智慧城市时空大数据与云平台建设技术大纲

智慧城市时空大数据与云平台建设技术大纲目录一、背景1二、任务、定位与作用2（一）任务2（二）在智慧城市中的定位与作用4三、目标、思路与原则5（一）目标5（二）思路5（三）建设原则7四、时空大数据8（一）资源汇聚9（二）空间处理12（三）数据引擎13（四）管理分析14五、时空信息云平台18（一）通用化平台18（二）专业化平台26（三）个性化平台28六、运行服务及支撑环境28（一）时空大数据28（二）时空信息云平台29（三）支撑云环境30七、示范应用32（一）示范要求32（二）典型领域33一、背景智慧城市是运用物联网、云计算、大数据、地理信息集成等新一代信息技术，促进城市规划、建设、管理和服务智慧化的新 理念和新模式。建设智慧城市，已经成为破解城市发展难题、提升城市治理能力现代化、转变经济社会发展方式和城市科学发展的方向选择。智慧城市建设已上升为国家战略，国家新型城镇化规划（20142020）提出“信息网络宽带化、规划管理信息化、基础设施智能化、公共服务便捷化、产业发展现代化和社会管理精细化。”2015 年，习近平总书记在中央城市工作会议上提出，要“着力打造智慧城市，推动城镇常住人口基本公共服务均等化，加强城市管理。”2016 年，中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见中要求，要“推进城市智慧管理。到 2020 年，建成一批特色鲜明的智慧城市。”自智慧城市概念提出以后，各地区、各部门智慧城市建设积极性很高，取得了不少进展，同时也暴露出许多问题，一是盲目跟风，目标不明确；二是协调不够，各自为政；三是试点较多、流于形式；四是体制机制缺乏创新；五是信息安全考虑不足。导致一些地方出现思路不清、盲目建设的苗头，亟待加强顶层设计， 统筹规划，科学引导，有序推进。2014 年，国家发展改革委等八部门联合出台了关于促进智慧城市健康发展的指导意见（发改高技20141770 号），以统筹顶层设计，加强相互协调，促进健康发展。为从国家层面 进一步统筹“条块”智慧城市建设中的重大议题和重点工作，包括国家测绘地理信息局在内的 25 个部门，成立了新型智慧城市建设部际协调工作组。 39 2016 年，国家发展改革委、中央网信办联合印发新型智慧城市建设部际协调工作组 20162018 年任务分工，对未来三年我国智慧城市建设进行了总体部署，对各部门、各领域工作进行了统筹协调，这对加强顶层设计、统筹“条块”建设、推动智慧城市各领域应用，具有十分重要的作用和意义。任务分工明确了测绘地理信息部门在推动智慧城市建设中的职责、定位和主要任务，是测绘地理信息部门推进智慧城市建设的重要依据。为切实贯彻落实好党中央、国务院的战略规划与工作部署， 根据任务分工，国家测绘地理信息局在前期全国数字城市地理空间框架建设和近几年智慧城市试点取得经验的基础上，对 2015版技术大纲进行了修改完善，形成 2017 版，突出了时空大数据和时空信息云平台两项重点任务，以进一步明确目标，加快推进智慧城市时空基础设施试点与建设，加强同其他部门智慧城市工作衔接，全面支撑智慧城市建设。二、任务、定位与作用（一）任务根据新型智慧城市建设部际协调工作组 20162018 年任务分工，测绘地理信息部门的任务为指导各地区开展智慧时空基础设施建设及应用，具体包括：推进智慧时空基础设施建设。加快智慧城市时空信息云平台建设试点，指导开展时空大数据及时空信息云平台构建，鼓励其在城市规划、市政建设与管理、国土资源开发利用、生态文明建设以及公众服务中的智能化应用， 促进城市科学、高效、可持续发展。研究制定相关行业标准和技术规范，完善评价指标体系，参与联合开展的年度评价工作。时空基础设施是指具有时间和空间特征的基础地理信息、公共管理与公共服务涉及的专题信息，及其采集、感知、存储、处理、共享、集成、挖掘分析、泛在服务所涉及的政策、标准、技术、机制等支撑环境和运行环境的总称。其建设内容可以归结为： 时空基准、时空大数据、时空信息云平台、支撑环境。其中，时空大数据和时空信息云平台是时空基础设施建设的核心内容。随着数字城市地理空间框架转型升级为智慧城市时空基础设施，相应要实现“四个提升”，即空间基准提升为时空基准，基础地理信息数据库提升为时空大数据，地理信息公共平台提升为时空信息云平台，支撑环境由分散的服务器集群提升为集约的云环境。相比地理空间框架中基础地理信息数据库和地理信息公共平台分别部署在不同网络环境，信息交换需跨网摆渡，时空基础设施中时空大数据和时空信息云平台则可部署在同一云环境 中。如图 1 所示。图 1 时空基础设施与地理空间框架的构成与历史联系（二）在智慧城市中的定位与作用综合国内外智慧城市的认识和建设实践，尽管运作方式、建设内容和解决问题等存在差异、各具特色，但其体系框架具有共性，智慧城市建设的典型结构如图 2 所示，包括感知层、网络层、计算存储设施、公共数据库、公共信息平台、智慧应用和用户层， 以及制度安全保障体系和政策标准保障体系。图 2 智慧城市典型结构时空基础设施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，是政务数据、民务数据、运营数据和感知数据时空化的基础；时空信息云平台是公共信息平台层的重要组成，是支撑其他专题平台的基础性平台；支撑环境中的云计算环境是计算存储设施层的核心，政策机制、标准规范等软环境包含在制度安全保障体系和政策标准保障体系中，如图 2 所示。