国土资源“一张图”信息交换应用体系研究

陈春晖，侯恩兵，马卫春，朱长先

（1.安徽省基础测绘信息中心，安徽 合肥 230031；2.安徽省智慧城市与地理国情监测重点实验室，安徽 合肥 230031）

国土资源“一张图”信息交换应用体系研究

陈春晖1,2，侯恩兵1,2，马卫春1,2，朱长先1,2

（1.安徽省基础测绘信息中心，安徽 合肥 230031；2.安徽省智慧城市与地理国情监测重点实验室，安徽 合肥 230031）

随着国土信息化建设的深入，国土资源“一张图”数据的管理和利用成为热点研究问题。提出一种基于空间信息交换的“一张图”应用体系，以JL-DEM数据交换模型为核心，将各类国土业务系统整合在统一的平台下，实现业务系统与“一张图”的数据联动，为“一张图”数据更新和利用提供了良好的解决方案。

信息交换；一张图；业务系统；数据更新

国土资源“一张图”是国土部门各业务应用系统的数据基础，其主要数据管理模式是基于图层的空间数据库。在实际应用中，大部分“一张图”数据都是稳定的历史数据，只提供浏览和查询服务，只有少量处于业务流程中的地块图斑数据变化活跃，需要进行实时数据维护。然而，“一张图”数据库实时维护难度较大，任何数据改动都会触发图层级的数据版本变化，需要较多的硬件资源和时间来支撑，这一应用模式不适用于图形数据管理能力较弱的Web应用系统。

本文提出的国土资源“一张图”信息交换应用体系，包括以国土“一张图”数据库为核心的数据管理平台和以业务数据库为核心的数据应用平台。B/S架构的数据应用平台引入轻量级的JL-DEM数据交换模型实现空间数据与业务数据的统一管理，为应用系统提供业务数据管理服务；“一张图”数据库在所有应用中只提供只读数据访问，数据更新通过C/S架构的数据管理平台从业务数据库中提取增量包进行。这一体系下的Web应用系统具有非常高效的图形管理能力，实现了轻量级的地块数据和格式化的空间数据间的无缝转换，提供了一种审批业务和数据维护有机结合的“一张图”应用解决方案。

1 基于数据交换的应用模式

1.1 数据交换模型

“一张图”采用的数据交换方式多采用数据ETL（extract、transformation、loading，数据抽取、转换和装载）构建[1]。基本思路是将“一张图”数据库作为数据仓库，对分散在各业务系统中的现有数据进行提取、转换、清洗和加载，将异构数据统一存储后再分配至不同的应用环境中使用。在实际应用中，由于“一张图”数据量极为庞大，相对轻量的业务数据与“一张图”间的数据联动成为一大难题。

本文基于GeoJSoN格式对JL-DEM数据模型进行了优化，对业务系统中的空间数据进行重构，实现业务系统与“一张图”数据交互。GeoJSoN是基于JSoN的一种对地理信息进行编码的轻量级数据格式，可以描述空间要素集合，但不具备图层概念，应用并不成熟[2-3]。JL-DEM数据模型利用了GeoJSoN的编码思想，采用了按图层编码的形式，实现从“一张图”数据图层到业务数据表的映射，加强了在应用环节的空间语义转换能力。JL-DEM模型主要包含如下内容：①在非空间数据库中实现对空间数据的存储；②非空间数据库与空间数据库的数据转换；③基于Web服务的数据传输协议[4]。本文重点强化了JL-DEM的语义转换能力，为数据增加元数据描述，元数据主要描述了数据的字段信息。在数据交换过程中，可利用程序预读元数据，生成目标数据图层或表，无需外部数据字典支持。典型地块数据描述如下：

1.2 应用模式

一个完整的应用体系围绕数据管理平台和数据应用平台构建，通过数据交换中间件将“一张图”数据库、业务数据库和应用系统有机结合起来，实现基于业务驱动的“一张图”数据利用与更新[5]。整个应用体系包含数据管理和数据应用2个相对独立的流程，如图1。

在数据管理流程中，以C/S架构的数据管理平台为中心，实现业务数据库、数据文件和“一张图”数据库三者之间的数据交换。数据管理平台通过导入业务数据库或其他格式数据文件，进行格式转换后，形成“一张图”数据库的增量包，进而执行“一张图”数据的增量更新；在业务系统维护时，提取“一张图”数据库中的要素，转换为JL-DEM数据格式写入业务数据库。

在数据应用流程中，以B/S架构的数据应用平台为中心，为各类应用系统提供数据服务。“一张图”数据库中的数据通过GIS服务器发布为GIS服务，提供只读的决策数据支持，业务审批功能通过数据应用平台提供的应用接口，实现对业务数据库的互操作。

