基于GIS的科技创新资源共享服务平台构建研究

雷文利 王晓贞 杨 雪

（安阳市科学技术信息研究所，河南 安阳 455000）

0 引言

党的二十大报告指出，科技是第一生产力，加快实施创新驱动发展战略，实现高水平科技自立自强。科技创新资源作为科技创新活动的基础和保障，能够直观反映一个城市对创新活动的投入力度、创新人才资源的储备状况和创新资源的配置结构［1］。近年来，随着科技管理信息化建设进程的加快，各类业务管理系统、信息服务系统的应用积累了大量的科技创新资源［2］。依靠互联网和大数据时代先进的信息技术，构建科技创新资源共享服务平台，对科技创新资源进行合理化的共享，将实现“人能尽其才，物能尽其用，货能畅其流”的和谐状态［3］。

1 科技创新资源的现状

采集、整理、分析安阳市科技创新资源的分布、应用、管理等方面的现状，对建设优质的科技创新资源共享服务平台极其重要，同时有以下几方面的问题需要特别关注。

一是科技创新资源类型多样、管理复杂，分散化特征显著。各类科技创新资源由于地理位置分散、从属行业各异、特征数据格式不一、业务管理流程不同等原因，行政部门难以对科技创新资源进行有效管理和利用。

二是科技创新资源信息化程度不同、数据系统相互独立，封闭化特征显著。各类科技创新资源数据业务管理复杂，未进行统一的数字化管理，且系统相互独立，未实现共享互通互联，无法建立系统业务间数据关联。

三是呈现方式单一，缺乏对数据的开发利用，单一化特征显著。各类科技创新资源数据库数据一般以数据库数据表格、报表等形式呈现，缺乏可视化的区域科技创新资源空间展示与分析。不仅缺乏对整个地区的科技创新资源整体发展状况的把控，同时也缺少各县（市、区）科技创新资源的发展情况对比，既不能直观反映科技创新资源的整体发展状况，也缺乏各县（市、区）科技创新资源分布横向纵向对比分析。

综上所述，当前科技创新资源存在管理分散、资源封闭、呈现方式单一等诸多现实问题，无法满足新时期科技管理和创新发展的需求。本研究基于互联网和大数据时代的信息技术，以安阳市的科技创新资源为基础并向外延伸，构建专业化、可视化、智能化、动态化的科技创新资源共享服务平台，形成科技创新资源的共享机制。

2 关键技术

平台主要运用地理信息系统（Geo-graphic Information System，GIS）、可视化（Visualization）等信息技术以地理标签形式将创新型企业、机构平台、载体、人才等各类科技创新资源数据进行统一管理，为方便科技创新资源管理、了解区域创新发展、辅助政府决策、提高研发效率提供支撑［4］。

2.1 地理信息系统（GIS）

地理信息系统（GIS）是以地理空间数据库为基础，根据不同用户需求，将地理信息和业务信息进行集成，而构建的计算机空间信息系统，主要由计算机硬件、软件、地理信息、业务数据等要素构成。GIS技术将业务数据以空间立体呈现的方式实现数据的可视化，并为用户寻找业务数据之间的潜在关联或规律提供支撑［2］。

科技创新资源共享服务平台基于地图开放平台和科技创新资源数据库，结合地理信息基础技术及相关终端的硬件支持完成地图数据标注，实现科技创新资源的地理定位、地图搜索等功能，集中展现各类科技创新资源的详细信息，打破空间障碍快速获取附近的科技创新资源。

2.2 可视化技术

可视化技术是利用计算机图形学、图像处理技术，将数据信息转换成图形或图像，以一种更直观形象的方式在Web前端展示出来，再进行交互处理的信息技术。信息可视化为抽象的、非空间结构的信息提供适当的空间表示形式。

在Web前端页面，可视化通过HTML+CSS、SVG、canvas、WebGL等技术来实现。同时，d3.js（Data-Driven Documents，简称D3，即数据驱动的文档）把数据和HTML、SVG、CSS等语言相结合，创建交互式的数据可视化图表［5］。在数据库中，配合数据挖掘技术获取关键表征并于Web前端页面进行可视化展示。特别地，分类挖掘技术作为数据挖掘的步骤，根据数据的特定重要表征进行分类，过程包括建立模型和使用模型分类，在建立模型中，通过分析属性描述的数据库元组来构造模型。

