实例探析数字城市地理空间框架建设

摘 要：“数字兴义”项目将建立兴义市数字地理信息空间框架，形成兴义市权威的、唯一的和通用的城市地理信息公共平台，从而实现各类信息的互联互通。本文主要阐述了数字兴义地理空间框架建设。

关键词：兴义；数字；城市；地理；空间；框架；建设

引 言

“十二五”期间，随着贵州省工业强省和城镇化带动战略的推进，新城镇、新城区大量出现，传统的管理模式不能满足高速发展的城市需求，因此推行数字化城市管理是实现全省城市管理“科学、严格、精细、长效”的有效手段。三维数字兴义地理空间框架建设为三维数字兴义提供了一个统一的、规范的、权威的三维空间定位基准和三维地理信息服务平台，大大促进了国民经济建设以及信息化建设，将极大的影响人们的生活。

1 数字兴义

兴义市位于黔、滇、桂三省（区）结合部，全市辖4个街道办事处、29个镇、5个乡，总人口74万，其中城区人口26万，全市国土面积2915平方千米，是贵州省黔西南布依族苗族自治州的政治、经济、文化、信息及交通枢纽中心。

近年来，兴义市经济建设持续快速发展，一产、二产、三产齐头并进，三次产业结构比例为16∶44∶40。全市提出了以“三化一业”（即工业化、农业产业化、城市化、旅游业）发展战略，特别是加快了全市工业化进程，工业经济初步形成了以酿酒、建材、电力、煤炭、化工、冶金、药业、烟草为主的八大工业体系，为全面建设经济强市奠定了坚实基础。

“数字兴义”由黔西南州国土资源局牵头建设。其总体目标为：建立兴义市数字地理信息空间框架，形成兴义市权威的、唯一的和通用的城市地理信息公共平台，从而实现各类信息的互联互通。“数字兴义”建设将紧密结合兴义市地区实际情况，充分利用现代化的遥感、大地、GPS等测量技术，建立高精度、实时、快速的基础数据获取手段，完善兴义市基础地理信息数据集，建设兴义市基础地理信息数据库，构建兴义市地理信息公共平台。通过将全市的各类信息在数字化三维平台上表达出来，集成安装在网络上，市民足不出户，即可查询到旅游名胜、商业中心、文化坐标、街巷小景等信息。并在此基础上，开发国土、公安、计生、消防、规划等典型应用示范系统，建立共建共享、更新完善和运行维护的长效机制。为政府科学决策、公告服务、社会管理、综合监管能力等方面提供有力的基础支撑环境。

2 “数字兴义”地理空间框架技术特点

2.1 实用性好

项目进行了详细的需求分析、可行性分析、现有资料及软硬件分析，提出了设计的思路、规范、原则及总体结构，并经过论证评审，具有良好的实用性。

2.2 技术先进

平台在建设过程中使用了当前通用的硬件平台和最先进的数据库、GIS软件，以保证平台的先进性。

2.3 兼容性好

该平台严格遵守相关软件开发设及软件接口标准，为后续开发各种应用系统提供了广泛的基础地理信息支持。

2.4 安全性高

该平台针对不同的使用人群，提供了不同密级的授权，严格按照国家相关保密規定，对不同的使用人群提供相应密级的地理空间数据。并对软硬件设计进行了安全性论证。

3 数字兴义地理空间框架建设

3.1 总体建设内容

项目要求建立兴义市城区约15km2的三维影像地形模型，城市标志性建筑、街道三维模型，系统要求能运行在兴义市政府专网上，并能实现各部门专题应用的并行接入。

3.1.1 标准规范与政策保障机制建设

很多专题数据往往分散在各个不同的部门，数据标准与规范不统一，数据质量、坐标系统、投影参数、精度、图形要素差别较大，上述因素造成了数据的不一致性，部门之间数据很难进行交换和共享，长此以往数据繁杂、分类不清，同一地区往往存在多套数据或缺失，资源浪费现象及其严重。因此，系统建设的首要工作便是结合兴义市地区实际需求，利用即将覆盖全省范围的CORS站系统，统一测绘基准，在国家及省级标准的基础上，建立一套完善的地方数据标准规范体系。

兴义市地区成立数字兴义地理空间框架建设工作领导小组，领导小组办公室设在黔西南州国土资源局，负责统一指导、协调、督促。负责组织、落实、督察等日常工作，定期编发简报，通报进度。同时以公文的形式发布相关的地方性法规、政策性文件，切实保障数字兴义地理空间框架平台建设的顺利进行及后期维护工作，确保各项工作落到实处，使数字兴义建设成果更好的为地区经济和建设服务。

3.1.2 基础地理数据获取及整合

（1）基础数据的获取

主城区30平方千米1：500地形图测量（当前已测有15平方公里数字地形图，该区域需要纳入更新任务中）；主城区30平方千米1：500航空摄影及规划区70平方千米1：2000航空摄影，其中70平方千米要求获取1：2000正射影像、数字高程模型和数字线划图。城市及周边250平方公里1.5m分辨率卫星影像。

（2）数据整合

基础数据之间往往存在坐标系不统一的情况，从而导致，无法直接叠加在一起使用，给数据综合分析设置了障碍，地理空间框架建设工作难以展开，为了能够使用这些数据，需对其进行归一化处理。其次，面对日新月异的城市建设，已有的基础数据往往老旧，现势性不强，不具备实用性。需遵循国家和测绘行业标准与规范，充分运用遥感、GPS、GIS等成熟的技术手段对这一部分数据进行采集和更新。

整合以上数据是城市地理空间框架建设的基础性与必备性工作，主要包括兴义市中心城区1：500比例尺DLG（见图1）数据，影像数据DOM（数字正射图），数字高程DEM，专题数据的整合工作。

