智慧城市综合信息分析系统的设计与实现

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3. 城市级空间全要素编码 城市地理空间信息是其他各领域信息存储、管 理、分析的基础,为实现人口、经济、交通、规划、环保 等专题数据的深层次泛在融合,需要突破常规的基 于规则格网( 如四叉树) 进行空间剖分的方法,采用 具有自然语义的不规则空间格网进行地理空间多层 次剖分,增加剖分空间与实体目标间映射对应的适 应性[9],形成可以满足多尺度应用需求的城市级空 间全要素编码。 本文提出前段分类识别码、中段空间定位码和 后段顺序码组合的城市级空间全要素编码模型。前 段分类编码 参 考《基 础 地 理 信 息 要 素 分 类 与 代 码 》 ( GB / T 13923—2006 ) [10] 标 准,包 括 大 类、中 类、小 类、子类码,用于识别编码类别( 地理实体、业务实 体) ; 中段空间定位码结合地理实体的自然属性与 管理 属 性,按 照“省 级 行 政 区—市 级 行 政 区—区 ( 县) 级 行 政 区—街 道 级 行 政 区—社 区—管 理 单 元—地块—建筑”8 个尺度,将城市地理空间进行剖 分,构造出唯一且统一的空间层级编码; 后段顺序码
系统构建基于数据中心模式的分布式异构数据 库,融合数据中心集中管理、分布式数据库易于扩展 的优点,利用多个分中心实现与异构业务系统数据 库的无缝衔接,进行数据的抽取、审查、清洗、编码预 处理等。系统初始对接时确定每项数据的更新方 式、更新频率等,流程确认后系统定期对数据进行更 新维护; 利用主中心建立统一多层级数据目录和管 理平台,统一空间坐标系和数据编码,实现空间基础 数据与非空间数据关联集中管理,与分中心进行核 心数据的 交 换 并 冗 余 存 储,提 高 数 据 服 务 的 性 能。 系统利用元数据与数据日志记录数据的属性、更新 参数、审批参数及历史更新状态,全程记录和监控数 据全生命周期,保证数据表的一致性和准确性。
署方式,将负载分摊到多个服务器上,以确保地理信 息服务质量与响应效率。
1. 数据建设 基于中新天津生态城建设局、环境局、经济局、 城管大队、投资公司( 企业) 等单位共享的地理空间 数据及业务数据,进行逐项梳理,结合国家标准,形 成适用于生态城的智慧城市数据体系,构建以基础 地理空间数 据 库、专 业 共 享 数 据 库、地 名 地 址 数 据 库、编码数据库、元数据库等为主的城市级全要素数 据仓库,对数据的汇交方式及更新机制进行系统定 制化,在系统层面实现数据的自动更新,保证前端系 统应用中的数据“鲜活”。 2. 系统主要功能 系统主要功能包括: ①多维数据展示,支持二维 电子地图、多期遥感卫星影像、2. 5 维地图数据、三 维模型场景数据、实景 GIS 影像等; ②公众服务,系 统为公众用户提供基础地图浏览,餐饮、购物、宾馆、 教育、医疗等 POI 点查询定位,交通路线查询等便民 功能( 如图 3 所示) ,并将此部分功能同步移植至移 动终端( 手机 / PAD) 上,更加便捷; ③多指标监测, 系统将终端传感器传回的空气、水质等监测值,以及 视频流等,利用监测点位置进行定位,在地图上对监 测指标实时显示,实现业务化信息实时上图、图文互 查和联动,突破原有二维表格死板化的办公模式,提 高办公效率( 如图 4 所示) ; ④多尺度分析,综合地 理实体的自然属性与管理属性,将地理区域不规则 剖分为“生态城全区—片区—街区—细胞—地块— 建筑”6 个尺度,查询进行时只对选中尺度内的信息 进行分析,细化了空间统计分析的粒度和精确度,有 效支持领导决策; ⑤全库搜索,系统对各业务部门提 供的文档、图片等非空间和非结构化数据进行梳理, 分类整理并构建索引,实现基于关键词的综合数据 库范围内的全库搜索,并将搜索记录与空间位置进 行关联,实现各项业务数据的属性与空间信息互联 搜索查询。
一、引 言
随着物联网、云计算、新一代移动宽带网络等技 术的迅速发展和深入应用,信息化向更高阶段的智 慧化发展,“智慧城市”的概念迅速崛起并快速 发 展。建立以基础地理空间数据为载体,融合业务专 题数据,依托互联网为社会公众、政府部门及企事业 单位等提供查询、分析、辅助决策等服务的智慧城市 公共信 息 平 台 是 构 建 智 慧 城 市 的 基 础 和 框 架[1]。 以地理空间框架为基础的数字城市建设极大地促进 了城市数据资源的集成、开发和利用[2],然而,如何 更全面地融合城市空间内的异构多源信息,在共享 的基础上深入挖掘城市综合信息中蕴含的发展模 式、变化趋势等决策价值,是智慧城市建设中面临的 核心挑战。
