智慧城市时空信息云平台建设试点技术指南

中国测绘科学研究院李成名智慧城市时空信息云平台建设试点技术指南二〇一三年十二月主要内容内容结构3必要性1在量变上的比较5意见听取及处理情况32主要内容34在质变上的比较36一个有益的探索7地理空间框架即空间信息基础设施，是城市信息化不可或缺的、基础性的、根本性的信息资源，发展以法定的、统一的地理空间框架为基础，整合人口、法人、经济、社会、文化等信息内容，是城市信息化的必然要求。在全国范围内，已经有320（地级）、100多个（县级）城市开展了建设工作，其中158（地级）、60多个（县级）城市地理空间框架建成并投入使用，开发了2000多个应用系统，惠及国土、规划、房产、公安等众多领域。视频、感应等设备——空间位置上图——播放实时信息——缺乏信息提取——未能有机整合——没有深入应用规划地名环保水利公安0101…0101…0101…0101…房产工商……0101…0101…0101…市测绘主节点县测绘分节点调用注册公共平台千万、亿瓦片统战、纪委、发改委、工会、工商、税务……宿主、寄存系统、专题数据本地化在线地图标准服务二次开发零码组装运维管理原有公共平台优点：通用，反映了共性需求缺点：缺乏个性化定制能力RFID无线网互联网云计算、物联网等相关技术的进步给数字走向智慧提供了可能2008年IBM总裁彭明盛提出“智慧地球”，实现“更透彻的感知、更广泛的互联互通、更全面的智能化”。巴西里约热内卢建立了应急反应智能系统，智能化发展取得革命性进展。IBM与我国部分省、市签署智慧城市战略合作协议。广东省2009年8月26日沈阳市2009年9月16日昆山市2009年10月22日……　　技术发展主要内容内容结构3必要性1在量变上的比较5意见听取及处理情况32主要内容34在质变上的比较36一个有益的探索72012年10月9日，在中国测绘大厦召开了研讨会，来自科技部、工信部、建设部、国家测绘地理信息局、中科院、企业（3位）、武汉市等部门和单位的9位专家提出了宝贵意见，修改完善后，形成了评审稿。2012年11月13日，召开评审会，同时书面征求了李德仁院士、董宝青、景贵飞等专家的意见。2013年1月8日，在中国测绘大厦召开了内部讨论会，来自国土司、战略发展研究中心、研究院等部门和单位的9位专家提出了宝贵意见，修改完善后，形成了审查稿。2013年2月22日，在中国测绘大厦召开了审查会，来自国家局、国土司、科技司、陕西局、研究院等部门和单位的9位专家提出了宝贵意见，修改完善后，形成了最终稿。编号主要建议指南（评审稿）指南（审查稿）1构成：延续地理空间框架框架的构成，升级为时空信息框架数据+云服务系统+环境一库（时空信息数据库）一平台（时空信息云平台）典型示范应用2联系：明确与工信部开展智慧城市的联系缺少强调了空间信息基础设施的基础性和根本性3骨架：将物联网节点纳入信息和服务来源缺少增加物联网节点位置信息和定位服务，作为云平台的骨架信息4思路：增加建设思路缺少在第二章增加建设思路5结构：原第五章、第六章进行合并为建设内容第五章：时空信息数据库第六章：时空信息云平台合并为第五章：建设内容主要建议及处理情况：编号主要建议指南（评审稿）指南（审查稿）6成果：增加成果内容及运行服务缺少增加第六章：成果内容及运行服务7更新：要体现出动态性、实时获取、实时服务数据更新更改为：动态更新8实时：建立天-基-地一体的传感网缺少增加了CORS、对地观测系统等实时位置信息9应用：进一步明确除应用示范要求外，增加一些典型应用实例缺少增加五个典型应用实例10环境：明确云计算、物联网的关系不明确不建云计算、物联网重在用主要建议及处理情况：主要内容内容结构3必要性1在量变上的比较5意见听取及处理情况32主要内容34在质变上的比较36一个有益的探索7主要内容内容结构3必要性1在量变上的比较5意见听取及处理情况32主要内容34在质变上的比较36一个有益的探索71、现状背景国家测绘地理信息局自2006年，特别是2009年加快推进数字城市地理空间框架建设以来，311个地级市、100多个县级市开展了建设工作，其中158个地级市、60多个县级市地理空间框架建成并投入使用，全国累计开发了2000多个应用系统，惠及国土、规划、房产、公安、消防、环保、卫生等众多领域，在经济社会发展、工业与信息化进程中发挥了重要作用。