3.1.3 建立基础地理信息数据库

依据项目设计标准建立基础地理信息数据库。对处理后的基础地理数据进行检查，数据符合标准后，才准予入库。

3.1.4 三维地形数据库建设

三维地形数据库是平台的数据基础，是DEM、DOM、DLG及三维建筑模型的集成，精确的三维地形数据库有助于更好的管理空间信息和属性信息，提供更符合现实直观的表现形式。三维地形数据库建库流程见图2。

3.1.5 基础地理信息公共服务平台建设

在更新完善后的基础地理信息数据之上进一步整合加工，提取符合公共需求的地理要素内容，进行面向信息化要求的数据重组，扩展地名地址地理编码，建立要素与瓦片的一体化索引，实现多种数据的无缝集成，研制开发网络化的应用服务与运行维护系统，建立兴义市权威的、唯一的和通用的地理信息公共平台。

3.1.6 建立五个典型应用示范系统

在地理空间信息公共平台基础上开发构建五个典型应用示范系统，选择国土资源、计生、公安、消防和社会公众服务等应用部门和领域进行示范系统建设，再逐步扩展到规划等具备条件的政府部门，应用科学化、数字化环境全面促进该部门的高效、快速管理手段的转变和实施，并总结应用模式和经验，在政府及其各部门全面推广。

3.1.7 支撑环境建设

兴义市三维公共信息平台的设计将严格参照现代计算机网络的规范与地理信息相关标准。整个系统是以数据中心为中心节点的星型网络。数据中心建立在高速局域网（3M）上，网络采用UDP和TCP/IP协议；服务器操作系统拟采用Windows 2003 Professional。系统支撑环境由数据中心建设、用户服务子系统建设、数据通讯网络建设组成。

3.2 项目技术路线

技术路线明确了设计依据、技术指标，确定了基础地理信息数据库建设，地理信息公共平台建设，运行服务模式设计，支持环境建设等工作内容，以及主要工作流程，如图3所示：

3.3 运行服务模式设计

3.3.1 模式架构

服务门户应基于通用浏览器（如IE、FireFox）、采用面向服务架构（SOA）进行构建。SOA是大型软件系统体系结构的发展趋势，平台服务门户采用SOA进行构建。在服务门户中，所有的服务功能都应具有明确的可调用接口，具有标准、通用、松耦合和重用性好等特点，以Web Service的方式进行提供。通过对这些功能接口的组合，形成服务门户特定的业务应用和业务流程；同时，服务门户还可进一步将这些接口进行封装和发布，以便于网络用户进行二次开发，实现将平台提供的服务整合到用户自己的业务应用系统中。

3.3.2 主要功能

服务门户采用单点登录、统一身份认证技术，用户在一次成功登录门户后，即可访问其权限范围内的系统功能和信息内容，避免在多个功能模块间来回切换而形成的网站资源消耗，同时也提高了系统的可管理性和安全性。服务门户具备用户注册、目录检索、元数据查询、地图浏览、路径分析、检索定位、空间量算、地图发布、数据交换、服务跟踪等功能，向政府、企业、公众各界用户提供全方位、不同层次的地理空间信息服务。

平台服务门户应具备的主要功能如圖4所示，包括平台管理功能、应用服务功能、接口服务功能及其它功能等。

其它功能，包括新闻动态、政策法规、BBS论坛、使用指南等。新闻动态用于展示公共平台建设、发展及运行的动态信息；政策法规用于发布与公共平台相关的国家及地方性的法律、法规和政策及相关标准规范；BBS论坛用于服务门户对外宣传、发布消息以及收集客户反馈；使用指南用于实现公共平台与用户的互动交流，为用户查询、浏览网站上的各类信息、使用各种服务提供向导和帮助。

3.4 技术指标

3.4.1 性能指标

公共信息平台的性能主要包括系统自动运行能力，错误处理能力，数据备份能力，运行稳定性能力，联网和扩充能力、数据服务能力等。

用户客户端能实现自动下载更新，高速浏览，操作简便以及远程技术支持能力。数据中心具备城市景观漫游、展示等功能，能自动接收处理用户端数据要求；系统发生故障时可自动警示值班人员。具备自动响应用户请求，提供数据服务的能力；具备监测用户登陆记录的能力，并留有针对用户进行二次开发的接口；具备用户使用授权、认证，监测用户使用时间、流量大小的功能。具有兼容性接口，可与多种数据库系统相连，完成地理信息的实时共享；可适应用户中心到用户间通信方式的扩充和改变，并尽量兼容未来的移动通信方式；具备通过政府专网进行数据服务的能力。

3.4.2 数据指标

卫星正射影像和航空正射影像DOM：高分辨率卫星遥感影像（小于1m）或航空影像（1：500精度）；数字高程模型DEM：1：1万和1：5万；矢量化数字地图：1：1万、1：2000、1：500（针对不同浏览分辨率下应用）；房屋测绘数据：楼层面积、楼层高、楼层数、边长、房屋平面图等等；POI热点区信息；建筑物外表数码相片；地物编码应与国家地理要素编码一致。

4 结 语

三维数字地理空间框架建设是一项持续性的工作，要真正实现项目的经济效益和社会效益，后续的应用推广和数据更新维护更显重要。平台的生命力在于数据内容的丰富性和时效性，并在它上面开发各种应用系统，这样才会有越来越多的人使用它，其经济效益和社会效益才会更加凸显。

参考文献

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[3]袁延良.任波.陈汭新.曹伟明.“数字城市”地理空间数据框架建设研究[J].计算机技术与发展.2007年02期.78～79.

作者简介：刘蓉国（1970-），男，本科，高级工程师，主要从事测绘工作。