《智慧城市时空大数据平台建设技术大纲》发布师慧gis

[导读]“时空信息基础设施是支撑智慧城市建设的核心基础”，自然资源部于2019年1月正式发布了《智慧城市时空大数据平台建设技术大纲（2019版）》，师慧gis地理信息系统……

　　引言

　　2014年国家发改委等八部门联合出台的《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》中明确指出“时空信息基础设施是支撑智慧城市建设的核心基础”，根据自然资源部三定方案，组织数字中国时空信息数据库建设与更新是自然资源部门的重要职责之一，为更好地支撑新型智慧城市建设，自然资源部于2019年1月正式发布了《智慧城市时空大数据平台建设技术大纲（2019版）》（以下简称《大纲》）。

　　国地科技基于长期服务于自然资源（国土资源）部门的长期实践，针对通常智慧城市条块化建设模式所带来的信息孤岛、重复投资、资源浪费等问题，在深入解读《大纲》的基础上，提出以时空大数据平台为基础构建智慧城市支撑平台，通过 “平台支撑”促进基础设施、平台与应用之间的深度融合，实现新型智慧城市基础设施的集约化建设。

　　解读：智慧城市时空大数据平台的内涵与建设要求

　　(1)《大纲》提出的背景

　　随着当前社会各界各部门对测绘的要求越来越高、需求越来越迫切，具有时空标识的地理信息数据海量累积、测绘技术与互联网、大数据、云计算等高新技术不断融合发展，无尺度地理要素数据（NSF）、空地一体测绘、网络信息抓取等测绘新技术不断涌现。自然资源部面向国家智慧城市、大数据发展战略、自然资源管理工作需求以及当前测绘新技术发展要求，基于前期试点工作经验，于2019年1月发布了《智慧城市时空大数据平台建设技术大纲（2019版）》，以指导各地区自然资源主管部门开展智慧城市时空大数据平台建设及应用。

　　图1 大纲提出的背景与目标

　　(2)时空大数据平台的内涵

　　时空大数据平台是基础时空数据、公共管理与公共服务涉及专题信息的“最大公约数”（简称公共专题数据）、物联网实时感知数据、互联网在线抓取数据、根据本地特色扩展数据，及其获取、感知、存储、处理、共享、集成、挖掘分析、泛在服务的技术系统。时空大数据平台连同云计算环境、政策、标准、机制等支撑环境，以及时空基准共同组成时空基础设施。

　　图2 时空基础设施

　　(3)时空大数据平台的建设内容

　　《大纲》要求时空大数据平台的建设遵循开放性、继承性、安全性、智能化、重点性五大原则，提出时空大数据平台建设的具体内容包括：统一时空基准、丰富时空大数据、构建云平台、搭建云支撑环境和开展智慧应用。

　　图3 时空大数据平台建设内容

　　思考：从时空大数据平台到智慧城市支撑平台

　　(1)以支撑平台实现统筹建设是新型智慧城市建设的必然要求

　　目前大部分城市的信息化建设的运营实体、行业领域、技术体系均较为松散杂乱，形成了众多孤立、分散的信息系统，既存在重复建设的浪费，也导致了运营维护的复杂和困难。因此有必要构建统一、公共、普适的公共支撑平台来提供相应的数据共享和能力开放等服务，这样既可以保证智慧城市应用不会受到不同行业所属的基础设施、数据与能力资源共享开放的局限，各种各不相同的应用也可以从公共支撑平台获得所需的服务，从而更高效、更灵活地促进智慧城市的发展。

　　智慧城市公共支撑平台的建设，旨在将信息化系统及物联网应用中孤立存在的数据与能力资源由领域内封闭转变为跨领域开放、由各种自有技术转变为标准化规范，并通过将分散的、小范围的信息化和物联网的数据、能力资源汇聚即成为共性服务资源群，形成统一的共性服务公共支撑体系，为各种智慧城市具体应用的共性需求实现全面支撑。

