数字城市地理空间框架建设和应用推广方法探讨

114城市地理数字城市地理空间框架建设和应用推广方法探讨杨利娟（湖南省第二测绘院，湖南长沙410119）摘要：数字城市地理空间框架建设是数字城市建设的核心任务之一，其目的是为了实现地理信息的交换和共享，为政府宏观决策和社会公众提供地理信息服务。

本文基于笔者从事数字城市地理空间框架建设的相关工作经验，探讨了数字城市地理空间框架建设关键技术和应用的相关思路，论文首先分析了建设的目标和意义，进而对建设的主要内容和方法进行了详细的论述，最后提出建设过程中应至少选用4个示范系统对框架进行检验和推广，相信对从事相关工作的同行能有所裨益。

关键词：数字城市；地理空间基础框架；地理信息公共服务平台；软件体系1．引言城市地理空间框架是空间信息基础设施的重要组成部分，它为城市发展和信息化建设提供了统一的空间定位基准和地理信息公共平台，并在此基础上为各专业用户、各行业部门提供集成了专题数据的地理信息公共平台，为政府、行业部门和社会公众提供地理空间信息服务。

数字城市地理空间框架是数字中国地理空间框架的重要组成部分，早在2006年，国家测绘地理信息局就启动了数字城市建设工作。

目前，全国已有333个城市成为试点或推广城市，380多个县级市也在加紧开展建设工作，从而极大地推动了数字城市地理空间框架建设工作的开展，并取得了一定的建设成果，其中已有220余个地级市、100余个县级市完成并投入使用，累计开发应用系统3600多个，涉及国土、规划、公安、环保、交通、卫生、旅游等众多领域，在城市管理、政府宏观决策和服务民生等方面发挥了重要作用，为提高城市信息化水平和社会管理水平提供了有力支撑。

国家测绘地理信息局印发了《关于加快数字城市地理空间框架建设全面推广应用的通知》（国测国发［2013］27号），要求加快实现数字城市建设目标，进一步加大对数字城市建设推进力度，2013年完成全部地级以上城市立项工作，2014年底前基本完成，2015年底前全面完成，并推进建设成果全方位应用通过重点领域应用示范带动，实现数字城市由建设向应用、由示范应用向全面应用的跨越。

2．数字城市地理空间框架建设的主要目标和建设意义2．1建设目标数字城市地理空间框架是城市其他一切信息化工作的基础。

它以基础地理信息数据为基础，以满足政府管理和决策需求为出发点和落脚点，充分运用ＲS 、GPS 、GIS 和计算机网络等技术，建设多尺度、多分辨率、多种类的地理空间数据体系，构建统一的地理信息公共平台，为城市建设和管理、政府宏观决策及社会公众提供完善、优质、有效的地理信息服务。

在数字城市地理空间框架建设的基础上，开发典型应用示范系统，强化应用服务功能，推进城市地理信息资源的共享机制建设，为城市发展提供有力的辅助决策支撑。

2．2建设意义数字城市地理空间框架建设的意义主要体现在以下几方面：（1）数字城市地理空间框架建设可有效集成和整合城市基础地理信息数据及各种自然、社会、经济信息，从而推进城市信息化建设。

（2）数字城市地理空间框架建设为各专业系统建设提供数据基础和定位基准，实现地理信息的交换和共享，有效避免信息孤岛及重复建设，促进地理信息资源的广泛应用。

（3）通过数字城市地理空间框架建设形成权威、统一的地理信息公共平台，为政府、专业职能部门和社会公众提供地理信息服务，从而将逐渐转变地理信息的分发和应用服务模式。

3．数字城市地理空间框架建设的主要内容数字城市地理空间框架建设的主要内容包括基础地理信息数据库、地理信息公共平台、支撑体系及应用示范系统等4个方面的建设内容。

基础地理信息数据库是地理空间框架的核心；地理信息服务平台是地理空间框架应用服务的表现；支撑体系是地理空间框架建设与服务的支撑和保障；应用示范系统是地理空间框架的应用和推广。

