数字县域地理空间框架设计——以三江侗族自治县为例

　　数字县域地理空间框架设计

　　——以三江侗族自治县为例

　　文/陆振杰1） 梁知2） 1）柳州市地理信息中心 2）柳州市国土规划测绘院

　　摘要：本文以广西柳州三江侗族自治县为例，深入探讨了数字县域地理空间框架的构建策略与实施方案。在智慧柳州时空信息云平台的大框架下，采用云架构方式，打造数字三江地理空间框架，构建市县一体化的地理空间应用体系，推动地理信息的应用广度与深度，为三江侗族自治县各委办局提供权威的地理空间数据，提高政府对公众的服务能力。

　　关键词：空间框架；数字县域；数字城市

　　引言

　　随着信息技术的日新月异以及我国城市化进程的不断加快，构建县级数字城市地理空间框架显得尤为迫切且重要。这一框架旨在整合、优化和共享全县域内的地理空间信息资源，服务于县级政府决策科学化、社会治理精准化以及公共服务高效化[1]。2018年8月底，广西壮族自治区党委、政府联合印发的《关于深入实施大数据战略加快数字广西建设的意见》中指出，要充分发挥数字城市地理空间框架的作用[2]。根据文件精神，需要建设县级统一、权威的地理信息公共服务平台，实现县级基础数据及各业务部门专题数据的统一管理，实现数据在各个政府部门间的共建共享[3]。

　　1. 总体设计

　　三江侗族自治县（以下简称三江县）各个部门地理空间数据的应用标准不统一，数据标准、数据格式各不相同，基础测绘产品开发应用单一、不成体系，数据更新不及时，数据管理困难，难以保障数据完整性、准确性、时效性、统一性，造成各部门地理信息数据不兼容，无法共享。因此，利用市级已有的标准规范，县级根据自身特点进行新建部分标准规范或在市级已有的标准规范的基础上进行个性化拓展，节约标准规范建设时间及成本[4]。数字三江地理空间框架总体架构分为基础设施层、数据层、平台服务层、应用层、用户认证层、平台接入层、标准规范体系和信息安全体系八部分，如图1所示。

　　1.1 基础设施层

　　系统因政务需求以及网络情况需要，分别部署于三江县自然资源和规划局与柳州市自然资源和规划局内网环境、柳州电子政务外网、互联网，通过自然资源专网对接广西自然资源厅核心业务数据，通过柳州市电子政务云环境与其他部门对接，通过互联网实现公众信息发布和信息收集，服务器均以虚拟机的方式提供，包括网络设备、安全设备、操作系统、数据库、GIS平台、Web中间件等内容[5]。

　　1.2 数据层

　　数据服务层主要构建国土空间数据，总体上包含基础地理数据库、自然资源专题数据库、公共专题数据库三部分[6]。基础地理数据库主要涵盖基础地理、三维实景数据、高精度影像数据等；自然资源专题数据库包含国情监测、土地调查等现状类数据，以及国土空间总体规划、专项规划、详细规划等规划类数据，地政、矿政、规划审批等管理类数据；公共专题数据包括茶产业、农产品等社会经济数据。

　　1.3 平台服务层

　　平台服务层是智慧柳州时空信息云平台在三江县部署的县级节点，即数字三江地理信息公共服务平台。数字三江地理空间框架通过地理信息公共服务平台调取智慧柳州时空信息云平台的大数据服务引擎、指标模型管理引擎、业务规则引擎等完成封装API服务，提供平台门户搭建、子系统定制、API接口服务、数据工作室四种服务模式，支撑上层的示范应用。

　　1.4 应用层

　　应用层是数字三江地理空间框架的交互中心，建设包括面向对外宣传整个县域的三江县县域名片系统，面向三江县自然资源和规划局内部业务的三江自然资源信息综合展示与决策系统，面向乡村振兴引导易地扶贫的三江县乡村振兴服务系统。同时，搭建了自然资源业务协同系统，实现市县OA互通协同办公，区市县三级联审系统、土地动态监管系统、增减挂钩系统、不动产登记系统等业务系统的数据实时同步至地理空间框架数据库，实现一站式数据管理。提供市级相关系统入口，如柳州市国土空间规划一张图实施监督信息系统、柳州市地质灾害防范决策系统等；县级相关系统入口，如三江县智慧旅游大数据平台等。

