1、智慧城市時空大數據平臺建設技術大綱（2019 版）一、背景總書記在黨的十九大報告中提出，推動互聯網、大數據、人工智能和實體經 濟深度融合，建設數字中國、智慧社會。根據自然資源部機關各司局職能配置、設機構和 人員編制規定 ，組織數字中國時空信息數據庫建設與更新是自然資源部依法賦予相關職能 部門的重要職責。 城市時空大數據平臺是數字中國時空信息數據庫的重要組成部分， 是基礎 測繪轉型升級的重要任務， 是智慧城市的基礎支撐。 開展智慧城市時空大數據平臺建設， 是 切實貫徹落實好總書記重要指示精神的具體舉措，是全面履行好自然資源部職責的切實行 動，是提升城市治理能力的重要手段。自 2008 年智慧地球

2、概念提出后， 世界各國給予了廣泛關注， 并聚焦經濟發展 最活躍、信息化程度最高、人口居住最集中、 社會管理難度最大的城市區域，先后啟動了智 慧城市相關計劃。我國也高度重視智慧城市建設， 2014 年，經國務院同意，國家發展和改 革委員會等八部門聯合出臺的關于促進智慧城市健康發展的指導意見 （發改高技 20141770 號）提出“智慧城市是運用物聯網、云計算、大數據、地理信息集成等新一代 信息技術，促進城市規劃、建設、管理和服務智慧化的新理念和新模式。建設智慧城市，對 加快工業化、信息化、城鎮化、 農業現代化融合， 提升城市可持續發展能力具有重要意義。 ” 2016 年，中共中央 國務院關于進一

3、步加強城市規劃建設管理工作的若干意見要求，推 進城市智慧管理，到 2020 年，建成一批特色鮮明的智慧城市。作為智慧城市建設的重要組成，智慧城市時空大數據平臺建設試點工作自2012 年啟動以來，已經在智慧城市建設和城市運行管理中得到了廣泛深入應用，發揮了基 礎支撐作用， 極大提高了城市管理能力和水平。 自然資源部組建后， 測繪工作成為自然資源 統一監管工作的組成部分， 其服務目標和對象更具針對性， 工作重心更加突出， 由原來面向 全社會的普適性服務， 轉化為圍繞自然資源管理“兩統一”職責履行這個中心， 做好技術保 障與支持的同時，為經濟建設、國防建設和社會發展繼續提供基礎性、公益性測繪保障。隨

4、著社會治理的精細化發展，社會各界各部門對測繪的要求越來越高、需求 越來越迫切，測繪技術與互聯網、大數據、云計算等高新技術不斷融合發展，無尺度地理要 素數據（NSF、空地一體測繪、網絡信息抓取等測繪新技術不斷涌現，信息化測繪體系和新型基礎測繪體系逐步形成。因此，為切實貫徹落實好黨中央、國務院相關部署，面向國家智慧城市、大 數據發展戰略和自然資源管理工作需求以及當前測繪新技術發展要求，基于前期試點工作經驗，修改完善 2017 版技術大綱， 形成智慧城市時空大數據平臺建設技術大綱 （ 2019 版、。二、任務、定位與作用（一、任務根據新型智慧城市建設部際協調工作組確定的任務分工，自然資源部重要任 務

5、之一就是指導各地區自然資源主管部門開展智慧城市時空大數據平臺建設及應用。容涵 蓋：智慧城市時空大數據平臺建設試點， 指導開展時空大數據平臺構建； 鼓勵其在國土空間 規劃、市政建設與管理、自然資源開發利用、生態文明建設以及公眾服務中的智能化應用， 促進城市科學、高效、可持續發展；研究制定相關行業標準和技術規，完善評價指標體系， 參與部際協調工作組開展的年度評價工作。時空大數據平臺是基礎時空數據、公共管理與公共服務涉及專題信息的“最 大公約數”（簡稱公共專題數據、 、物聯網實時感知數據、互聯網在線抓取數據、根據本地 特色擴展數據，及其獲取、感知、存儲、處理、共享、集成、挖掘分析、泛在服務的技術系

