数字乌海地理空间框架建设.docx
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数字乌海地理空间框架建设.docx
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数字乌海地理空间框架建设
●1项目概况
●1.1背景
数字城市的建设是以综合信息为支持的重大工程,涉及到整个城市各个方面的信息,包括地理环境、基础设施、自然资源、社会资源、经济资源及人文资源等等。
数字城市的发展要求作为其核心平台的基础地理信息能和专题信息集成,不断汇集各种各样的空间信息社会化服务应用,从而产生强大的聚集效应,促进城市经济发展,提升城市整体的信息化水平,提高城市核心竞争力,推动城市的可持续发展。
数字城市以地理空间框架为定位基准,集成城市自然、社会、经济、人文、环境等综合信息,基于网络基础设施实现城市信息的广泛共享。
数字城市代表了城市信息化的发展方向,是推动整个国家信息化的重要手段。
数字城市地理空间框架既是城市的空间基础信息平台,也是国家空间数据基础设施的基本组成部分,它是信息集成的载体、是数字城市赖以实现的不可或缺的基础支撑。
数字城市地理空间框架是数字中国国家、省(直辖市、自治区)、城市三级地理空间框架的重要组成部分,是市域范围内自然、社会、经济、人文与环境等各种信息的定位基础、集成工具和交换平台。
三级地理空间框架的建设应整体规划、渐进实施、相互协调,并遵循相应的标准和规范,从而实现在分布式环境下多源、异质、异构地理空间数据的流通、共享以及互操作。
为响应胡锦涛主席“加快国家基础地理信息系统建设,构建‘数字中国’地理空间基础框架”的号召,增强数字城市地理空间框架的规范性、权威性和严肃性,保障国家安全,促进城市地理空间信息的共享和广泛应用,减少重复投入,加快城市信息化进程,国家测绘局于2006年启动了“数字城市地理空间框架建设示范工程”项目,拟通过在全国选择若干具备条件的城市作为试点开展数字城市地理空间框架建设,总结经验,推动数字中国、数字省区的建设。
为保证试点工作的顺利开展,国家测绘局下发了《关于做好数字城市地理空间框架建设试点工作的通知》,对申请试点城市及建设内容作了进一步要求。
经过三年的工作开展,试点成效显著,为加快建设工作,国家测绘局又于2008年下发了《关于全面加快数字城市地理空间框架建设试点与推广工作的通知》,大力促进数字城市地理空间框架建设与应用。
乌海地处内蒙古自治区西部,是一座新兴工业城市,城镇化水平居全国前列。
区域面积1754平方公里,现有人口52万,下辖海勃湾、乌达、海南三个区。
乌海作为内蒙古自治区煤炭、化工基地之一,在自治区经济发展中占有举足轻重的地位。
注重传统产业发展的同时重视信息化建设,以信息化促进工业经济快速增长,带动各行业的跨越式发展。
2005年,乌海被国务院确立为经济体制改革试点城市。
2000年以来,乌海的人均生产总值增速在内蒙古自治区十二个盟市中居于前列,为自治区经济建设作出了突出贡献,起到了重要的带头作用。
乌海历来是自治区西部交通枢纽,区位条件得天独厚、十分优越,铁路、公路、水路四通八达、黄河穿境而过,包兰铁路复线、109、110国道、京藏高速公路、丹拉高速公路等贯通境内,现已成为自治区“小三角”经济区域服务中心。
为了进一步促进乌海市经济社会发展,建设自治区西部重化工业基地、自治区西部宜居城市和“小三角”经济区域服务中心,充分发挥信息化在推动工业化、城镇化、市场化和国际化方面的巨大作用,必须要加强城市数字化管理的基础性工作。
乌海市经济的迅速发展与崛起对城市运营管理提出了更高的要求,政府与部门的信息化建设需求迫切。
