数字城市数据中心建设方案.doc

地理信息共享数据中心建设方案ESRI（中国）信息技术有限公司2012年8月目录1、项目概述41.1背景情况41.2建设意义41.3建设目标51.4指导思想51.5参考规范与标准62、现状与需求分析72.1用户分析72.2数据建设需求72.3应用服务需求82.4性能需求82.5安全保密需求93、平台总体设计103.1平台总体构架103.2主要建设内容123.2.1标准体系建设123.2.2分层建设内容123.2.2.4应用模板建设133.3总体技术路线133.3.1基于ArcGIS云GIS解决方案的系统架构133.3.2基于SOA设计平台框架143.3.3基于Web服务实现地理空间数据的共享应用模式153.3.4基于ArcGIS Server构筑空间数据服务平台153.3.5基于GIS Portal建设平台门户网站163.3.6构筑完整的平台安全技术支撑体系164、数据层设计174.1基础地理框架数据构成174.1.1导航级地理实体数据174.1.2影像数据194.1.3高程数据214.1.4地名地址数据214.1.5电子地图数据224.2框架数据生产处理系统234.2.1基于影像的矢量化数据生产234.2.2基于地理编码的专业图层生成234.2.3数据模型的设计244.2.4数据ETL254.3框架数据库管理系统254.3.1专业图层划分254.3.2数据库组织264.3.3管理系统功能设计294.4数据维护更新334.4.1应急更新334.4.2日常更新335、服务层设计345.1服务层构成345.2服务模式355.2.1服务提供模式355.2.2服务使用模式365.3地理信息服务基础软件365.4二次开发接口库385.5平台运维管理系统395.6门户网站系统395.7数据交换服务395.7.1功能设计415.7.2系统性能436、应用系统设计466.1应用需求466.2应用模式466.3专业服务应用476.3.1综合应急指挥476.3.2在交通部门的应用486.3.3在工商税务部门中的应用506.3.4在国土部门的应用507、典型应用案例51案例1：杭州市基础空间数据库共享服务平台建设及应用51背景51杭州市基础空间数据库建设及应用现状52平台的建设目标和建设内容54平台总体设计方案55结束语62案例2：卢湾区电子政务地理信息共享平台63建设背景64解决方案64建设特点65总结67案例3：云GISArcGIS Online681、 项目概述近年来，内蒙古自治区信息化建设与应用不断深入，网络化地理信息应用如雨后春笋，政府部门和社会大众使用地理信息的方式与频率正在发生翻天覆地的变化。政府管理决策科学化迫切需要综合利用地理信息；内蒙古自治区信息化建设迫切需要转变地理信息服务方式；以及我区综合减灾和风险管理迫切需要全面、准确、及时的地理信息服务保障等，针对这些重大应用需求，内蒙古自治区经信委认真学习和贯彻落实科学发展观，做出了建设内蒙古地理信息共享数据中心（以下简称“地理信息数据中心”）的战略性决策。相继推出了一系列有关建设地理信息数据中心的工作计划安排和设计规范要求。通过对内蒙古自治区经信委相关指导精神和技术要求的深刻理解和体会，我们提出了内蒙古地理信息共享数据中心的整体建设解决方案，以更好地解决地理信息应用在各个政府部门存在的突出问题，提高基础地理信息共享服务能力和水平，促进地理信息产业的发展，更好的服务大局、服务社会、服务民生。1.1 背景情况 地理信息是内蒙古自治区的重要战略信息资源，在政府管理决策、新兴产业发展、人民生活改善等方面发挥着越来越重要的作用。随着政府管理决策科学化、国家经济与社会发展信息化以及和谐社会建设的不断推进，各级政府部门和社会公众对权威、可靠的地理信息服务的需求与日俱增，迫切要求实现内蒙古自治区多尺度、多类型地理信息资源的综合利用与在线服务。1.2 建设意义“地理信息数据中心”建设是深入贯彻科学发展观、落实我区信息化建设工作的重要举措，对于增强我区地理信息公共服务能力、发挥地理信息资源的最大效益、提升全社会地理信息资源开发利用水平、促进国民经济又好又快发展具有十分重要的意义。具体体现为四个方面：（1）切实地提升我区地理信息公共服务能力；（2）有效地促进地理信息的深入广泛应用；（3）充分地发挥地理信息资源的最大效益；（4）有力推进地理信息产业的技术进步。1.3 建设目标“地理信息数据中心”建设的总目标是：建立较为完善的公共地理信息数据体系，建立“一站式”在线地理信息协同服务机制；建立与土地、交通、教育、林业、水利、民政、公安等部门互联互通，形成地理信息资源共建共享交换机制。最终建成基于电子政务网的网络化运行环境的地理信息共享服务平台，为政府宏观决策、应急管理、社会公益服务提供在线地图与地理信息服务，全面提升信息化条件下我区地理信息公共服务能力和水平。其具体目标有：（1）实现全区地理信息资源的互联互通：建立全区统一的地理信息资源体系，建成基于电子政务网的网络化运行环境，实现自治区级主节点、东西部分节点以及盟市级信息基地的地理信息资源互联互通。（2）提供一站式的地理信息综合服务：建成基于云GIS架构的地理信息共享与应用开发环境，提供信息浏览、标图制图、数据交换、导航定位、信息加载、系统搭建等网络化地图与地理信息服务功能，为政府宏观决策、应急管理等提供权威高效的地理信息协同服务，为公众提供内容丰富的公开地图与地理信息服务。（3）形成业务化运行维护与管理机制：建立健全“地理信息数据中心”运行维护有关规定和管理办法，建成“地理信息数据中心”服务管理、运行调度等系统，形成24小时不间断运行服务机制，为“地理信息数据中心”的资源管理、服务调度、运行监控及适时更新等提供有力的保障。