数字城市地理空间框架体系结构如图1所示。

图1数字城市地理空间框架体系结构图3．1基础地理信息数据库建设基础地理空间数据提供了有关自然、人文、经济、环境等要素的几何位置、形态特征和相关关系，使用户可以以地理坐标或空间位置集成、检索、展示各种城市信息，进行空间分布特征、运行状态、变化趋势等的查询分析和模拟。

（1）测绘基准测绘基准包括大地基准和高程基准。

数字城市地理空间框架建设必须规范基础地理信息数据所采用的测绘基准，以保证各类地理信息数据和专题数据的大地基准和高程基准的统一，便于地理信息数据及其服务的广泛推广和深入应用。

（2）基础地理信息数据库基础地理信息数据库是按照统一的测绘基准整合和集成国家级1ʒ1000000、1ʒ250000、1ʒ50000基础地理信息数据，省级1ʒ10000、1ʒ5000基础地理信息数据及市级1ʒ2000、1ʒ1000和1ʒ500的基础地理信息数据，形成多源、多尺度的基础地理信息数据库；开发数据库管理系统，实现基础地理信息数据的统一管理。

基础地理信息数据库构成如图2所示。

图2基础地理信息数据库构成图GLOBAL CITY GEOGＲAPHY115图3数据库管理系统（3）数据库管理系统数据库管理系统是为基础地理信息数据及其元数据的建库、管理、更新、制图、输出等操作提供软件工具支撑。

其功能需满足《基础地理信息数据库基本规定》（CH /T 9005—2009）的要求，具备数据入库、数据管理、数据提取、数据浏览与定位、数据查询分析、权限管理、数据备份与恢复等多方面的功能，如图3所示。

基础地理信息数据库及其管理系统可以采用单机孤立部署，也可以与基础版公共服务平台的后台数据库部署在同一环境中。

（1）数据库基本功能：包括数据处理、数据编辑、数据表达和查询统计等；（2）建库管理功能：包括数据导入导出、数据质量检查、坐标系统转换、图形图像配准和空间索引管理等；（3）数据更新功能：包括数据库中各子库、要素、属性和其它信息的更新与维护，可采用直接编辑或批量导入等方法实现数据的更新；（4）历史数据管理功能：包括版本管理、数据版本压缩、历史数据浏览等；（5）元数据管理功能：元数据管理提供元数据模板定制、元数据提取和录入、元数据更新维护、利用元数据查询检索地理空间信息、元数据输入输出等功能；（6）安全管理：为了维护数据管理子系统的安全运行，需要通过用户管理、日志管理等监控用户的行为和权限；为了防止由于系统或服务器崩溃、用户失误、磁盘损坏等造成数据的毁灭性丢失和破坏，需要建立比较规范的数据备份和恢复机制，定期对数据库进行备份和管理。

3．2地理信息公共服务平台建设地理信息公共服务平台建设是通过建立框架数据集，研制开发网络化的应用服务与运行维护系统，形成唯一的、权威的数字城市地理信息公共平台，实现了不同网络环境下地理空间信息面向服务的分布式共享，从而为政府、企业和公众提供高质量的基于地理空间信息的应用服务。

建设内容主要包括框架数据集制作、数据交换系统、在线服务系统以及运维管理系统建设四个部分，根据面向服务对象的不同分为基础版、政务版、公众版（即“天地图＊＊＊”）三个平台，分别运行在涉密内网、电子政务网和互联网三套不同的网络上，其中政务版是面向政府实现资源的申请、使用和共享，公众版是面向专业部门、企事业单位及社会大众提供可公开的地理信息及专题信息数据服务。

框架数据集是地理信息公共平台的核心内容，主要包括面向服务的产品数据、目录与元数据和专题数据；数据交换、在线服务与运维管理系统是地理信息公共平台应用接口和运行维护工具。