　　(2)时空大数据平台是智慧城市支撑平台的重要组成

　　从新型智慧城市总体架构来看，智慧城市时空大数据平台内容在智慧城市总体架构中的位置分别是：时空大数据蕴含在公共数据库层，其中基础时空数据是政务、民务、运营和感知等其他城市大数据时空化的基础；云平台是公共信息平台层的重要组成，是其他专题应用平台的基础性支撑平台。

　　因此，时空大数据平台作为智慧城市支撑平台的重要组成，既是智慧城市支撑平台不可或缺的、基础性的信息资源，又是其他信息交换共享与协同应用的载体，为其他信息在三维空间和时间交织构成的四维环境中提供时空基础，实现基于统一时空基础下的规划、布局、分析和决策。

　　图4 时空大数据平台是智慧城市支撑平台的重要组成

　　路径：基于时空大数据平台构建智慧城市支撑平台

　　城市时空信息平台作为智慧城市的地理空间信息的提供载体，是智慧城市重要的空间信息基础设施，具备业务时空数据深度融合，应用时空数据深入分析，主题时空数据跨地区、跨部门、跨层级共享服务的能力。智慧城市支撑平台的建设，应基于时空大数据平台，逐步推进城市级公共数据库、公共信息平台建设，更好地促进数据交换共享和跨领域业务协同，沉淀和积累数据资源为，最终构建新型智慧城市的“心脏和大脑”。

　　(1)打通城市公共数据的进出通道

　　实现城市公共数据的交换、 清洗、整合和加工。通过交换系统从各个离散的信息源获取人口、法人、地理空间、宏观经济及建筑物数据，经过数据比对、清洗等技术手段，存入到公共基础数据库；通过数据交换、清洗、整合、加工、时空化等技术手段对来自各应用单位的业务数据进行处理，存入到公共业务数据库。促进新型智慧城市建设中数据的整合、协同、完善，高效利用具有基于统一的时空基准。

　　图5 作为城市公共数据的进出通道

　　(2)实现城市公共数据的组织、编目、管理以及应用绩效评估

　　依托元数据、目录数据、交换数据、安全数据和管理数据等支撑数据，实现对公共数据库有效管理。同时，通过对公共数据库的服务封装，发布接口规范，以统一接口服务方式实现智慧应用对公共数据库资源的访问，以支撑专题应用平台、管理公共时空信息数据、分享时空信息专题数据、为公众提供时空信息服务，实现数据融合、业务融合、技术融合和跨部门、跨系统、跨业务、跨层级、跨地域的服务和协同管理。

　　(3)提供城市公共数据的共享服务

　　为城市政府专网和公共网络上的各类智慧应用提供基于城市公共数据库的数据服务、时空信息承载服务、基于数据挖掘的决策知识服务等。通过集成第三方提供时空信息承载、专题数据分析及挖掘等服务组件，以统一接口方式提供给各类智慧应用。服务组件可根据业务发展需要而动态调整。同时也提供开发接口服务，支持开发者或应用开发商调用平台提供的服务和自己的业务应用进行集成，或是开发基于公共信息平台的应用系统。优先推进协同办公系统、网上办事大厅等共用平台及市民卡、市民网页等公共服务平台建设，形成综合服务能力。

　　图6 智慧城市支撑平台下的智慧应用体系

　　(4)统筹空间数据资源，服务城市建设管理

　　为了更好地从空间规划中统筹数据资源、引领智慧城市建设，在其上构建信息规划平台，主要包括计算与存储平台、智慧城市公共数据库、智慧城市公共服务云平台、城市三维实景地图、规划信息平台等。在此平台上可根据城市智能模型（CIM）实现多维态的城市元胞建模并进行城市空间的演化模拟；同时将物联网大数据与BIM结合，充分发挥BIM具有高级别微观世界的语义信息存储、更新、管理和表达能力，实现对城市地理实体细粒度的良好表达作用，进一步深度挖掘城市时空运行规律，实现运行状态的实时感知，支撑城市的精细化管理，最终构建具有动态协同管理及实施预测能力的三维高仿真可视化系统以支撑城市地理实体中各业务部门良好运作。