1.4 指导思想（1）需求牵引、保障服务：面向政府宏观决策、应急管理、社会公益服务等对在线地图与地理信息服务的迫切需求，充分发挥内蒙古自治区各部门长期积累的基础地理数据资源、服务架构及更新优势，以多元化公共地理数据为基础，以分布式数据管理为手段，以网络化信息服务为方式，以适时数据更新为保障，开展“地理信息数据中心”设计和建设，最大限度地满足跨部门、跨地区地理空间信息共享与应用的需要。 （2）统一标准、集成创新：充分借鉴国内外先进经验，采用先进成熟的技术标准与方法，做好“地理信息数据中心”概念设计与技术规范制定，力求在公共地理框架数据、网络化地图与地理信息服务形式、纵横向网络互联互通等关键问题上有所创新，形成符合国情、先进实用、标准统一的“地理信息数据中心”设计方案与技术方法。（3）统筹兼顾、持续发展：“地理信息数据中心”建设是一个技术复杂、涉及面广、周期较长的超大型地理信息工程。总体设计要兼顾当前急需与未来扩展，功能设计要有较强的开放性和扩展性，自治区级主节点和东西部分节点、盟市级信息基地建设既要符合统一技术要求，也要发挥自身特点，并为今后技术提升、功能升级留有余地；系统建设要在统一规划指导下，急用先行，分步实施。1.5 参考规范与标准本设计将遵循和参照国家和有关主管部门制定和发布的一系列与公共信息平台建设有关的技术标准规范与管理规定，主要分为三类：（1）计算机信息系统有关标准规范与规定：如电子政务信息系统技术规定、信息安全保密规定等。（2）国家及行业地理信息技术标准规范：如基础地理信息要素分类与代码、地理元数据标准、OGC服务标准等； （3）地理信息服务的有关管理规定：如测绘成果密级划分、公开地图发布规定等。（4）国家测绘局发布的地理信息共享服务平台建设方面的标准规范文件。2、 现状与需求分析122.1 用户分析空间信息共享主要面对的用户有三类：社会公众、企事业和政府部门。根据不用的用户对空间信息的需求不同，共享的途径和使用方式也不尽相同。即使是政府，不同的职能部门对空间信息的需求也有很大差别。在此，我们仅做简单划分和分析。对于三类用户来说，空间信息共享的服务模式如下图所示：【图 21】 空间信息共享的服务模式2.2 数据建设需求根据数据来源、数据内容的不同，可以将数据分为基础地理信息数据和来自各职能业务部门的专题数据。（1）基础地理信息数据，主要包括航空航天遥感数据（DOM）、数字地面高程数据（DEM）、数字栅格地形图数据（DRG）、数字矢量地形数据（DLG）等，并逐步形成动态更新机制，在一定程度上保证数据的更新维护。（2）专题业务数据，政府各职能部委积累了大量的与地理空间分布有关的自然资源专题数据和人文经济数据。如：人文和社会经济发展信息数据、土地利用现状和规划等信息数据等。但由于缺乏空间数据的支持，专题数据多以二维关系型数据保存。通过对各部门对空间地理数据的需求分析，从宏观、中观到微观不同层次的管理决策、不同的应用目的、不同的信息使用者,其对空间基础信息的需求程度往往是不一致的。这需要平台能够灵活适应不同的需求，提供不同详尽程度的空间基础信息和产品，能够提供从城市大比例尺的、多种比例尺的、多类型的、覆盖范围广的空间基础地理信息，即使对于同一比例尺、同一类型的空间基础地理信息，也要能够依据不同的应用目的和应用对象,提供简繁程度不同的信息。2.3 应用服务需求地理信息数据中心的核心内容是提供在线的数据服务，而各部门对数据服务的使用需求主要可分为两个层次。一方面各部门跨部门的数据需求普遍而迫切，但目前却难以实现共享交流，已在一定程度上影响了相关部门业务的顺利进行，因此对跨部门数据共享呼声很高。例如，应急部门的业务应用，可能需要集成规划、交通、公安等各方面的数据资源，而获得多个部门的数据文件通常是非常困难的。另一方面在于业务应用对及时现势性数据的需求，空间数据最重要的特性就是其时效性，各业务部门的具体的应用需要及时更新的数据来支撑，而传统方式的离线数据复制已带来了数据现势性差、缺乏统一标准的空间定位、更新维护复杂等诸多弊端，基于SOA的系统架构，通过数据服务的方式，从技术角度能够很方便的为基于平台的专题应用提供最新的数据资源，改变了过去数据更新流程、手续复杂难以执行的弊端，重点在于对平台数据资源的及时更新维护。 2.4 性能需求根据内蒙古自治区基础地理信息数据中心的建设要求，各节点的并发访问数不少于100，远距离访问地理信息服务的时间等待限制在45秒内，互操作和信息加载的服务等待时间不能超过15秒。为满足以上性能指标要求，需要有强大的计算能力支撑环境，选择正确、合理的硬件资源是保证平台正常运行的基础和保障。考虑到系统运行后各盟市以及委办局大量实时的在线访问需求，平台硬件资源配置方案应充分体现系统灾备和异常宕机快速恢复的需要，具备灵活、可扩展的体系架构，以充分应对未来平台应用不断发展的需要。2.5 安全保密需求地理信息数据中心既包括服务中心节点内部复杂的存储、服务局域网同时也包括由运行在平台之上的大量应用一起组成的广域网络。因此，平台建设一方面要求考虑平台内部局域网络的安全，另一方面要求考虑面向平台服务的网络安全。为保障地理信息数据中心的安全需要，必须在综合分析平台整体安全需求的基础上构筑一个完整的安全服务体系。包括：（1）安全保密工作贯穿于网络设计、基础软硬件选择及平台系统开发建设、数据工程等各个层面；（2）要求采用操作权限控制、设备钥匙、密码控制、系统日志监督、数据更新严格凭证等多种手段防止平台数据被窃取和纂改；（3）用户认证、安全管理要和电子政务网络中统一部署的安全应用支撑平台进行集成。