数字城市地理空间框架已经成为领导科学决策的重要工具、城市信息化建设的基础平台和提高人民生活质量的便利帮手。2、问题背景随着科技不断进步和应用需求快速变化，特别是云计算和物联网技术的快速发展，对地理空间框架提出了体验性要好、实时性要强、移动性要大、可控性要高和自主性要多的新要求。3、新定位背景需求牵引、技术拉动下，为有效支撑智慧城市的建设与运行，要求地理空间框架进一步提升，能够胜任城市“大脑”和“骨架”的新定位：一是负责与空间位置有关信息的集成、处理、可视、分析与决策；二是准确定位实时感知信息的物联网节点。为此，国家测绘地理信息局在全国范围内遴选具备条件的城市开展试点。4、目的背景为切实保障试点工作顺利进行，推动已建成数字城市地理空间框架进一步升级转型为智慧城市时空信息框架，着重建设时空信息云平台，全面支撑智慧城市的建设与运行，促进城市地理信息资源的应用，使我国在该领域保持国际领先地位，特制定本技术指南。（一）适用范围本指南提出的建设思路、建设目标、建设原则、建设内容、运行服务和示范应用：——时空信息云平台建设的试点城市，开展相关技术设计书编制以及试点技术工作的依据；——可作为其它数字城市地理空间框架进一步升级和深化应用的技术指导；——衔接智能专题的重要参考。三方面（二）认识与思路智慧城市是在时空信息支撑下，依托物联网和云计算等现代信息技术，将人类知识物化到信息化条件下的城市规划、设计、建设、管理、运营和发展等各项活动中，形成不依赖人或少依赖人的智能化专题，按需优化组合，相互之间实现有机协同。智慧城市是城市信息化发展的愿景，会历经从初级到高级、从局部到整体、从单一到综合的不同发展阶段。1、基本认识智能应用信息与指令双向传输云计算中心智能感知感官神经系统大脑行为（二）认识与思路数字城市、智慧城市都离不开地理空间框架的支撑。地理空间框架是测绘地理信息部门的责任和担当，也是城市信息化的基础设施。数字城市阶段，地理空间框架主要内容呈现为基础地理信息数据库和地理信息公共平台。随着物联网和云计算等技术的发展，基础地理信息数据库上升为时空信息数据库，地理信息公共平台上升为时空信息云平台。智慧城市阶段，地理空间框架具有时空特点，发展为时空信息框架。2、相互联系时空信息数据库由时空信息数据、物联网节点地址数据、时空信息数据库管理系统和支撑环境四部分构成。时空信息云平台是以直观表达的全覆盖精细地理信息和时相地理信息为基础，面向泛在应用环境按需提供地理信息、物联网节点定位、功能软件和开发接口的服务，由时空信息数据服务、物联网节点定位服务、云服务系统和云计算服务中心四部分构成。（二）认识与思路2、相互联系——丰富多时相的基础地理信息数据和全景影像、点云等新型产品数据,针对实体化对象数据添加时间属性,形成时空信息数据集；获取并规范物联网节点的名称和位置，并统一分类与编码，形成IP地址、二维码等静态和动态两类物联网节点地址数据集，构建时空信息数据库；——在完善权威、唯一、通用的地理信息公共平台基础上，新增按需提供的个性化平台，扩充物联网节点定位功能与传感设备接口，增强时空分析能力；——在改造原有支撑环境的基础上，建设能够寄存、计算和分析，具有云计算服务能力的软硬件网络环境；——在上述条件支撑下，选择交通、城管、应急、旅游和公众等领域开展具有智能性的应用示范。（二）认识与思路3、建设思路（三）建设目标具体到一个试点城市，在已建成的数字城市地理空间框架基础上，通过基础地理信息数据库和地理信息公共平台在内容、功能和效能上的新增或扩充，建成时空信息数据库和云平台，实现三方面质的飞跃：第一，从感知信息的实时接入，发展到准确定位、有机整合、深度利用；第二，从资源的分布式存储、逻辑式集中，发展到用云计算、宿主资源；第三，从服务对接，发展到知识引擎、按需服务。