3．2．1框架数据集框架数据集是地理信息公共平台的核心内容，是在基础地理信息数据库建设的基础上，按照一定的标准和规则，对基础地理信息数据进行数据提取、重组、扩充和保密处理，生成满足政府部门和社会公共需求面向服务的产品数据集，通过建立要素和瓦片数据的一体化索引，实现多种数据的无缝集成。

主要包括面向服务的产品数据、目录与元数据和专题数据。

面向服务的产品数据主要包括地理实体数据、影像数据、电子地图数据、三维景观数据、地名地址数据等面向服务的产品数据，其他部门或单位的专题数据，以及目录和元数据等。

针对面向对象的不同和保密要求，面向服务的产品数据可分为基础版、政务版和公众版3种形式。

基础版数据主要面向专业用户；政务版数据主要面向政务用户；公众版数据主要面向社会公众。

图4地理信息公共平台总体架构3．2．2数据交换系统数据交换系统用以实现面向服务的产品数据和专题数据的集中和分布式管理以及相互之间的交换，主要功能包括目录与元数据检索、数据发送、数据接收、数据处理、数据同步等功能；3．2．3在线服务系统在线服务系统采用面向服务的体系架构（SOA ）设计理念，通过服务的方式对外提供地理信息公共服务，以实现数据和应用的分离。

能够提供认证、目录、元数据、地图应用、地理编码、数据接口、定制、数据发布、服务注册、管理、二次开发等服务。

服务方式主要包括门户网站、标准服务和二次开发接口三种方式。

门户网站是地理信息公共平台的统一访问界面，提供地理信息浏览、地理信息数据存取与分析处理等多种服务，对用户在线提供数据和服务的出口，也是用户在线获取数据和服务的入口，是在线服务系统的集中表现，为用户提供一站式地理信息服务。

3．2．4运维管理系统运维管理系统包括数据运维管理系统和平台运维管理系统两个方面。

1）数据运维管理系统是用来实现多种类、多尺度、多坐标系统的集中管理与维护。

具有稳定标准规范的数据的入库、更新和维护，以及数据的采集、生产、更新、整合、发布、维116城市地理护等功能。

2）平台运维管理系统是实现对用户和服务的全过程监控，对关键信息进行记录，对突发事件进行报警处理，以保障平台的正常、安全和稳定的运行，应具有用户注册、角色管理、权限配置、交换配置监控、数据运维监控等功能。

3．3支撑体系建设支撑体系建设包括政策法规与标准规范建设、组织机构建设、机房环境、软硬件环境、网络环境等基础设施建设和人才队伍建设等多个方面的内容，是数字城市地理空间框架项目建设、运行和服务的支撑和保障。

合理的软硬件配置是数字城市地理空间框架正常运行的基本保证。

在进行软硬件环境建设时应考虑和数字省区地理空间框架的一致性和兼容性，充分利用现有的基础设施条件，但同时也要关注各种环境条件的先进性、可扩展性及可伸缩性。

3．4应用示范建设应用示范建设是数字城市地理空间框架建设的重要组成部分，示范建设是以地理信息公共平台为支撑，建立和扩展典型应用示范系统，发挥应用效益，验证和深化地理空间框架建设成果，促进地理信息的深层次应用，实现地理信息数据的共享、交互、发布、分析以及应用；同时以点带面，逐步将各部门的应用统一到地理信息公共平台上，在各部门中推广地理信息服务，普及“数字城市”的建设成果。

因此，在项目建设中应高度重视应用示范系统的建设，在统筹考虑各部门地理空间信息的应用现状和未来需求扩展的基础上，基于地理空间信息服务平台提供的服务接口，在不同领域选择具有代表性与示范意义的部门或用户群体开展典型应用系统建设，其中公众应用示范应用选择旅游等方便大众生活和出行的应用方向为主导，政务应用示范应用选择公安、应急、国土、规划、海洋、交通等强GIS 应用部门为主导。