數(shù)字中國背景下的地理信息資源共享服務平臺建設

0空間數(shù)據(jù)服務信息信息與復雜空間位置數(shù)據(jù)（包括與地表密切相關(guān)的地區(qū)、亞地表、海洋和氣候）有關(guān)。與其他信息相比,地理信息是唯一具有整合其他信息能力的基礎性信息。地理信息是國家重要戰(zhàn)略信息資源,在政府管理決策、新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展、人民生活品質(zhì)改善等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。隨著管理決策科學化、經(jīng)濟與社會發(fā)展信息化的需要,各級政府部門、企業(yè)和社會公眾對權(quán)威可靠的網(wǎng)絡化的地理信息服務的需求與日俱增,迫切要求實現(xiàn)區(qū)域多尺度、多類型地理信息資源的綜合利用與在線服務。隨著網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)普及到千家萬戶,WebGIS技術(shù)為地理信息應用帶來新的模式,GIS系統(tǒng)之間的協(xié)同計算、分布式數(shù)據(jù)管理、一體化結(jié)構(gòu)、互聯(lián)互操作,使各類地理信息服務與應用的整合成為可能。然而長期以來,不同地區(qū)與行業(yè)普遍存在數(shù)據(jù)重復采集、系統(tǒng)重復建設的問題,由于數(shù)據(jù)生產(chǎn)、系統(tǒng)建設部門采用了不同的技術(shù)路線與體系結(jié)構(gòu),彼此之間形成“信息孤島”,已有的地理空間信息資源難以得到充分有效的利用。因此,急需建設地理信息資源共享服務平臺,以提供基于網(wǎng)絡的在線服務和基于服務聚合的協(xié)同服務,滿足不同用戶的需求。許多國家自20世紀90年代起便陸續(xù)開展空間數(shù)據(jù)基礎設施(SpatialDataInfrastructure)建設,如美國GOS地理空間一站式服務計劃、加拿大GeoConnections計劃、歐空局的INSPIRE歐洲空間信息設施計劃等。隨著ServiceGIS的發(fā)展和不斷的深入應用,地理信息公共服務開始從數(shù)據(jù)提供走向平臺服務階段。作為整合、管理分布異構(gòu)的地理空間數(shù)據(jù)的重要載體,地理信息資源共享服務平臺的建設顯得尤為重要。1信息資源共享服務平臺1.1各類數(shù)字城市平臺我國于2000年成立國家地理空間信息協(xié)調(diào)委員會,實施國家空間信息基礎設施和地理信息系統(tǒng)的發(fā)展戰(zhàn)略。在其推動下,全國各地陸續(xù)建設的“政務空間信息共享服務平臺”(北京市)、“地理信息公共服務平臺”(黑龍江省)、“地理空間數(shù)據(jù)交換平臺”(浙江省)、“數(shù)字城市”(嘉興市)等,實質(zhì)都是圍繞信息基礎設施(InformationInfrastructure)與空間數(shù)據(jù)基礎設施開展建設。如圖1所示,信息基礎設施主要由服務器、網(wǎng)絡和計算機終端組成;空間數(shù)據(jù)基礎設施是信息基礎設施的一部分,是連接信息基礎設施與數(shù)字區(qū)域的橋梁,包括空間數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)、管理與分發(fā)體系與機構(gòu)、空間數(shù)據(jù)交換網(wǎng)站、空間數(shù)據(jù)交換標準及空間數(shù)據(jù)框架由此可見,上述各類平臺至少包含4個共性:其一,以分布式地理空間框架數(shù)據(jù)庫為基礎;其二,具有可查詢的信息目錄簡而言之,共享服務平臺就是將地理信息生產(chǎn)者、管理者與使用者采用電子方式連接在一起的分布式網(wǎng)絡系統(tǒng),通過對不同部門、不同地域、不同行業(yè)的地理信息及其目錄元數(shù)據(jù)信息進行有效管理,為地理信息需求者集中提供目錄信息、元數(shù)據(jù)信息及地理空間信息或其信息地址的計算機聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。1.2平臺劃分地理信息資源共享服務平臺是其他行業(yè)專題信息進行空間定位、集成、交換和互聯(lián)互通的基礎。由于地理信息是國家重要的戰(zhàn)略性資源,有些涉密內(nèi)容不宜對外公開。因此,為滿足不同用戶的應用需求,共享服務平臺應提供面向政府用戶的政務版地理信息數(shù)據(jù)服務和面向社會公眾用戶的公眾版地理信息數(shù)據(jù)服務。按照共享服務平臺提供的服務數(shù)據(jù)的不同,可將其劃分為政務共享服務平臺與公眾共享服務平臺。