基于GIS的综合电子政务应用平台研究

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基于GIS的电子政务综合应用平台建设研究

赵俊三1 冯亚飞2 李勇2

（1.昆明理工大学，中国昆明，650093，；2.昆明云金地科技有限公司，650106）

[摘要]由于政府部门的办公和决策过程中处理的事件或信息大都与地理空间位置相关，因此，以地理空间数据和GIS技术为基础的电子政务系统建设是必然发展的趋势。本文通过对基于GIS的电子政务系统建设内容、要求及其特点的分析，提出了基于GIS技术的电子政务综合应用构建平台的概念，对平台的总体技术设计与开发问题进行了深入的讨论，并就系统组成与应用框架、地理空间数据共享服务平台、专项应用系统建设等理论技术问题进行了分析和研究。

[关键词]电子政务；GIS；数据库；地理空间信息

1 引 言

地理信息系统（GIS）由于其强大的空间分析和可视化、定位与定量化的表现支撑能力，目前已在科学研究、技术开发和社会经济生活的各个方面得到了广泛的应用，并且正在向一门通用的科学技术过渡。由于政府部门的办公和决策过程大都与地理空间位置信息相关，因此，近年来随着GIS技术的快速发展和电子政务系统理论与技术的不断完善，以地理空间信息数据库和GIS技术为基础的电子政务系统建设正处于快速发展阶段。但是，由于地理空间信息和GIS技术的复杂性，基于GIS技术的电子政务系统建设有许多理论技术问题需要研究并加以解决。

在发达国家对地理空间信息的开发和应用已具有了较长的历时，特别是在最近十多年内，地理空间信息直接服务于电子政府工程已十分普遍，并取得了显著的效果。在这些国家，地理空间信息的开发和应用主要包括两个方面，其一是基础地理空间数据的采集和生产，主要通过遥感技术、全球定位技术（GPS）、LIDAR和其他常规的测量手段获取空间数据；其二，是对地理空间信息的有效开发和利用，主要包括：（1） GIS在城市规划与市政设施管理方面的应用，集中在供排水、煤气、电力、电信等基础设施的管理方面。（2）GIS在土地登记中的利用，主要利用GIS技术完成土地登记的过程，同时提供图形、属性、文档资料的查询、分析等服务。（3）GIS技术在环境保护、社区管理、社会服务等领域的应用。（4）GIS在电子政府中的应用，主要是将GIS技术与OA、MIS、Internet/Intranet等技术结合，为电子政务建设提供全面的技术支持。

目前国内GIS在电子政务系统中的应用以建设专题应用系统为主，如在国土资源管理、城市规划与数字化管理、水利、农业、环境保护等政务部门已建立了大量的GIS专题系统。由于缺乏统一的地理空间信息数据库和GIS电子政务系统应用构建平台，造成了极大的信息资源浪费和系统重复建设。因此急需研究开发建立面向政府部门的综合性的GIS电子政务系统构建应用平台。本文将结合作者多年来在GIS相关电子政务系统开发建设方面的研究开发实践，对基于GIS的电子政务应用构建平台问题进行分析和讨论。

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2、建设目标与要求

基于GIS的电子政务综合应用平台开发建设的目的是为各种GIS专项政务系统建设提供基础搭建和运行环境，充分发挥地理空间信息在政府部门日常办公、监管、审批、分析评价和决策支持等工作中的作用，从而提高政府办公的效率和科学化、合理化、规范化程度，为自然资源的合理利用与保护、重大项目的分析与评价，以及社会经济可持续发展提供强有力的技术支持手段。基于GIS的电子政务系统综合应用平台建设应满足以下总体目标要求：

