時空信息雲平台建設總體架構
學術研究
作者：侯玉瑩 鄒同元 葛寶玉 鮑珊珊
摘 要：時空信息雲平台是智慧城市建設的重要支撐。文章介紹了一種時空信息雲平台的總體設計方案。本方案將空間基礎數據、物聯網節點數據和公共信息數據相融合，建設了一種時空信息數據庫，為智慧城市整體建設提供數據基礎。同時詳細介紹了時空信息公共平台的總體架構及係統組成，以及在平台之上的應用示範係統建設。通過時空信息雲平台建設，達到基礎數據的時間空間一體化、各行業部門資源整合、信息共享等目的。
關鍵詞：智慧哈爾濱；時空信息；GIS；物聯網
中圖分類號：TP208 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）09-00-05
0 引 言
我國政府高度重視智慧城市的建設，近十年間，中共中央、國務院、各級部委及國家測繪地理信息局等發布了多項政策以促進智慧城市的建設。智慧城市的建設離不開時空信息框架的支撐，主要包含時空信息數據庫和時空信息公共平台[1]。以法定的、統一的時空信息框架為基礎，整合人口、法人、經濟、社會、文化等信息內容，建設時空信息雲平台，是城市信息化的必然要求[2]。
時空信息雲平台建設有著非常重大的意義。在政府信息化建設方麵，時空信息雲平台建設是哈爾濱政務信息化不可缺少的重要數據資源，能為哈爾濱的發展提供有力的信息保障；在經濟社會發展方麵，時空信息數據是提高管理決策水平的重要基礎；在專業信息係統方麵，時空信息雲平台是建設各專業信息係統必不可少的支撐環境，可促進信息共享，減少重複建設[3]；在社會公眾服務方麵，時空信息雲平台將通過現代化的網絡通訊技術提供導航、定位、出行等位置服務，為社會公眾的生活提供便利[4]。
針對目前智慧城市建設的現狀及設計需求，本文介紹了一種時空信息雲平台總體設計方案。本方案將空間基礎數據、物聯網節點數據和公共信息數據相融合，為智慧城市整體建設提供數據基礎[5]；同時詳細介紹了時空信息公共平台的總體架構及係統組成，以及在平台之上的應用示範係統建設。
1 時空信息雲平台設計需求
為保證時空信息雲平台的實用性，在哈爾濱市建委、規劃局領導下，哈爾濱航天恒星數據係統科技有限公司會同哈爾濱勘察測繪研究院采用實地走訪、會議座談、調查問卷、電話谘詢等多種方式，曆時2個月，對哈爾濱市城鄉規劃局、城市管理局等強GIS部門及各區政府、街道辦等弱GIS部門開展了時空信息使用現狀、應用需求的調研，總結出平台設計中需要滿足的各項功能需求。
1.1政府協同辦公需求
為滿足政府機關各部門之間辦公信息的收集與處理、動靜態數據查看與共享的需求，係統應具備各部門間時空數據交互流轉，政府領導帶圖審批，辦公操作實時記錄，公文處理狀態查看等功能[6]，以達到對時空信息進行精細化管理，進而輔助各級政府進行科學決策的目的。
1.2 數據資源共享需求
為滿足智慧城市建設過程中部門之間資源共享的要求，提供精細化管理的數據支撐，係統需要將地理信息數據、管網數據、城市空間信息數據、城市地下空間數據、人口、法人證照數據以及物聯網節點數據進行分類、整合、彙總後[7]，通過非涉密網和專網實現各部門之間的互聯互通、資源整合、資源更新和信息共享。
1.3 行業典型應用需求
時空信息雲平台可以支持行業典型應用係統的擴展開發，在時空信息雲平台上搭建行業典型應用係統，以滿足強GIS部門直接通過時空信息雲平台調用時空信息數據、進行基本的地圖操作的需求[8]。在時空信息雲平台的基礎上進行專項功能的開發，輔助一些行業職能部門對關注的時空信息進行業務管理。
1.4 數據管理及服務需求
係統需滿足用戶對城市時空數據進行管理以及提供二維、三維信息服務和空間分析的需求[9]。其中，數據管理包括元數據管理和時空數據管理；二三維信息服務包括基本地圖類服務及定位展示服務；分析服務包含三維模型分析及數據分析。
1.5 大數據存儲、挖掘需求
時空信息數據類型和數據格式具有多樣性，巨量性（百TB級數據）的特點，係統需要支持多種存儲方式，以適應不同形式的數據存儲需求以及滿足不同效率的訪問需求。同時能夠從大量的數據中挖掘出有用的信息，支持輔助決策。
1.6 信息安全功能需求
能夠對外提供全麵、穩定、高效、安全、優質的虛擬化服務，具備可靠的安全保密特性，為服務器虛擬化提供較好的支持，為用戶的數據傳輸、存儲提供高強度安全防護[10]。
1.7 兼容可擴展需求
時空信息的管理針對政府部門、行業用戶和相關企事業單位，為信息係統的各類用戶提供相應權責範圍內的統一服務接口，實現城市空間信息管理的全管理事項的集成，以滿足政府對時空信息管理的信息化運行的需求。在統一的雲平台上提供標準接口協議與服務接口，與已有係統互聯互通，同時整合在建係統。
1.8 係統監控及運維管理需求
為了提升信息管理工作效率，保障係統持續運行，需要實現從整體上對機房環境、網絡、硬件設備、中間件、數據庫等軟硬件環境進行統一監控，當出現異常情況時能實現及時發現、及時定位、及時分析、及時處理、及時記錄。係統運維管理的內容不僅包含軟硬件運行維護、配置資源變更管理、事件追蹤、任務管理、漏洞掃描、入侵監控，還需要支持平台設置、業務審核、用戶管理、資源宿主、資源發布等功能。
2 時空信息雲平台總體架構
時空信息雲平台建設項目的總體架構分為感知層、網絡層、支撐層、服務層、應用層。
2.1 感知層
在哈爾濱市現有信息基礎設施的基礎上，建設和完善以RFID、攝像頭、環境傳感器等為代表的地麵信息采集係統，並補充衛星技術為代表的天地信息感知手段，形成縱向天空的立體覆蓋、橫向全麵無縫感知的哈爾濱市信息感知網絡[11]。
2.2 網絡層
哈爾濱智慧城市天地立體通信網建設，一方麵加快地麵有線、無線通信網絡的建設和完善，實現哈爾濱市的無縫、有效覆蓋；另一方麵，建設以衛星通信為基礎的深空一體化應急通信網絡，作為地麵通信網絡的有效備份。
2.3 支撐層
時空信息公共平台是哈爾濱智慧城市的核心，按照集中與分散相結合的原則構建。分散是指將基礎信息資源存儲於資源所在城市的信息中心，將行業數據存儲於相關行業的信息中心；集中是時空信息共享雲平台根據需要調用城市信息中心的數據和行業信息中心的數據為政府決策者、行業職能管理部門、企事業單位、社會大眾提供統一的服務[12]。
（1）建成公共信息數據庫，為上層服務及各類應用提供地名地址、人口、法人等數據支撐；
（2）建成空間信息數據庫，為上層服務及各類應用提供基礎地理信息、地上空間信息、地下管線、地下空間信息等數據支撐；
（3）建成物聯網節點數據庫，為上層服務及各類應用提供位置服務信息、視頻監控信息、傳感器信息、監測站信息等數據支撐；