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时空大数据平台建设的技术探索

时间:2019-09-05 14:01作者:马莉
本文导读:这是一篇关于时空大数据平台建设的技术探索的文章,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模式和新理念,建设智慧城市是破解城市发展难题、提升城市治理能力现代化的重要举措。

  摘    要: 智慧城市建设是破解城市发展难题、提升城市治理能力的重要手段,时空大数据平台是智慧城市基础的、不可或缺的信息资源。通过分析城市发现现状和存在问题,构建平台架构,探索统一资源目录、云端地名地址匹配、流程化大数据分析等技术应用,分析平台建设预期成效,为其他城市平台建设提供友好示范。

  关键词: 智慧城市; 时空大数据; 云平台;

  Abstract: The construction of smart city is an important means to solve the problems of urban development and improve the ability of urban governance, the spatio-temporal big data platform is an indispensable information resource based on smart cities.Through analyzing the current situation and existing problems in city, this paper constructed the platform architecture, explored the technical applications such as unified resource catalog, cloud place name address matching, and process big data analysis, analyzed expected results of platform construction, in the hope of providing a friendly demonstration for other urban platform construction.

  Keyword: smart city; spatio-temporal big data; cloud platform;

  引言

  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模式和新理念[1],建设智慧城市是破解城市发展难题、提升城市治理能力现代化[2]的重要举措。城市时空大数据平台是智慧城市统一、权威的时空基础设施,是数字中国时空信息数据库的重要组成部分,是基础测绘转型升级的重要任务。

  1、 现状与问题

  近年来,随着信息化的快速发展,地理信息技术不断发展,并得到各行业各部门的广泛应用,各部门也不断积累地理信息数据,同时现有地理信息技术的应用逐渐不能满足人们的需要。面对新时期智慧城市建设新要求,地理信息应用表现出一些问题:(1)时空数据基准不统一,数据不够丰富;(2)时空数据重复建设,数据更新不及时;(3)信息孤岛现象严重,共享交换长效机制不完善;(4)系统不够智慧化,不能按需提供智能服务。因此,需要在汇聚整合已有时空数据基础上,更新建设时空数据,集成云计算、大数据、物联网等新技术构建权威统一的时空大数据平台。

  2、 时空大数据平台总体架构

  为实现数据的大共享,需要将智慧城市政务数据汇聚交换到时空信息云平台,进行空间化处理,形成政务信息数据基于时空基础上的管理,进一步丰富时空大数据,做到“一源多用”,促进时空数据大共享。因此,集成政务信息资源共享交换平台的智慧城市时空大数据平台总体架构如图1所示。

  3、 时空大数据平台建设的技术探索

  (1)基于统一资源目录体系的时空数据资源管理。由于时空数据资源覆盖面广,数据类型多样,平台建成后,各种时空数据资源会集中管理提供服务,如何利用庞大的时空信息库为政府和社会提供增值服务,使政府部门能够快速方便地找到自己希望获得的服务,是平台建设中必须解决的问题。

时空大数据平台建设的技术探索

  基于统一资源目录体系的时空数据管理可实现数据资源的高效管理和查询检索。统一资源目录体系包括资源的分类、目录的构成、目录的结构、目录存储、目录查询及元数据,元数据主要实现对多样化的、多技术特性的信息进行结构化描述。利用统一资源目录体系在网络资源查找、用户访问控制与认证信息的查询、新型网络服务、网络安全、商务网的通用数据库服务和安全服务等方面可构建通用、完善、应用简单和可扩展的系统。

  (2)基于语义分词的云端地名地址匹配。地名地址匹配是将文字性的描述地址与其空间的地理位置坐标建立对应关系的过程,通过地名地址匹配可以对属性数据和地理实体进行位置确定和空间检索,是实现非空间数据空间化的关键桥梁,是促进时空大数据深度应用的必要手段。