在这样的背景下,根据国家测绘发展总体战略目标中“建设数字中国地理空间框架,形成信息化测绘体系”的要求,以及内蒙古测绘发展规划推进数字城市地理空间框架建设的目标,乌海市申请成为国家数字城市地理空间框架建设试点。
通过试点工程的开展,建立数字乌海基础地理空间框架,为省级和国家级的地理信息更新提供稳定的渠道与数据源;同时通过数字乌海地理空间框架的广泛应用,实现数据共享,促进城市信息化建设,为未来城市管理业务发展、机构调整、机构改革拓展发展空间。
●1.2参加单位
乌海市人民政府信息化工作办公室。
内蒙古自治区测绘事业局。
中国测绘科学研究院。
●2需求分析
数字城市地理空间框架是“数字中国”的重要组成部分。
建设数字中国地理空间框架,需要数字省区和数字城市地理空间框架的支撑。
国家测绘局启动数字城市地理空间框架建设项目,旨在通过数字城市地理空间框架的实施,奠定数字中国地理空间框架基础。
《国家基础测绘中长期规划纲要》提出,通过5至15年的时间在全国选择部分城市进行试点,开展数字城市地理空间框架建设。
●2.1必要性与意义
数字城市在遥感、地理信息系统、全球定位系统、网络、多媒体及虚拟仿真等技术的支撑下,依托空间数据基础设施(地理空间框架)和信息基础设施,形成在网络上运行并广泛共享的多尺度、多格式、多内容、多时相的城市综合信息,通过专题系统与网站对政府、企业、社会公众提供服务。
它通过城市地理、资源、生态环境、人口、经济、社会等复杂系统数字化、网络化、虚拟仿真、优化决策支持和可视化表现等强大功能,为城市规划、建设、管理与服务的决策和调控提供全新的技术手段,可以提高政府决策的科学性、规范化和民主化水平,提高城市建设的时效性、城市管理的有效性,增强城市综合实力、改善城市生活质量,促进城市可持续发展,最终实现城市的信息化、现代化。
地理空间框架是数字城市的定位基准,是集成城市自然、社会、经济、人文、环境等综合信息的基础,是信息集成的载体,是数字城市赖以实现的不可或缺的基础支撑。
没有地理空间框架的支撑,数字城市建设将成为空中楼阁。
近年来,乌海市社会经济发展迅速,对信息化建设的要求越来越高,提出了构建统一的、权威的城市地理空间框架的迫切要求,基于该框架实现城市政府及各部门间的数据交换和共享,以减少重复建设,消除信息孤岛。
数字乌海地理空间框架的建设将能够促进基础地理信息广泛的共享和应用。
为满足行业应用需要,有需求的城市各部门建立了独自的空间定位基底,但由于所依据的标准规范不尽相同,所形成的数据在内容、格式、坐标系统、定位精度上都存在很大的差别,难以实现彼此间的沟通与交流,更谈不上面向全社会的集成和共享。
一般只能满足本部门需要,严重限制了基础地理信息的应用范围。
而通过建设统一的地理空间框架,能够形成权威的、规范的地理空间数据平台,在减少各部门重复建设、重复投资的同时,也能积极促进地理信息在更大范围内的广泛信息共享。
同时,数字乌海地理空间框架的建设能够加速电子政务建设进程。
地理空间框架是数字城市赖以实现的基础,加快数字中国、数字省区、数字城市地理空间框架建设是国务院的明确要求。
基于规范的、权威的地理空间框架,能够为交通、水利、国土、规划、城建、统计、公安、民政等各类政府部门提供科学、准确、及时的地理空间信息服务,为城市研究战略、形成决策、制定规划、应急响应及实施一切重大战略举措提供所必需的基础信息平台。
从而大力推动电子政务建设,有利于政府和部门信息化的实现。
另外,数字乌海地理空间框架也能够为丰富普通群众的精神文化生活服务。
数字城市建设的最终目标不仅为政府及部门提供空间信息支撑,同时也要为丰富普通大众的精神文化生活提供服务。
随着社会经济的发展,人们日常生活对地理信息的需求数量和质量日益提高,数字乌海地理空间框架通过现代化的网络和通讯技术向全社会提供导航、定位、出行等位置服务,人们可以方便的查询与日常生活密切相关的衣、食、住、行等方面的兴趣信息。