数据是地理信息数据中心的血液和基础，如何保证信息平台连续不断的运行、保护信息平台中最宝贵的数据资产，将地理信息数据中心稳定发展的关键。平台对外的空间基础信息数据交换共享，除了特殊的需要外，要尽量避免直接暴露数据自身，以提高数据的安全保密性。随着平台的不断完善和发展，将会有越来越多的关键业务与数据集中于平台计算机系统中，能否提供一个高可靠性和高可用性的网络服务成为衡量服务质量的一个重要指标；同时，计算机系统无时无刻不受到来自自然灾害、人为因素、供电、病毒、黑客攻击等各方面的破坏和侵袭，具备快捷方便的灾难恢复和数据恢复功能就成为平台安全保密需求的重要目标。为此，必须为平台设计出智能、高效的数据备份与恢复方案。3、 平台总体设计33.1 平台总体构架 “地理信息数据中心”具有三级与三层结构体系。按照“地理信息数据中心”行政建设级别的不同，针对从自治区到各个盟市地方地理信息资源联通的要求，“地理信息数据中心”拟由主节点、分节点和信息基地构成。主节点、分节点和信息基地分别依托自治区主节点、东西部分节点、盟市信息基地的三级地理信息服务机构，各级节点针对管理不同比例尺级别的数据，节点间通过电子政务网实现纵横向互联互通，如下图所示。【图 31】 不同级别节点之间互联互通所有节点与信息基地在平台管理系统的统一调度之下，形成一体化的地理信息服务资源，向政府部门和公众提供在线为主、离线和移动为辅的地图和地理信息服务。抽象归纳地理信息数据中心建设的具体内容，可将其划分为三层的建设结构。地理信息数据中心节点具有相同的三层技术结构以及一致的对外服务接口。三层技术结构是指数据层、服务层、运行支持层，如下图所示。三层内容构成了整个地理信息数据中心的完整体系，而基于地理信息数据中心，可搭建相应的专业应用系统。【图 32】 “地理信息数据中心”的三层结构（1）数据层：主体内容是公共地理框架数据。它是面向地理信息网络化服务需求，依据统一技术规范而构建的一体化地理信息资源体系。公共地理框架数据采用分布式存储与管理模式，按照自治区主节点、东西部数据中心、盟市信息基地三级进行部署，所有数据资源在逻辑上规范一致、物理上分布，彼此互联互通，并以“共建共享”方式实现协同服务。（2）服务层：根据多数用户对基础地理信息应用的共性需求而设计并实现的系列标准服务接口，以及在此基础上建立的门户网站系统、在线服务系统和服务管理系统。专业用户可以通过接口实现平台地理信息与其自身业务信息的分布式集成，并快速构建业务应用系统。普通用户可以访问门户网站获得各类在线地理信息服务。（3）运行支持层：主要包括网络、云GIS基础设施、云GIS资源池、安全保密系统等硬环境和技术规范与管理办法等软环境。其中云GIS基础设施部分由一定规模同构或异构的基础设施资源组成。资源不仅包括主机、存储、网络及其他硬件设备，同时也包括操作系统、数据库、中间件、GIS平台等软件。资源池构建在基础设施层之上，是通过云计算虚拟化技术对基础设施资源进行全面整合而形成的一个庞大的云计算资源池，在这个资源池中包含有经过池化的GIS服务资源实例，所有资源实例都是通过标准化的服务器流程，由镜像库中的镜像模板创建而成。安全保密系统实现全系统安全保密策略的统一配置、分发和管理，满足国家有关安全保密管理要求。技术规范是依据有关国家、行业标准规定或制订的，包括数据规范、服务规范、运行支持规范、应用规范等。3.2 主要建设内容3.2.1标准体系建设地理信息数据中心的建设是一个多样用户参与、使用多种技术环境、包括多数据源的，建立多样应用的庞大、复杂的系统工程，为保证系统建设的顺利进行，必须建立起规范平台建设各个环节的标准体系。主要包括有数据标准体系建设、服务标准体系建设、安全标准体系建设以及应用标准体系建设。3.2.2分层建设内容3.2.2.1数据层建设主要是对基础地理信息数据进行内容提取、数据加工、分层细化、模型对象化重构、统计分析、符号化表现等处理改造，形成用于地理信息数据中心的公共地理框架数据，通过云GIS平台运行支持环境进行存储、管理和更新。3.2.2.2服务层建设主要是开发并部署在线服务系统、服务注册管理系统、用户管理系统、平台门户网站、二次开发接口库等内容。 其中在线服务系统提供地图和地理信息服务；服务注册管理系统是全区各级节点提供的地理信息服务的“黄页”系统；用户管理系统实现对各类用户的注册、权限、日志、管理等；门户网站是用户了解并获得平台信息资源和服务的入口。普通用户主要通过门户网站获得所需的在线地理信息服务，专业用户则可通过调用二次开发接口，在平台基础上进行自身业务信息的分发式集成，快速构建业务应用系统。3.2.2.3运行支持层建设主要是构建基于电子政务网的网络接入环境，以及云计算平台数据库服务、存储备份、安全保密控制和管理的软硬件环境。同时，还要依据“地理信息数据中心”的整体技术规范与管理办法，细化制定各节点数据整合处理方案和信息共享与应用实施细则等内容。 3.2.2.4应用模板建设地理信息数据中心提供数据服务和功能接口，各最终业务应用部门需要以平台应用接口为基础，建设各自的应用系统，以便为政府部门及社会普通用户提供服务，而应用模板的开发建设是检验公共平台建设是否成功、合理的重要标志。应用系统一般以B/S模式设计开发，包括面向公众的数字地图专业门户网站、数字三维展示系统、在线电子地图系统以及面向政府部门的各专业业务系统等。3.3 总体技术路线3.3.1基于ArcGIS云GIS解决方案的系统架构ArcGIS产品提供了全系列的软件体系，对于云计算架构来说，我们考虑到基础设施、平台、应用程序，都可以在云计算平台上实现。