科技创新资源共享服务平台通过数据驱动，围绕创新主体、机构平台、载体和人才等科技创新资源，采用SVG、D3及分类挖掘等技术实现科技创新资源年度统计数据、区域科技创新资源数据对比。各领域科技创新资源分布统计数据的可视化图表显示，以柱状图、饼状图、热力图等形式进行展现，用户能快速获取数据重点、发展趋势及相关分布情况。

3 平台框架

基于GIS的科技创新资源共享服务平台从逻辑上分为五层结构（如图1所示），五个层次既相互独立又相互联系，依次是用户层、应用层、应用支撑层、数据层和运行支撑层。

图1 基于GIS科技创新资源共享服务平台逻辑结构图

3.1 用户层

明确系统服务的用户，包括个人用户和机构用户。个人用户为社会公众，机构用户包括企业、高校、科研院所、业务管理部门等。

3.2 应用层

以统一门户的方式为用户提供基于PC端和手机移动端服务功能，主要包括创新资源地图管理、创新资源运行管理、创新资源配置管理、创新资源一体化查询、数据统计与分析。

3.3 应用支撑层

提供应用层功能开发与运行提供支撑服务，包括系统用户管理体系结构和权限分配体系、统一认证服务、接口系统、工作流平台、消息管理等，这些应用支撑服务基于JAVAEE为上层提供服务。

3.4 数据层

涵盖了应用层采集和存储的相关内容资源数据库，主要包括企业库、机构平台库、载体库、人才库等。另外，还包括技术、成果、专利、专家、机构等信息数据库，以及系统用户及权限数据库、日志数据库等系统管理数据库。

3.5 运行支撑层

运行支撑层即基础软硬件运行环境，硬件包括网络、计算、存储、安全、备份等系统；软件包括操作系统、数据库管理系统、中间件服务器、JAVAEE体系以及SPRING框架等。

4 平台主要功能

运用GIS技术，建立统一的科技创新资源共享服务平台，以地理空间坐标的形式实现科技创新资源数据的数字化、可视化展示，从而实现动态监测管理、科技创新资源的配置管理以及区域、领域间科技创新资源数据的统计对比分析等功能。基于GIS的科技创新资源共享服务平台主要包括创新资源地图管理、创新资源运行管理、创新资源配置管理、创新资源一体化查询、数据统计与分析等，如图2所示。

图2 基于GIS科技创新资源共享服务平台主要功能

4.1 创新资源地图管理

创新资源地图管理系统通过整合创新型企业、机构平台、载体、人才等创新资源，建设科技创新资源数据库，实现科技创新资源数据的统一采集、存储等数字化管理。同时，运用GIS技术和数据可视化技术，基于各类科技创新资源的地理参照特征，将科技创新资源信息和空间数据结合起来，实现创新资源在地图系统中的地理空间展示和地理定位等服务［6］。

创新资源地图管理系统主要围绕创新企业、机构平台、载体和人才等科技创新资源进行可视化展示，内容涵盖高新技术企业、工程技术研究中心、重点实验室、科技孵化器等21类科技创新资源的数据库（如图3所示）。

图3 基于GIS科技创新资源共享服务平台创新资源数据库

创新资源地图管理模块为地方科技管理决策和科技创新服务提供支持，同时也为各级政府部门把握创新活动区域特点和发展趋势提供新的观测视角，为科技政策的制定提供依据。

4.2 创新资源运行管理

通过对各类科技创新资源数字化过程管理，实现各类科技资源的动态监测和预警提醒，为科技创新资源培育、绩效考核奖“优”督“差”提供依据。根据各类科技创新资源的不同管理特性，对系统进行深度开发，将管理规则贯彻到日常运行管理中。创新资源运行管理模块将管理规则固化到日常业务管理工作中，不仅为企业用户提供智能化提醒功能，让数据多跑路企业少跑腿，也使得科技部门提升工作效率，提供更为优质的政务服务。

