“智慧江蘇”市縣地理信息公共服務運行監管平臺的設計與實現

趙萍，金恒旭，張書亮

1. 江蘇省基礎地理信息中心，南京 210013；

2. 南京師范大學 地理科學學院，南京 210023

1 引 言

“十二五”“十三五”期間，在江蘇省測繪地理信息主管部門的推動和指導下，江蘇省各設區市及大部分縣級市通過“數字城市地理空間框架”“智慧城市時空大數據平臺”等項目的建設，建成了覆蓋市縣的地理信息公共服務機制、數據及軟件體系，解決了城市地理信息應用服務中的公共產品種類匱乏、服務方式水平低等突出問題，有力促進了測繪地理信息成果的廣泛應用，提高了測繪公共服務能力和水平（崔巍，2018；梁軍和黃騫，2013）。

當前，以市縣時空大數據平臺（馬照亭等，2019）為代表的地理信息公共產品從建設逐步轉為推廣應用和運行管理，在適應新的發展需求時，一些新的問題和矛盾逐漸凸顯（喬朝飛等，2022；陳春暉等，2020）。一是在市縣獨立建設與江蘇省統一監管方面，市縣時空大數據平臺的建設雖有相應的測繪行業標準規范支撐，但受經費投入渠道及成果應用范圍所限，主要以獨立建設方式為主，使得平臺的運行信息、應用推廣信息、服務能力信息等囿于平臺本身，不利于省級測繪地理信息主管部門掌握和使用，也無法對該信息進行分析和挖掘，最終導致江蘇省難以對市縣時空大數據平臺進行監管和決策指導。二是在市縣時空大數據平臺運行管理需求與信息化支撐體系方面，由于市縣時空大數據平臺建成后，大量類型不同的成果資源需要管理和維護，往往需要較高水平的專業人員或省市協同才能正常開展運行管理及維護工作。三是當前江蘇省正處于深化測繪地理信息制度改革、創新測繪地理信息管理方式、形成適應經濟發展新常態的測繪地理信息管理體制機制的改革關鍵期，市縣地理信息公共服務一體化監管模式與技術手段方法的創新成為改革的重要抓手和切入點（鄧偉等，2023）。

鑒于此，江蘇省自然資源廳于2019 年在全國范圍內率先探索了市縣地理信息公共服務統一監管的技術體系和方法機制，依托“智慧江蘇”研發了市縣地理信息公共服務一體化監管系統，推進了監管自動化、智能化，提高了監管方法多樣性，拓展和豐富了“智慧江蘇”時空大數據平臺的建設內涵，實現了省市縣時空大數據平臺運行狀況和應用效果的監測評估，形成了江蘇省時空大數據平臺一體化服務體系和常態化監測體系。

2 總體設計

“智慧江蘇”市縣地理信息公共服務運行監管平臺的總體框架分為支撐層、數據層、服務層和應用層，如圖1 所示。

圖1 總體框架Fig.1 Overall framework

1）支撐層

支撐層是平臺建設和運行需要使用的計算機軟件、硬件設備、網絡、政策法規和標準體系等基礎設施，是平臺建設的基礎環境。監管平臺建設充分利用“智慧江蘇”時空大數據平臺的軟硬件環境與基礎設施來構建滿足平臺建設所需的軟硬件及網絡環境。

2）數據層

數據層主要由監管數據和支撐數據兩部分組成。監管數據主要包括支撐環境、服務資源、平臺軟件、平臺用戶、應用系統和平臺日志等監管對象所對應的數據。支撐數據包括用戶信息和平臺信息等基礎信息數據，用于支撐平臺的用戶登錄、切換等功能。數據層采用PostgreSQL 數據庫與InfluxDB管理軟件實現海量數據的采集、存儲和管理，確保數據的高效存取和快速訪問。

3）服務層

服務層包括功能服務和集成接口，監管平臺應用提供功能基礎和對外接口應用。功能服務包括信息查詢、信息統計、運行分析、報告輸出、異常檢測、單點登錄、權限管理和日志管理等服務，集成接口包括平臺軟件基本信息和訪問信息、服務資源基本信息與訪問信息、應用系統基本信息及訪問信息，以及平臺用戶基本信息和訪問信息等接口。

4）應用層

應用層是在服務層的基礎上構建監管平臺應用，包括PC 終端和大屏終端兩部分：PC 終端包括省市監管、平臺監管、異常檢測和系統管理；大屏終端包括省級大屏與市級大屏。應用層是用于發布、展示實時監管信息，實現自動化監管，提高地理信息公共服務平臺監管水平，為相關政府部門和機構提供輔助決策與公共服務能力。

3 公共服務監管運維指標體系及關鍵技術

3.1 地理信息公共服務監管運維指標體系

地理信息公共服務監管運維平臺設計并構建了6 類監管內容、18 個監管指標、88 個監管參數。監管內容分為支撐環境、平臺軟件、服務資源、應用系統、平臺用戶、平臺日志共6 類，如圖2 所示：