在应用系统层面，基于数据交换平台，各个业务科室的应用系统都统一支持JL-DEM数据模型，这一方式打通了各个业务科室间的数据联系，保障了数据在各个业务环节的无缝流转。

图1 基于空间信息交换的“一张图”应用模式

2 数据应用平台

2.1 业务数据库

业务数据库基于关系型数据库构建，管理处于业务办理状态的批、供、用、补、查等地块数据。这些数据不但包含地块的空间信息，还包括与地块相关的各类业务属性。本文将JL-DEM数据模型管理的空间数据进行结构化处理，形成适用于关系数据库存储的表结构，在一条记录中同时管理空间信息和属性信息，以支持各业务系统的图文一体化操作。业务数据库空间数据存储形式及表结构如表1、表2。

表1 空间数据的存储形式

表2 业务数据表结构示例（以Oracle为例）

业务数据库是实时动态更新的数据库，拥有权限的用户可以在业务系统中对业务数据实施增、删、改、查等操作，并实时地更新数据库中的记录。这样的空间数据组织方式相比空间数据库，其数据结构大大简化，在涉及图形的业务决策中，拥有非常高效的数据存取能力。

2.2 基于MVC的平台架构

国土部门的应用系统多以Web应用程序或移动APP形式存在，这些应用需要通过Web服务端与业务数据库进行数据通信，在这一应用环境下，数据应用平台采用表现为基于Spring MVC架构的Web应用程序，如图2[6]。

图2 基于MVC设计模式的平台架构

数据应用平台面向的主要是应用系统，这一模型的最大特点在于将请求、数据获取、数据处理、响应分置于各个组件执行，内置的WebAPI组件以JSoN格式返回数据，适应跨平台应用的需要。

客户端获取空间数据时，向指定接口的控制器发出请求，控制器根据请求通知对应的数据模型获取数据，数据模型从数据库或GIS服务器读取需要的数据转向对应的视图，在视图中对空间数据序列化为JL-DEM格式，通过Web API将JSoN数据流反馈给客户端。

客户端上传数据时，先将数据以PoST方式送至指定接口的控制器，控制器将数据序列化后封装为对应的模型，经由模型写入数据库，写入完成后将事件信息通过WebAPI反馈给客户端。

采用MVC设计模式开发的数据应用平台可支持多种数据源，数据库升级或更换时仅需少量代码维护。可支持Web、Android、ioS等各种平台，前端应用开发无需后端代码维护。需要扩展新功能时，只需增加控制器和数据模型，开发工作量大大减少。

2.3 跨网安全处理

国土资源管理往往涉及涉密内网和非涉密政务网2种应用环境，多数管理模式下2个网络是物理隔离的，涉密内网的数据需要经过一定的安全处理才能进入政务网[7]。为应对跨网应用的情况，本文设计了一种不同网络环境下的数据同步机制。以涉密网内的业务数据库和数据应用平台作为基本的业务支撑平台，在非涉密网环境中部署结构相同的业务库以及简化的平台系统。涉密版的数据应用平台内置了针对涉密数据的安全处理服务，可将涉密内网中的数据转换为JL-DEM格式的文件导出，同时进行坐标保密处理，使位置精度符合非涉密网的要求。在非涉密网中应用平台可以加载经过保密处理的数据文件，分配至各应用系统使用，实现与涉密网的数据同步。

3 数据管理平台

3.1 业务驱动的“一张图”数据维护

业务系统是“一张图”的重要数据来源，具有数据量大、变化快、变动频繁的特点，建立业务数据库与“一张图”数据库之间的动态联动更新机制，是保障“一张图”现势性的重要手段。

数据管理平台是C/S架构的桌面数据管理软件，为数据管理人员提供基于业务驱动的“一张图”数据维护工具。基于业务驱动的数据维护包括2个方面：一是根据业务需求从“一张图”数据库中提取业务数据，为业务系统提供决策支持；二是从业务数据库中抽取已办结的业务数据，实现“一张图”数据库的增量更新。

1）业务数据库维护。空间数据向JL-DEM数据转换的核心是解析空间数据结构。首先要载入空间数据，读取数据结构，生成元数据信息，这些元数据包括数据源格式、坐标系统、几何类型、属性表等；生成元数据后要依据元数据对空间数据进行序列化，依次读取数据的图形信息和属性信息，形成JSoN数据流；最后根据应用模式的要求输出结果，存储为文件、写入数据库或经由WebAPI发送给应用系统。

