简述时空信息云平台
1
(1. 学院，班，学号)
摘要：随着信息化社会的发展及城市化进程的加快，智慧城市这一概念越来越多的被人提起。而智慧城市的建设必然是以各种信息技术的创新应用为主线，其中以云计算为核心的时空信息云平台便是代表之一。而今社会步入了互联网+的时代，对时空信息云平台又有了新的要求。本文将从时空信息云平台的定义出发，简单介绍平台建设的总体架构、平台建设的目的、云平台的内容、平台建设的关键技术以及平台能提供的服务，并介绍云平台发展现状，由此来讨论时空信息云平台建设的必要性。
关键词： 时空信息云平台；智慧城市；云计算；平台服务
A brief Account of Cloud Platform for Spatio-Temporal Information
1
(1. Wuhan University School of Remote Sensing and Information
Engineering, ID2014302590047)
Abstract: With the development of the information society and the accelerated urbanization process, the concept of smart city brought more and
more people. Smart City-building is based on the innovative application of information technology as the main line, with cloud computing, cloud platform as the core of spatio-temporal information is one of the representatives. Now entered the age of the Internet + society, spatial and temporal information on cloud platforms and new requirements. Temporal and spatial information platform based on the definition of this article will, introduce platform development background and platform construction of purpose, what cloud platforms, platform construction of key technology and services platform, and introduces cloud platform development, to discuss the necessity of construction of spatio-temporal information cloud platform.
Key Words: Cloud platform for spatio-temporal information; Smart City; Cloud computing; Platform services
0 引言
随着我国经济文化的不断发展，我国城市化的进程也不断加快。直至2015年，我国城镇化率达到56.1%，城镇常住人口已达7.7亿[1]。但当今传统的城市发展及管理模式已经越来越不能适应城市的快速发展，同时受到全球性经济危机的影响，全球的主要大城市都在寻求新的经济增长点，此时智慧城市概念的提出为人们解决了燃眉之急。智慧城市为城市转型升级及未来发展提供了一种全新的模式和路径，也为城市的未来发展注入前所未有的活力。智慧城市是现代信息技术快速发展的产物，其本质只在于信息化与城市化的高大融合，是城市信息化向更高级阶段发展的表现。而智慧城市的建设必然是以信息结束的创新应用为主线的，信息技术又是以物联网、云计算等新兴热点技术为核心和代表的。
以云计算为核心技术的时空信息云平台作为智慧城市整体框架中一个重要的、不可缺少的基础设施，在其中发挥了举足轻重的作用。城市时空信息云平台以一种更加直观的信息可视化方式表达所有事物天然俱备的位置特征信息，是建设智慧城市的关键性基础信息平台。同时，时空信息云平台通过提供基于位置的信息服务，带动个人消费、企业应用、行业应用和公共管理等领域的技术创新、业务创新和应用创新，为智慧物流、智慧交通、智能电网、智慧城市安全等各种智慧城市专业领域提供基础信息服务，是智慧城市发展的信息载体[2]。
如今，云平台的应用愈发广泛起来。起初，许多有先见之明的大企业率先开发应用云计算平台。国际上有Google、亚马逊、微软、IBM与雅虎，而国内的阿里云、百度云等也不断发展。值得注意的一点是，除了商业用途外，其他领域中云平台的应用也引起了广泛关注，其中时空信息云平台在城市生活中的应用尤为明显。
1 时空信息云平台的定义
