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智慧濰坊時空大數(shù)據(jù)與云平臺建設及應用

2019-09-25 00:51袁學旺楊金濤趙倩謝桂華
山東國土資源 2019年10期
關鍵詞:濰坊時空智慧

袁學旺,楊金濤,趙倩,謝桂華

(1.濰坊市自然資源和規(guī)劃局,山東 濰坊 261041;2.山東省國土空間數(shù)據(jù)和遙感技術中心,山東 濟南 250014;3.山東經貿職業(yè)學院,山東 濰坊 261011)

0 引言

2012年12月,原國家測繪地理信息局下發(fā)了《關于開展智慧城市時空信息云平臺建設試點工作的通知》(國測發(fā)〔2012〕122號),在全國開展智慧城市時空信息云平臺試點建設[1],并多次修訂建設技術大綱,發(fā)布了《智慧城市時空大數(shù)據(jù)與云平臺建設技術大綱》。隨著云計算、物聯(lián)網和大數(shù)據(jù)的快速發(fā)展,地理信息平臺面臨著體驗性要好、實時性要強、移動性要大和自主性要多等新要求,勝任城市“骨架”的新要求[2-3]。

2015年6月,智慧濰坊時空大數(shù)據(jù)與云平臺建設項目列入原國家測繪地理信息局試點計劃。項目緊密結合濰坊市推進智慧城市建設的總體目標,積極探索智慧濰坊時空大數(shù)據(jù)與云平臺的建設、共享和服務模式,以及地理信息為智慧城市建設的方式和途徑,推動城市的經濟發(fā)展、產業(yè)融合、智能運行和可持續(xù)發(fā)展。

1 需要解決的問題

試點建設前期,通過深入調研,從數(shù)據(jù)、應用、管理3個方面對全市地理信息平臺建設進行梳理,濰坊在數(shù)字城市建設應用和智慧城市開展建設方面主要存在“五個不全”,“四個不能滿足”和“三個不夠統(tǒng)一”問題,亟需在數(shù)字濰坊地理信息公共服務平臺向智慧濰坊時空大數(shù)據(jù)與云平臺升級中解決[4-5]。

(1)“五個不全”:一是基礎地理信息數(shù)據(jù)不全。隨著城市建成區(qū)面積不斷擴大,現(xiàn)有的大比例尺地圖和高分辨率影像數(shù)據(jù)覆蓋區(qū)域不全。二是專題數(shù)據(jù)不全。數(shù)字城市階段未搭建共享交換平臺,人口、法人等專題數(shù)據(jù)匯聚交換無法實現(xiàn),基本以國土數(shù)據(jù)為主,專題數(shù)據(jù)單一。三是新型數(shù)據(jù)不全。數(shù)字城市階段主要著眼于傳統(tǒng)地理信息數(shù)據(jù)采集,傾斜攝影、街景點云等新型數(shù)據(jù)未納入建設范疇。四是實時和遠景規(guī)劃數(shù)據(jù)不全。五是歷史數(shù)據(jù)不全。有的數(shù)據(jù)還是紙質保存,未作矢量化處理;有的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中單獨存放,沒有進行標識化處理和關聯(lián)分析。

(2)“四個不能滿足”:一是不能滿足城市發(fā)展需求。隨著經濟社會發(fā)展,原有數(shù)據(jù)年度更新模式無法滿足現(xiàn)實需求。二是不能滿足部門需求。原有的單一應用模式,單向提供數(shù)據(jù)和服務,不能進行部門數(shù)據(jù)共享交換和大數(shù)據(jù)分析。三是不能滿足公眾需求。數(shù)字城市階段主要面向政務應用,老百姓沒有充分享受到數(shù)字城市的建設成果。四是不能滿足環(huán)境需求。隨著用戶和數(shù)據(jù)量急劇增加,存儲環(huán)境和計算能力顯得嚴重不足,急需向云環(huán)境部署和遷移。

(3)“三個不夠統(tǒng)一”:一是標準不夠統(tǒng)一。因數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一,無法進行大數(shù)據(jù)的共享和分析,很大程度上制約和阻礙了試點進度。二是軟件不夠統(tǒng)一。數(shù)字城市階段,一種數(shù)據(jù)一個軟件,界面差異大,底層架構不一致,導致應用不順暢。三是網絡不夠統(tǒng)一。有些部門使用自己的業(yè)務專網,還有的使用局域網,未能接入統(tǒng)一的網絡,這給云平臺推廣應用造成了很大阻礙。