  基于语义点的地名地址匹配以基础地理信息数据和标准地址数据为基础, 根据自然语言描述的地址字符串自动生成标准地址, 再根据标准地址, 自动生成地图坐标, 以地图的方式展现给最终用户, 并可下载到本地进行使用。具体实现上, 利用正向最大匹配法进行地址拆分, 基于标准分词库创建字典树索引及分词的层次化拓扑关系, 利用分词拓扑关系进行地址层次化分析比对查找, 查找潜在的位置, 根据与地址的接近程度为每个候选位置指定分值, 最后用分值最高的来匹配这个地址。

  图1 智慧城市时空大数据平台总体架构图
图1 智慧城市时空大数据平台总体架构图

  云端地名地址匹配技术充分利用计算资源虚拟化技术,以基于语义分词的匹配算法为核心,为用户提供云端一体化地名地址匹配服务。用户在本地上传带地址信息的专题数据,云端地名利用匹配算法进行地址匹配,并基于资源计算量,利用平台自动扩展和负载均衡技术,优化地址匹配服务速度,实现云端一体化的高效地名地址匹配。

  (3)基于流程化的分布式时空大数据挖掘分析。时空大数据中心汇聚整合了大量多源异构时空数据,大量的时空数据具有丰富的语义特征和时空动态关联特性[3],如何综合当前的时空大数据技术进行快速综合分析和挖掘,探索数据背后潜藏的知识对于平台的应用至关重要。

  在进行时空大数据挖掘分析时,由于数据体量大、种类多、计算复杂度高,需要建设高性能的分布式计算框架,以满足时空数据统计分析及时空数据挖掘的要求。通过并行计算算法(Spark/ELK计算框架),提高计算效率,实现大范围、多口径的统计计算和数据挖掘需求。

  基于流程化的大数据挖掘技术通过将数据模型和分析模型服务化,按照标准化业务流程标准,构建大数据分析挖掘流程引擎。通过提供多层大数据挖掘分析算法,利用流程引擎进行服务节点的流程,集成并行计算算法,快速自动进行大数据挖掘分析,为各部门各行业提供高效的决策支持。

  4、 时空大数据平台预期成效

  (1)节约地方信息化财政投入。在智慧城市建设中,通过建设统一权威的时空大数据平台,规范时空信息的共享标准,为各部门提供基础性的、公共的时空数据服务,可避免部门间时空信息资源的重复建设,节省财政投入。同时还可以降低维护成本,提升维护水平,保障投资的经济效益。

  (2)促进跨部门业务协同。在整合城市时空信息资源的基础上,构建跨部门、跨层级、跨网络、跨平台的时空大数据平台,促进时空资源的开发应用,高效支撑各部门综合应用,可提高时空信息资源在各部门的共享和利用水平,推进政府各个部门整体信息化建设,促进跨部门间的业务应用和协同办公。

  (3)推进构建服务型政府。建设智慧城市时空大数据,形成二三维、地上下、室内外全息视图,实现政务服务精准落地,建设以公众为中心的信息化服务体系,为公众提供更加全面、更加人性化和多样化的公共服务,提高政府部门的服务效率和服务水平,是推进构建服务型政府的重要抓手。

  5、 结束语

  新时期智慧城市时空大数据平台的建设是实现城市精细化管理、科学化治理的重要路径。通过集成各方资源,运用统一资源目录、云端地名地址匹配、流程化大数据挖掘分析等方法,可以促进城市时空资源的有效组织、实现城市信息落地关联、挖掘城市信息关联特征。下一步将探索自学习技术、人工智能技术在平台中的应用,并探索其在国土空间规划、市政建设管理、生态文明建设和公众服务中的智能化应用,进一步促进平台在智慧城市建设中发挥更大作用。

  参考文献

  [1] 自然资源部.智慧城市时空大数据平台建设技术大纲(2019版)[Z].2019.
  [2]马照亭,刘勇,沈建明,等.智慧城市时空大数据平台建设的问题思考[J].测绘科学,2019, 44 (6) :279-284.
  [3]关雪峰,曾宇媚.时空大数据背景下并行数据处理分析挖掘的进展及趋势[J].地理科学进展,2018, 37 (10) :14-27.

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