同时，选择5个以上应用领域，以多维形象直观的地图表达方式，按需提供时空信息服务，开展智能专题示范建设。1、具体到一个城市，达到什么目标？（三）建设目标在总结提炼各试点建设成果和经验的基础上，进一步推动技术升级完善，——探索地理空间框架在智慧城市阶段的建设模式、共享模式和服务模式；——突破核心技术；——凝练工艺流程和标准规范；——为推动全国数字城市地理空间框架升级转型、以及智慧省区和智慧中国建设奠定基础。2、整个项目，提炼什么成果？（四）建设原则云平台的体系架构应是开放的：——用户可以分享计算资源、存储资源、网络资源、开发接口和关于地理信息功能软件的服务；——能够把用户的上述服务能力便捷宿主至云平台。1、开放性原则（四）建设原则数字城市地理空间框架建设已经融入了云计算服务的理念和思想。——从数字走向智慧，特别在初级阶段，具有云计算条件的城市，可迁移至该环境；——未具备条件的城市，可采用虚拟云计算环境。2、继承性原则（四）建设原则——凡部署在公有环境的计算资源、存储资源，以及地理信息数据和专题数据应不涉及与国家安全保密有关的内容和事项。——否则必须部署在符合国家有关规定的私有环境。3、安全性原则（四）建设原则——云平台应建立丰富的资源特征库和需求知识库；——具有一定的自然语言描述理解能力；——可以自定义业务流程；——按需提供数据服务、功能软件服务和二次开发接口等资源；——能够自动组合；——在服务的过程中，具备统计和学习能力。4、智能性原则（四）建设原则智慧城市建设是一项系统工程。测绘地理信息部门应把重点放在时空信息框架的构建，特别是时空信息云平台，为智慧城市提供统一的时间、空间基础。5、重点性原则（五）建设内容智慧城市阶段，框架建设应充分利用已有的地理信息公共平台，重点建设时空信息云平台，同时，丰富扩充基础地理信息数据库，建立时空信息数据库，保证云平台能够提供精确、实时、丰富的时空信息服务，支撑智能专题应用。总体要求（五）建设内容从数字城市发展到智慧城市，基础地理信息将转化为时空信息，并扩充物联网节点地址信息。参照《基础地理信息数据库基本规定》（CH/T9005-2009）的定义，时空信息数据库应蕴含时空信息数据和物联网节点地址数据，实现其获取、分类、编码、编辑、浏览、查询、统计、分析、表达、输出、更新等管理、维护与分发功能的软件，以及支撑环境。1、时空信息数据库（五）体系架构在已建成的基础地理信息数据库基础上，通过数据扩充、添加时间属性以及数据重组，实现从基础地理信息数据到时空信息数据的升级。2、时空数据的组织与管理（五）时空信息数据库（五）建设内容1、库—时空信息数据矢量数据进一步丰富大比例尺基础地理信息数据将历史的矢量数据进行规范化处理，统一空间基准、时间基准、数据分层、地理编码、数据结构影像数据进一步丰富高分辨率影像数据将历史的影像数据进行规范化处理，统一空间基准、统一时间基准、统一匀色三维数据分等级实现市辖范围全覆盖分区域建立一级模型、二级模型、三级模型和四级模型地名地址数据实现全辖范围精细化全覆盖扩充自然村以上的行政地名丰富街、巷名，以及13类兴趣点名新建门（楼）址数据新型产品数据应建立市辖范围四种视角三维对有特殊要求的地区，可开展全景影像、立面街景和激光点云数据的建设1）数据扩充（五）体系架构2、时空数据的组织与管理（五）时空信息数据库（五）建设内容1、库—时空信息数据相较传统地理信息数据，时空信息中应增添时间信息：——矢量数据应逐要素——影像数据应针对分库——三维数据应逐模型——地名地址数据应逐条——其他新型产品数据应按类型2）添加时间属性（五）体系架构2、时空数据的组织与管理（五）时空信息数据库（五）建设内容1、库—时空信息数据矢量、三维和地名地址数据的重组使用面向对象的时空数据模型。将每个地理要素、三维模型和地名地址条目分别