作者简介 riddle，现于某央企从事城乡规划、政企信息化工作，具有多年ICT、政务等行业的实践经历。

作者注：本文为《智慧城市时空大数据平台理论与方法》（科学出版社，李成名 刘晓丽著）之读书笔记,。
不足之处，请各位读者批评指正。欢迎各位同行指点交流。

第1篇
2020年1月13日

本篇内容较为抽象与枯燥，但耐心读完，可以对相关知识有较系统的认识。

1. 时空基础设施概念内涵

时空信息作为承载和整合城市其他各类信息的基础信息资源，是智慧城市整体框架中意向基础性、根本性、不可缺少的基础设施。称之为时空基础设施，具有举足轻重的作用。

1.1 国外情况

国外，时空基础设施可以等同于空间数据基础设施（spatial data infrastructure, SDI），是指对地理空间数据进行采集、管理、访问、分发利用所必须的政策、技术、标准、基础数据集和人力资源等的总称，是在国家层次上统筹规划和协调地理信息化工作，按照统一的数据标准和信息技术标准，生产和整合多种空间分辨率的地理空间数据，并将纵横分布的众多空间数据库连接起来，形成一种类似于公路、铁路一样的基础设施，使得全社会能充分利用和共享地理空间数据。

• 1994年，美国率先提出国家空间数据基础设施 （NSDI计划）；
• 加拿大，地理空间数据基础设施；
• 英国，国家空间数据框架；
• 澳大利亚，空间数据基础设施；
• 欧洲，欧洲空间信息基础设施；

  1.2 国内情况

  国内，时空基础设施是国际上空间数据基础设施在新阶段的中国化发展，是数字城市地理空间框架在智慧城市阶段的升级。
  地理空间框架是基础地理信息资源极其采集、加工、分发、服务所涉及的政策、法规、标准、技术、设施、机制和人力资源的总称，是以公共服务为导向的国家空间信息基础设施。
  2006年国家测绘局开展了“数字城市地理空间框架建设”项目，旨在通过整合多源数据，完成与地理位置有关的统一、权威的地理信息公共平台，促进城市信息化建设。截止2017年底，改框架建设工作已在全国334个地级市和511个县级市开展，290个地级市、214个县级城市完成并投入使用，惠及国土、规划、交通、房产、公安、消防、环保、卫生、公众服务等几十个领域。
  2016年，时空基础设施首次出现于中央文件中（国家发改委与网信办联合印发的《新型智慧城市建设部际协调工作组2016~2018年任务分工》），要求国家测绘局“指导个地区开展智慧时空基础设施建设及应用。推进智慧时空基础设施建设…..鼓励其在城市规划、市政建设与管理、国土资源开发利用、生态文明建设以及公众服务中的智能化应用…..”。
  综合2014年国家八部委联合印发的《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》中关于智慧城市的定义，我们可以对时空基础设施的概念作出如下归纳:

:::info 时空基础设施是指具有时间和空间特征的基础地理信息、公共管理与公共服务涉及的专题信息及其采集、感知、存储、处理、共享、集成、挖掘分析、泛在服务所涉及的政策、标准、技术、机制等支撑环境和运行环境的总称。其中，时空基础设施包括时空基准、时空大数据、时空信息云平台和支撑环境，其核心内容是时空大数据和时空信息云平台。 :::

2. 在智慧城市中的定位和作用

在本书中，智慧城市的通用架构为两纵五横的体系，如下所示：

在上图中，我们看到时空基础设施分别在公共信息平台、公共数据库、计算存储设施中体现。其作用分别如下

• 时空大数据是各种数据时空化的基础；
• 时空信息云平台是公共信息平台的重要组成，是支撑其他专题平台的基础性平台；
• 支撑环境中的云计算环境是计算存储设施层的核心；

• 政策机制、标准规范等软环境包含在制度安全保障体系和政策标准保障体系中。 :::info 思考
  各省市的智慧城市建设标准、体系架构等或不尽相同，但核心思想基本一致。以上关于时空基础设施在智慧城市的定于与作用，可以根据所处项目灵活的适用。 :::

  3 基本建设内容

  3.1 时空基准

  时空基准是指时间和地理空间维度上的基本参考依据和起算数据，是国家经济建设与社会发展的重要基础设施，是时空大数据在时间和维度上的基本依据。 :::info

• 时间基准：公历纪元，北京时间

• 大地基准：2000国家大地坐标系

• 高程基准：1985国家高程基准 ::: 有关以上基准的详细来源与定义不再赘述，属测绘学中的知识，有兴趣可以自行查找阅读。

  3.2 时空大数据

  时空大数据是智慧城市建设中各类数据进行时空化的基础，其具体分类与内容可分为以下几个方面。

• 基础地理信息数据

包括基础测绘数据，以及实景图像、倾斜影像和激光点云等新型测绘产品数据

• 公共专题数据

包括人口、法人、宏观经济、兴趣点（POI）、地理国情普查与监测等数据

• 智能感知数据

包括各种公共设施及各类专业传感器感知的具有时间标识的即时数据

• 空间规划数据

包括空间资源保护与利用的发展蓝图等反映未来空间性发展规划的数据

如何建设时空大数据？

• 在原来静态地理信息数据基础上添加时间标签，形成不同版本的历史数据；
• 通过物联网、传感器等职能感知设备，及时、实时、动态的获得位置数据和即时信息；

如何应用数据大数据？

• 首先为测绘地理信息部门服务；

• 通过对数据的深度清洗、挖掘和分析，与其他各种数据进行关联，实现城市的精准、科学治理，如规划选址、地下管网监测、交通出行、防灾减灾、公共安全、应急抢险、土地保护、不动产登记、多规合一等。