6、統。連同云計算環境、 政策、 標準、 機制等支撐環境， 以及時空基準共同組成時空基礎設施。其構成如圖 1 所示。（二）在智慧城市中的定位與作用 綜合國外智慧城市的認識和建設實踐，盡管運作方式、建設容和解決問題等 存在差異、 各具特色，但其體系框架具有共性，智慧城市建設的典型結構如圖 2 所示，包括 感知層、 網絡層、 計算存儲設施層、 公共數據庫層、 公共信息平臺層、 智慧應用層和用戶層， 以及制度安全保障體系和政策標準保障體系。智慧城市時空大數據平臺容在智慧城市總體架構中的位置分別是：時空大數 據蘊含在公共數據庫層， 其中基礎時空數據是政務、 民務、 運營和感知等其他城市大數據時 空化的基礎

7、； 云平臺是公共信息平臺層的重要組成， 是其他專題應用平臺的基礎性支撐平臺。 平臺運行服務依賴的云計算環境是計算存儲設施層的核心， 相關的政策機制、 標準規等軟環 境包含在制度安全保障體系和政策標準保障體系中，如圖 2 所示。智慧城市時空大數據平臺作為智慧城市的重要組成，既是智慧城市不可或缺 的、基礎性的信息資源， 又是其他信息交換共享與協同應用的載體， 為其他信息在三維空間 和時間交織構成的四維環境中提供時空基礎， 實現基于統一時空基礎下的規劃、 布局、 分析 和決策。三、目標、思路與原則（一）目標 在數字城市地理空間框架的基礎上，依托城市云支撐環境，實現向智慧城市 時空大數據平臺的提升，

8、開發智慧專題應用系統， 為智慧城市時空大數據平臺的全面應用積 累經驗。凝練智慧城市時空大數據平臺建設管理模式、技術體系、 運行機制、 應用服務模式 和標準規及政策法規， 為推動全國數字城市地理空間框架建設向智慧城市時空大數據平臺的 升級轉型奠定基礎。（二）思路 為保障智慧城市時空大數據平臺有序開展和長效運行， 其建設容涵蓋五部分。統一時空基準 時空基準是指時間和地理空間維度上的基本參考依據和度量的起算數據。時 空基準是經濟建設、 國防建設和社會發展的重要基礎設施， 是時空大數據在時間和空間維度 上的基本依據。 時間基準中日期應采用公歷紀元， 時間應采用時間。 空間定位基礎采用 2000 國家坐

9、標系和 1985 國家高程基準。豐富時空大數據 時空大數據主要包括時序化的基礎時空數據、公共專題數據、物聯網實時感 知數據、互聯網在線抓取數據和根據本地特色擴展數據， 構成智慧城市建設所需的地上地下、 室室外、虛實一體化的、開放的、鮮活的時空數據資源。構建云平臺 面向兩種不同應用場景，構建桌面平臺和移動平臺。通過時空大數據池化、 服務化，形成服務資源池，容包括數據服務、接口服務、功能服務、計算存儲服務、知識服 務；擴充地理實體、感知定位、接入解譯及模擬推演 API 接口，形成應用接口；新增地名地 址引擎、業務流引擎、知識引擎、服務引擎。在此基礎上，開發任務解析模塊、物聯網實時 感知模塊、 互聯

10、網在線抓取模塊、可共享接口聚合模塊， 創建開放的、 具有自學習能力的智 能化技術系統。搭建云支撐環境 鼓勵有條件的城市，將時空大數據平臺遷移至全市統一、共用的云支撐環境 中；不具備條件的城市，改造原有部門支撐環境，部署時空大數據平臺，形成云服務能力。開展智慧應用基于時空大數據平臺，根據各城市的特點和需求，本著急用先建的原則，開 展智慧應用示。 實施過程中，在城市人民政府統籌領導下，以應用部門為主，自然資源部門 做好數據與技術支撐， 在原有部門信息化成果基礎上， 突出實時數據接入、 時空大數據分析 和智能化處置等功能，鼓勵采用多元化的投融資模式，開展深入應用。（三）建設原則秉承上述思路，應遵循以