2 建設內容

針對數(shù)字城市建設存在的弊端和云平臺技術大綱要求[6]、評價指標體系[7]和各部門單位的時空信息服務需求,堅持問題導向,深化細化工作任務,突出濰坊特色,開展頂層設計,圍繞時空大數(shù)據(jù)中心、支撐環(huán)境、時空信息云平臺和智慧應用,加快推進項目建設,爭取將試點建設成為可復制、可推廣、有特色、有應用的樣板工程,取得了階段性的建設成果[8]。項目總體設計見圖1。

圖1 項目總體設計圖

2.1 時空大數(shù)據(jù)中心

時空大數(shù)據(jù)中心主要包括時空大數(shù)據(jù)、大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和共享交換系統(tǒng)。該部分主要是滿足全市各類數(shù)據(jù)的存儲、交換和管理需求,實現(xiàn)對各類型數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。時空大數(shù)據(jù)主要包括基礎地理信息數(shù)據(jù)、公共專題數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)和遠景規(guī)劃數(shù)據(jù)四類數(shù)據(jù)。其中,基礎地理信息數(shù)據(jù)包括歷史和現(xiàn)狀的矢量、影像(含傾斜攝影)、高程、地名地址、三維、仿真三維、360°全景、街景點云、地下管線、地理國情等數(shù)據(jù)。公共專題數(shù)據(jù)主要包括法人、人口、宏觀經濟、興趣點等數(shù)據(jù),以便于后期的大數(shù)據(jù)應用分析,深入挖掘公共數(shù)據(jù)的時空價值。實時數(shù)據(jù)包括視頻探頭、交通流量、共享單車軌跡、環(huán)境監(jiān)測等設備位置信息和實時感知數(shù)據(jù)。遠景規(guī)劃數(shù)據(jù)包括城市規(guī)劃、土地規(guī)劃以及各類專題規(guī)劃數(shù)據(jù)。

大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)面向數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)服務提供CS和BS兩個版本,主要是實現(xiàn)對地上地下、室內室外、虛實結合的時空數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理,實現(xiàn)對全市地理信息數(shù)據(jù)和各類其他數(shù)據(jù)的全空間一體化管理,主要功能包括導入導出、數(shù)據(jù)編輯處理、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)比對、元數(shù)據(jù)管理、安全設置等。

共享交換系統(tǒng)是打通測繪地理信息數(shù)據(jù)和其他各業(yè)務部門以及公共數(shù)據(jù)交換的通道,各部門單位的數(shù)據(jù)通過共享交換系統(tǒng)匯聚到時空大數(shù)據(jù)中心,同時對各類數(shù)據(jù)進行時空化,為各部門單位提供時空地理信息服務,發(fā)揮時空基礎設施作用。截至目前,共匯聚了濰坊市49個部門的6000萬條專題數(shù)據(jù),逐步實現(xiàn)全市公共數(shù)據(jù)時空化,奠定了時空云平臺應用服務的數(shù)據(jù)基礎。

濰坊市時空大數(shù)據(jù)中心匯集了以上基礎地理信息數(shù)據(jù)、公共專題數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)和遠景規(guī)劃數(shù)據(jù)4大類時空大數(shù)據(jù),跨越10個年份,涵蓋52個行業(yè)部門,共計54小類、218個圖層、2億條記錄,數(shù)據(jù)總量超過100TB。同時,建立了基礎地理信息數(shù)據(jù)實時更新機制,達到地名地址、地形圖及主要地物巡查、匯總、上圖的“月清季結旬更新”效果[9]。

2.2 支撐環(huán)境

支撐環(huán)境主要包括計算資源、存儲資源、網絡資源和安全體系??紤]到日益增長的軟硬件需求和更好發(fā)揮基礎設施作用,將時空大數(shù)據(jù)和時空信息云平臺遷移到市云計算中心,融合并提供四維服務[10],并采用基于F5的負載均衡高可用技術實現(xiàn)平臺的連續(xù)穩(wěn)定運行,支撐海量高并發(fā)用戶不間斷服務,提供故障情況下的自動切換與處理。

