能，通過鼠標控制或者通過地圖控件進行操作，支持各類資源掛接和疊加、在線查詢、統計分析、在線分析、在線標注、專題圖制作、地圖打印等功能，以及本地數據上傳，支持矢量、柵格、三維、文檔資料數據以及視頻監(jiān)控數據、物聯網節(jié)點及監(jiān)控數據等新型數據的展示。

3.3 服務管理

服務管理主要針對服務進行統一管理，提供服務檢索、服務目錄、服務信息、服務管理資源申請等功能，實現服務共享和分發(fā)。

3.4 應用開發(fā)模塊

應用開發(fā)模塊主要面向開發(fā)人員，提供資源申請入口，實現資源申請；將系統的基礎功能封裝成API服務，提供Web開發(fā)的開發(fā)接口及接口說明，指導網頁地圖開發(fā)；提供移動應用開發(fā)接口，支持移動終端地圖開發(fā)，同時提供平臺相關標準規(guī)范、應用案例、示例demo和常用下載，全方位指導二次開發(fā)。

3.5 運維管理

運維管理是全面掌握、管理、監(jiān)控各部門用戶對數字三江地理空間框架整套平臺的使用情況。面向管理人員，提供服務資源管理、數據資源管理、用戶管理、日志管理等模塊，實現對系統的業(yè)務進行管理維護、對系統安全運行的各環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)視、對系統運行的關鍵信息進行記錄等。

3.6 數據交換

數據交換主要用于實現各業(yè)務部門應用系統與地理空間框架之間數據資源的共享與交換，同時與市級平臺對接，實現市級與三江縣數據資源的共享交換，主要包括服務注冊、空間數據發(fā)布、非空間數據發(fā)布、數據庫數據發(fā)布等。

3.7 專題應用

專題應用是數字三江地理空間框架重點建設內容，專題應用主要圍繞規(guī)劃應用和審批應用領域，提供通用的在線應用工具，輔助縣級自然資源相關部門人員日常工作[10]。其中規(guī)劃應用調用市級功能接口完成，本期建設審批應用包括項目合規(guī)性分析、控制線檢測、地類占用分析、礦產資源壓覆分析。

4. 總體技術路線

數字三江地理空間框架采用以SOA體系架構為主體的總體架構，遵從松耦合體系結構，通過使用Web Services定義接口，可以掩蓋各種不同實現之間的差別以及各相互聯結的系統之間的異構性。

后端使用java作為開發(fā)語言，結合主流java后端SSM框架，可快速構建業(yè)務邏輯層和數據訪問層。前端使用HTML/CSS/JavaScript等基礎Web開發(fā)技術，結合主流前端框架Vue.js提供的組件化、模塊化的開發(fā)方式，快速實現用戶界面的布局、樣式和交互邏輯。前后端通過AJAX/HTTP API異步數據交換技術進行實時通信，獲取動態(tài)數據。

GIS服務器使用SuperMap iServer等主流GIS服務軟件，發(fā)布地圖服務和空間分析服務。地圖渲染引擎采用OpenLayers、leaflet等JavaScript地圖庫，實現地圖在Web瀏覽器上的動態(tài)渲染和交互功能。

結語

數字縣域地理空間框架建設是一項長期且持續(xù)的工作，盡管在三江縣取得了一定成果，但仍需關注并應對諸如數據動態(tài)更新機制的完善、信息安全保障能力的提升、地理信息公共服務效能深化等問題。未來，期望進一步優(yōu)化升級三江縣的地理空間框架，加強新技術如大數據、云計算、人工智能等在地理信息領域的融合應用，使其更好地服務于鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實施、生態(tài)環(huán)境保護以及社會治理現代化等重大任務，推動三江縣乃至更多縣域地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

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[10]數字汾陽地理空間框架建設項目通過驗收[J].經緯天地，2020（4）：3.

作者簡介：陸振杰，本科，測繪工程師，42611924@qq.com，研究方向：自然資源信息化和智能化；梁知，本科，測繪工程師，研究方向：空間數據分析。