用户端可以通过多种方式来访问云端的服务，云GIS平台系统架构如下图所示：业务需求服务类型SLA需求访问控制资源统计自服务门户基础设施即服务（IaaS）云端管理用户管理服务管理资源管理监控系统成本核算容灾备份运营管理客户支持运营管理门户平台即服务 （PaaS）软件即服务（SaaS）空间数据存储服务弹性GIS服务GIS应用部署服务服务目录服务监控服务度量公众国土教育卫生其他交通【图 33】 “云GIS平台”系统架构ArcGIS提供了云计算产品的解决方案，主要包括以下：（1）IaaS（基础设施即服务）：云端地图切片，缓存的地图切片可以上传到云端，并在云端建立数据中心。（2）SaaS（软件即服务）：针对SaaS目前提供了ESRI Business Analyst Online，允许用户将GIS技术结合大量的统计专题、消费者数据，以及商业数据。这可以将按需分析、报表和地图通过Web进行传递。（3）PaaS（平台即服务）：ArcGIS开发人员可将内容和功能扩展至GIS平台之上，并通过ArcGIS Web Mapping APIs，例如JavaScript，Flex，Silverlight/WPF等来提供平台服务，并在云端进行统一的维护和管理。（4）软件加服务（S+S）：ArcGIS提供了软件加服务的模式，可以让用户按需配置所需要的服务。ArcGIS Online Map和GIS Services提供S+S的用户可以快速访问制图设计，无缝的基础底图，并可以添加用户自己的数据到ArcGIS的按需配置产品上。3.3.2基于SOA设计平台框架SOA是基于开放的Internet标准和协议、支持对应用程序或应用程序组件进行描述、发布、发现和使用的一种应用架构。SOA支持将可重用的数据应用作为应用服务或功能进行单独开发集成，并可以在需要时通过网络访问这些服务或功能。通过SOA，开发者可以对不同的服务或功能进行组合以完成一系列的业务逻辑与展现，最终可让用户像使用本地桌面业务组件一样方便地调用服务或功能等各种资源。3.3.3基于Web服务实现地理空间数据的共享应用模式Web 服务是一种革命性的分布式计算技术。从表面上看，Web 服务就是一个应用程序，它向外部暴露了一个能够通过网络进行调用的API。它使用基于XML的消息处理作为基本的数据通讯方式，消除使用不同组件模型、操作系统和编程语言的系统之间存在的差异，使异构系统能够作为计算网络的一部分协同运行。开发人员可以使用像过去创建分布式应用程序时使用组件的方式，创建由各种来源的Web服务组合在一起的应用程序。通过Web 服务，客户端和服务器能够自由的用HTTP进行通信，不论两个程序的平台和编程语言是什么，都可以跨越不同区各部门网络防火墙限制。正是基于Web服务的这些技术特性，使用了HTTP和其他Web协议，地理信息数据中心采用基于开放标准与技术的Web服务方式共享数据，不需要了解各部门的应用系统现状，形成松散耦合的共享模式，便于平台服务根据发展需要进行伸缩。综合考虑，平台对外的数据共享模式将主要基于Web Service方式实现，达到跨平台异构多源数据的访问和互操作。3.3.4基于ArcGIS Server构筑空间数据服务平台ArcGIS Server是功能强大的基于服务器的GIS产品，用于构建集中管理的、支持多用户的、具备高级GIS功能的企业级GIS应用与服务，如：空间数据管理、二维三维地图可视化、数据编辑、空间分析等即拿即用的应用和类型丰富的服务。ArcGIS Server提供广泛的基于Web的GIS服务，以支持在分布式环境下实现地理数据管理、制图、地理处理、空间分析、编辑和其它的GIS功能。ArcGIS Server主要功能包括：u 提供通用的框架在企业内部建立和分发GIS应用；u 提供操作简单、易于配置的Web应用；u 提供广泛的基于Web的空间数据获取功能；u 提供通用的GIS数据管理框架；u 支持在线的空间数据编辑和专业分析；u 支持二维三维地图可视化；u 除标准浏览器外，还支持ArcGIS Desktop和ArcGIS Explorer等桌面客户端；u 可以集成多种GIS服务；u 支持标准的WMS、WFS；u 提供配置、发布和优化GIS服务器的管理工具；u 提供.NET和Java软件开发工具包；u 为移动客户提供应用开发框架；3.3.5基于GIS Portal建设平台门户网站GIS Portal可以解决广泛访问分布式空间数据库所带来的问题。GIS Portal起到了联系企业化、社会化用户与多个空间数据源的作用，并且提供了友好的Web界面和GIS数据的分类、搜索功能，能够推动地理空间数据的共享和应用。3.3.6构筑完整的平台安全技术支撑体系建立完整无缝的安全技术支撑体系是安全防护的具体技术体现，平台安全可由数据安全、应用安全、账号安全、系统安全、网络安全五个层次涵盖。（1）网络安全设计，安全设备选型与配置；（2）应用系统及数据安全设计，安全产品选型与配置；（3）基于数字证书认证体系的可信平台安全设计；（4）对数据灾难备份恢复的设计；（5）信息安全与保密管理；4、 数据层设计数据层涵盖了平台所有的数据资源库，包括平台基础地理数据库，专题非空间数据库和专题空间数据库。这些数据库，以分布式异构的形式存储在不同地理位置的专网节点接入单位。其中平台基础地理数据库由自治区节点的基础地理数据库衍生而来，基础地理信息数据库和平台基础地理信息数据库之间，通过规定的接口标准和规范互动，达到更新同步、维护简易、服务科学的效果。