何谓时空信息云平台？要解释这一概念，首先要了解云平台的具体定义。现在行业面临的大趋势是转向云计算，而云平台的出现便是重要环节之一。顾名思义，这种平台允许开发者们或是将写好的程序放在“云”里运行，或是使用“云”里提供的服务，或二者皆有[3]。这实际上是指将软件研发的平台作为一种服务提交给用户，它把开发环境作为一种服务，为用户提供开发、运行的相关环境。比较典型懂得云平台包括Google App Engine、微软的Windows Azure等。将这样的服务平台应用于地理时空信息的存储、管理、运算、处理、可视化输出等方面，即时空信息云平台。它的数据类型主要是各种时空信息及由此分析得到的各种数据，简单来说，地理时空信息系统是一种采集、处理、存储、管理、分析、输出地理空间信息及其属性信息的计算机信息系统。
2 时空信息云平台的总体架构[3]
时空信息云平台的总体架构概括来说一般由5层结构组成，包括感知层、网络层、支撑层、服务层、应用层。
2.1 感知层
感知层在城市时空信息云平台中可认为是各种传感器。概括来说，包括RFID、摄像头、环境传感器等地面信息采集系统，卫星等作为补充的天空信息感知手段，由此形成全方位覆盖的感知网络，确保数据的来源途径，或是纵向天空的立体覆盖、横向全面无缝感知的信息感知网络。
2.2 网络层
网络层在智慧城市的建设中有着十分重要的地位。建立起一个完整可靠的基础通信网络也是必须的。首先是完善光纤通信、无线网络的建设，同时建设起一整套完整的卫星通信网络也十分必要。由此构建起一个完整的通信网络支撑起时空信息云平台乃至智慧城市的框架。
2.3 支撑层
支撑层是智慧城市的核心部分，也是至关重要的部分。支撑层构建起的时空信息公共平台是按照集中与分散相结合的原则构建起来的。分散是指基础信息是存储在不同部门的数据库中的，而非物理概念上的存储在一起。集中是指时空信息云平台通过调用来自不同部门的信息数据，分析处理后提供给不同的使用者以满足他们的不同需求，为不同用户提
供相应的服务。
2.4 服务层
服务层主要功能分为两个部分：一是将不同来源的海量数据汇集整合、存储、分析、处理后为用户提供服务；二是为不同行业提供数据交换平台，实现多源异构数据聚合、转换与发布，并开放数据预处理、数据挖掘接口，供各行业应用开发者调用并方便的搭建自己的业务系统。
2.5 应用层
应用层基于时空信息云平台为不同需求用户提供不同的应用服务，包括智慧交通、智慧能源、智慧教育、智慧医疗、智慧旅游、智慧物流、智慧建筑、智慧社区、智慧家庭、智慧环保、智慧政务、智慧安全、智慧食品、智慧港航、智慧商务等15大基础应用，体现了云平台功能的强大性。
3 时空信息云平台的建设目的
时空信息云平台建设有着非常重大的意义。智慧城市的建设离不开时空信息框架的支撑，建设时空信息云平台，是城市信息化的必然要求。作为智慧城市的支撑平台以及地理空间信息的载体，时空云平台应建立起一个完善的数据存储与交换的体系，实现土地、规划、交通、林业、水利、政务、公安等公共部门与民用企业之间的互通互联，实现数据的交换、地理信息共享的机制，最终建成基于云计算的网络环境下运行的城市时空信息云平台，为政府管理、城市生活、社会公共服务等部门提供基础的地理时空信息。时空信息云
平台的建设目的可简单概括为：为满足政府协同办公的需求；出于数据信息共享的需要；为满足不同行业或部门对时空数据的需求；出于大数据的挖掘与存储的需要；为满足城市公共服务的需求等。
4 时空信息云平台的建设内容
根据上文提到的平台建设的目的可知时空信息云平台建设的具体内容可概括为以下几点：
4.1 海量数据中心的建设
为满足城市生产生活的需要，一个完整可靠的数据中心是必不可少的。充分利用来自社会不同企业或部门的海量异构数据，建立起智慧城市完整的时空数据信息中心。通过数据仓库与集成管理等技术，实现不同来源不同结构的海量数据存储，为智慧城市的运转提供一个完整的数据系统，为之后的物联网建设乃至整个智慧城市的建设提供坚实的数据基础。
4.2 管理服务平台的建设
实现了海量数据的存储，如何建设起服务管理平台便成了下一步要做的事了。将多源异构的海量数据利用一个公共的管理服务平台组织起来，集成运营，将地理空间信息平台提升为整个智慧城市运营的中心平台，为智慧城市的建设运行提供数据与服务的基础，并为基于智慧城市建立的平台应用提供数据支持。
4.3 实现平台扩展
智慧城市并非一成不变，这一特性也要求以云计算为基础的时空信息云平台具有可扩展性。可扩展性包括数据的可扩展性、功能的可扩展性、服务的可扩展性以及运营模式的可扩展性，从而满足智慧城市不断变化发展的需求。
4.3 原有平台的纳入
城市时空信息云平台基本建立后，还要将原有的各种平台纳入其中，如城市的交通部门、国土规划部门、物流管理部门等原本建立起来的平台，从而实现智慧交通、智慧规划、智慧物流等应用。
5 时空信息云平台建设的关键技术
云平台的几项关键技术包括：
5.1 海量数据的分布存储