2.3 時空信息云平臺

該部分充分利用已有的數(shù)字濰坊地理信息公共平臺成果和時空大中心數(shù)據(jù)資源,開展時空信息云平臺升級,以數(shù)據(jù)服務、功能服務、接口服務、基礎設施服務和知識服務為核心,形成服務資源池,建立了服務引擎,通過云服務系統(tǒng),為各種業(yè)務應用提供按需服務[11-12]。

時空信息云平臺包括大數(shù)據(jù)、云匯聚、資源池、云應用、超引擎和云管控6個模塊。大數(shù)據(jù)在BS端實現(xiàn)時空大數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)的瀏覽和管理。云匯聚包括數(shù)據(jù)匯聚、服務匯聚、應用匯聚和知識匯聚,實現(xiàn)各類資源的統(tǒng)一管理。資源池主要是擴充各類服務資源和開發(fā)接口,滿足云環(huán)境下的開發(fā)應用。云應用主要是基于服務資源和計算資源,為應用系統(tǒng)建設提供技術支持。超引擎主要指開發(fā)了服務引擎,包括服務發(fā)布、服務目錄、服務管理、服務查詢、服務申請和服務監(jiān)測等功能。云管控可以實現(xiàn)云平臺的運行維護(圖2)。

圖2 智慧濰坊時空信息云平臺

為了滿足各部門單位業(yè)務需求的大數(shù)據(jù)分析應用功能,平臺提供了業(yè)務流引擎、知識化引擎和地名地址引擎。物流引擎是將業(yè)務流程中的工作,按照邏輯和規(guī)則以恰當?shù)哪P瓦M行表示并對其實施計算,實現(xiàn)工作業(yè)務的自動化處理,可以幫助各部門單位快速搭建?;跇I(yè)務的專題應用,具體包括業(yè)務規(guī)則庫管理、運行服務管理、運行監(jiān)控管理等功能。

2.4 智慧應用

濰坊市高度重視智慧濰坊時空大數(shù)據(jù)與云平臺建設,把項目作為“智慧濰坊”建設的重要基礎平臺,專門成立了建設工作領導小組,負責項目建設、維護管理、推廣應用等工作,市發(fā)改、經信等部門單位按職責分工,協(xié)同配合做好相關工作,合力推進項目建設。專門出臺文件,將云平臺確定為全市權威、唯一、通用的地理信息平臺,要求各部門單位凡建設應用系統(tǒng),涉及地理信息需求的,一律基于云平臺建設,避免重復建設和資源浪費。

基于數(shù)據(jù)服務資源和平臺建設成果,開展了智慧公安、智慧城管和智慧街道等典型示范和一系列大數(shù)據(jù)分析應用,在社會治理、城市管理、環(huán)境保護、土地節(jié)約集約利用等方面取得了良好的效果。

3 推廣應用現(xiàn)狀

目前,市級平臺先后在城管、規(guī)劃、社保、農業(yè)、教育、旅游等60多個部門120多個系統(tǒng)中得到廣泛應用,市縣共推廣應用了270多個業(yè)務系統(tǒng),項目入選國家《新型智慧城市發(fā)展報告2017》優(yōu)秀案例,項目積累了一批基于智慧濰坊時空大數(shù)據(jù)與云平臺搭建的智慧系統(tǒng)典型案例,真正做到大數(shù)據(jù)的大推廣、大應用。

3.1 物聯(lián)濰坊

物聯(lián)濰坊項目結合智慧濰坊建設規(guī)劃,以建立起有效感知、數(shù)據(jù)共享、智能處理、安全傳輸?shù)奈锫?lián)網應用支撐體系為目標,通過在智慧泊車、車聯(lián)網、智慧市政、智能抄表、智慧水務、智慧養(yǎng)老、智慧樓宇、智慧物流、智慧農業(yè)、智能制造等重點領域和行業(yè)組織實施物聯(lián)網創(chuàng)新應用,構建起城市實時感知的“眼睛”和智慧調度運行的“大腦”,全面提升城市管理和公共服務的實時化、精細化、智能化水平(圖3)。