储及动态更新、城市级空间全要素编码、多层级城市综合信息展示与分析等关键技术的研究内容和方向; 阐述了系统的体系架构、
总体技术路线,以及在中新天津生态城的实际建设与应用情况。
关键词: 智慧城市; 空间地理信息; 空间信息平台; 多源异构数据融合; 综合分析
中图分类号: P208
文献标识码: B
文章编号: 0494-0911( 2014) 11-0116-04
前台数据分析与展示功能应用 ArcGIS API for JavaScript 和 ArcGIS API for Flex 等前端应用编程接 口,通过 Java 编写的 Web Services 实现前台界面和 数据库的交互。地图服务应用 ArcGIS Server 发布, 并供前台系统调用,对 SOM 和 SOC 采用分布式部
图 1 系统总体框架图
图 2 城市级时空综合数据概念模型
2. 多源异构数据融合、存储及动态更新 在实际建设应用中,为实现城市级时空综合数 据库,面临着 3 个挑战: ①政府各部门独立建设的数
据管理系统,其数据类型、数据组织、存储方式、平台 构建等都不尽相同[5],必须对这些混乱的信息源进 行清洗、重组 融 合,获 取 所 需“纯 净 ”信 息[6] 并 提 炼 升华为能 够 支 持 决 策 的“知 识 ”。 ② 城 市 的 全 面 感 知随着物联 网 技 术 的 发 展 全 面 铺 开,同 时 文 本、音 频、图像、动画、视频等新的数据形式也逐渐被重视 起来。这些分散异构、大数据量的非结构化数据,对 数据 管 理、存 储、传 输 与 共 享 提 出 了 新 的 挑 战[7]。 ③数据是公共信息平台的“血液”,而数据的现势性 则是平台的“生命”[7],是平台持续发挥作用的 保 障。需要针对不同特点的数据制定长期有效的数据 更新机制,包括更新责任归属、更新周期、数据更新 质量检查、安全控制、历史数据管理等机制问题[8]。
ZHAO Yuan,PENG Ling,CHI Tianhe,YANG Lina,YAO Xiaojing
摘要: 基于从数字城市到智慧城市的发展背景,针对从数据单纯共享到数据整合分析的需求转变,站在数据资源整合和综合信息
分析的角度,对智慧城市综合信息分析系统的技术特征进行了分析; 重点探讨了城市级时空综合数据模型、多源异构数据融合、存
1. 城市级时空综合数据模型 城市内要素和事件具有明显的空间特征和时间 特征,智慧城市的建设与管理亟须一种能够融合全
收稿日期: 2013-11-04
基金项目: 国家科技部政策引导类项目( 2011FU125Z24) ; 国家自然科学基金青年科学基金( 41201397) 作者简介: 赵 元( 1990—) ,女,黑龙江鹤岗人,硕士生,主要研究领域为智慧城市公共信息共享平台技术研究与应用。 通信作者: 彭 玲
三、系统建设关键技术
数据来源的广泛性直接决定了数据综合分析决 策支持的有效性[4],综合信息分析系统的生命力来 源于各种空间数据与业务信息数据,系统需要对资 源进行全面整合与深入分析,才能实现信息共享与 挖掘,主要包括城市级时空综合数据模型,多源异构 数据融合、存储及动态更新,城市全要素编码与自动 寻址,多层级城市综合信息分析等关键技术。
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测绘通报
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主要起同类别、同属空间位置要素的顺序标识作用。 该模型具有统一性、可推广性及可扩展性。基于空 间全要素编码,开发智能化的自动寻址引擎,提出基 于全文检索技术构造地址匹配引擎的思路,实现非 空间数据的自动寻址定位关联、数据空间化、融合的 自动化和智能化。