2）“一张图”数据库维护。JL-DEM数据向空间数据转换的重点在于JSoN数据的反序列化。首先要读入元数据信息，按照需要转换的空间数据格式要求生成数据文件或表；将JSoN数据流进行反序列化，读取几何对象和各字段信息，形成对应的空间数据对象；最后根据空间数据存储方式输出成果，导出为文件或写入空间数据库。

3.2 服务管理

“一张图”数据库大部分数据是已经固化的历史数据，一般作为业务系统的基础数据，此类数据需要通过GIS服务器发布服务供业务系统调用。数据管理平台提供了专门的服务管理模块，将“一张图”数据的维护与发布整合在一个平台中进行。

服务管理模块以ArcGIS Server为基础，通过API接口实现对GIS服务器的托管，可对数据进行数据组织和处理，发布为地图服务、空间分析服务、要素服务等多种形式的服务，供B/S架构的业务监管系统调用。同时，服务管理模块还必须实现对符合oGC标准的外部服务的集成，在统一的平台下进行服务管理。

4 应用实例

滁州市国土资源和房产管理局采用本文提出的应用体系建设了一系列国土应用系统，在数据管理方面，采用滁州市“一张图”数据中心进行“一张图”数据库管理。数据应用平台以前期开发的“国有土地资产管理委员会决策支持系统”为基础升级而成，日常业务中的批、供、用、补、查等业务数据均在此平台上形成。在数据应用平台基础上，开发了一系列支持JLDEM数据交换格式的应用系统，包括运行于涉密网的“一张图”数据浏览平台、会上决策系统，运行于政务网的阳关地产监管系统，基于移动互联网的移动巡查系统等。

数据中心是滁州市国土资源“一张图”应用体系的数据管理平台，数据中心的主要功能是维护“一张图”数据库和管理“一张图”服务。“一张图”数据库维护与土委会系统形成联动，以提取业务数据进行增量更新；管理“一张图”服务通过托管的ArcGIS Server服务器进行，可将在库数据组织成电子地图进行发布，并可实时管理GIS服务状态。数据中心界面如图3。

图3 滁州市“一张图”数据中心

土委会系统是滁州市国土资源与房产管理局以土委会会上决策为出发点构建的一个业务系统，用于土地管理的批、供、用、补、查等各个环节业务的数据管理和上会审议。该系统经过多次升级后，现已成为滁州市国土部门的数据应用平台，可对各类业务数据进行组织和管理，并封装为JL-DEM格式供其他应用系统使用。图4为土委会系统图形管理界面。

图4 滁州市国有土地资产管理委员会决策支持系统

在土委会系统基础上，滁州市国土部门建设了多个应用系统，这些系统横跨涉密网和非涉密网，都以JL-DEM格式管理业务数据，通过与土委会系统的数据交换实现业务数据库的同步更新。“滁州市阳光地产网上监管系统”是其中一个运行于互联网的公众服务系统，用于向社会公众公示土地出让信息。系统数据来源于土委会系统导出的、经过保密处理的地块信息。图5为阳光地产系统地块信息查询界面。

图5 数字滁州阳光地产网上监管系统

5 结 语

基于空间信息交换的国土资源“一张图”应用体系以轻量级的数据交换为核心技术，实现了业务系统数据与“一张图”数据的同步联动。这一应用模式有效整合了国土部门各类数据资源，将业务流程与“一张图”数据管理深度结合，为国土“一张图”的数据共享和利用探索出了新的途径。在滁州市开展的一系列国土应用建设实践表明，这一体系能很好适应当前国土部门的实际需求，国土“一张图”数据在得到充分利用的同时，现势性也有了有效保证，具有良好的应用前景。

[1] 秦宇, 陈煜欣, 孙宇,等. 国土资源数据仓库ETL方法研究[J].测绘与空间地理信息, 2013, 36(3)：20-23

[2] 陈德权. 基于GeoJSoN的WFS实现方式[J].测绘科学技术学报, 2011, 28(1)：66-69

[3] 韩敏,冯浩.基于JSoN的地理信息数据交换方法研究[J].测绘科学,2010,35(1)：159-161

[4] 侯恩兵.国有土地资产管理委员会决策支持系统的研究与实现[J].测绘地理信息, 2016(1)：87-90

[5] 方从刚,陈先伟,徐柱,等. 基于业务驱动的“一张图”数据动态更新机制研究[J].计算机与现代化, 2014(11)：98-101

[6] 刘亮.基于MVC的通用型模式的设计与实现[J].中国科学技术大学学报,2010,40(6)：635-639

[7] 顾炳中.国土资源内网数据安全交换方式探讨[J].国土资源信息化,2010(2)：3-5

P208

B

1672-4623（2016）08-0052-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.08.018

陈春晖，硕士，主要从事地理信息应用研究。

2016-04-08。