通过主服务器与块服务器的结构，适当增加数据冗余适当增加可靠性。整个信息云平台是由大量服务器集群组成，为不同用户提供数据与服务，其中的数据量是可想而知的。平台采用分布式存储的方式存储海量地理信息数据，并通过多级索引联系起来，例如Google的GFS和Hadoop。
5.2 海量数据的管理技术
通过客户端与块服务器之间的数据传递实现数据的调用，但在多源异构的海量数据的条件下，如何将数据管理统一并便于查找成为了关键。在这种情况下，索引的创建十分必
要，通过索引的组织帮助海量数据的管理与查询。
5.3 并行编程模型
即MapReduce模式的思想，通过映射与化简，将业务服务逻辑复杂的处理调度给处理能力比较高的计算机，将处理能力小的处理给小型计算机。通过此法使运行效率大大提高。使大量服务器协同工作，方便进行业务部署与开通。
5.4 虚拟化技术
虚拟化是云平台的基础，可以在一台物理服务器上聚集多个操作系统和应用程序，从而更好地利用服务器的计算资源。虚拟化平台软件可帮助实现服务器资源的灵活伸缩，降低了维护升级的成本。
5.5 3S技术
3S技术包括GPS、RS、GIS，这三大学科方面的技术对于时空信息云平台有着至关重要的意义。在云平台中，采用图片引擎技术快速访问地图，采用地理编码技术获取地址匹配服务，采用网格的定位、三维建模等3S技术，实现对客户的地理信息数据、服务数据的快速响应3S技术与时空信息的获取、处理及表达联系密切。可满足用户对城市地理空间信息的不同需求。
6 时空信息云平台所能提供的服务[4]
时空信息云平台在海量数据的支持下，能提供运用于地理空间信息的以下几个层次的
服务：基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）。
6.1 基础设施即服务
基础设施即服务是指消费者通过Internet可以从完善的计算机基础设施获得服务。运营商通过将平台基础设施环境为基础提供相应的计算资源、弹性租赁服务。通过平台租用智慧城市时空信息云计算平台的软件和硬件资源，把地理信息服务部署在云中提供。如亚马逊的弹性计算云EC2和简单存储服务云S3，通过租用亚马逊的云平台，用户按照自己的需求随时创建和添加、删除实例，根据实际使用付费即可。
6.2 平台即服务
平台即服务实际上是指将软件研发的平台作为一种服务提供给用户。这种平台将开发环境作为一种服务，为用户提供开发运行的相关环境。应用于地理空间信息中即开发者提供涉及城市时空信息系统应用一个开发平台服务，包括向开发人员提供开发和部署自定义应用程序的平台或中间件。
6.3 软件即服务
软件即服务是一种通过Internet提供软件的模式，用户无需购买软件，而是向提供商租用基于web的软件，来管理企业经营活动。应用于地理信息方面即指地理信息软件开发商利用云计算技术包装服务，将应用软件统一部署在该云平台的服务器上，普通用户、政府机构等根据需求通过互联网向厂商订购应用软件服务，服务提供商免费或根据客户所定软件的数量、时间的长短等因素收费。
7 时空信息云平台发展现状[5]
随着智慧城市的发展，时空信息云平台的应用愈发广泛。顺应国家智慧城市建设的方针政策，越来越多的城市开始建设自己的云平台。在过去的2015年中，中国智慧城市建设在国家政策的强力推动下有了长足发展，涵盖中国制造2025、智慧医疗、智慧交通、互联网+、大数据、云计算等等。时空信息云平台通过泛在网络、传感设备、智能计算等新型高科技手段，实时汇集城市各种时空信息，对于城市运行管理都有着十分重大的作用，不难想象时空信息云平台能得到多么长足的发展推广。目前，云计算已经广泛应用于电子商务、电子政务、信息安全、网络通信等诸多领域。将云计算技术和地理信息技术相结合，通过云计算和云存储平台，可以使得地理信息数据的存储、计算和分析具有更高可扩展性和动态的支持。另外，研究云平台环境下城市地理时空信息系统的应用模式、服务体系、存储迁移等问题显得很有必要性和商业价值。
8 结语
现今智慧城市建设已经从概念研究迈向实践探索，国家也在大力推动智慧城市的建设，我们可以相信，智慧城市正在成为城市转变经济发展模式、改善人们生产与生活方式、推进社会管理创新的新手段和新途径。
而城市时空信息云平台作为智慧城市建设的关键一环，对于促进城市的运行、管理，服务的自动化和智能化起着至关重要的作用。结合城市的发展现状、经济状况以及今后的发展方向建立起自己的城市时空信息云平台，推动整个城市的进步，完善城市公共服务，这也是时空信息云平台的要义之一。
参考文献
[1] 国务院.关于深入推进新型城镇化建设的若干意见[D].2016.02
[2] 李晓丽.智慧城市时空信息云平台解决方案[D].2013.10
[3] 侯玉莹，邹同元，葛宝玉，鲍珊珊. 时空信息云平台建设总体架构[D]. 哈尔滨： 哈尔滨航天恒星数据系统科技有限公司.2015
[4] 郭源生.智慧城市的模块化架构与核心技术[M].北京：国防工业出版社.2014.10
[5] 中国城市报.五大事件九大政策：解读2015年中国智慧城市发展状况[D].北京：中国城市报.2015.12
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容