44.1 基础地理框架数据构成4.1.1导航级地理实体数据地理实体数据是针对相关社会经济、自然资源信息空间化挂接的需求而构建的。其采用实体化数据模型，以地理要素为空间数据表达与分类分层组织的基本单元。每个要素均赋以唯一性的要素标识、实体标识、分类标识与生命周期标识。通过这些标识信息能够实现地理要素相关社会经济、自然资源信息的挂接，还能够灵活地进行信息内容分类分级与组合，并实现基于要素的增量更新。地理实体数据包括基本地理实体和扩展地理实体两类，其中基本地理实体是对基础地理信息数据进行内容提取与分层细化、模型对象化重构、统计分析等处理而形成的，包括境界与政区实体、道路实体、铁路实体、宗地实体、房屋实体、院落实体、河流实体、地理统计量测数据等。自治区级地理实体数据主要以1:50000及以小比例尺基础地理信息数据构成；旗县所在地区地理试题数据主要以1:5000以及1:10000数据构成；各个盟市主城区地市实体数据主要以1:1000以及1:2000大比例尺数据构成。扩展地理实体由各级节点及基地根据具体情况以其它各类地理信息为数据源而整合加工。（1）境界与政区实体：包括行政境界及其所围区域。行政区域实体按不同级别行政单元划分，包括国家、省、盟市地区、旗县、乡镇等；行政境界是行政区域的边界，每个行政境界实体由相邻行政区域单元定义。自治区级公共地理框架数据境界与政区实体的最小粒度至三级行政区（市辖区、县级市、县、旗、特区、林区）及相应界线；盟市级公共地理框架数据境界与政区实体的最小粒度至四级行政区（区公所、镇、乡、苏木、街道）及相应界线。（2）道路实体：按道路名称划分，以道路中心线表达。即将具有同一名称的道路的中心线定义为表示该道路的实体。所有道路实体构成连通的道路网。自治区级、盟市级公共地理框架数据中的道路实体的最小粒度与相应数据集所记录的内容相同。即不同尺度数据集中的所有道路都需以中心线表达，并构成连通的网络。对于源数据中没有名称的道路，按其中心线的最小弧段定义实体。（3）铁路实体：按铁路名称或专业编号划分，以铁路中心线表达。即将具有同一名称或专业代码的铁路中心线定义为表示该铁路的实体。所有的铁路实体构成连通的铁路网。自治区级、盟市级公共地理框架数据中的铁路实体的最小粒度与相应数据集所记录的内容相同。即不同尺度数据集中的所有铁路都需以中心线表达，并构成连通的网络。对于源数据中没有名称或专业代码的铁路，按其中心线的最小弧段定义实体。（4）宗地实体：以土地登记权属范围为基本单元进行划分，每个权属单位的范围定义为一个宗地实体。（5）房屋实体：以基础地理信息数据中所表达的能够独立标识的最小房屋单元定义。（6）院落实体：定义为表示院落外轮廓的封闭多边形。院落实体主要在比例尺为1:2000、1:1000盟市级公共地理框架数据集中表达。（7）河流实体：按河流名称划分，以河流骨架表达。即将具有同一名称的河流的骨架线定义为表示该河流的实体。所有河流实体构成连通的水网。自治区级、盟级公共地理框架数据中的河流实体的最小粒度与相应数据集所记录的内容相同。即不同尺度数据集中的所有河流都需以中心线表达，并构成连通的网络。对于源数据中没有名称的河流，按其骨架线的最小弧段定义实体。（8）地理统计量测数据：包括重要山峰高程、重要地物（如景点、标志性建筑等）长度等量测数据，以及基于基础地理信息数据成果统计提取的重要地理信息，如行政界线长度、行政区域面积、区域地势信息（海拔分级、海拔极值、平均高程）和地形信息（如坡度、起伏度等）。4.1.2影像数据影像数据是指面向网络地图服务要求而处理形成的地表影像、建筑物纹理、立面街景数据。其中地表影像采用最新时相的各类卫星影像、航拍遥感数据，经过正射纠正、拼接、匀色、融合、影像金字塔建设等处理，可与地理实体数据配置形成影像地图，或与DEM结合构成三维地形景观。构筑物纹理和立面街景数据是采用激光扫描仪、CCD数码相机等获取的构筑物和街景表面影像，可与三维构筑物模型结合形成三维城市景观。影像数据依据分辨率的要求划分为三个级别，覆盖全区的影像数据主要包括2.5米-3.0米分辨率地表影像，如下图所示： 【图 41】 2.5米分辨率影像数据各个旗县所在地区影像数据主要以0.5米地表影像数据为主，如下图所示：【图 42】 0.5米分辨率影像数据覆盖各个地市主要城区级影像数据包括0.1米-0.2米分辨率地表影像及构筑物纹理、立面街景数据，如下图所示：【图 43】 0.2米分辨率影像数据4.1.3高程数据高程数据是描述地形地物及构筑物高程或高度信息的数据，其主要表现形式为数字高程模型数据(DEM)和三维构筑物模型。其中数字高程模型用一组有序数值阵列描述地面高程信息，可作为工程建设土方量计算、通视分析、汇水区分析、水系网络分析、降雨分析、蓄洪计算、淹没分析、移动通讯基站分析的基础，也可与影像数据集成形成三维地形场景。三维构筑物模型是对构筑物三维体特征的描述，可与构筑物表面纹理、DEM及影像数据集成，形成三维城市景观。自治区级三维景观模型数据以1:5万-1：400万DEM为主，盟市级数据以1:10000以及1：2000 DEM和三维构筑物模型为主。【图 44】 数字高程模型（DEM）数据4.1.4地名地址数据地名地址数据以坐标点位的方式描述某一特定空间位置上自然或人文地理实体的专有名称和属性，是实现地理编码必不可少的数据，是专业或社会经济信息与地理空间信息挂接的媒介与桥梁。地名地址信息以地址位置标识点要素来表达。现实世界任一地理实体均可以利用地名地址信息（地址位置标识点）来实现其地理定位。通过地址匹配，与某一地理实体相关的自然与社会经济信息（如法人机构、POI、户籍、）可以挂接到地址位置标识点上，也可以通过地址位置标识点的地理实体标识码实现与相关地理实体的关联。