11、下建設原則：開放性原則時空大數據平臺的體系架構應是開放的。一方面，用戶可以分享數據資源、 計算資源、存儲資源、網絡資源、開發接口和關于時空信息功能軟件的服務；另一方面，也 能夠從物聯網和互聯網上實時抓取或感知信息。繼承性原則數字城市地理空間框架建設已經融入了云計算服務的理念和思想。從數字走 向智慧，特別在初級階段，具有云計算條件的城市，可遷移至該環境；未具備條件的城市， 可采用虛擬云計算環境。安全性原則凡部署在非涉密網絡環境中的計算資源、 存儲資源， 以及數據資源應不涉及與 國家安全有關的容和事項，否則需經國家指定部門進行統一的處理。智能化原則開發任務解析、實時感知、在線抓取、接口聚合等功能，

12、使平臺具有自學習 能力，根據不同任務要求， 通過任務解析， 感知、抓取或聚合現有平臺中缺失的數據和功能， 自適應達到預期目標。重點性原則 應把建設重點放在時空大數據平臺，示應用宜求精不求多，要能體現跨部門 協同和智慧的特點。四、時空大數據 時空大數據應包括基礎時空數據、公共專題數據、物聯網實時感知數據、互 聯網在線抓取數據， 及其驅動的數據引擎和多節點分布式大數據管理系統。 依托基礎時空數 據，采用全空間信息模型形成全空間的時空化公共專題數據、 物聯網實時感知數據、 互聯網 在線抓取數據， 通過管理系統經數據引擎實現一體化管理。 在完成四類數據基礎上， 根據實 際情況， 各地可擴展示應用建設所

13、需要的其他專題數據， 其圍和數量應根據本地的信息化基 礎、應用需求和智慧城市頂層設計， 逐步豐富。時空大數據建設可概括為四個步驟：資源匯 聚、空間處理、數據引擎和分布式管理系統開發，如圖 3 所示。（一）資源匯聚資源容（1）基礎時空數據 容至少包括矢量數據、影像數據、高程模型數據、地理實體數據、地名地址 數據、三維模型數據、新型測繪產品數據及其元數據。矢量數據。進一步豐富大比例尺矢量數據，確保1:500 、1:1000 、1:2000 等大比例尺地形圖至少覆蓋規劃區圍， 1:5000 或 1:10000 應覆蓋市轄圍。影像數據。進一步豐富高分辨率影像數據， 0.1 米或 0.2 米影像等至少覆

14、蓋 規劃區圍， 0.5 米影像應覆蓋市轄圍。高程模型數據。 進一步豐富高程模型數據， 0.5 米、1 米格網至少覆蓋規劃區 圍，2米、5 米格網應覆蓋市轄圍。地理實體數據。以地形圖為基礎，對境界、政區、道路、水系、院落、建筑 物、植被等容進行實體化，并賦予唯一編碼，作為與其它行業和專題數據進行關聯的基礎。地名地址數據。應擴充自然村以上的行政地名，建立市（地區、自治州、盟） 級、縣（區、縣級市）級、鄉（鎮、街道）級和行政村（社區）級四級區劃單元，實現市轄 圍精細化地名地址全覆蓋。三維模型數據。至少分等級實現市轄圍全覆蓋。政治、經濟、文化、交通、旅游等方面的地標（標志）性中心區、中心商務區（ CB

15、D以及特定區域應建立一級模型； 除上述以外的政治、經濟、文體、交通、旅游等中心區域，高檔住宅、公寓以及特定區域應 建立二級模型；其他政治、經濟、文體、交通、旅游等中心區域，普通住宅以及特定區域應 建立三級模型；城中村、棚戶區、工廠廠房區等區域，遠郊、農村地區以及特定區域應建立 四級模型。新型測繪產品數據。宜涵蓋全景及可量測實景影像、傾斜影像、激光點云數 據、室地圖數據、地下空間數據、建筑信息模型數據等。（ 2）公共專題數據 容至少包括法人數據、人口數據、宏觀經濟數據、民生興趣點數據、地理國 情普查與監測數據及其元數據。 其中民生興趣點數據宜涵蓋制造企業、 批發和零售、 交通運 輸和郵政、住宿和