圖3 物聯(lián)濰坊應用

3.2 智慧國土

基于云平臺發(fā)布的基礎地理信息服務,結合國土資源“批、供、用、補、查、登”業(yè)務開展實際,以全流程優(yōu)化審批、全區(qū)域便民服務、全業(yè)務網上辦理、全節(jié)點效能監(jiān)管“四全”為方向,形成了面向自然資源的一體化業(yè)務受理、行政審批、綜合監(jiān)管和社會服務的“智慧國土”系統(tǒng)[13]。

3.3 大數(shù)據(jù)分析

將大數(shù)據(jù)中心中的地理數(shù)據(jù)、公共數(shù)據(jù)等進行關聯(lián)分析,建立地理模型,進行深入挖掘分析,并實現(xiàn)可視化,應用于政府決策和宏觀分析。例如,濰坊市降雨量的大數(shù)據(jù)分析,為黨委政府抗旱防汛提供輔助決策;將公共自行車站點信息和借還車輛實時信息進行時空挖掘,方便公共出行,優(yōu)化站點布局。共享自行車流向大數(shù)據(jù)分析效果如圖4所示。

圖4 共享自行車流向大數(shù)據(jù)分析

4 創(chuàng)新點

(1)構建了智慧濰坊時空大數(shù)據(jù),創(chuàng)新時空大數(shù)據(jù)的實時更新和共享管理機制。提出了全空間信息模型,研制了實時感知流數(shù)據(jù)和知識挖掘引擎,構建了集基礎地理、公共專題、智能感知和空間規(guī)劃數(shù)據(jù)于一體的智慧濰坊時空大數(shù)據(jù),形成了靜動態(tài)、二三維、室內外、地上下、市縣區(qū)一體化的濰坊全時空,開發(fā)了具備大數(shù)據(jù)分析能力的分布式、非關系型時空大數(shù)據(jù)系統(tǒng);建立了“月清季結旬更新”的基礎地理信息實時更新機制和依托信息資源共享交換平臺的大數(shù)據(jù)共享交換體系,為智慧濰坊建設提供時空數(shù)據(jù)支撐和時空基礎設施[14]。

(2)搭建了時空信息云平臺,創(chuàng)新多模式平臺建設服務體系。研制開發(fā)了時空信息云平臺,實現(xiàn)了統(tǒng)一服務認證、管理和服務,包括通用平臺、個性化平臺,空間規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測專業(yè)平臺,以及移動版“濰地圖”,形成了多模式平臺建設服務體系,全面保障云平臺長效穩(wěn)定運行和服務。

其中,面向專業(yè)用戶,擴充空間規(guī)劃數(shù)據(jù)、地理國情普查數(shù)據(jù),以及專業(yè)化功能和業(yè)務流程,提供空間規(guī)劃專業(yè)平臺和生態(tài)環(huán)境監(jiān)測平臺。面向個性用戶,通過用戶自主選擇或流程的組裝向導,搭建了個性平臺,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)和功能的智能封裝、自動部署和按需服務。面向公眾用戶,擴充豐富智慧濰坊時空大數(shù)據(jù)中可公開數(shù)據(jù)資源,全面升級“天地圖·濰坊”,開發(fā)“濰地圖”移動APP,實現(xiàn)了“軟件即服務”[15]。

(3)進行時空信息的大數(shù)據(jù)知識挖掘分析,用于時空知識服務?;谥腔蹫H坊時空大數(shù)據(jù),采用多因子關聯(lián)分析、時空分析等多種空間分析挖掘方法,形成智慧濰坊時空大數(shù)據(jù)的4大類15種知識結果,并將時空知識結果發(fā)布為時空知識服務,政府部門決策由原來的經驗決策提升為知識決策[16]。

5 總結與展望

2017年11月3日,試點項目作為全國第一個地級市順利通過原國家測繪地理信息局驗收,驗收專家一致認為,項目整體達到了國際先進水平,為智慧城市時空大數(shù)據(jù)與云平臺建設提供了可復制、可推廣、可落地經驗。隨著自然資源部門的成立,結合自然資源地理空間信息庫建設,加快云平臺建設成果在自然資源、多規(guī)合一領域的共享開放和開發(fā)利用,提高自然資源管理的精準化、智能化和信息化水平[11-18]。同時,繼續(xù)在智慧城市建設中提供持續(xù)穩(wěn)定的時空基準服務,深入廣泛發(fā)揮大數(shù)據(jù)分析決策作用,助力城市各領域智慧化應用[19-20]。

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