同一地理实体可以抽象为不同类型的多个要素，其均继承该地理实体的地名地址信息。地名地址数据必须包含标准地址（地理实体所在地理位置的结构化描述）、地址代码、地址位置、地址时态等信息，还需包括与其相关的地理实体的标准名称（根据国家有关法规经标准化处理，并由有关政府机构按法定的程序和权限批准予以公布使用的地名）、地理实体标识码等信息。4.1.5电子地图数据是针对在线浏览和标注的需要，对矢量数据、影像数据、高程数据进行内容选取组合所形成的数据集，经符号化处理、图面整饰后可形成的重点突出、色彩协调、符号形象、图面美观的各类地理底图，可用于在线浏览、专题标图，也可供用户下载后打印输出或作为文档插图。电子地图包括线划地图、影像地图两类。线划地图是以矢量基础地理信息数据与高程数据组合而成；影像底图以航空、航天遥感影像为基础内容，叠以适当的矢量要素。除制作符合统一技术规范的基本电子地图外，各节点或信息基地可根据其实际情况与需求制作扩展底图，如各类旅游图、人口图、房地产图等。针对不同用户的需求，通过内容选取和组合，电子地图可以形成四种不同级别的数据集：基础专业级：是全要素矢量数据。政务应用级：是在基础专业级矢量数据的基础上，删除测量控制点等测绘专业要素，政务应用级数据可用于政务网环境下提供在线服务。公众服务级：是在基础专业级矢量数据的基础上，依据地图公开发布的标准，删除测量控制点，等高线、高程点等地貌要素，管线要素、土质要素以及工矿农业等设施信息，采用特定技术进行进一步的涉密信息过滤、内容抽取、几何变换后可用于互联网的在线信息服务。影像标记级：包括用于标记影像的线划和地名注记。4.2 框架数据生产处理系统框架数据生产处理系统主要包括对影像和矢量两大类数据处理子系统。数据源主要是各种不同分辨率的卫星遥感影像以及航拍遥感影像。针对原始影像数据，提供影像镶嵌、匀色、融合等常用的影像数据处理功能。针对矢量数据，利用ArcGIS的提供的基于遥感影像处理以及矢量化提取，具体实现符合数据规范的要求、可扩展的数据模型；基于ArcGIS 数据互操作的扩展模块，提供数据的ETL 功能，进行数据的处理操作。4.2.1基于影像的矢量化数据生产平台地理框架数据主要是以各种不同分辨率的遥感影像数据作为基础数据源，并在此基础上通过矢量化数据生产，生成满足业务应用要求的矢量化地理实体数据。根据影像数据，可基于0.1米-0.2米分辨率的影像数据生产近似1:1000-1:2000的盟市主要城区矢量数据；基于0.5米分辨率影像数据生产近似1:5000的旗县所在地区矢量数据；基于2.5米分辨率全覆盖影像数据生产1:10000-1:50000的矢量数据，填补覆盖空白区域。基于不同比例尺生产的各类基础图层，与1:500全要素图层进行比对，比对结果以列表的形式存储于数据管理系统中。4.2.2基于地理编码的专业图层生成地理信息数据中心平台的各应用单位，可以通过平台提供的地理编码服务实现各类业务数据的落地，生成不同领域的各类专业图层。以人口数据为例，各个与人口相关的部门，统一以公安户籍以及二代证数据库为基准，进行人口数据的比对、核实工作；在此基础上将人口数据中的地址信息，通过地理编码服务进行地址匹配，生成相应的人口图层；人口要素数据与各个单位和部门的业务数据形成关联与共享，最终实现对各类与人口相关的业务数据可以通过空间查询与分析的形式加以利用。比对交换共享整合人学龄育龄低保.残障两类社保户籍公安人保司法残联民政计生教育地理编码服务社会服务社会管理公众参与领导服务.适度集中【图 45】 基于地理编码的专业图层生成4.2.3数据模型的设计遵照数据规范的要求，在ArcGIS Geodatabase数据模型的基础上，设计实现了框架数据库的地理实体数据模型。基于该数据模型，统一规范了地理实体数据的方案模型结构，通过值域、子类的方式，一定程度上规范了数据的内容，保证数据质量。【图 4-5】地理实体数据模型示意图4.2.4数据ETLETL是数据抽取（Extract）、转换（Transform）、装载（Load）的过程。用户从数据源抽取出所需的数据，经过数据清洗,最终按照预先定义好的数据模型，将数据加载到目标数据容器中，该目标容器可以是数据库，也可以是某种特定的文件格式。该功能的主要核心在于数据转换规则的设计。ArcGIS ETL功能支持的主要数据转换规则包括有针对属性项、字段、过滤语句的数据过滤操作，以及针对数据内容的运算处理操作，如数学计算、日期格式处理等。4.3 框架数据库管理系统基于基础地理数据以及栅格影像成果数据，经过矢量数据提取和整合、栅格及影像数据处理、以及数据脱密处理等一系列处理后的框架数据，为数据一体化管理、应用的需要，需要建立完善的框架数据库及相应的数据库管理系统。基础地理信息数据库是由数据生产部门产生的用于专业用途的空间数据库，一般不直接应用于空间信息共享。4.3.1专业图层划分业务单位接入数据中心平台，通过地理编码服务完成专业数据的落地生成的专业图层，按照数据的来源于用途，在空间信息资源目录中以两种方式进行分类划分。（1）根据数据提供单位部门进行专业图层划分。基础共享目录针对发布和共享专业图层数据的单位进行划分，例如同样是人口专业图层，但不同的单位和部门提供的专业数据包含的业务信息完全不同，公安、民政、教育、卫生等部门需要依据专业数据的来源不同进行分类，如图4-6左侧所示。（2）根据专业图层主题类型进行划分。许多应用需要整合某一类型的多来源数据进行综合利用，这时就需要对专业数据进行主题类型的划分，如图4-6右侧所示。