16、餐飲、信息傳輸和計算機服務、金融和保險、房地產、商務服務、居民服 務、教育科研、衛生社會保障和社會福利、文化體育娛樂、公共管理和社會組織等容。地理 國情普查與監測數據種類涵蓋自然地理要素、人文地理要素等基本國情數據和專題國情數 據。（ 3 ）物聯網實時感知數據 通過物聯網智能感知的具有時間標識的實時數據， 其容至少包括采用空、 天、 地一體化對地觀測傳感網實時獲取的基礎時空數據和依托專業傳感器感知的可共享的行業 專題實時數據， 以及其元數據。 其中，實時獲取的基礎時空數據包括實時位置信息、影像和 視頻，行業專題實時數據包括交通、環保、水利、氣象等監控與監測數據。（ 4）互聯網在線抓取數據 根據

17、不同任務需要，采用網絡爬蟲等技術，通過互聯網在線抓取完成任務所 缺失的數據。匯聚方式 對于基礎時空數據，定期從自然資源相關部門將分級分類后可共享的數據容離線拷貝；對于人口、法人、宏觀經濟等公共專題數據，通常源于部門之間的信息共享；對 于智能感知的基礎時空數據， 依照國家相關規定， 在線或離線共享， 行業專題可共享的實時 數據， 通過有線或無線網絡接入；對于互聯網在線抓取的數據，面向任務需時動態抓取，確 有必要時，經時空序化后動態追加至時空大數據。時空標識 上述數據主要表現為矢量數據、影像、高程模型、地理實體、地名地址、三維模型、新型測繪產品和感知及抓取數據等形式， 對其進行時空標識， 即注入時

18、間、空間和 屬性“三域”標識。 時間標識注記該數據的時效性， 空間標識注記空間特性， 屬性標識注記 隸屬的領域、行業、主題等容，以便捷后續的時空大數據的整理和序化。（1）矢量數據應按幅增添“三域”標識。（2）影像數據應針對不同類型、不同分辨率增添“三域”標識。該數據采用 連續的時間快照模型進行數據重組， 將同一分辨率的不同時相影像， 構建影像時間序列， 形 成客觀世界的連續快照；對具體一個快照，應采用緊縮金字塔模型進行空間組織。（3）高程模型數據應針對不同格網間距增添“三域”標識。該數據采用連續的時間快照模型進行數據重組，構建時間序列。（4）地理實體數據應面向實體增添“三域”標識。該數據采用面

19、向對象的時空數據模型進行數據重組，將每個地理實體構建具有唯一“三域”標識的時空對象。（5）地名地址數據應逐條增添“三域”標識。該數據采用面向對象的時空數據模型進行數據重組，將每個地名地址條目構建具有唯一“三域”標識的時空對象。（6）三維模型數據應逐層、每一模型增添“三域”標識。該數據采用面向對 象的時空數據模型進行數據重組，將每個三維模型構建具有唯一“三域”標識的時空對象。（7）新型測繪產品數據應按類型、批次增添“三域”標識。（8）感知及抓取數據，確有必要追加存儲，在注入相對穩定的空間和屬性同 時，著重標簽時間特性。（二）空間處理 對結構化、非結構化的時空大數據，序化前的處理工作包括：統一格式

20、、一 致性處理和空間化。統一格式 不同數據能夠基本實現無損格式轉換，對于無拓撲關系圖形數據要能夠轉換 至基礎時空數據，并建立拓撲關系。 格式統一后的基礎時空數據應合并、自動接邊，數據表 格能夠實現自動屬性賦值。一致性處理 對于存放的矢量數據、影像數據和實體數據，將更新后的數據快速及時進行 地圖綜合，利用綜合的結果聯動更新相應圍數據，原容自動變成歷史數據。空間化（1）地名譜特征提取 匯聚的數據，有些帶有空間位置坐標信息，經過了統一時空基準后，即可匹 配集成； 部分自身沒有空間坐標信息， 但在屬性項中蘊含了地名地址； 還有一部分只是蘊含 了一些地名基因，要結合漢語分詞和數據比對技術，通過基于語義和