●2.2国内外现状
1、国外情况
国外数字城市的建设起步较早,在美国,洛杉矶、芝加哥、纽约等城市的数字化基础设施从建设伊始,首先就是将所有的空间数据产品在网上发布提供给需要使用的各级用户,与我国不同,美国的地形图没有设立密级,可以全社会共享,市场销售兴旺,需求量很大。
数据的发布主要通过国家和州的地理信息专业管理结构和地图专业网站,以无偿或低价、多介质、多形式、多尺度、网络化方式向地方政府和公众开放。
这种管理体制和服务制度,为地方政府建设数字城市带来了便利条件,地方城市没有城市空间基础数据库建设负担,城市空间基础数据库共享方便,内容极为丰富。
以纽约州为例,州政府网站只有小比例尺的背景地图,访问者可以通过地图链接相应城市的政府网站,如纽约市政府网站,由市政府网站提供简单的查询和定位服务,如果访问者需要更大比例尺的地图或数据,这些政府网站都会通过与国家、州专业部门或专业地图网站的链接,如纽约州地理信息中心,就会提供从纸质地图到各种比例尺和格式的数字地图。
此外,城市公共地理数据也已经与社会综合服务充分地结合起来了,如美国在线的“数字城市”网站,不仅发布了对美国约60个最有影响的大型城市的空间查询和定位服务,而且更具有数字时代特征的是它几乎囊括了所有当今城市的信息资源,如音乐、电影、市场、教育、餐饮、企业、旅游等,号称把握了城市的数字脉搏,从纽约的餐饮到拉斯维加斯的娱乐、芝加哥的房产、华盛顿的住宿、佛罗里达的天气、旧金山的剧院、波士顿的金融等,访问者总是能够从它那得到最详尽的信息。
除了这些城市外,北美、欧洲、亚洲其他地区数字城市的建设也具有各自的特点,根据自己的优势各有侧重,如数字化多伦多、数字化阿姆斯特丹等,意大利有数字社区网上村庄等等。
在亚洲,新加坡提出了“智能城市”,马来西亚提出了“多媒体超级城市”走廊等。
在悉尼奥运会期间,悉尼市政府启动了数字奥运工程,实现了对所有比赛场馆的网络连接和信息交换,并用来安排从奥运村到各个场馆的交通。
市民在家中就可以及时了解当天的赛事,并通过虚拟现实技术了解比赛场馆的内部结构,指导人们更好地参与奥运。
从各个城市和地区制定的发展规划来看,它们的最终发展目标基本上是一致的,即以城市公共地理数据平台和网络基础设施为支撑,将任何物理上、逻辑上与地理空间位置有关的社会和经济各方面的信息进行有机的组织和管理,实现其在政府决策、电子政务、部门应用以及社会公众服务中的广泛应用。
2、国内情况
在国内,目前已经对数字城市形成了一种从上到下积极支持并参与的大好局面。
各级政府都在加大力度开展城市发展规划、城市产业调整、城市基础设施建设和城市信息化工作,从中央到地方已形成推进数字城市建设的网络体系。
如数字北京的建设就采用了边建边用的策略,通过建成完成的大比例尺数字线划数据库、控制点数据库、数字正射影像库、综合遥感影像库、数字高程模型库以及北京市地理编码数据库等一系列城市公共地理数据库,为数字东城、数字中关村、城市规划信息管理系统、公安交通管理信息系统、电业管理信息系统以及气象等政府决策及各专业部门应用提供大量空间信息支持,参与北京城市规划建设与气象条件及环境污染关系研究提供基础地理信息和基础地理信息支持。
但是在国内数字城市蓬勃发展的背后,实际上也蕴含了严重的隐患,如果处理不当,不但会造成国家财力的巨大浪费,更重要的是会错过城市信息化的大好时机。
因为数字城市是一项复杂和庞大的系统工程,要实现其最终目标,决不是一朝一夕、一个工程、一项计划就能完成的工作,而必须依靠全社会、多部门的共同协作、集体行动。
而当前数字城市规划与建设的最大隐患就是缺少对数字城市体系结构的总体研究,缺乏对数字城市关键技术的联合攻关。