　　1.5 用户认证层

　　用户认证层负责处理地理空间框架用户的身份验证和授权过程，确保用户身份的真实性和对系统资源的合法访问。

　　1.6 平台接入层

　　平台接入层包括决策者用户、市级和县级自然资源和规划局用户、三江县各级政府部门和社会公众。

　　1.7 标准规范体系

　　系统的建立离不开标准规范体系的建设，数字三江地理空间框架需要遵循柳州市自然资源和规划局已有的《基础地理数据建库规范》《电子地图数据规范》《地名地址数据规范》等标准规范，另外自行建设符合自身实际情况的《基础地理信息数据更新管理机制》《三江县地理信息公共平台运行管理办法》。

　　1.8 信息安全体系

　　数字三江地理空间框架涉及三套网络环境。自然资源专网与其他网络物理隔离，并且有独立的机房环境，拥有高性能服务器、磁盘阵列、交换机、防火墙等网络硬件设备；政务网和互联网，由柳州市人民政府统一规划建设，按照国家信息安全等级保护制度第三级要求进行管理。同时建立安全管理制度，规范人员管理，成立系统安全保障管理机构等。

　　2. 数据库设计

　　数字三江地理空间框架时空大数据库总体设计从平台构成的角度[7]，划分了底层平台运行支撑库、核心时空基础数据库和时空专题数据库。从时空数据组织和数据流的角度，将时空基础数据和时空专题数据做时空划分，增加时空三域标识，构成现状库和历史库。数据内容涵盖时空基础数据、行业专题数据、公共专题数据、互联网数据、元数据等多项内容，构建全面、翔实和权威的县级数据中心，统一支撑县级自然资源管理和服务社会经济发展，促进市县数据互通共享，实现省市县数据一体化统筹管理[8]，市县应用业务协同办理，如图2所示。

　　本次项目数据库建设主要包含以下内容：

　　（1）时空基础数据库：包含基础影像、精细三维模型、三维地形、地名地址、DLG、三维实景、全景数据等，满足各部门、各行业对基础地图服务的个性化需求。

　　（2）行业专题数据：包含自然资源和规划专题数据、旅游专题数据、产业专题数据、交通专题数据、教育专题数据，以及其他部门专题数据等内容，根据数据属性，将同类地理信息数据组成专题数据，构建时空专题数据库[9]。

　　（3）公共专题数据库：包含人口、法人、地理国情监测、宏观经济等数据内容。

　　（4）互联网数据：按项目需求抓取部分互联网数据。

　　（5）元数据库：包含服务元数据表、区划目录表、专题目录表、部门专题目录表等与系统管理服务相关的元数据表。通过该数据库中的数据表，能够完整地记录服务的详细元数据信息，并能够基于区划目录、专题目录等数据目录结构，自定义展示服务目录，帮助用户更加便捷地使用平台服务。

　　3. 系统功能设计

　　数字三江地理空间框架建设复用市级成果，在现有地理信息公共服务平台的基础上，定制数据资源目录，在资源展示系统中扩充地图打印、数据上传、在线标注和资源挂接等功能，新建专题应用模块，包括项目合规性分析、控制线检测、矿产资源压盖分析和地类占用分析等功能。具体功能模块描述如下：

　　3.1 新闻门户

　　单点登录保障用户只需要登录一次就可以访问所有系统，而无需在每个系统中重复进行身份验证。门户导航保障用户能快速定位到自己感兴趣的内容或功能区域。新闻门户展示近期重要事项的动态和引导用户关注热点事件。

　　3.2 资源展示

　　地图浏览支持用户选择二维矢量、二维影像、三维、实景等不同的地图形式进行浏览，将二维、三维数据在同一个场景中叠加，提供包括放大、缩小、漫游、全屏等功能，通过鼠标控制或者通过地图控件进行操作，支持各类资源挂接和叠加、在线查询、统计分析、在线分析、在线标注、专题图制作、地图打印等功能，以及本地数据上传，支持矢量、栅格、三维、文档资料数据以及视频监控数据、物联网节点及监控数据等新型数据的展示。

　　3.3 服务管理

　　服务管理主要针对服务进行统一管理，提供服务检索、服务目录、服务信息、服务管理资源申请等功能，实现服务共享和分发。

　　3.4 应用开发模块

　　应用开发模块主要面向开发人员，提供资源申请入口，实现资源申请；将系统的基础功能封装成API服务，提供Web开发的开发接口及接口说明，指导网页地图开发；提供移动应用开发接口，支持移动终端地图开发，同时提供平台相关标准规范、应用案例、示例demo和常用下载，全方位指导二次开发。