z 能够对分散在政府各部门的基础及专题地理空间信息进行分析、整合、分类、抽取、

逻辑集中，建立服务于电子政务建设的地理空间基础信息网络数据库或数据中心体系；

z 提供开发建设政府部门间地理空间信息传递与共享的网络系统，能够建立数据更新

与交换的机制和“共享型信息库”的基本框架；

z 满足电子政务系统的地理空间信息集成处理、交换发布、决策咨询、技术支持等要

求；

z 通过利用空间分析，数据挖掘等技术，建立以地理空间信息为中心的模型预测系统、

政府辅助决策支持系统等专项应用系统，为政府部门宏观管理与应急处理提供信息服务和决策支持；

z 通过Web GIS等技术进行发布，为社会公众、组织机构和企事业单位提供综合地理

空间信息咨询和服务。

3综合应用构建平台建设内容

3.1 数据标准与技术规范建设

在国家和行业标准的基础上，完善支撑GIS电子政务平台的地理空间信息数据库标准与分类编码体系，制定地理空间数据交换编码标准；建立地理空间数据交换机制与交换体系；开发各类基础和专业地理信息数据传输和数据更新的接口标准； 研究制定地理空间信息共享政策法规，为信息交换与共享提供保障。

3.2数据交换与管理平台的建立

在统一的数据标准下进行各类地理空间数据的整理，建立数据交换与管理平台，实现数据交换、数据备份、数据安全、数据更新等管理。其主要建设内容如下：

（1）数据管理：地理空间信息数据库涉及到众多部门之间的数据与信息的整合，作为数据的管理者应组织和协调数据提供部门、数据应用部门，做好数据的存储、交换与应用管理。

（2）数据交换：数据交换主要实现整合不同职能部门符合要求的交换数据实体，并建立统一的信息共享机制和数据交换技术体系，实现数据的交换。通过整合与交换为电子政务和各部门间协同工作提供服务。

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（3）数据备份：数据备份将提供数据交换中心的数据库的权限管理、数据库的安全存储与备份、数据库的安全复制、数据的安全传输等功能。

（4）安全管理：为保证信息的安全，数据交换与管理平台建立相关的安全管理机制，负责整个数据库及交换平台的信息安全保障。

（5）数据更新维护：通过建立科学合理的更新维护机制，按专题和内容，由各自部门自行更新维护本部门的相关数据。

3.3数据应用与共享平台的建立

(1)应用支撑平台的建立：建立基于GIS的电子政务应用系统搭建平台，为提高地理信息应用平台的适应性，避免由于过多的定制对系统应用的约束，以适应不断变化的实际需求，开发快速应用构建平台，通过此平台可以使系统用户单位对应用平台的功能进行自调整、自扩展、自维护，各单位可以根据业务需要完善和扩展应用一定的系统功能，保障应用系统具有迅速的扩展能力和充分的适应能力。

(2)共享服务平台的建立：共享平台通过元数据信息发布、数据的下载服务、共享服务管理等功能实现面向全社会的地理空间信息服务。

(3)建立基于地理空间信息的各类资源、环境信息查询分析系统。

4、总体技术方案

4.1技术框架

基于GIS的电子政务系统综合应用构建平台，是以数据整合、数据转换、规范化与标准化处理为基础、以计算机网络及硬件平台为依托、以数据分散存储、分析评价和社会信息服务的完整体系，集中使用为核心，采用地理信息系统（GIS）技术、网络技术、WEB技术、数据仓库技术、信息安全等技术构建的大型数据库系统和综合性电子政务应用系统。在数据资源中心和数据交换体系的支持下，政务系统中的各项业务通过电子政务网和外网形成信息查询、行政管理、系统总体层次结构如图1所示。

地理空间信息数据资源中心是以各类空间和非空间数据的自然资源与地理空间信息数据为主要内容，依托数据库管理和GIS技术，按照统一的标准建立的自然资源与地理空间信息数据库组织、管理、维护和更新的体系；

数据交换与管理体系是通过电子政务外网，实现信息中心与各个政府部门不同级别电子政务系统之间信息交换与管理的技术系统；

基于空间数据服务的电子政务基础平台主要包括电子政务运行平台支撑环境、应用搭建平台等。电子政务运行平台是政务管理系统和社会化服务系统的支撑环境，电子政务搭建平台用于直接构建基于空间数据服务的电子政务信息系统；基于空间数据服务的电子政务信息系统，是在网络环境下，实现与地理空间信息数据相关的各项业务协同管理的信息系统；

