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北京市政务地理空间信息资源共享服务平台建设与应用实践.doc

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北京市政务地理空间信息资源共享服务平台建设与应用实践彭 凯 李 军 田鹏 陈桂红 付哲北京市信息资源管理中心主任北京市信息资源管理中心副主任北京市信息资源管理中心部门副部长北京市信息资源管理中心部门部长北京市信息资源管理中心部门副部长摘要政务地理空间信息资源是电子政务的重要基础信息资源,是不可或缺的信息化基础软设施。但由于长期以来受传统观念、行政体制、管理模式、技术手段等多方面因素的制约,导致我国地理空间信息资源跨部门、跨区域共享困难,“信息孤岛”现象严重,这直接影响到了我国地理空间信息资源共享应用的进程。为了解决这些问题,也为了满足“数字北京” 、 “数字奥运”建设的要求,北京市开展了“政务地理空间信息资源共享服务平台”相关的理论、关键技术、机制创新等方面的全方位研究和创新。通过近 10 年的建设,北京市初步建成了适合首都信息化发展的政务地理空间信息资源共享服务体系。本文结合“数字北京” 、 “数字奥运”建设成果,对北京市政务地理空间信息资源共享服务平台建设与应用实践工作进行了系统、概要地总结。关键词政务地理空间信息资源;共享服务平台;北京1.建设背景1999 年 11 月 29 日,时任北京市市长刘淇正式提出“数字北京”的概念及其实施计划。2002 年,首都“十五”信息化规划重点工程“北京市信息资源网中心工程”和“北京市空间信息工程”开始组织实施。本平台的建设是在数字地球、数字北京、空间信息工程的背景下开始规划建设的,并伴随着数字北京的推进而逐步完善。自 2002 年开始,北京市先后组织开发了“北京市综合遥感影像数据库系统” 、 “北京市地址数据库管理与应用服务系统”和“北京市政务信息图层共享服务系统”等重要系统,全市政务基础共享地理空间信息资源数据库初步建成。为了更好地满足业务部门的应用需求,迫切需要对 3 个系统进行整合,从源代码级别进行重新设计、整合、集成、完善,将遥感影像、地址数据、政务信息图层等北京市现有的政务地理空间信息资源进行集中管理和提供共享服务,并解决安全性、可靠性、高效性等问题,为北京市政府各部门提供一个政府内部统一的综合政务地理空间信息服务窗口,以满足各部门对地理空间信息数据的共享应用需求。自 2005 年 7 月至今,经过三期的建设,平台已成为一个多源、海量政务地理空间信息资源管理、共享和服务的大型平台,已经为全市 38 个政府部门 63个业务系统提供了高效、安全、高可靠的政务地理空间信息资源应用服务,成为全市 50 个重要政务信息系统之一。 i2. 总体框架2.1 总体框架与体系结构2.1.1 总体框架北京市政务地理空间信息资源共享服务平台(以下简称“平台” )总体由数据资源层、数据引擎层、运维支撑层、服务接口层、应用层五个层面构成。图 1 北京市政务地理空间信息资源共享服务平台技术总体框架? 数据资源层北京市重点规划、建设了政务基础共享地理空间信息资源数据库,并积累了大量的政务地理空间信息资源,包括在基础框架层面上的遥感影像数据库和数字线划图数据库、政务支撑层面的政务电子地图数据库和地址数据库以及政务应用层面的政务信息图层数据库(如图 2 所示) 。图 2 政务地理空间信息资源数据库? 数据引擎层数据引擎层指对各类数据进行高效管理、入库更新、网络发布的各类数据引擎。海量矢量数据引擎高速、稳定的提供海量矢量数据发布服务,严格遵循OGC 规范,实现 WMS/WFS 服务接口并且扩展。