圖2 監管內容Fig.2 Supervision content

（1）支撐環境是市縣地理信息公共服務平臺部署的服務器硬件配置及基礎軟件；

（2）平臺軟件是需要監管的市縣地理信息公共服務平臺站點；

（3）服務資源是市縣地理信息公共服務平臺發布的各類空間數據服務資源；

（4）應用系統是各市縣行業應用部門基于市縣地理信息公共服務平臺搭建的應用系統；

（5）平臺用戶是市縣地理信息公共服務平臺中的用戶、角色；

（6）平臺日志是市縣地理信息公共服務平臺記錄的系統日志。

3.2 面向市縣平臺監管的Agent 技術

基礎設施正常運行是公共服務平臺持久、穩定運行的首要條件。因此，實現自動化收集平臺監管數據，對于提高公共服務平臺穩定性有重要意義，同時減少監管人員工作量。監管平臺需要實現對多市縣的地理信息公共服務平臺的統一運行監管。

通過在市縣地理信息公共服務平臺運行的服務器上安裝代理Agent 收集平臺監管數據與支撐環境數據Agent（侯富等，2015）；并上報至監管服務器，儲存在數據庫中，用于監管平臺查詢統計、展示，具體如圖3 所示。

圖3 一體化軟件監管Fig.3 Integrated software supervision

圖4 InfluxDB 架構Fig.4 Architecture diagram of InfluxDB

1）客戶端Agent

客戶端Agent 用于獲取地理信息公共服務平臺相關服務器的基本信息，如操作系統類型、版本等；獲取服務器的狀態信息，如數據庫軟件服務狀態等；獲取地理信息公共服務平臺的基本信息與狀態信息，如服務地址、狀態等。然后將以上數據上報至監管服務器存儲（趙莉和李君茹，2022）。

2）監管服務器

數據接收器接收各個Agent 上報的數據，并繼續上報至告警判定。數據收集器將接收的數據上報至監管數據庫，數據存儲、歸檔，用以查詢。數據庫將數據查詢結果上報至監管數據庫，用以展示、分析等（黃楠和劉斌，2010）。

3）監管平臺

將數據查詢結果進行處理，進一步分析后以圖表形式展現。

3.3 基于時間序列與關系型雙數據庫的存儲方法

在省市縣一體化監管理念的基礎上，為了保障監管數據的實時性，實現對業務信息明細的詳盡保存，保障數據上報的較高性能，監管平臺采用雙數據庫存儲方案。使用開源的時間序列數據庫InfluxDB 存儲實時與明細信息，解決性能與實時性問題；使用開源的對象關系型數據庫管理系統PostgreSQL 存儲匯總與統計信息，保證與上報接口的高效對接（宗平和李雷，2017；薛玉強和陳平雁，2015；肖祥紅，2019）。

雙數據庫的存儲方案提供了性能高且豐富的數據，為省級大屏與市級大屏展示監管指標的實時數據及統計數據提供了支撐，數據庫的接口服務可以對接多類型平臺，滿足省市縣三級眾多部門對監管數據的監管巡檢、統計分析、實時展示等需求，實現了數據共享服務化、功能實現服務化（程曉燕，2017）。

實時采集平臺的運行監管數據是公共服務平臺持久、穩定監管的重要支撐性內容。因此，實現基礎設施自動化實時監管數據存儲，對于提高公共服務平臺穩定性有重要意義。平臺通過InfluxDB 實現監管數據的實時采集與存儲（劉洋等，2023）。InfluxDB 是開源的分布式時序、時間和指標數據庫。時間序列數據庫是數據格式里包含Timestamp 字段的數據，如某一時間CPU 頻率與內存占用等。InfluxDB 架構如圖 4 所示。InfluxDB 的實時特點體現在以下三方面：數據采集，與時間相關的數據采集函數的靈活使用（如最大、最小、求和等）；數據存儲，對實時大量數據進行計算；實時SQL 引擎，支持任意的實時事件數據查詢（徐化巖和初彥龍，2019；郭彬等，2022；張帥等，2023）。

3.4 面向精細數據采集的Telegraf 插件技術

地理信息公共服務平臺在運行過程中產生應用訪問數據、平臺訪問數據、服務資源訪問數據、操作日志、用戶登錄日志等碎片化數據，需要對這些數據進行智能采集整合。因此，實現基礎設施自動化監測，對于提高公共服務平臺穩定性有重要意義，同時減少運維人員工作量。平臺通過Telegraf實現精細數據采集。

Telegraf 是Go 語言編寫的metrics 收集、處理、聚合的代理，其設計目標是較小的內存使用。Telegraf 架構如圖5 所示。Telegraf 采集的流程首先是通過日志進行增量數據獲取，再傳入分布式代理層，之后匯總到日志收集器，通過spout 進行流處理和規劃最終到展示層。

圖5 Telegraf 架構Fig.5 Architecture diagram of Telegraf

3.5 基于Grafana 的多時序監管數據可視化技術

監管平臺在Grafana 配置好InfluxDB 數據源，可以將CPU、內存、網絡等支撐環境數據以圖表的形式的可視化展示出來，并提供機器名、時間等多種方式切換，方便快速地查看服務器運行狀況。