21、地理本體的統一認知， 提取地名譜特征。（2）空間匹配對于具有空間位置坐標的數據， 直接坐標匹配； 對于無空間位置坐標的數據， 根據識別提取出的地名地址信息， 建立含有地名標識的切分序列與邏輯組合關系， 開展基于 分詞、 本體和詞語相似性的多種匹配，提出局部模糊匹配后的歧義消除方法，實現高效、精 準、實用的地名地址匹配。（3）數據序化 依托時空基準，采用地名地址匹配的技術方法，將“三域”標識的信息容進 行時空定位尋址。 對于帶有空間位置坐標的信息容， 通過坐標匹配定位； 蘊含地名地址的信 息容， 通過地名地址匹配定位； 僅蘊含地名基因的信息容，先提取地名地址信息， 再通過地 名地址匹配定位。（三

22、）數據引擎開發 建立全空間信息模型，實現地上地下、室室外、虛實、開放、鮮活的時空大 數據一體化管理， 克服非關系數據庫存儲時空大數據存在的存儲與訪問的效率低下， 難以滿 足高并發、 大數據量下的實時性要求問題， 充分發揮非關系數據庫的性能優勢； 支撐云平臺， 幫助用戶在線調用現成的時空大數據中的數據。（四）分布式管理系統開發動態數據獲取（1）接收 通過物聯網實時感知、互聯網在線抓取，根據本地智慧城市建設對時空大數 據的要求， 實時立體感知城市各種運行體征數據， 在線抓取城市各種運行狀態數據， 并在原 有時空大數據基礎上進行動態積累。（2）調取 在數據挖掘與分析過程中，及時利用動態積累的物聯網實

23、時感知和互聯網在 線抓取的數據， 確有必要， 可通過有線或無線網絡調取相應的城市運行狀態或運行體征源數 據。數據管理（1）輸入輸出 支持對靜態數據以通用格式導入、檢查、添加和確認；支持三維模型的幾何 數據和屬性數據以通用格式導出； 支持按照產品類型、 數據時相或用戶需求所進行的產品制 作、容提取、導出和分發。（2）數據編輯及處理 支持坐標及投影變換、高程換算、數據裁切、數據格式轉換以及影像數據的 對比度、灰度（色彩） 、飽和度一致性調整等；支持對二維矢量數據的圖形編輯；支持對三 維模型數據模型替換、模型空間位置修改、紋理編輯、屬性編輯、元數據編輯等。（3）查詢統計 應具有按時間、屬性和空間或其

24、組合條件，查詢與檢索不同時相、不同類型 和不同區域時空信息的能力， 并可提取與統計； 應具有對三維模型數據進行查詢的功能； 應 具有對數據及服務資源進行目錄檢索的功能；應根據檢索結果進行快速定位的功能。（4）數據可視化 支持將多時相數據組合、疊加、符號化顯示和放大、縮小、漫游、前視圖、 后視圖等瀏覽功能，并可通過動畫、動態符號和顏色模擬變化；支持三維模型數據的顯示， 為提高系統性能宜支持模型動態加載；具有三維漫游功能，宜支持拖動、滑動、飛行模式； 支持多視角瀏覽，宜包括平視、仰視、俯視角度；支持將多時相數據在三維上疊加、符號化 顯示及漫游、多視角瀏覽等。（ 5）動態更新 支持感知數據、抓取數據

25、的動態追加；支持數據索引的實時修正；支持數據 按圍、按時間、 按類型以及整體的更新； 支持三維模型的替換、模型屬性的更新和局部區域 模型的整體更新；支持對地圖瓦片數據及三維緩存數據的整體更新、按層更新和局部更新。（6）歷史數據管理 應具有歷史數據備份和恢復功能；應具備歷史數據的版本創建、管理及版本 數據對比功能。（7）元數據管理 支持實時追加數據元數據的實時更新；支持元數據注冊、編輯、修改和元數 據查詢、統計、分析、輸出等；元數據與其對應的數據應建立關聯，應能實現與其對應的數 據進行同步更新。（8）安全管理 應具有用戶管理、權限管理、日志管理、事務管理、數據庫備份與恢復。備 份包括數據的備份和系統軟件的備份。 備份可采用全備份或增量備份方式， 定期檢查備份的 可用性。分析量測（1）常用分析應具有不同類型數據融合、多時相數據比對、變化信息提取等，以及時空數 據分類、時空疊加分析、時空序列分析和預測分析。（2）空間量測 應具備對二維數據進行距離、面積量測功能；對三維模型數據進行空間距離