各城市都是各自分别组织自己的队伍,按照各自的理解去规划、建设自己的数字城市工程。
由于现阶段尚没有比较公认的数字城市体系结构,导致不同城市的规划方案不仅在内容上大相径庭,在技术实现上也是相差甚远。
各个单独的数字城市最终是要连接起来的,以便实现全国范围内所有城市之间的信息共享与服务。
如果任由现在的混乱局面发展下去,最终的各个孤立的数字城市之间将很难连接,即使勉强连接起来,其运行效率也将非常低,甚至不得不推倒重建,造成人力、物力、财力的极大浪费,并使工作处于被动的局面。
总体而言,在数字城市地理空间框架建设中仍存在一些亟待解决的问题,主要是统筹协调和监管力度不够,各自为政和重复建设比较严重;基础设施仍很薄弱,信息资源自主保障能力不够;政策法规、标准规范和安全保障体系不健全,信息资源开发不足、利用不够;信息共享机制不完善,信息服务社会化程度低,不能完全满足经济社会发展的需要等。
国家测绘局的“数字城市地理空间框架建设示范”工作也是在此背景下展开,2006年以来,国家测绘局已先后批准29个省、直辖市、自治区的42个城市(区)成为“数字城市地理空间框架建设”试点,在中国测绘科学研究院等技术支持单位的协助下,按照“政府主导、统筹规划,需求牵引、科技推动,统一标准、资源共享,注重应用、平衡发展”的原则,建设城市地理信息公共平台,服务于政府的科学管理与决策。
目前,整体进展良好,已有嘉兴、潜江、太原、威海、齐齐哈尔、德阳等十多个城市完成了地理信息公共平台建设,在规划、国土、环保、公安、工商、卫生、旅游等几十个部门得到深入应用,为城市政府及部门的信息化建设提供了有力支撑。
●2.3用户分析
建立数字乌海地理空间框架将能够使政府各部门在统一的空间定位基础上进行信息的共享、交互、发布、分析以及应用。
为保证项目所建地理空间框架的实用性,项目通过实地走访、电话征询等方式进行了一定范围的需求调研,通过对调研结果的总结分析,准确掌握了解各用户对地理空间信息的需求情况,为科学、合理的确定项目目标和安排工作内容奠定了基础。
通过调研,我们可以发现数字乌海建设对地理空间信息有着广泛而迫切的需求,根据需求内容的不同,可以将各界用户分为三类:
专业用户、政务用户以及公众用户。
专业用户主要指规划、国土、房产等需要在地图上进行精确规划、量算、统计、分析等操作的部门,现有的基础地理信息数据从内容上来说能够基本满足这些部门的需求,但也需要进行基准统一、分类编码标准统一和面向信息化要求的技术处理。
政务用户指部门信息本身不含有空间位置、但需要与空间位置进行匹配集成、实现专题信息空间分布化的政府、部门和行业,包括公安、城管、应急、教育、卫生、文化、环保、旅游等城市的综合部门。
在这些政府部门的信息化建设过程中,一般需要具有简洁性、易读性、公共性、便于扩充的GIS数据作为支撑。
公众用户指普通百姓,他们对基础地理信息的需求是以了解城市信息为目的,虽然他们的需求相对单纯,但人数最多、规模最大。
这些需求的核心特征是基于位置服务,如急性疾病病人的快速定位和应急治疗、旅游中对景点和购物场所的空间分布的查询等。
面向公众的服务必须以信息安全为前提,必须将地理空间信息平台数据按照国家政策进行技术处理后方可提供服务。
●3基础情况分析
●3.1基础资料情况分析
1、基础测绘资料
现有的空间数据资料主要包含:
▲B、C级GPS点;
▲一、二、三等水准线路;
▲1:
10000比例尺DLG,覆盖全市域约1754平方公里,采集时间为1999年;
▲海勃湾、海南、乌达核心区的1:
2000地形图,覆盖范围约80平方公里,采集时间为2001年。
2、其他资料
主要指专业部门拥有的相关地理信息资料,包括:
▲规划局的总体规划数据、地下管线数据;
▲国土部门的地籍数据;
▲公安部门的门址数据、兴趣点数据等。