电子政务内部网站和外部网站是电子政务的统一门户，通过政务管理信息系统，向各个相关部门提供电子政务信息化应用，向社会用户提供自然资源与地理空间信息服务。

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图1 系统总体层次结构

4.2系统层次结构

基于GIS的电子政务系统综合应用平台应划分为多个层次，即网络层、数据层、支撑层与应用表现层等。相关部门的自然资源与地理空间信息数据通过数据交换体系，借助于电子政务网络实现与网络管理中心的信息交换和互访，大量基础地理空间数据以部门存储管理为主，数据的更新维护也主要由各个部门完成，政府网管中心只存储、管理面向高级应用的最小数据集。

数据层：中心数据库负责数据的存储与管理包括数据标准与数据政策的制定、数据传输监控、维护数据版本、访问安全管理、存储、备份与恢复管理等工作，并在此数据资源基础上构建应用平台。

支撑层：通过GIS技术、安全技术、Web技术、数据库技术、中间件技术的综合应用，构建基于自然资源与地理空间信息数据库的电子政务基础平台。此中间层实现不同要求的空间数据访问控制、电子政业务逻辑控制、系统访问安全控制等，建立应用系统构建接口使得基于此平台上可以进行专项系统的二次开发、外部系统的连接、基于J2EE技术的综合系统构建，为快速、有效、可扩充地建立电子政务应用提供支撑。

应用服务层：针对应用内容的不同，建立不同的应用系统，从而服务于电子政务与社会信息服务，包括社会信息的发布、专项事务的管理、数据交换与共享管理、数据的分发与服务系统等。并采用功能强大的应用服务器，应用门户技术、WEB缓存技术、单一登录技术等，构建电子政务门户。

4.3信息传输与集中模式

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各个部门信息传输、集中的过程可采用总线型消息传递机制和消息传递平台实现，数据以XML、GIS平台的数据格式进行封装，并包括空间信息和属性信息。系统功能上实现数据发送、数据的检查、消息传输、服务接收、数据入库等。系统的实现架构见图2。

图2 数据交换与集中体系流程

5 应用与信息共享平台的建立

通过应用与信息共享平台的建立为政府机关提供自然资源与地理空间数据数据浏览、信息查询、空间分析、综合决策等应用。应用与信息共享平台总体框架如图3所示（以ArcGIS系列软件为例）。

应用与信息共享平台的建设，是为在满足项目实施过程中能够提高开发效率，保证系统运行的健壮性和操作的一致性，对共有功能进行整合，采用统一的技术手段形成可重用可扩展的GIS组件，在这些组件的基础上进行各个子系统功能的实现。分析地理基础信息应用平台应用要求，对一下功能进行封装，提供可重用的应用组件，见图4。

5.1地理空间信息服务平台

通过在地理空间信息资源共享平台上对元数据索引信息进行查询，确定需要获取的数据信息，提交数据获取申请。利用空间数据转换服务系统支撑数据的分发与共享，空间数据转换服务系统是空间数据转换系统的主要部分，它由空间数据服务程序、空间数据转换程序、空间数据库、客户信息库以及其他系统辅助管理程序组成。空间数据转换服务系统的各个组

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图3应用与信息共享平台总体框架

成部分相互协作，共同完成空间数据转换服务。

客户端一般为用户的浏览器。客户端有三种状态，一是数据请求，二是转换进度查询，三获取数据。数据请求接受客户端用户对数据的请求信息，将客户端的用户的信息传输到服务器，并返回服务器的回应信息。转换进度查询满足客户随时查询自己请求的空间数据转换请求工作的进度。数据转换完毕后，将提供数据的下载，实现数据获取。空间数据转换完毕后，将以电子邮件的形式通知客户如何获取符合客户要求的空间数据。Web 服务器负责处理客户端的请求，服务处理程序接受客户端的信息请求，解析请求，并根据请求分别启动相应的服务程序。