支持矢量图层自动更新入库发布、支持超过 3000 个以上图层的集中发布、支持集群服务器矢量图层发布、支持多种空间数据格式、支持主流平台数据格式的相互转换、支持并发访问大数据量图层时快速查询、出图速度快且稳定。地址匹配引擎为地址匹配提供准确、高效、可靠的地址匹配引擎。遥感影像数据引擎采用影像金字塔技术为用户提供在线浏览访问服务时,能够根据用户浏览影像的范围、比例尺与事先生成的影像金字塔进行快速匹配,系统仅需检索和拼接包含与用户需求尺度最接近、范围最小的影像集合即可,能够大幅减少对系统的 I/O 访问操作,从而提升服务响应和反馈的效率。地图图片引擎支持海量地图数据的发布与快速浏览、多用户并发操作、响应速度、地图美观等方面的功能。地图图片引擎是下一代 WEBGIS 的主流,它采用地图拼接机制、地图缓存机制、VML 绘制技术,并且采用 Javascript 技术封装出来地图服务访问 API,有效满足了用户对性能和易于二次开发的需求。? 运维支撑层由数据管理子系统、运维支撑子系统、服务巡检子系统构成。数据管理指后台对数据的入库、更新、删除、维护等操作;运维支撑主要是指平台的用户权限管理、安全管理、日志及服务监控等。? 服务接口层该层是平台的核心功能,对外提供多个层次的多个功能的服务接口。以满足全市政府部门对政务地理空间信息资源共享应用的强烈需求。? 业务应用层指调用服务接口层的各类服务接口搭建的各业务部门的电子政务业务系统。2.1.2 平台子系统构成北京市政务地理空间信息资源共享服务平台自 2005 年 7 月开始启动,截止目前已进行了三期建设。平台通过对政务基础共享地理空间信息资源进行集中化管理,主要采用网络系统在线共享,二次接口开发服务等方式为北京市政府、各委办局和各区县提供政务地理空间信息服务。该平台主要由四个子系统模块构成,按照实现功能目标的不同,分别是数据管理子系统、资源展示子系统、空间信息服务子系统和运营支撑子系统。图 3 北京市政务地理空间信息资源共享服务平台主要子系统构成? 应用展示子系统该系统采用 BS 架构,通过调用二次开发接口的方式,充分展示各类数据资源,展示各类服务接口使用,展示典型业务应用模式,另外利用该系统强大的定制功能,还可以为某委办局灵活定制自己的业务系统。 ? 空间信息服务子系统(二次开发接口)该系统提供的功能强大二次开发接口,为我市各政府部门提供数据共享服务。可以向委办局业务系统提供空间地理数据(遥感影像、政务电子地图、政务信息图层、地址匹配数据等)和功能服务(查询检索、空间分析、统计综合、分析模型等) ,它通过提供一套遵循 OGC WMS/WFS 标准规范的多源数据共享服务接口,实现异构 GIS 平台间的地理空间信息网上在线服务。满足各委办局和区县业务应用对基础空间地理数据的需求,实现北京市基础空间地理数据的共享。这样就可以实现全市的政务地理空间数据共建共享的机制,遥感影像、政务电子地图、政务信息图层数据等基础数据平台集中维护,各单位只负责更新维护自己的业务数据。服务接口如图 4 所示图 4 服务接口体系结构政务电子地图服务安 全 认 证目 录 服 务空 间 信 息 服务 子 系 统地址编码服务政务信息图层服务D E M叠加分析服务导航服务业务应用系统空间信息服务接口历史图层服务2 . 5维地图图片服务遥感影像服务自定义地图服务发布实时交通流量服务专题图统计图服务接口地图标绘等其他功能接口图 5 空间信息服务系统界面? 数据管理子系统数据管理系统采用 C/S 构架,在整合已建系统的数据管理部分基础上,实现遥感影像数据、矢量数据、地图图片、多媒体数据和 DEM 等数据的一体化、自动化管理。? 运营支撑子系统负责平台的用户管理、服务的安全认证,各个服务配置和管理以及服务系统的监控的集成,为平台能够稳定的,为外部应用提供安全的访问提供支撑。 ? 电子政务地理空间业务应用系统按照政务地理空间信息资源的应用领域,电子政务地理空间业务应用系统可以分为决策支持、城市管理、委办局日常业务和信息服务多等种应用类型。无论采用哪种类型分类,用户都可以切实从自身的应用数据需求和功能需求出发,选择适合自己的服务类型和服务方式,做到真正意义上的政务地理空间信息资源共建、共享。目前,全市基于平台二次开发接口搭建的电子政务业务系统已达 56 个,并且逐年不断增加。3.关键技术及创新点3.1 政务地理空间信息资源共享服务新模式以下是北京市政府部门调用服务平台二次开发接口搭建业务系统时的开发模式,基于这种模式开发业务系统,节省建设成本、缩短建设周期、降低开发难度、避免重复建设,体现共享理念(如图 6) 。图 6 政务地理空间信息资源共享服务模式3.2 适度集中的服务模式图 7 物理逻辑集中存储适度物理集中模式是将共享需求范围广泛、较基础的政务地理空间信息资源以物理集中的方式进行统一管理和提供服务,构建成面向全市的政务基础共享地理空间数据库,包括遥感影像、数字线划图、地理编码数据、政务电子地图、政务信息图层等数据;而对于主题应用的专题信息,如地下管线、房屋、土地等,则由各自业务部门或主题应用牵头部门负责运行管理和提供服务。3.3 地址匹配技术以地理编码数据库为基础的空间相对定位技术。地理匹配就是将给定地址与真实地理坐标建立一一对应关系,可分为正向匹配和逆向匹配两种方式,能够实现文字地址描述与空间地理坐标之间的双向转换。地理编码技术的实现依赖于完备、准确的地址数据库和准确、高效、可靠的地址匹配引擎。地址匹配技术包括地址数据建库、地址匹配引擎、地址数据采集、质检、入库、管理、更新、维护、二次开发服务接口等一系列全流程管理技术,它以高质量、高完备的地址数据库为基础,高效准确的匹配算法为核心,成为联系非空间数据资源和空间数据资源的重要桥梁(如图 8 所示) 。图 8 地址匹配在社会经济信息与空间信息整合中的作用3.4 海量矢量数据的管理海量矢量数据引擎解决了海量矢量数据集中管理、发布问题。入库的图层包含 34 部门约 838 层数据且数量持续增长,还有历史归档图层数据和大量共享的业务属性信息。此外,该引擎还解决了如建筑、绿地等大数据量图层管理维护更新发布显示等一系列难题。3.5 多源数据的集中管理和发布? 遥感影像、地址数据、政务电子地图、政务信息图层等多源数据集中发布;? 动态更新和实时自动入库发布技术;? 多种形态的数据存储和应用需求(可视化、分析)? 同时为各类数据提供稳定标准的服务接口3.6 系统安全管理措施? 用户管理、角色管理、权限管理(PMS) ;? CA 认证、IP 地址绑定技术;? 日志查询统计、日志回放、图形化日志等“强日志” 管理体系;? 服务访问监控、服务状态巡检报警、频繁访问短信报警。3.7 平台创新点? 实现了遥感影像、政务电子地图、地址数据库、政务信息图层等基础性、共享性的地理空间数据的集中管理、维护和共享服务,构建了“数字北京”的基本框架;? 在跨平台支持互操作的地理空间信息共享服务方面,以及在遥感影像、政务电子地图、政务信息图层、地理编码与元数据的整合以及数据访问安全控制等方面有显著创新。? 在政务信息图层管理、发布、更新方面,通过自主创新(拥有自主知识产权) ,使其性能、自动化(易用性)方面有了很大的改善。 ? 在财政、教育、卫生、交通、公安、国土、绿化、农业、应急指挥以及城市管理等领域的 40 多个政府部门得到了广泛的应用,社会、经济效益显著。? 平台运行稳定,支持多用户大规模并发访问,是国内首个在超大型城市内实现网络环境下大范围、跨行业、跨领域的地理空间信息共享服务平台。? 