政務共享服務平臺,面向政府部門的應用需求,以電子政務網(wǎng)(根據(jù)地理空間數(shù)據(jù)的涉密情況,可選擇政務內(nèi)網(wǎng)或政務外網(wǎng)資源共享網(wǎng))為依托,整合、集成政府部門之間進行業(yè)務協(xié)同所需的地理信息資源。總體而言,是集地理信息資源共享、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)發(fā)布和功能服務于一體,為政務管理提供地理信息保障和技術(shù)支撐的信息平臺。公眾共享服務平臺是以互聯(lián)網(wǎng)(或政務外網(wǎng)的公眾服務網(wǎng))為依托,采用全新的技術(shù)方法和現(xiàn)代的網(wǎng)站服務理念,以地圖為載體,集位置服務、查詢檢索、數(shù)據(jù)下載、導航定位等內(nèi)容于一體,為社會大眾提供實時地理信息服務的平臺。這類平臺以美國Google公司的GoogleMap和GoogleEarth產(chǎn)品為代表,主要面向互聯(lián)網(wǎng)公眾用戶提供搜索和可視化服務。1.3空間數(shù)據(jù)共享服務的組織實施政府部門一般會定期采集、更新基礎地理空間數(shù)據(jù)與專題空間數(shù)據(jù),由政府部門提供的地理空間數(shù)據(jù)完整性、權(quán)威性和現(xiàn)勢性更強。因此,空間數(shù)據(jù)基礎設施一般是由政府部門作為主要發(fā)起者與主導者。美歐等率先開展空間數(shù)據(jù)基礎設施建設的國家也是通常采取政府主導SDI建設、行業(yè)或國際性組織主導地理空間數(shù)據(jù)共享與交換規(guī)范相結(jié)合的模式(美國聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會,2004年),以實現(xiàn)空間信息共享交換的效益最大化。我國最近幾年也開始從國家、省、市三級同步開展地理空間數(shù)據(jù)共享交換建設試點。根據(jù)我國測繪數(shù)據(jù)分級建設與管理的特點,地理信息的共享服務也是一種分布式、多層次的結(jié)構(gòu)。地理信息資源共享服務平臺也采用了分級建設的方式,如圖2所示。1平臺存儲、管理及發(fā)布的地理空間數(shù)據(jù)的共享共享服務平臺在縱向上形成國家—省—市—縣互聯(lián)互通的多級協(xié)同地理信息服務體系。就戰(zhàn)略層次而言,省級共享服務平臺是國家級共享服務平臺的組成部分,市級是省級的重要組成部分。各級共享服務平臺通過交換元數(shù)據(jù)與目錄數(shù)據(jù)建立空間信息共享交換的通道,并采用逐級向上匯交的方式進行地理空間數(shù)據(jù)的共享,以保證各級平臺基礎地理空間數(shù)據(jù)的一致性。對各級共享服務平臺而言,存儲、管理與發(fā)布的地理空間數(shù)據(jù)比例尺不同是其最主要的區(qū)別所在。根據(jù)《國家地理信息公共服務平臺建設專項規(guī)劃(2009~2015)》,各級共享服務平臺存儲的數(shù)據(jù)比例尺及其對應的平臺數(shù)量如表1所示。從服務層次來看,國家級共享服務平臺主要處理國家層面的宏觀問題,省級共享服務平臺負責處理宏觀問題和部分微觀問題,市縣級共享服務平臺主要處理微觀問題(國家地理空間信息協(xié)調(diào)委員會,2007年)。因此,共享服務平臺的建設需宏觀規(guī)劃、微觀起步。各級共享服務平臺的建設必須按照已經(jīng)明確的國家空間信息基礎設施建設應用發(fā)展原則、發(fā)展思路進行,從而使國家層面的工作與省、市級層面的工作協(xié)調(diào)一致,互為補充,真正實現(xiàn)多級地理信息資源共享服務平臺的互聯(lián)互通的服務體系。2空間信息局域網(wǎng)基于共享服務平臺構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)共享中心,在測繪、國土、水利、海洋等若干生產(chǎn)并擁有大量地理空間數(shù)據(jù)的應用部門建立行業(yè)數(shù)據(jù)共享中心。各級若已建成自然資源和地理空間基礎信息庫或基于自然資源數(shù)據(jù)庫建設了行業(yè)專題數(shù)據(jù)共享中心,共享服務平臺可直接與其進行互聯(lián)。為保證共享數(shù)據(jù)同步更新,橫向上共享服務平臺將會與同級至少10個應用部門進行連接。在統(tǒng)一的標準體系下實現(xiàn)“交換節(jié)點”向共享服務平臺交換數(shù)據(jù)和對外進行數(shù)據(jù)服務與發(fā)布,形成一個跨越多個部門的、同步更新的空間信息服務網(wǎng)絡?？