　　3.5 运维管理

　　运维管理是全面掌握、管理、监控各部门用户对数字三江地理空间框架整套平台的使用情况。面向管理人员，提供服务资源管理、数据资源管理、用户管理、日志管理等模块，实现对系统的业务进行管理维护、对系统安全运行的各环节进行实时监视、对系统运行的关键信息进行记录等。

　　3.6 数据交换

　　数据交换主要用于实现各业务部门应用系统与地理空间框架之间数据资源的共享与交换，同时与市级平台对接，实现市级与三江县数据资源的共享交换，主要包括服务注册、空间数据发布、非空间数据发布、数据库数据发布等。

　　3.7 专题应用

　　专题应用是数字三江地理空间框架重点建设内容，专题应用主要围绕规划应用和审批应用领域，提供通用的在线应用工具，辅助县级自然资源相关部门人员日常工作[10]。其中规划应用调用市级功能接口完成，本期建设审批应用包括项目合规性分析、控制线检测、地类占用分析、矿产资源压覆分析。

　　4. 总体技术路线

　　数字三江地理空间框架采用以SOA体系架构为主体的总体架构，遵从松耦合体系结构，通过使用Web Services定义接口，可以掩盖各种不同实现之间的差别以及各相互联结的系统之间的异构性。

　　后端使用java作为开发语言，结合主流java后端SSM框架，可快速构建业务逻辑层和数据访问层。前端使用HTML/CSS/JavaScript等基础Web开发技术，结合主流前端框架Vue.js提供的组件化、模块化的开发方式，快速实现用户界面的布局、样式和交互逻辑。前后端通过AJAX/HTTP API异步数据交换技术进行实时通信，获取动态数据。

　　GIS服务器使用SuperMap iServer等主流GIS服务软件，发布地图服务和空间分析服务。地图渲染引擎采用OpenLayers、leaflet等JavaScript地图库，实现地图在Web浏览器上的动态渲染和交互功能。

　　结语

　　数字县域地理空间框架建设是一项长期且持续的工作，尽管在三江县取得了一定成果，但仍需关注并应对诸如数据动态更新机制的完善、信息安全保障能力的提升、地理信息公共服务效能深化等问题。未来，期望进一步优化升级三江县的地理空间框架，加强新技术如大数据、云计算、人工智能等在地理信息领域的融合应用，使其更好地服务于乡村振兴战略实施、生态环境保护以及社会治理现代化等重大任务，推动三江县乃至更多县域地区的可持续发展。

　　参考文献：

　　[1]刘传明,王睿,邵明吉.中国县域数字乡村发展的空间格局及驱动因素研究[J].热带地理,2024,44(1):79-91.

　　[2]广西壮族自治区人民政府办公厅印发关于加快数字广西建设若干措施的通知（桂政办发〔2018〕104号）[A/OL].(2018-08-29)[2024-09-01].http://www.gxzf.gov.cn/zt/jd/szgxjszl/xgwj/t978876.shtml.

　　[3]武琳,张帆.数字桐柏地理空间建设项目启动[J].资源导刊,2018(11):43.

　　[4]曹萍萍.中国县域数字经济发展的空间分异及影响因素研究[J].沈阳大学学报(社会科学版),2023,25(5):16-24.

　　[5]潘宏.数字县域地理空间框架建设数据质量控制综述[J].安徽建筑,2021, 28(3):182-183.

　　[6]路明,张天闯,赵丽娜.数字县域地理空间框架DOM生产研究[J].测绘与空间地理信息,2020,43(z1):163-165.

　　[7]许飞,李远志.基于数字城市地理空间框架的市县一体化地理信息公共服务平台建设——以湖南省郴州市为例[J].科技创新与应用,2023,13(6):161-165.

　　[8]朱文德,梁海玲,胡应剑.基于云GIS的数字县域地理信息公共服务平台建设——以广西平南县为例[J].测绘与空间地理信息,2021,44(10):34-37.

　　[9]刘志勇,李凌霄,贺向光.基于多源数据集成的县域数字公共服务平台建设研究[J].科学与财富,2023(24):100-102.

　　[10]数字汾阳地理空间框架建设项目通过验收[J].经纬天地,2020(4):3.

　　作者简介：陆振杰，本科，测绘工程师，42611924@qq.com，研究方向：自然资源信息化和智能化；梁知，本科，测绘工程师，研究方向：空间数据分析。