构建了市区两级共享服务平台为满足北京市各区县对政务地理空间信息资源共享的强烈应用需求,实现异构 GIS 平台之间的互联互通,北京市组织了市、区两级政务地理空间信息共享服务平台对接试点工作。目前,东城区、海淀区、石景山区、怀柔区、密云县等十个试点区县已经实现了与市级空间平台的对接,实现了MapGIS、SuperMap、ArcGIS 以及 MapInfo 软件异构平台之间的互联互通。4.平台服务现状及成果政务地理空间信息共享服务新模式的优越性日益显现,服务用户日益壮大。很多政府部门普遍意识到这种建设模式不仅能够大大地降低业务系统开发难度,缩短建设周期,而且实现了业务系统的平台无关性,使各部门只需关注自身的业务数据建设,而无需关注其他委办局的基础空间信息的获取、更新和维护,节约了大量基础地理空间数据建设、维护及其软硬件资源的投入成本。截至目前,北京市已有 38 个区县、委办局的 63 个业务系统先后基于这种共享服务新模式开发,取得了十分显著的社会效益和经济效益。 5.经济、社会价值5.1 经济效益? 对航空遥感影像数据来说, “市财政统一支付、全市共享使用”的机制避免了以往由不同业务部门各自独立开展航空摄影工作所带来的弊端,真正实现了“一次投资、重复使用、多方受益”的目标,有效防止了不同部门重复投资、重复建设的现象,节约了大量行政成本;? 在地址数据的采集与更新维护方面,北京市许多政府部门对地址数据库的需求十分迫切,例如市应急办、市建委、市工商局、市质量技术监督局等可以直接应用地址数据库提供的地址查询、匹配功能支撑其核心业务的开展。截至目前,通过地址数据库的全市共享,离线匹配了约 1 亿多条地址,在线地址匹配约 13 万次/月(自 2008 年开始计算,共计三年) ,为北京市累计节约了超过 1 亿元的财政资金(按市场价 10元/条计算) 。? 北京市投入政务地理空间信息资源共享服务平台的基础软硬件及系统开发经费近千万元,通过二次开发接口模式可以为相关部门建设每个业务系统节约软硬件重复投资约 800 万元,据最新统计,基于政务地理空间信息资源共享服务平台进行二次开发的业务系统,包括已建、在建的共计 63 个,涉及了 38 个部门,合计节超过 3 亿元,如若考虑到后续系统运维所需的人力、物力成本以及后续新增的业务系统,则经济效益更加可观;? 基于二次开发模式搭建业务系统,可以大大降低各部门业务系统的开发门槛和缩短业务系统的建设周期,提高业务系统开发的成功率,也就间接地节约了大量的人力、物力和财力。 5.2 社会效益? 通过政务地理空间信息资源共享服务平台及其标准规范的建立和完善,不仅有利于打破目前国内普遍存在的“信息孤岛” 、 “信息荒漠”现状,有助于实现政府各部门之间高效的信息共享和业务协作,减少政府各部门在相关领域的重复建设,而且也有力地促进了部门业务流程的优化、整合,提高政府的运行效率,从而带动政府信息化水平的提高。? 政务地理空间信息资源广泛应用于国土、林业、农业、交通、环保、水务、规划、公众服务等领域,通过统一的政务地理空间信息资源共享服务平台可以有力地支撑这些领域的业务应用系统建设,目前,已支撑了奥组委、应急办、发展改革委、财政局、园林绿化局、农业局、东城区等部门的 63 个基于 GIS 的业务系统建设,这些系统的逐步建设和投入应用,增强了政府的管理能力、决策能力和应急处理能力,也提高了政府的工作效率和公共服务水平,促进了首都的可持续发展和社会进步,具有良好的社会效益。 [参考文献]i 李军,彭凯等, 2009,政务地理空间信息资源管理与共享服务应用 ,北京北京大学出版社,
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