【图 4-6】专业图层划分示意图4.3.2数据库组织各个不同行政级别建立的框架数据库在技术架构上基本完全相同，所管理的数据种类基本一致，只是所管理的数据的尺度有所不同。主节点（自治区级）库主要管理包括1：25万、1：5万这两个比例尺的框架数据。分节点（东西部数据中心）库主要管理的1:1万的框架数据。信息基地节点（盟市级）库主要管理1:2000、1:1000、1:500的框架数据。这些节点间通过网络实现纵横向互联互通，形成一体化的地理信息服务资源，向用户提供在线地理信息服务所需的框架数据。对于每个节点上的框架数据库，在总体结构上，按照上文所述的数据种类可将框架数据库的数据分为五个子库进行组织。4.3.2.1地理实体子库该分库中管理的是地理实体数据。其中地理实体数据是采用实体化数据模型，以地理要素为空间数据表达与分类分层组织的基本单元。地理实体数据包括基本地理实体和扩展地理实体两类：基本地理实体是对基础地理信息数据进行内容提取和处理形成的，包括境界、政区、道路、铁路、宗地、房屋、院落、河流、地理统计量测数据等；扩展地理实体由各级节点及基地根据具体情况以其它各类地理信息为数据源整合加工形成。地理实体数据是公共平台对外提供空间分析和辅助决策服务的基础，它常被作为电子地图内涵的一部分配套引用。其组织方式遵照公共地理框架数据地理实体数据规范。4.3.2.2地名地址子库地名地址分库中管理的是地名地址数据。地名地址以坐标点位的方式描述某一特定空间位置上自然或人文地理实体的专有名称和属性，以地址位置标识点要素来表达。地名主要表达各种兴趣点，如车站、商场、学校、医院等，地址则以统一标准的规范化文本表达相应地名的空间关系，如XX省XX市XX区（县）XX路XX号。地名地址数据是公共平台对外提供位置查询和定位服务的信息源，它常被作为电子地图内涵的一部分配套引用。地名地址数据的组织方式为：u 直接以矢量点图层的形式进行组织。u 同比例尺同专题的不同区域的矢量数据全部整合到同一图层中。4.3.2.3电子地图子库电子地图分库中管理的是电子地图数据。电子地图是栅格地图和矢量数据的统一体，电子地图分库中管理的电子地图主要有两种形式：u 矢量电子地图数据电子地图原始数据是用于制作电子地图的所有相关专题的矢量图层的集合。考虑原始数据的组织方式（基础测绘数据以分图幅组织为主） 在电子地图分库中的组织方式可以考虑：直接保留原始矢量图层的组织形式，分幅、分层、分专题建库保存。进行一定的数据拼接、处理操作，将同比例尺同专题的矢量数据整合到同一层中进行组织。u 缓存电子地图数据以文件形式组织各级地图缓存图片数据，将地图缓存切片按指定目录结构和命名规则保存在服务器存储设备上。4.3.2.4影像子库影像分库中管理的是影像数据，影像数据主要包括地表影像、构筑物纹理、立面街景数据。地表影像是经过正射纠正、融合、匀色、镶嵌、创建金字塔等处理的航片和卫片数据；构筑物纹理和立面街景数据是采用激光扫描仪、数码相机等获取的构筑物和街景表面影像。地表影像可与地理实体数据配置形成影像地图，或与DEM结合构成三维地形景观；构筑物纹理、立面街景数据可与三维构筑物模型结合形成三维城市景观。自治区级系统的影像数据以地表影像为主，包括2.5米、0.5米、优于0.2米这三个级别分辨率。影像分库中的各种数据按专题可分为三个子库：u 地表影像子库地表影像数据按照两级目录进行组织：第一级目录为影像分辨率，即相同分辨率的数据组织为一类。第二级目录为影像归属行政区，该目录可根据需要分为多级，如国家、省、市、县。u 构筑物纹理子库构筑物纹理数据按照两级目录进行组织：第一级目录为构筑物归属行政区，该目录可根据需要分为多级，如国家、省、市、县。第二级目录为构筑物名。u 立面街景子库立面街景数据按照两级目录进行组织：第一级目录为数据归属行政区，该目录可根据需要分为多级，如国家、省、市、县。第二级目录为街道名。4.3.2.5高程子库该分库中管理的是具有高程信息的框架数据。高程数据是描述地形地物及构筑物高程或高度信息的数据，其主要表现形式为数字高程模型数据(DEM)和三维构筑物模型。其中：高程数据构建三维地形景观和三维城市景观的基础。DEM数据的格网间距也与各节点框架库管理的相应的比例尺相对应。高程分库中的各种数据按专题可分为两个子库：u DEM子库DEM数据按照其格网间距来进行组织，即相同间距的数据组织为一类：u 三维构筑物模型子库三维构筑物模型按照构筑物所属行政区进行组织，如省/市/县/街道等多级行政区目录。4.3.3管理系统功能设计基于各种商用关系型大型数据库管理系统，为对各级公共地理框架数据库进行高效的、一体化管理，需要建立完善框架数据库管理系统，管理系统主要包含以下子系统：4.3.3.1数据检查子系统数据检查子系统数据入库子系统的先决条件，通过数据检查功能来约束、规范数据质量，同时，在数据生产过程中，也需要进行数据质检的工作。基于数据字典和数据规范的要求，采用预定义的检查规则，以自动检查为主、人工交互为辅的方式，对目标数据的空间拓扑规则、数据模型、值域范围等技术项进行检查。数据检查子系统考虑实现基于规则和方案驱动的自动化设计，通过对质检规则的灵活的增加、删除、修改，定制质检方案，减少人工干预的工作量，提高质检效率。4.3.3.2数据入库子系统数据入库子系统主要提供各类不同框架数据的数据入库功能。地理实体地理实体的入库方式按照一次入库的图幅数量的不同可分为单幅入库和批量入库。而入库的模式上，可以选择是追加入现有的图层或者是创建新图层。