4.3 创新资源配置管理

创新资源配置管理系统即创新资源供需匹配系统，主要针对企业在创新过程中遇到的人才、资金、设备、信息、技术等不同类型的科技创新资源与服务需求，在资源集聚与整合基础上，通过服务资源筛选和模块化组合，为其提供技术推广、技术咨询、技术孵化、技术市场、成果转化等专业化服务及系统性的集成服务方案，以满足平台用户日益复杂化、个性化创新需求的过程。

创新资源供需匹配系统具备的功能，一是能有效识别、挖掘和预测战略性新兴产业创新需求；二是集聚优势科技创新资源，包括高校、科研院所、工程技术中心及专业技术机构、平台等优势资源；三是建立匹配模型，通过创新供需匹配服务案例，基于模块化组合形成平台创新服务包及系统服务方案；四是建立标准服务体系，通过对战略性新兴产业创新需求与服务资源属性、特征及内容表达等进行标准化处理，建立需求表达和资源描述标准、存储标准及服务标准等，进一步提高平台搜索便捷性、匹配精准度及服务质量和满意度。

4.4 创新资源一体化查询

一方面，在区域内创新型企业、机构平台、载体、人才等科技创新资源的基础上，集成全国的技术、成果、专利、专家、机构等信息，联动区域政策资源及专业化的科技服务团队或机构，深入挖掘创新创业要素。另一方面，融合多源科技创新资源数据库，打通各类科技创新资源数据库，形成创新资源数据池，为用户检索提供数据支撑，满足各类用户对资源搜索的需求，实现科技创新资源、服务、政策等信息的模糊检索、精确检索，提供科技信息的一键式查询服务。基于此，构建多角度、全方位科技创新资源画像，实现科技创新资源的立体建构，为科研人员和管理部门全面掌握各类科技资源的特点和优劣势提供支撑。

4.5 数据统计与分析

建立数据统计与分析系统，利用创新资源地图管理系统对区域内的创新型企业、机构平台、载体、人才等创新资源的数量和分布进行空间模拟，分析各类科技创新资源集聚现状。一是通过科技创新资源多源融合数据的挖掘和分析，实现科技创新资源按年度、区域、领域的统计、对比、可视化等的数据分析。二是根据创新型企业、机构平台、载体、人才等科技创新资源的集聚程度形成颜色深浅不一的创新热力图，为政府、科研人员系统全面了解创新资源存量和区域分布、领域分布，优化区域内创新资源配置、产业发展规划布局提供数据支撑。同时，通过加强对科研热点分析研究，对于准确提炼前沿科技动态，制定针对性的科技政策提供支撑，为开展高效的创新活动指明参考方向。

5 结语

科技创新资源的开发利用水平已成为一个国家科技创新能力的重要体现，运用互联网和大数据时代的信息技术手段实现对科技创新资源的管理与应用势在必行。本研究基于GIS，打破当前安阳市科技创新资源分散化、封闭化、单一化的困境，搭建集创新资源地图管理、创新资源运行管理、创新资源配置管理、创新资源一体化查询、数据统计与分析于一体的科技创新资源共享服务平台，以各类科技创新资源为数据池，辅以大数据挖掘技术，实现科技创新资源的可视化展示、动态化监测、数据分析等功能。平台的研究构建将有助于推动区域科技创新资源的整合共享、提升科技创新资源利用效率，同时促进区域科技协同创新和技术服务，进而为优化提升科技创新资源、调整产业布局、辅助政府决策提供参考。

未来关于对创新科技资源共享服务平台的长期运营与应用问题还需要进一步探究，同时各级管理员的管理职责与权限与科技工作的服务职能匹配问题仍然是接下来的研究要点。科技创新资源共享服务平台未来作为地区科技事业的“脑中心”，还需要利用互联网和大数据时代的技术与资源优势，恰乘科技事业的发展态势，实时更迭。特别地，伴随着人工智能、元宇宙等新兴互联网形态的发展趋势，系统将朝着更为人性化、智能化、沉浸式的方向努力。