5.2地理空间信息检索系统

（1）查询功能：通过系统可以查询电子政务系统所管辖区域的基本信息，如基本地形、行政区划、土地利用现状、土地利用规划、森林分布与覆盖率、生态环境、自然资源（水、矿产等）、区域经济发展信息、人口分布、道路交通等；还可以查询其它各类专题信息，如

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图4 应用与信息共享平台GIS组件构成

重点建设工程分布与进展、地质环境信息、城市信息（将来的数码城市）、环境治理信息等。查询可以实现图形到属性和属性到图形的双向互查。

（2）统计分析功能：利用GIS的空间分析功能，经二次开发系统可以提供丰富的统计分析工具，如对自然资源和各类专题信息的统计和缓冲、叠加、网络分析等。

5.3地理空间信息专项应用系统

空间分析与辅助决策支持系统是一种能帮助决策者从错综复杂、扑朔迷离的现象中抓住本质、理清头绪、明确主要任务和目标。通过多部门提供的地理空间信息基础及专题信息与自然、社会经济发展相关的人口、GDP、产业结构、生态环境等相结合，通过GIS平台提供的空间叠加分析、网络分析、缓冲区分析、栅格空间分析等功能，可以建立各类基于地理空间信息的专项业务应用系统。

在地理空间信息应用平台中，集合了土地、水利、环保、旅游、农业、交通、就业以及社会经济发展情况等大量信息，在这些数据的基础上，除了能进行各行业独立的数据统计分析应用之外，通过对跨行业数据的综合分析，了解各行业之间的相互作用，从而有效协调各行业的工作，对促进社会经济的协调发展起到十分重要的参考作用。基于地理空间信息的专项业务应用系统应具备一些通用的功能，包括案卷办理、地图查询、空间分析、决策支持、

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监管监控、关联分析、聚类分析等。通过建立专题业务模型，实现专项业务与地理空间数据信息的结合，并以可视化的方式进行直观的信息表达和处理，提升GIS技术与地理空间信息在电子政务系统中的应用支撑能力，逐步扩大地理空间信息在电子政务系统建设中的影响力。

6 结束语

地理空间信息在政府办公和决策支持中所起着举足轻重的作用，但由于地理空间信息分布在不同的政府职能部门中，地理空间信息的共享、应用和服务过程中存在着许多复杂的技术问题，为了避免“信息孤岛”效应和系统重复建设现象的发生，必须通过综合研究GIS、数据库、OA、软件开发等综合技术，通过建立基于GIS的电子政务综合应用平台，实现各政府部门基础和专题地理空间信息的统一管理和综合应用，同时为各种专题系统的快速构建提供方便快捷的工具。论文通过对基于GIS的电子政务系统平台建设目标、内容和要求的分析，提出了应用平台开发建设的技术方案，并就系统组成与应用框架、地理空间数据共享服务平台、专项应用系统建设等理论技术问题进行了讨论分析，以期为GIS和地理空间信息在电子政务系统建设中的应用探索出可行的技术路线。当然，由于问题的复杂性，随着GIS、电子政务和其它相关科学技术的发展与进步，还有许多理论和技术问题需要研究和解决。

参考文献

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[4] 张清浦，刘纪平等著，政府地理信息系统 科学出版社，2003.

[5] 赵俊三，徐涛等，面向电子政务的自然资源与地理空间数据整合方法研究，地理信息世界，2005年，Vol.03,No.3. [3]

[6] 赵俊三，尹鸿瑜等，省级国土资源数据中心建设相关技术问题研究，武汉大学学报.信息科学版，2005年，Vol.30,No.5.

第一作者简介：赵俊三，男，1964年10月生，昆明理工大学，教授，博士。主要从事国土资源管理信息系统、GIS理论研究与软件开发应用、3S集成等科研与教学工作,近年来在国内外学术期刊、国内国际学术会议发表论文40余篇，获得部级科技成果奖多项。联系方式：昆明市121大街文昌巷1号，邮编650093；email:jzhao@。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/9xwe.html