电子地图电子地图数据指的经过图幅整饰、符号化操作之后的地图成果，基于ArcGIS技术路线，入库管理的数据的形式主要是MXD的制图文件；另一方面，大量预渲染好的地图切片成果需要入库管理，管理形式以文件组织为主。地名地址地名地址数据可作为普通点图层直接入库。同时还可支持批量入库。影像u 地表影像地表影像入库按照具体需要，考虑采用文件形式和数据库保存结合的方式。对所有入库的地表影像需创建金字塔。支持多幅数据的批量入库，入库的影像数据需建立索引目录管理结构，便于影像数据的查询使用以及入库数据的管理、更新。u 构筑物纹理构筑物纹理入库同时将数据进行切片存储，支持在入库过程中创建构筑物纹理数据的索引目录，比如按相应行政区目录、建筑物类型组织的目录，便于构筑物纹理数据的查询使用以及入库数据的管理、更新。入库功能支持大量构筑物纹理数据的批量导入。u 立面街景立面街景数据入库同时将数据进行切片存储，支持在入库过程中创建立面街景数据数据的索引目录，比如按相应行政区目录、道路名称组织的目录，便于立面街景数据的查询使用以及入库数据的管理、更新。入库功能支持大量构筑物纹理数据的批量导入。高程u DEM数据入库入库设计同地表影像数据要求。u 三维构筑物模型三维构筑物模型入库,系统在保存整个完整的三维场景的基础上，仍需独立保存独立的三维构筑物模型。应支持以三维构筑物模型中的单个模型为单位进行存储。，支持在入库过程中创建三维构筑物模型的索引目录，例如按照相应行政区目录组织三维模型；4.3.3.3数据管理子系统数据建建库组织按照其数据内容种类的不同，可分为地理实体数据、地名地址数据、电子地图、影像、高程数据等5个子库，而建立数据管理子系统时，则可根据数据格式的不同，将5类数据的管理系统在功能上划分为矢量、影像、元数据、切片数据管理系统等几部分，几个子系统之间保持在功能上区分，在数据管理内容上的逻辑联系。【图 46】数据库管理子系统架构图矢量数据管理子系统管理地理实体数据、地名地址数据等矢量格式数据。主要包括数据的浏览、查询、数据入库、更新、统计以及矢量数据的显示样式配置等有关属性的设置功能。影像数据管理子系统管理系统中影像格式的数据，包括影像数据的查询、浏览、输出。元数据管理子系统管理系统中的所有元数据信息。要求提供元数据的浏览、查询、修改功能，支持树形视图显示元数据以提供分类、分级的目录显示。切片数据管理子系统地图切片的创建和管理、切片方案和属性的配置。地图切片与数据的联动、增量更新。4.3.3.4系统管理提供用户、角色、权限管理，系统监控、日志管理等相关的系统级配置功能。4.4 数据维护更新“地理信息数据中心”的数据采用“共建共享，协同更新”机制，以分布式存储与管理模式，依据统一的数据规范开展各个节点数据层建设与维护更新。所有数据资源在逻辑上规范一致、物理上分布，彼此互联互通。平台数据更新采用应急快速更新、定期更新两种模式。包括实现变化信息提取、要素关系协调、版本化管理等过程。4.4.1应急更新在突发事件或应急情况下，采取多种技术手段与方式，快速获取事件发生地点或相关区域的航空航天影像数据、地面实测数据以及相关专题数据，提取变化信息并更新公共地理框架数据，及时向平台用户提供最新信息服务，满足应急救灾与风险管理需求。4.4.2日常更新依托于基础地理信息数据定期更新计划，利用其更新信息及时更新公共地理框架数据。其中近似1:5000-1:50000比例尺数据由自治区级中心节点进行更新；盟市级1:500-1:2000大比例尺数据由各个盟市在分节点自行更新维护，大比例尺数据的更新可与分节点建设工程的竣工验收结合起来。5、 服务层设计服务层设计采用基于面向服务架构（Service-Oriented Architecture, SOA）的基本思想和方法，包括服务提供方、服务使用方和服务中介三个基本角色：（1）服务提供方：是参与平台建设并提供在线服务的全区各级地理信息服务机构，负责处理各类地理信息数据资源并建立和运行各类具有标准接口的在线服务系统。（2）服务中介：负责服务注册中心和门户网站的部署、运行和维护的机构，由平台的运行管理机构担当。（3）服务使用方：是通过标准接口调用在线地图与地理信息服务的各类专业系统开发人员和普通用户。另一方面，由于不同用户应用地理信息的复杂程度不同，在服务层除了以Web Services 方式对外提供在线服务以外，传统的地理信息离线分发还是不可或缺的。55.1 服务层构成服务层由系列基于标准接口规范的地理信息在线服务、门户网站及各类应用系统构成。详细结构如下图所示。应用系统是建立平台的最终目的，但不包含在平台内，利用平台提供的标准化网络服务，可以面向不同的用户群体、根据不同的应用需求开发建立特定的应用系统。面向社会公众，可以提供地图浏览、地名查询定位服务，与其它业务系统结合，可以提供旅游出行、购物、娱乐等多种应用服务；针对政府部门，结合各类政务系统可以实现规划、应急指挥、信息加载、综合分析等决策支持服务；面向企业，可以提供各类应用系统的开发平台，为其建立导航、定位、购物等面向公众服务的应用系统提供技术支持。【图 51】服务层总体构成图5.2 服务模式5.2.1服务提供模式作为服务提供方的各个地理信息服务机构，须配备必要的计算机设备，并制作各类服务内容，部署各类符合接口规范的地理信息服务软件系统，成为地理信息数据中心网络中的一个节点。每个节点技术结构相同，对外服务接口一致，但服务内容与管理职责对应。节点建立或提供新的在线服务后，需要通过服务管理系统进行注册才能成为平台的一部分。用户通过门户站点注册，获得授权后可以访问授权节点的服务。5.2.2服务使用模式面向三种角色，服务的使用者主要包括四类，即普通用户、应用系统开发