　　效能：以平台统筹实现新型智慧城市的集约高效建设

　　新型智慧城市是关于“人”的智慧城市而不是关于“技术”，“智慧城市”的本质，应是实现城市良性运转、达到“效率提升”目标的一种手段，“智慧城市”应是一种“以更少投入获得更优质、更高效产出”的城市系统。

　　传统空间信息平台建设往往只停留在技术、基础设施层面，不具备基本的统筹能力，不足以支撑顶层统筹规划与业务需求。因此，以时空大数据平台为基础构建智慧城市支撑平台，将更好的统筹信息、数据、业务、技术、平台、基础设施等各个方面，从而实现新型智慧城市的集约高效建设。智慧城市支撑平台的统筹能力主要体现在以下四个方面：

　　01 统筹公共信息，实现互通共享

　　支撑平台的建设通过统筹相关单位拥有自主产权、处置权或管辖权的硬件资产、场地和软件基础数据，积极进行社会化、市场化，从而减少资料收集、数据采集等单独建设、重复劳动的费用和时间，打破各个“信息孤岛”、部门隔阂，实现计算、数据共享，提升各部门效率。同时，平台建立统一的时空数据标准体系，统一数据分类、元数据定义和时空基准，开发规范数据接口，使数据互通共享畅通无阻。

　　02 统筹云平台技术，实现高效分析

　　支撑平台基于云基础架构，淘汰传统的信息系统建设管理模式，实现存储资源池化、虚拟存储迁移、异地灾备；提供充足计算与存储资源，实现算力与存储的快速伸缩，服务资源的弹性调整，有效满足未来不断变化的数据存储与挖掘需求。

　　03 统筹部门应用，综合管理业务

　　随着城市规模扩展、管理深化，城市管理业务由单一向综合，由分散向集中变革，以支撑平台为门户，统筹各部门业务，实现数据融合、业务融合、技术融合和跨部门、跨系统、跨业务、跨层级、跨地域的协同管理和服务，从而促进城市业务的集中高效管理。

　　04 统筹平台建设，节约建设成本

　　通过集中建设支撑平台的模式，打造规范化可扩展的专业化平台，使平台搭建脱离了传统的从硬件、软件、开发的低效率的烟囱式建设；基于支撑平台，各部门可以根据业务需求以云公共服务平台申请的方式快速搭建如生态环境监测平台、智慧交通平台等业务平台。统筹建设支撑平台，能有效避免多头投资，重复建设，极大的降低业务扩展成本、数据建设成本、应用开发成本、运维成本、机房资源成本等，有效提高资源利用率，从而进一步促进城市集约建设与共建共享。

结语

　　新阶段的智慧城市建设应关注大数据融合分析和应用，基于时空大数据平台可以全面、准确地掌握城市发展特征和态势、关键影响因素、发展规律，助力政府科学决策、提升城市治理精细化水平、提供主动的、个性化、差异化的服务。

　　以时空大数据平台为基础，构建智慧城市支撑平台，实现各类信息资源和业务功能的服务化封装和调度管理，支撑上层应用快速定制、开发和部署能力，实现跨地域、跨部门、跨行业的综合服务和协同，将有效的促进资源整合，实现“一个平台，多重应用”，从而真正实现以智慧助“智惠”的新型智慧城市建设目标。

　　作者简介：

　　罗伟玲：国地科技总工程师，高级工程师，中国土地学会专家库专家，广东省土地规划专家库专家，广东三旧改造协会规划与设计委员会副主任委员，中山市城乡规划委员会委员。2006年以来主持近50项土地利用总体规划编制、评估及调整完善工作。获得6项国土资源（广东）科学技术奖，公开发表多篇研究论文。

　　林子裕，主要研究方向为机器学习、大数据挖掘在城市研究中的应用。

　　张泽瑞，主要研究方向为深度学习、时空大数据分析与应用。