杜福光，张亚南

（唐山师范学院 资源管理系，河北 唐山063000）

近几年，为推动城市信息化进程，更好地满足城市运行、管理与服务的自动化、智能化需求，各地正相继开展智慧城市建设。为及时有效地给智慧城市建设提供地理信息服务，作为智慧城市建设重要组成部分的时空信息云平台建设已迫在眉睫。此外，国家测绘地理信息局于2012年也下发了《关于开展智慧城市时空信息云平台建设试点工作的通知》，决定组织开展智慧城市时空信息云平台建设试点工作。由此可见，时空信息云平台对于加快测绘地理信息事业创新驱动与智慧城市建设具有重要意义。

智慧城市建设中，海量数据的存储、管理与应用是一大难题。在智慧唐山建设过程中，同样存在此问题，而时空信息云平台作为管理海量基础地理信息数据和各种专题信息数据的直接平台，其数据库构建的模式直接决定管理海量数据的效果。智慧唐山时空信息平台数据库构建主要从云平台基础地理信息数据体系、数据库体系架构以及数据库管理系统三方面进行探讨 通过云平台数据库的构建与设计为智慧唐山提供数据服务，同时能够保证数据维护更新和安全管理，实现对各类数据进行集中或分布式管理，形成有效的数据安全保障机制，根据不同的机构职责和权限分配构建整个数据体系的维护更新管理运行机制。

1 云计算与时空信息平台

1．1 云计算

云计算（Cl oud Co mputing）是一种商业化的超大规模分布式计算技术，是信息技术发展到一定程度的产物。将所有可以利用的资源以“云”的形式进行网络共享，所有用户可以通过这些网络向“云”申请获取所需要资源与服务，经过云服务器的搜索、分析、计算后将处理结果返回给用户［1］。

从概念上讲，云计算有广义与狭义之分。广义的云计算是指服务的交付和使用模式，用户通过网络以按需、易扩展的方式获得的IT、软件、互联网等相关的任何服务［2－3］。

狭义的云计算是指IT基础设施的交付和使用模式，具体指通过网络以按需、易扩展的方式来获取所需要的硬件、平台、软件等资源，提供这些资源的网络被称为“云”。“云”中的资源在用户来讲是没有限制的，可以按照自己的需求随时获取，随时使用。

1．2 时空信息平台

时空信息平台是以直观表达的全覆盖精细地理信息为基础，支撑物联网实时感知的面向应用环境，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，智能化服务于整个智慧城市的建设与运行。

在智慧信息大背景下，作为智慧城市建设的基础与核心，时空信息平台把地理环境中的现状、实时、多时相等信息通过云计算与物联网进行集成、分析、管理和服务，形成一个规范、标准、统一的，能够更智能、更广泛、更可靠的为公众提供服务的地理信息服务平台，是智慧城市建设的重要空间信息基础设施。

2 设计目标

云数据库建设是智慧唐山时空信息云平台数据库构建的核心。平台数据库设计的目标是利用云计算技术，通过云数据库体系建设，进一步完善唐山市基础地理信息空间框架，结合现有各级各类基础数据，继续补充唐山市全域范围内各类基础地理信息数据

此外，云平台数据库建设要按照各项标准规范对数据进行必要的整合与改造，根据时空数据模型，构建唐山市时空地理信息数据库和相关专题信息数据库，同时建立时空信息云管理系统平台，实现对云平台的各种海量信息数据进行动态管理、维护和更新，同时形成数据库的安全管理和维护更新机制，为智慧唐山提供准确的基础地理空间位置服务、丰富的专题信息服务和实时动态按需索取的云服务，切实加强基础保障，为后期逐步实现唐山智慧应用全面推广打下坚实基础。

3 时空信息云平台数据库设计

3．1 云数据库总体技术路线

总体技术路线如图1所示。在确定智慧唐山时空信息平台数据库的设计目标后，需进行云平台数据库建库的需求分析，包括建库的目的、要求、建库内容、数量以及建库数据的数据源、格式、坐标系统等具体内容；在需求分析的基础上，确定建库采用的技术方案与流程，同时完成软硬件环境的搭建、网络配置以及时空数据库的设计；然后，在已有基础地理信息数据基础上，根据智慧城市时空云平台数据库建库的要求与规范，对基础地理信息数据进行重构与整合，形成以面向地理信息实体对象的政务版平台数据，在政务版平台数据基础上进行脱密处理 最终形成公众版平台数据 这两种数据都需要时空信息云数据库对其进行存储与管理，而在入库之前也必须对数据的规范性、完整性与准确性进行入库前检查。对于不符合入库标准的数据进行重新处理，对于符合标准的数据，将政务版平台数据以及公众版平台数据分别导入政务版平台数据库以及公众版平台数据库；最后对智慧唐山时空信息云平台数据库进行运行管理与维护。

图1 总体技术路线

3．2 基础地理信息数据体系建设

基础地理信息数据是智慧城市时空信息云平台数据库构建中重要的组成部分 也是信息时空化、标准化处理的基础和空间依据，是各部分系统应用正常运行的基础，因此，构建满足云平台条件的基础地理信息数据体系至关重要。结合唐山市现有的基础地理信息数据情况，采用最新测绘、遥感及3S等技术，依据统一的技术标准和规定对全市基础地理信息数据进行补充生产、数据扩充、添加时间属性、重组集成及整合改造，进行基础地理信息数据体系内容的建设。具体建设内容如表1所示。

