智慧城市时空信息云平台解决方案

智慧城市时空信息云平台解决方案智慧城市地理时空信息云平台的解决方案

1. 平台建设背景

在经历改革开放 30 年后，中国的城镇化水平已经超过了47%，然而城市建设的速度远远跟不上日益涌入的人口增长速度，由此带来了一系列城市管理者必须面临四个难题:一是如何改变目前以量取胜的城市发展模式，实现以质取胜的城市发展;二是如何更有效地分配城市资源，使之实现公平与效率的平衡;另外如何更有效地管理城市的诸多方面的设施，使之保持活力;最后如何进行产业升级以创造更多的就业机会，促进地方经济的发展。在我国资源分配不均衡的现状下，需要管理者对城市资源设施进行完整、有效的监控和管理，并在此基础上对资源、设施进行合理的再分配和管理。在新一轮信息技术变革的过程中，基于信息化的良好基础和城市发展定位，依靠信息化的力量，通过城市信息化的手段，充分了解城市的各项设施状况，合理配置资源，减少浪费和重复投资，提升城市的智能化水平和城市建设档次，系统推进“智慧城市”的建设，是城市信息化发展的趋势。

城市地理时空信息平台作为“智慧城市”整体框架中一个重要的、不可缺少的基础设施，以一种更加直观的信息可视化方式表达所有事物天然俱备的位置特征信息，是建设智慧城市的关键性基础信息平台。城市地理时空信息平台通过提供基于位置的信息服务，带动个人消费、企业应用、行业应用和公共管理等领域的技术创新、业务创新和应用创新，为智慧物流、智慧交通、智能电网、智慧城市安全等各种智慧城市专业领域提供基础信息服务，是智慧城市发展的信息载体。

智慧水利

图1 城市时空信息与智慧城市

地理时空信息系统是一种采集、处理、存储、管理、分析、输出地理空间信息及其属性信息的计算机信息系统。自20世纪60年代诞生以来，系统发展迅速，应用也日趋深入和广泛，逐渐融入信息技术的主流，正成为信息产业新的增长点，是发展潜力巨大的地理信息

产业的重要组成部分之一。

目前，各国已建立了各种地理信息系统，用于测绘制图、资源管理和辅助决策等。随着信息技术的发展，由于不同行业、不同部门之间缺乏信息沟通与合作，原有系统平台之间壁垒分明，数据共享与服务共享困难，造成“信息孤岛”问题。另外，原有平台需要不断升级改造、维护，造成平台软件和硬件建设的重复和浪费。因此，如何提高城市地理时空信息系统软硬件的利用效率，加强信息共享成为智慧城市建设的研究重点。

最近发展起来的云计算技术为解决上述问题找到了新的途径。在云计算环境下，通过各种通信网络为用户提供按需即取服务。这就使得用户可以根据自身的需要特点选择相应的计算能力和存储系统。系统平台的各项功能将通过通信网络来实现，用户可以将各种平台应用部署在云计算供应商所提供的云计算平台中，以实现动态调整软件和硬件的需求。云计算因其在解决上述问题上具有的巨大优势，自诞生以来发展极为迅速。在国际上Google、亚马逊、IBM、微软和雅虎等大公司是先行者，并利用云计算技术建立了自己的云计算平台。在国内，云计算发展势头也得到广泛重视，不同类型的云平台建设的典型案例日益增多，涌现出了一系列如北京“祥云计算”、上海“云海计划”、“宁波智慧城市云平台”、中国移动“Big Cloud”等云计算项目。

目前，云计算已经广泛应用于电子商务、电子政务、信息安全、网络通信等诸”和“云存储”平台，多领域。将云计算技术和地理信息技术相结合，通过“云计算

可以使得地理信息数据的存储、计算和分析具有更高可扩展性和动态的支持。另外，研究云平台环境下城市地理时空信息系统的应用模式、服务体系、存储迁移等问题显得很有必要性和商业价值。

2. 平台建设目标和内容

根据国家“十二五”总体规划的建设内容，作为智慧城市的地理空间信息的提供载体，城市地理时空云平台应建立较为完善的公共地理信息数据存储体系，平台建设应实现土地、规划、交通、林业、水利、税务、民政、公安等公共部门及民用企业互联互通，形成地理信息资源共享交换机制;最终建成基于云计算的网络化运行环境的城市地理信息服务平台，为政府决策、城市管理、社会公益服务等各行业提供基础的地理信息服务。具体建设内容包括以下四点:

第一，充分利用空间数据集的海量异构源数据，建立智慧城市地理时空信息的数据中心，通过数据中心的功能仓库和集成管理等几方面的提升，实现包括二维、三维、元数据信息的各类数据存储，为智慧城市提供直观的展现平台，为物联化、互联化、智能化提供基础和决策支持。

第二，管理服务平台的转化，从数字城市地理空间框架的管理平台向智慧城市的集成运营平台转化。基于数据、服务及基础设施可提供直观感应的特征，将地理时空信息平台提升为智慧城市的集成运营的平台，为智慧城市建设提供基础数据和各类专题数据的数据支撑，同时基于该平台搭建快速配置应用系统，为智慧城市的平台应用开发提供支持。

第三，平台的可拓展性。以云计算环境为基础搭建具有云平台可拓展性的模式。可拓展性主要内容包括数据、功能、服务、和运营模式的可拓展。为更有效地适应智慧城市快速发展和平台扩展升级，云模式的拓展性具有必要性。

第四，将原有的系统应用纳入平台的框架应用中。在城市时空信息平台框架中，以原有示范应用为基础，建设具有应用基础的平台应用，使之作为智慧城市的智慧国土、智慧交通、智慧规划、智慧旅游、智慧医疗等涉及行业提供应用支撑。

3. 平台架构

智慧城市地理时空信息云平台结合经典云平台的设计思路，采用面向服务的SOA架构，采取C/S和B/S混合模式。平台共分为四个核心层次和两个支持体系，即以云服务管理层、云服务层、基础数据层和运行支持层为基础，结合标准化体系和安全保障体系组成城市地理时空信息云平台的主体架构。总体架构如下图2所示。

图2 平台总体架构图

4. 关键技术

(1)海量数据分布存储技术

城市地理时空信息云平台由大量服务器集群组成，需要为大量用户提供不同服务，存储大量的小文件。平台采用分布式存储的方式存储海量地理信息数据，将小文件合并为大的文件。建立两个文件: 一个是数据文件，保存文件数据; 一个是索引文件，保存文件的索引信息;用冗余存储的方式保证数据的可靠性。

(2)虚拟化技术

虚拟化是云平台的基础，虚拟化可以在一台物理服务器上聚集多个操作系统和应用程序，可以更好地利用服务器的计算资源。虚拟化平台软件帮助客户搭建公有或私有的虚拟平台，供客户部署应用，实现服务器资源的灵活伸缩，降低维护、升级成本。

(3)负载、压力测试技术

不同虚拟机安装的软件不同，实现的功能也不同，如何正确评估虚拟机分配的资源(CPU、内存、网络、硬盘空间)是否满足了系统设计的要求，需要我们对不同