  3.3 时空信息云平台

  时空信息云平台是以时空大数据为基础、云计算环境为支撑，依托泛在网络，分布式聚合信息资源，并按需智能提供计算存储、数据、接口、功能和知识等服务的基础性开放式信息系统，其通常由服务引擎、地名地址匹配引擎、业务流引擎、知识引擎和云服务系统构成。

• 服务引擎

帮助用户在线调用现成服务和知识，实现资源上传、注册与发布功能；

• 地名地址匹配引擎

帮助用户完成专题数据在线空间化，是空间信息与其他信息之间的桥梁，能够实现大数据在全空间信息模型上的精确定位；

• 业务流引擎

帮助用户完成业务定制可视化，其将业务流程中的工作，按照逻辑和规则以恰当的模型进行表示并对其实施计算，实现工作业务的自动化处理；

• 知识引擎

帮助用户完成在线大数据分析，通过提供不同层次能力的大数据分析工具，完成对数据的挖掘，获得有价值的知识；

• 云服务系统

将各类服务资源以及引擎通过可视化、模块化、服务化的形式进行各项功能的实现，面向用户以友好的交互方式，提供表达和服务，面向管理者提供智能化的管理监控手段
书本内容讲的比较抽象，最浅显的对于时空信息云平台的理解可以是，一个实现时空数据资源供上层应用完成各类业务逻辑调用的平台。

3.4 支撑环境

支撑环境包括了智慧城市时空基础设施的网络、计算存储设施、安全措施等硬环境，政策机制和标准规范等软环境。

3.4.1 硬环境

• 全市采用统一云环境建设的集约模式

即全市统一布局，集中规划建设1个云计算中心，所有其他各部门不再单独建设机房等，所有应用、数据都迁移、新建在此统一的云计算中心。

• 采用全市虚拟云环境建设的过渡模式

将现有的数字城市地理信息公共平台支撑环境进行升级改造（网络、计算、存储能力的升级），新建的平台和数据库都部署在新环境中。各部门负责本部门的业务系统建设，通过政府网分布式调用服务。

个人理解，一种是集中建机房，一种是将现有平台进行扩容升级，各部门的云端和应用由自己负责解决。

3.4.2 软环境-安全措施

安全措施应覆盖两个部分：内容安全、环境安全。

• 内容安全

对内容分级分类，对数据资源分版。基础地理信息应运行在涉密局域网中，与公网物理隔离；政务地理信息应运行在政务网，与国际互联网逻辑隔离，公众地理信息运行在国际互联网。

• 环境安全

漏洞扫描、入侵检测、数据包过滤、防病毒、病毒查杀、身份认证、数据加密、主机监控……
服务器支持海量信息存储，运行稳健、安全可靠；可以高效备份；有条件的建立异地灾备机制。

3.4.3 软环境-政策标准规范建设

• 政策机制

建立组织领导机制，城市领导、各部门和建设主管部门间相互配合、共同推动；共享机制，实现数据、资源、平台共建共享；推广应用，加强多渠道推广，社会各界从中取得效用；保障机制，专项资金，保障建设的基础投入和更新；投融资运行机制，多种投融资模式，引入社会资本，促进市场运行的良性发展，保障长期服务；产学研创新，保证新技术的不断引入。

• 标准规范

除了直接吸纳国家标准规范外，积极探索应用于本地的大数据协同共享、平台应用建设等方面的标准规范，或鼓励上升至行业、国家标准。

3.5 智慧应用

基于时空基础设施服务，本着自身业务特点，建立的各种应用。如，网格化城管、国土一张图、公安地理信息系统等。

• 原有应用的特点
  • 偏重查询、统计、简单分析功能；
  • 静态数据，缺乏历史数据和实时感知信息；
  • 信息来源单一，难以得到有价值、令人信服的推论，辅助决策的作用较小；
  • 多为PC端产品，移动便捷办公能力不足。
• 新的趋势
  • 知识上，深入挖潜数据背后的知识与规律，提升面向时空大数据的时空分布、关联分析、深度挖掘等能力，帮助用户完成挖掘分析并进行分析结果的空间可视化，将其变成直接可用的知识，辅助科学决策；
  • 服务上，加大移动端开发力度，特别是面向公众服务的领域，如旅游、教育、医疗、社区等；
  • 性能上，实现透彻感知、广泛互联，按需服务。按照用户的需求，实现数据和功能的自动处理和服务的主动推送。 :::info 个人理解，原有的GIS类应用，大多偏于展示、查询以及较弱的分析功能，并且使用的数据谈不上特别有利用价值。面对新的需求，我们所设计的应用应该围绕数据做文章，深挖数据的内在价值，联系业务所涉及的不同维度的、不同深度的数据，通过一定的算法、逻辑，输出可视化的结果，以此来指导我们的业务如何发展。举例来说，充分共享单车的位置数据，我们可以按照一系列手段分析，可以应用在如何规划商圈、如何规划交通等方面，以此来进行辅助决策，而不仅仅是看到大数据，却不知道data应该怎么样促进我们的生产；另一方面，对于惠及民生的应用服务，应全面推进业务在移动端的上线；最后，对数据能够实现全面透彻的获取以及高自由度的定制。 :::