4. 多层级城市综合信息展示与分析 对综合数据库中集成的数据进行基于业务模 型、专家知识、地理规则的分析,成为能够支持决策 的“智慧”是综合分析系统的最终目的。因此,以地 理空间信息为核心,突破城市内部行业壁垒,将专题 信息集中展现,综合利用各种技术手段进行数据挖 掘,分析数据间关系,提取事件发生的空间模式等是 综合信息分析系统的核心。 对城市综合信息的分析应具备面向多用户、多 尺度分析、多展示维度、多时态对比、多相关专题等 特征。面向多用户是指系统面向不同用户需求提供 不同功能,面向领导提供行业结果性、综合性数据, 辅助管理决策; 面向公众提供居住、交通、购物类的 便民信息; 面向业务人员提供跨部门的共用数据,实 现信息共享互用。多尺度分析是指在基于地理空间 进行业务信息分析时,智能识别地图尺度级别并进 行统计与分析,实现统计分析的精细定位及粒度控 制。多展示维度是指系统支持对地理空间信息的多 维度展示,包括二维、2. 5 维、三维地图、遥感影像 等,多角度全面展示城市地理空间,支撑各类信息的 叠加与动态展现。多时态对比主要指不同时间的多 期遥感卫星 / 航摄影像进行对比分析,直观清晰地为 用户展示城市建设的变化信息。多相关专题是指系 统支持展示跨部门、跨业务的相关专题信息,并进行 综合分析,体现相关专题之间的相关关系。
四、系统建设与实现
基于以上设计思路,以 Oracle 与 ArcSDE 结合 作为海量数据的存储基础,系统整体采用 B / S 框 架,结合 Flex 与 Java 开发语言在中新生态城公共信 息平台的基础上研发了智慧城市综合信息分析系 统,实现了城市级别数据资源的汇集、共享、整合、展 示、分析,为公众提供便民服务、为业务人员提供统 一查询、为政府提供管理决策支持。
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赵 元,等: 智慧城市综合信息分析系统的设计与实现
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面信息,立体表达时间、空间特征,体现事物空间相 关性及时 间 变 化 特 性,符 合 人 类 认 知 的 数 据 模 型。 本文提出从多尺度、多时态、多维度、多专题四维角 度建立城市级时空综合数据概念模型,如图 2 所示。 空间尺度方面,对城市区域进行不规则多级划分,利 用多尺度建立地理要素空间上的嵌套关系; 时间尺 度方面,建立以空间要素为单元,以时间为记录节点 的变化关系,体现空间要素时序上的变化; 综合信息 方面,整合 多 维 度 地 理 空 间、多 源 异 构 业 务 专 题 数 据,进行数据清洗、融合、共享、分析,建立多源信息 采集路径及多专题信息服务提供。
赵 元1,3 ,彭 玲1,2 ,池天河1 ,杨丽娜1 ,姚晓婧1
( 1. 中国科学院遥感与数字地球研究所,北京 100101; 2. 中国科学院北京国家技术 转移中心,北京 100086; 3. 中国科学院大学,北京 100049)
Design and Implementation of Smart City Integrated Information Analysis System
系统从逻辑结构上分为 6 层: 感知层、网络层、
数据层、平台层、应用层、用户层,如图 1 所示。感知 层是物联 网 的 终 端 层,包 括 二 维 码 标 签 和 识 读 器、 RFID 标签和读写器、摄像头、GPS、传感器网络等感 知终端,主要是识别物体和采集信息的作用[3]; 网 络层承担信息传输的工作,包括通信网、移动网、互 联网、物联网等; 数据层融合终端采集的数据及与业 务系统对接的数据,对数据进行清洗、检查等,并关 联基础地理空间数据,为应用层进行智能化分析提 供数据基础; 平台层实现对数据的目录提取与管理, 针对服务的审批与发布进行统一管理,并维护整体 系统运行; 应用层整合各方面信息进行数据挖掘、智 能化分析,并将结果与空间数据可视化结合,为用户 提供有效决策辅助信息。
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测绘通报
wenku.baidu.com
2014 年 第 11 期
引文格式: 赵元,彭玲,池天河,等. 智慧城市综合信息分析系统的设计与实现[J]. 测绘通报,2014 ( 11 ) : 116-119. DOI: 10. 13474 / j. cnki. 112246. 2014. 0378
智慧城市综合信息分析系统的设计与实现
针对上述趋势和挑战,本文站在数据资源整合 和综合信息分析的角度,对架构在智慧城市公共信 息平台基础上的智慧城市综合信息分析系统( 以下 简称“综合信息分析系统”) 的框架进行设计,讨论 相关关键技术的主要研究方向和研究内容,并以中 新天津生态城为例,探讨城市级综合信息分析系统 的实际建设问题。
二、系统总体框架设计
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