时空基础设施作为智慧城市的重要组成，既是智慧城市不可或缺的、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。三、目标、思路与原则（一）目标在原有数字城市地理空间框架的基础上，依托城市云支撑环境，实现向智慧城市时空基准、时空大数据和时空信息云平台的提升，建设城市时空基础设施，开发智慧专题应用系统，为智慧城市时空基础设施的全面应用积累经验。凝练智慧城市时空基础设施建设管理模式、技术体制、运行机制、应用服务模式和标准规范及政策法规，为推动全国数字城市向智慧城市的升级转型奠定基础。（二）思路智慧城市时空基础设施建设，应以既有数字城市地理空间框架为基础，并实现“四个提升”。1. 统一时空基准时空基准是指时间和地理空间维度上的基本参考依据和度 量的起算数据。时空基准是经济建设、国防建设和社会发展的重要基础设施，是时空大数据在时间和空间维度上的基本依据。时间基准中日期应采用公历纪元，时间应采用北京时间。大地基准统一到 2000 国家大地坐标系，高程基准统一到 1985 国家高程系统，具体参照 GB 22021国家大地测量基本技术规定执行。该部分内容可另立专项支撑。2. 丰富时空大数据时空大数据主要包括时序化的基础地理信息数据、公共专题数据、智能感知数据和空间规划数据，构成智慧城市建设所需的地上下、室内外、虚实一体化的时空数据资源。其中，基础地理信息数据包括传统基础测绘数据，以及实景影像、倾斜影像和激光点云等新型测绘产品数据；公共专题数据包括人口、法人、宏观经济、POI 兴趣点、地理国情普查与监测等数据；智能感知数据包括各种公共设施及各类专业传感器感知的具有时间标识的即时数据；空间规划数据包括空间资源保护与利用的发展蓝图等反映未来空间性发展规划的数据。3. 构建时空信息云平台面向不同的应用对象，构建通用化平台、专业化平台和个性化平台。通用化平台汇聚数据服务、接口服务、功能服务、计算存储服务、知识服务，形成服务资源池，扩充地理实体、感知定位、接入解译及模拟推演 API 接口，新增地名地址引擎、业务流引擎、知识引擎、服务引擎，全面提升按需服务能力。专业化平台在通用化平台基础上，扩充专业化数据、功能和业务流程，为空间规划、生态环境监测等工作提供平台支撑。个性化平台根据用户需求进行数据、功能和服务的智能组装、自动部署和按需服务。4. 搭建云支撑环境鼓励有条件的城市，将时空大数据和时空信息云平台迁移至全市统一、共用的云支撑环境中；不具备条件的城市，改造原有部门支撑环境，部署时空大数据和时空信息云平台，形成云服务能力。5. 开展智慧应用基于时空信息通用化平台、专业化平台和个性化平台，根据各城市的特点和需求，本着急用先建的原则，开展智慧应用示范。实施过程中，在城市人民政府统筹领导下，以应用部门为主，测绘地理信息部门做好数据与技术支撑，在原有部门信息化成果基础上，突出实时数据接入、时空大数据分析和智能化处置等功能， 鼓励采用多元化的投融资模式，开展深入应用。（三）建设原则秉承上述思路，应遵循以下建设原则：1. 开放性原则云平台的体系架构应是开放的。一方面，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；另一方面，也能够把用户的上述服务能力便捷部署至云平台。2. 继承性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。3. 安全性原则凡部署在非涉密网络环境中的计算资源、存储资源，以及数据资源应不涉及与国家安全保密有关的内容和事项，否则需经国家指定部门进行统一的保密处理。4. 智能化原则建立知识引擎，提升平台功能的个性化定制能力和大数据挖掘分析能力，实现知识服务。5. 重点性原则测绘地理信息部门应把建设重点放在时空大数据和时空信息云平台，示范应用宜求精不求多，要能体现跨部门协同和智慧的特点。四、时空大数据时空大数据应包括历史的、现状的基础地理信息数据和公共专题数据，智能感知数据以及空间规划数据，和这四类数据的数据引擎及管理分析系统等六部分；依托基础地理信息数据，采用全空间信息模型形成全空间，并时空化公共专题数据、智能感知数据和空间规划数据，通过管理分析系统经数据引擎实现一体化管理。其构成如图 3 所示。应在完成基础地理信息数据和公共专题数据的基础上，优先开展专业化平台和示范应用所必需的空间规划数据和智能感知数据的建设，其范围和数量应根据本地的信息化基础、应用需求和智慧城市顶层设计，逐步丰富。图 3 时空大数据的构成（一）资源汇聚1. 资源内容（1） 历史与现状的基础地理信息数据内容至少包括矢量数据、影像数据、高程模型数据、地理实体数据、地名地址数据、三维模型数据、新型测绘产品数据及其元数据。矢量数据。进一步丰富基础地理信息数据，确保 1:500、1:2000 等大比例尺地形图至少覆盖规划区范围， 1:5000 或1:10000 应覆盖市辖范围。影像数据。进一步丰富高分辨率影像数据，0.1 米或 0.2 米等至少覆盖规划区范围，0.5 米影像应覆盖市辖范围。高程模型数据。进一步丰富高程模型数据，0.5 米、1 米格网至少覆盖规划区范围，2 米、5 米格网应覆盖市辖范围。地理实体数据。以地形图为基础，对境界、政区、道路、水系、院落、建筑物、植被等内容进行实体化，并赋予唯一编码， 作为与其它行业和专题数据进行关联的基础。地名地址数据。应扩充自然村以上的行政地名，建立市（地区、自治州、盟）级、县（区、县级市）级、乡（镇、街道）级和行政村（社区）级四级区划单元，实现市辖范围精细