表1 基础地理信息数据体系建设内容

3．3 云平台数据库体系架构设计

智慧唐山时空信息云平台数据库主要包括基础地理信息平台数据库和资源信息、旅游信息、规划信息、交通信息、人口与经济信息等专题信息数据库［5］。

政务版平台数据库是在基础地理数据基础上经过对数据提取、重构而成，依靠部署于政务网上的云平台提供地理信息服务［6－9］；公众版平台数据库是政务版框架数据经过系列脱密处理后，添加非涉密要素以及地名数据等，依靠部署于网络上的公众版平台提供在线信息服务。专题信息数据库是收集整合唐山市各部门和单位提供的专题数据和服务建立的数据库，可以分布式部署在各应用单位，也可以统一部署在云端便于管理。云平台数据库体系架构设计如图2所示。

图2 云平台数据库体系架构

各专题信息数据由各相关部门负责管理与维护，按照制定的标准通过平台的资源共享服务中心注册并发布数据服务来进行资源共享和交换，这样最大程度的达到各个部门之间资源共享。对各种专业信息数据进行挖掘与分析，能够得出某一领域或类别的应用信息，为各级政府与相关应用部门提供辅助决策［10］。

3．4 云平台数据库管理系统设计

时空信息云平台数据库系统的重点在于数据的管理，在此基础上进行相应的系统分析与应用。因此，在基础地理信息数据体系与云平台数据库体系架构设计基础之上，建立云平台数据库管理系统，以实现对唐山市时空信息和综合信息数据的用户管理、权限设置、输入输出、数据交换、可视化查询统计、数据分析、元数据管理、动态更新和安全管理等功能 保证为智慧唐山时空信息云平台提供强大的数据支撑和服务。

云平台数据库管理系统的构建有助于实现唐山市云数据库平台的日常维护、数据更新、用户管理、数据备份与恢复、系统日志记录等工作，其中包括基础地理信息数据管理子系统、数据入库与更新子系统、数据查询浏览子系统、系统维护管理子系统和元数据管理子系统等。系统主要功能设计如图3所示。

图3 功能结构设计

基础地理数据管理与更新功能是指对数据库所存储的几何数据与属性数据进行管理与更新，包括各子数据库几何与属性信息的更新、维护与管理，实现数据的按范围、时间、类型以及整体的动态更新。同时，支持矢量、影像、DEM三种类型的空间数据处理。

数据入库功能实现导入数据库数据的正确性、规范性检查，其中，系统支撑的数据有多重，基本包括了常见的基础地理信息数据，如DLG、DOM、POI点以及元数据等导入到数据库中进行管理与应用分析。

数据查询功能是数据管理系统的基本功能，能够实现对平台数据库所管理数据的查询，包括由外接程序查询属性数据，由属性数据查询几何数据，即几何数据与属性数据的双向互查询。

数据管理与维护功能是指对数据库中的历史数据进行管理，可查询在某一时间点上的数据的历史状态并符号化，可以导出所查询的历史数据。

元数据管理功能具有提供时空信息元数据编辑、修改和元数据查询、统计、分析、输出等，能够实现与其对应的时空信息数据进行同步更新。构建的部分原型系统截图如图4所示。

图4 原型系统部分功能图

4 结束语

智慧城市建设是一项系统工程，而且技术本身也在不断发展进步，不可能一蹴而就，时空信息云平台需按照整体规划、分布实施的科学态度来建设。但平台建设技术、设计要求较高，尤其是对起着基础作用的时空信息云平台设计尤为困难，目前本课题虽取得了一定成果，但仍存在一系列问题，如标准体系建设、安全保障体系架构等方面有待于进一步研究。

［1］ 黄依周．云计算：热炒之后该怎样行动［J］．中国信息化，2009（11）：56－57．

［2］ 王雪莲．云计算理论及其应用探讨［J］．数字技术与应用，2011（8）：206．

［3］ 林立云．浅谈云计算［J］．科海故事博览：科技探索，2011（8）：13．

［4］ 卫东．面向服务的山西省地理信息公共服务平台建设［J］．地理信息世界，2012（1）：76－79．

［5］ 李卫东．基于公共数据中心的城市政府信息资源共享实证研究［J］．管理世界，2007（9）：152－153．

［6］ 董龙桥．韶关市城市地理信息共享服务平台建设研究［J］．嘉应学院学报，2011，29（8）：76－81．

［7］ 刘江涛，彭子凤，唐岭军．智慧城市空间信息平台关键技术刍议［J］．测绘科学，2014，39（8）：36－38．

［8］ 黎慧斌．探索智慧城市信息服务体系［J］．测绘与空间地理信息，2014，37（7）：92－94．

［9］ 王家耀．大数据时代的智慧城市［J］．测绘科学，2014，39（5）：3－7．

［10］杜福光．地市级地理信息共享服务平台设计—以唐山市为例［J］．测绘工程，2014，23（11）：55－57．