h級共享服務平臺可不必建設獨立的行業(yè)數(shù)據(jù)共享中心。2地理數(shù)據(jù)的共享2.1模式分類及特點建設共享服務平臺需要考慮的核心問題是分布的地理信息資源采用何種方式進行管理與維護。一般情況下,數(shù)據(jù)共享分為大集中、邏輯集中和適度集中三種模式。這三種模式的特點及其優(yōu)缺點如表2所示。相對而言,大集中模式是一種理想化的地理信息共享模式。2.2采用適當?shù)臄?shù)據(jù)共享模式為充分保證各級共享服務平臺的互聯(lián)互通、資源共享,共享服務平臺的建設需統(tǒng)籌規(guī)劃、統(tǒng)一標準。由于各省、市在自然地理、經(jīng)濟社會發(fā)展條件和水平、信息化需求和重點等方面存在較大差異,國家、省(區(qū))、市(縣)各級共享服務平臺也應因地制宜,采用適當?shù)牡乩硇畔①Y源共享模式。遵循“權(quán)威數(shù)據(jù)來自權(quán)威部門,權(quán)威部門負責更新維護”的建設原則,不論采用哪種共享模式,都是由地理信息的共享部門負責更新維護部門的地理信息。1數(shù)據(jù)共享交換平臺國家數(shù)據(jù)共享中心基本只集中存儲航天對地觀測信息。建設國家級共享服務平臺時不能簡單管理各省匯交的地理空間共享數(shù)據(jù),而應在國家四大基礎信息數(shù)據(jù)庫基礎上,進行部門級或行業(yè)級(如國土資源、農(nóng)業(yè)、氣象等)的數(shù)據(jù)共享交換平臺的建設。因此,國家共享服務平臺的建設宜采用分布共享方式,即邏輯集中模式。2適度集中模式,以實現(xiàn)深層的資源共享與交換大部分基礎性地理信息資源,如測繪、資源、環(huán)境、交通信息,主要由省級主管部門負責組織采集、生產(chǎn)、存儲、更新。若采用邏輯集中模式,難以實現(xiàn)深層次的資源共享與交換;適度集中模式,是目前建成的城市空間數(shù)據(jù)共享平臺較常采用的存儲模式,可在一定程度上避免物理集中帶來的龐大工程量和邏輯集中導致的資源無法深層共享的問題。省級共享服務平臺宜采用適度集中的共享模式。3規(guī)范和支撐技術(shù)城市作為區(qū)域的核心和發(fā)展的重心,對于地理空間數(shù)據(jù)源、傳輸網(wǎng)絡、系統(tǒng)標準規(guī)范和支撐技術(shù)以及信息共享服務都有更多的需求。這些需求的實現(xiàn)需要在省級信息基礎設施提供的軟、硬件平臺基礎上進一步開發(fā)建設才可能經(jīng)濟合理。市級乃至縣級共享服務平臺可根據(jù)地區(qū)信息化發(fā)展的實際情況選擇適度集中或大集中的共享模式。3該平臺的內(nèi)容和技術(shù)3.1地理空間信息資源共享服務共享服務平臺的建設目標是實現(xiàn)為政府部門、企事業(yè)單位、社會公眾提供權(quán)威、精確、現(xiàn)勢的地理空間信息資源共享服務。從平臺建設內(nèi)容框架來看,國家、省(區(qū))、市(縣)三級地理空間數(shù)據(jù)共享平臺基本一致,包含基礎網(wǎng)絡、軟硬件設施、數(shù)據(jù)資源、應用服務體系、應用支撐體系五個組成部分1電子政務基礎設施的構(gòu)成共享服務平臺的基礎網(wǎng)絡涉及政務資源網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、行業(yè)專網(wǎng)等。根據(jù)國家電子政務總體框架的設計,網(wǎng)絡是電子政務基礎設施的三大構(gòu)成之一。基礎網(wǎng)絡也是平臺數(shù)據(jù)流、信息流運轉(zhuǎn)的通道,是用戶進行在線數(shù)據(jù)與功能調(diào)用的紐帶。根據(jù)服務對象的不同,共享服務平臺會在不同的網(wǎng)段提供不同密級與內(nèi)容的數(shù)據(jù)服務。2軟硬件設備集成在網(wǎng)絡上的應用,主要來源于網(wǎng)絡用戶軟硬件環(huán)境是構(gòu)建共享服務平臺的重要基礎組成,主要由服務器、存儲設備、備份設備與軟件等軟硬件設備有機地集成在一起,是共享服務平臺提供數(shù)據(jù)服務和專業(yè)應用的關(guān)鍵載體。3整合各地理空間框架數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)資源是共享服務平臺的核心組成。各級共享服務平臺按照統(tǒng)一標準整合地域內(nèi)政府部門、企事業(yè)單位和社會公眾所需的各類地理空間框架數(shù)據(jù)、專題共享空間數(shù)據(jù)、電子地圖數(shù)據(jù)、3維景觀數(shù)據(jù)、地名地址數(shù)據(jù)以及元數(shù)據(jù)目錄數(shù)據(jù)等。