●3.2装备情况分析
1、硬件设备
▲IBM小型机P55A2台;
▲IBM服务器X36505台;
▲HP服务器DL380G55台;
▲华为T8000刀片服务器2台(15片);
▲华为交换机85072台;
▲华为交换机65003台;
▲华为防火墙Eudemon10001台;
▲华为防火墙Eudemon5003台;
▲华为T1300存储阵列3+4T;
▲华为IDSNIP10001台;
▲华为路由器NE401台;
▲华为路由器NE051台等。
2、网络条件
乌海市政府及各部门之间已经建立了政府专网,实现了政府与部门间的文件传输和信息交换。
2009年5月开通TD-SCDMA,加快建设“无线城市”,网络环境不断优化。
●3.3技术情况分析
项目承担单位和合作单位包括乌海市人民政府信息化工作办公室、规划与建设部门、内蒙古测绘事业局和中国测绘科学研究院。
乌海市规划与建设部门、内蒙古测绘事业局分别承担着相应级别的地理信息采集、生产、管理以及分发服务工作,保有大量满足项目实施要求的基础地理数据成果,也是当地的技术权威部门。
中国测绘科学研究院是国内著名的地理信息生产与应用研究单位,是测绘行业最大的多学科综合性研究机构,四个重点研究方向为:
现代大地测量与地球动力学、摄影测量与遥感、地图学与地理信息系统研究、空间信息决策支持系统研究。
建院以来,先后承担并完成了国家重点科研项目和重大工程项目300多项,荣获国家科技进步奖13项、国家发明奖1项、国家专利3项、全国科技大会和科技攻关项目奖9项,省部级和行业科技进步奖100余项。
科研成果广泛应用于国土资源、人口、交通、城市规划、环境监测、重大自然灾害监测、海洋测绘以及国防建设方面,形成了独具特色的技术优势和整体实力。
●3.4现有基础满足需求程度分析
1、数据资料方面
现有数据资料均为2000年前后生产,现势性较差,需要进行全面更新,为此需进行较大范围的数据采集,主要包括:
▲全市域1754平方公里1:
32000航空摄影及1:
10000DLG、DEM和DOM数据采集;
▲海勃湾、海南、乌达区及工业园区、工矿城镇约300平方公里1:
8000航空摄影及1:
2000DLG和DOM数据采集;
▲海勃湾、海南、乌达核心区约60平方公里1:
3000航空摄影及1:
500DLG数据采集。
2、网络与装备方面
现有的网络与装备条件基本满足项目建设需求,仅在需要时对关键部分进行升级即可。
●4总体目标及建设内容
●4.1总体目标
“数字乌海地理空间框架建设”项目的总体目标为:
紧密结合乌海市地方实际情况,从满足乌海市政府及其各部门应用决策需求出发,采用大地测量、遥感、地理信息系统、数据库及计算机网络等现代信息技术,立足现有基础,建立现势性强的、完善的基础地理空间信息数据库;在此基础上通过信息提取、要素扩充、数据重组等整合处理,并开发网络服务系统,建成乌海市权威的、唯一的地理信息公共平台,为政府及各部门的信息化建设服务;选择城市应急指挥、精细化管理、城市规划、公众服务等领域开展应用示范,推进地理信息资源的应用服务;建立乌海市地理空间框架建设、管理、维护和应用的稳定、有效的组织机构和运行支撑环境。
●4.2建设原则
1、规范集成原则
项目建设应参照统一的标准规范,指导数据的提供者与管理者进行分散、异构、异源的地理空间信息资源的集成整合,提高平台的数据加工整合效率,保证平台数据的精确性、完备性、现势性、标准性、权威性。
2、资源共享原则
地理空间框架的建设在横向上应促进、保障市级政府部门之间进行信息资源共享;在纵向上与国家级、省级数据中心进行资源共享。
同时也应将与民生紧密相关的空间信息数据对企事业单位与社会公众开放共享。
3、安全可靠原则