Grafana 是一個純粹的HTML/JS 應用，配置好數據源為InfluxDB 后，通過規則配置，可配置相關監控規則，包含相關邏輯、時間跨度及監控告警條件，僅支持一種條件類型Query。Query 的結果和聚合函數將會是一個單一的值，用于后面判斷是否超過了閾值（徐化巖和初彥龍，2019）。

4 監管平臺實現

4.1 功能實現

監管平臺系統主要包括省級監管、市級監管、運行監管、運行簡報和系統管理五大模塊，不同模塊之間是一種松散耦合的關系，具有良好的可擴展性?！爸腔劢K”市縣地理信息公共服務運行監管平臺省級大屏實現效果，如圖6 所示。

圖6 “智慧江蘇”市縣地理信息公共服務運行監管平臺省級大屏Fig.6 The provincial large screen of “Smart Jiangsu” city and county geographic information public service operation supervision platform

4.2 平臺特色

（1）借鑒自動化監管理念，面向江蘇省市縣地理信息公共服務平臺形成了統一監管的技術與方法體系。

監管的目標是提高效率、降低成本、簡便管理、提高系統擴展性等，其最終理念是讓監管隨需而取、取而則用、彈性靈動，將復雜的監管事項化繁為簡。監管理念由組織管理模式、制度規范管理體系和技術支撐體系三級監管模式實現。組織管理模式是管理機制與管理框架；制度規范管理體系是制度規范與管控流程；組織管理模式決定了制度規范管理體系的制定，制度規范管理體系又決定了技術支撐體系中具體監管的功能實現。

“智慧江蘇”市縣地理信息公共服務運行監管平臺在建設過程中借鑒此理念與實現方法，面向市縣地理信息公共服務平臺的監管需求，設計了省市縣三級協同監管模式，并在此基礎上進行了軟件系統的開發，形成了面向江蘇省市縣地理信息公共服務平臺統一監管的技術與方法體系。

（2）集成了22 個地理信息公共服務平臺軟件，形成了統一的省級監管環境。

根據項目試點部署，接入了“智慧淮安”時空大數據平臺和“智慧洪澤”時空大數據平臺兩個試點平臺；并在此基礎上擴大試點，拓展接入了“智慧江蘇”時空大數據平臺、天地圖·江蘇、“智慧徐州”時空大數據平臺和“智慧新沂”時空大數據平臺等異構平臺。

通過一年的試運行，針對接入的22 個平臺軟件，采集到服務總數326 個、應用總數23 個，服務訪問量31551 條、應用訪問量9806 條，針對服務器、平臺、服務的警報數量31292 條、預警數量14010 條?；谄脚_提供的監管信息，詳細展示分析了接入平臺的服務、應用和支撐環境狀況，并能夠做到及時預警告警，從而形成了統一的省級監管環境。

（3）基于開放的監管體系，平臺具有支持接入異構地理信息公共服務平臺的能力。

“智慧江蘇”市縣地理信息公共服務運行監管平臺在建設中遵循開放兼容的原則，接口服務主要面向市縣地理信息公共服務平臺進行了設計和開發，同時兼顧“智慧江蘇”時空大數據平臺、天地圖·江蘇等異構平臺的接入需求，制定了統一的平臺接入接口技術規范。本技術規范既可用于已有市縣地理信息公共服務平臺軟件的優化完善，也可作為新建平臺軟件應用接口規劃、設計和開發的指導依據。通過技術規范的制定，確保了異構平臺數據服務、應用系統、用戶信息及平臺訪問等業務信息的接入；同時利用推送和直連兩種接入方式確保了在單向網絡連通的情況下，仍能實現市縣平臺的有效監管。

（4）具有多層次監管應用服務模式。

面向省、市、縣三級部門用戶，實現了“智慧江蘇”市縣地理信息公共服務平臺省級監管、市級監管和運行監管三種應用模式，提供了省級大屏與市級大屏展示監管指標的實時參數及統計數據，開發了接口服務以支持多種類型的地理信息公共服務平臺的接入，滿足了省、市、縣三級部門對監管數據統計分析、大屏展示、異常檢測、短信通知等方面的需求，實現了數據共享服務化、功能實現服務化，滿足了各類型用戶掌握地理信息公共服務平臺運行信息的迫切需求。

5 結 論

本文通過“智慧江蘇”市縣地理信息公共服務運行監管平臺的建設，制定了統一的標準規范，建立了監管信息數據庫，開發了監管平臺和市縣接入軟件，為江蘇省市縣地理信息公共服務平臺提供了一個統一、規范的監管環境。這不但能夠提高省級測繪管理部門對市縣地理信息公共服務平臺的管理能力，而且能夠提高市縣地理信息公共服務平臺本身的服務水平，推進江蘇省數字城市、智慧城市監管工作。在應用中實現與業務結合的各類數據資源的共建共享，更能凸顯其經濟效益和社會效益。通過接入更多數量、更多種類的市縣地理信息公共服務平臺或其他行業地理信息平臺（系統），并對監管信息進行進一步提取和大數據分析，建成了覆蓋測繪地理信息行業的綜合監管體系，實現了江蘇省地理信息行業監管一盤棋。