4分布式地理空間信息資源數(shù)據(jù)庫的建立應用服務體系是共享服務平臺價值的重要體現(xiàn)。通過建成以基礎測繪數(shù)據(jù)為基礎框架的分布式地理空間信息資源數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)發(fā)布、共享、交換、服務的多層次的軟件體系,是不同用戶了解、應用平臺數(shù)據(jù)資源的主要渠道。5省級政府部門之間的地理空間信息共享服務平臺應用支撐體系主要包含安全保障、運維保障、政策法規(guī)保障和標準規(guī)范保障四個方面內(nèi)容,以形成并完善省級政府部門之間的跨部門、跨行業(yè)的地理空間信息資源共享、交換與更新的管理體制和運行機制。共享服務平臺的建設并非一蹴而就的工程,需要采取邊建設、邊應用、邊完善的策略。應用示范工程雖然不屬于共享服務平臺的建設范疇,卻是體現(xiàn)共享服務平臺應用價值以及檢驗其服務效能的重要手段。3.2數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵技術(shù)共享服務平臺的建設需要解決數(shù)據(jù)交換、服務體系、標準體系、網(wǎng)絡環(huán)境、數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵設備以及基礎軟件等多方面的問題,其中涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要包含以下幾個方面:1分布式地理空間數(shù)據(jù)共享要實現(xiàn)基于共享服務平臺的地理信息交換,則需在解決包括數(shù)據(jù)格式差異、空間參照與投影差異、時態(tài)差異、語義差異等地理信息異構(gòu)因素的前提下,通過數(shù)據(jù)鏡像、元數(shù)據(jù)和目錄信息同步或地理信息深度集成的方法,實現(xiàn)網(wǎng)絡環(huán)境下分布式的地理空間數(shù)據(jù)交換與共享。典型的共享交換技術(shù)包含基于適配器、基于元數(shù)據(jù)與目錄、基于空間數(shù)據(jù)整合和面向服務等4種類型。2分布式、異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)繼承元數(shù)據(jù)目錄信息可以為用戶發(fā)現(xiàn)、檢索和開發(fā)利用地理信息資源提供服務。地理信息資源元數(shù)據(jù)目錄信息分布于交換網(wǎng)絡各節(jié)點上,這些元數(shù)據(jù)目錄數(shù)據(jù)庫之間不是完全獨立的,在部分內(nèi)容上存在相互引用、繼承、擴展等關(guān)系。這種關(guān)系可通過建立統(tǒng)一的元數(shù)據(jù)標準來建設、管理和維護,進而實現(xiàn)分布式、異構(gòu)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)應用。建立元數(shù)據(jù)目錄體系需要解決分布式地理空間信息資源元數(shù)據(jù)目錄體系的準備、編目、注冊和發(fā)布的一系列技術(shù)問題。3數(shù)據(jù)庫復制技術(shù)不同部門存在對同一種類型的空間要素進行交叉生產(chǎn)與更新的情況,這給空間數(shù)據(jù)的共享帶來較大難度。對于同構(gòu)的GIS平臺,數(shù)據(jù)庫復制技術(shù)為空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡更新提供了一定的技術(shù)基礎;對于異構(gòu)GIS平臺,網(wǎng)絡共享更新模式還存在許多技術(shù)難題。除上述幾項關(guān)鍵技術(shù)以外,數(shù)據(jù)交換模式、數(shù)據(jù)交換標準、空間數(shù)據(jù)交換軟件的研究也是建設地理信息資源共享服務平臺需要解決的技術(shù)難題。4推進跨地區(qū)統(tǒng)一的信息安全共享服務平臺建設的建議建設國家—省—市多級地理信息資源共享服務平臺已是大勢所趨。據(jù)了解,國家測繪局已經(jīng)決定開展國家地理信息公共服務平臺建設工作,并下發(fā)《國家地理信息公共服務平臺建設專項規(guī)劃(2009~2015)》,組織編寫了《國家地理信息公共服務平臺技術(shù)設計指南》。之前,黑龍江、福建、浙江等省以及北京、深圳、重慶、無錫、蘇州等城市陸續(xù)在地理信息共享服務方面做出有益的嘗試,但要最終實現(xiàn)跨地區(qū)跨部門地理信息的互聯(lián)互通和集成應用,筆者認為還需著重解決體制、基礎設施、服務模式等多方面的問題:1)建設共享服務平臺首先需要解決的不是技術(shù)難題,而