数字城市地理空间框架建设和应用推广方法探讨

白友文

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

中图分类号：P285 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）05（a）-0000-00

1 引言

城市是社会经济要素高度集中的区域，是人类经济、政治和文化活动的中心，是人流、物流、经济流和信息流聚集和扩散的基地，在国民经济和社会发展中发挥着重要作用。随着“数字中国”战略的提出，“数字城市”便应运而生，当前以“数字城市”建设为标志的城市信息化建设正在全国范围内迅速开展，并取得了一定的建设成效。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。截至 2010 年年底，全国已有 29 个省的 150 个城市成为试点或推广城市，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，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。

“十二五”期间国家测绘地理信息局进一步加大了数字城市的建设力度，全面推广数字城市建设，力争“十二五”末基本完成全国地级市数字城市建设工作，形成互联互通的数字城市地理空间框架网络，逐步实现国家、省（ 直辖市、自治区） 、城市三级地理空间框架总体架构，并最终实现在分布式环境下多源、异质、异构地理空间数据的流通、共享及互操作。

数字城市地理空间框架在建设过程中也面临不少问题，如基础地理信息数据现势性差、更新周期长、所采用的建设标准和规范不统一、建设内容差异较大、资金投入不足等。这些问题的存在都将严重影响数字城市地理空间框架的建设及今后的推广应用，因此，各级政府应出台相应的政策和法规，以保证项目建设的顺利实施。

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。

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 1∶1000 000、1∶250000、1∶50000基础地理信息数据，省级 1∶ 10 000、1∶ 5 000 基础地理信息数据及市级 1∶ 2 000、1∶ 1 000 和 1∶ 500 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。

（ 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，具备数据的处理、输入、输出、查询、统计、分析，以及历史数据管理、元数据管理、安全管理等多方面的功能。

3.2 地理信息公共服务平台建设

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提取、整合和重组，生成满足政府部门和社会公共需求的地理空间框架要素数据； 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； 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。地理信息公共平台建设内容包括 1 套数据库和4 个软件系统。

3.2.1 面向服务的产品数据

面向服务的产品数据主要包括在基础地理信息数据上通过数据提取、扩充和重组等加工处理形成的框架要素数据、遥感影像数据、数字高程模型数据、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，以及其他部门或单位的专题数据，还有目录和元数据等。针对不同的应用和保密要求，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。根据数据自身的特点，多个版本可共用1套数据。

3.2.2 地理信息公共平台软件体系

地理信息公共平台软件体系主要包括门户网站、数据交换系统、地理信息服务系统、数据运维管理系统和平台运维管理系统 5 个方面。

1） 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，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。2） 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管理以及相互之间的交换。3） 地理信息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。4） 数据运维管理系统是用来实现多种类、多尺度、多坐标系统的具有稳定标准规范的数据的入库、更新和维护，应具有数据的采集、生产、更新、整合、发布、维护等功能。5） 平台运维管理系统是实现对用户和服务的全过程监控，以保障平台的正常、安全和稳定的运行，应具有用户注册、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。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 应用推广思路

数字城市地理空间框架建设的主要目的是要建立一个多尺度、信息丰富、现实性强的基础地理信息框架，实现地理信息数据的交换和共享，为城市信息化建设奠定基础。因此，在项目建设中应高度重视应用示范系统的建设，选择至少 4 个典型示范应用，以检验数字城市地理空间框架的建设成效。

4 结束语

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。因此，项目建设必须以政府为主导，立足于当地实际情况和应用需求。数字城市地理空间框架建设是一个复杂的系统性工程，涉及众多领域及多个专业职能部门。在项目建设中应加强不同行业部门之间的协调和沟通，同时制定相应的政策法规和标准规范，尤其是政策层面上的政策法规和标准规范的建设，以支撑项目的实施与推广应用及今后的运行维护，从而真正实现地理信息数据的交换和共享，促进城市信息化的建设。

参考文献

[1] 国家测绘局. CH/T 9003—2009 地理空间框架基本规定[S]. 北京： 测绘出版社，2009.

[2] 谭啸，数字城市地理空间框架建设基本思路的探讨[J]. 测绘与地理信息，2010，33（ 2） ： 156-162.

[3] 袁延良，任波，陈新，等.“数字城市”地理空间框架建设研究[J]. 计算机技术发展，2007，17（ 2） ： 50-52.