为保障共享信息资源的安全,在地理空间框架建设及运行过程中,应采用一系列完备的空间信息资源安全体系与系统管理策略;为保证共享的数据资源权威可靠,地理信息公共平台提供的共享数据应是由权威部门发布的权威数据。
4、强化协调原则
由于地理信息公共平台建设涉及的政府部门众多,在积极调动各部门履行共享数据义务的同时,又要保护各部门使用共享数据的权力并从中获益。
因此,需加强各级协调机构的协调作用,保障平台的成功建设及长效运行维护。
5、创新服务原则
采用科学、主流、符合发展方向的技术、设备和理念进行平台的设计与建设,保证平台结构的弹性与可扩展性,系统的技术、性能和质量指标达到国际先进水平。
通过技术创新,提供一流的地理信息共享服务。
●4.3建设内容
数字乌海地理空间框架的建设将针对乌海市地方实际需求情况,立足现有基础,开展基础地理空间数据的采集、更新和建库工作,通过数据整合和系统开发建立乌海市权威的地理信息公共平台,并开发应用示范。
根据整个项目的作业工序和任务性质,将项目分解为五类专项任务:
标准规范体系建设、基础地理信息完善、地理信息公共平台建设、应用示范及支撑环境建设。
1、标准规范体系建设
对现有国家、行业的系列相关标准、规范、指导性技术文件充分引用参考的基础上,结合乌海市实际情况作必要补充,形成可操作性强、适合地方特色、能够切实指导框架建设的标准规范体系具体内容包括:
▲数字乌海地理空间框架共享规范;
▲数字乌海地理空间框架更新规范;
▲数字乌海地理信息公共平台建设规范;
▲数字乌海地理信息公共平台服务规范;
▲数字乌海地理信息公共平台数据交换规定。
2、基础地理信息完善
在现有基础测绘成果的基础上,通过航空摄影、测图、调绘等成熟的作业手段,遵循国家标准和测绘行业标准更新与完善基础地理信息数据库。
这是城市地理空间框架建设的基础性与必备性工作,而非试点建设的重点,具体内容包括:
▲全市域1754平方公里1:
32000航空摄影;
▲全市域1754平方公里1:
10000DLG、DEM和DOM数据采集;
▲海勃湾、海南、乌达区及工业园区、工矿城镇约300平方公里1:
8000航空摄影;
▲海勃湾、海南、乌达区及工业园区、工矿城镇约300平方公里1:
2000DLG和DOM数据采集;
▲海勃湾、海南、乌达核心区约60平方公里1:
3000航空摄影;
▲海勃湾、海南、乌达核心区约60平方公里1:
500DLG数据采集;
▲海勃湾、海南、乌达建成区约50平方公里三维数据采集;
▲海勃湾、海南、乌达建成区地下管线数据采集;
▲多尺度、多类型数据集成建库。
3、地理信息公共平台建设
在更新完善后的基础地理空间信息之上进一步整合加工,提取交通、水系、居民地、境界等一部分与政务应用和社会化应用紧密相关的要素内容,扩充地名/地址数据,进行面向信息化要求和各部门需求的数据重组,并开发网络化的应用服务系统,形成乌海市唯一的、权威的、通用的地理信息公共平台。
具体内容包括:
▲公共需求地理要素提取;
▲规范分层与编码;
▲地名/地址信息扩充;
▲数据重组与处理;
▲应用服务系统研制。
4、应用示范建设
基于所构建的地理信息公共平台,选择城市应急指挥、精细化管理、城市规划、公众服务等领域开展应用示范,以应用部门为主导,建立城市应急指挥信息系统、精细化城市管理信息系统、城市规划地理信息系统、地理信息公众服务系统,并总结平台的应用模式,在政府及其各部门全面推广。
具体内容包括:
▲城市应急指挥信息系统设计与开发;
▲精细化城市管理信息系统设计与开发;
▲城市规划地理信息系统设计与开发;
▲地理信息公众服务系统设计与开发;
▲平台应用模式总结。
5、支撑环境建立
建立能够保障项目实施及成果长期应用的支撑环境,配置先进、合理的软件、硬件及网络环境,建立健全框架的共享与更新机制,全面支撑乌海市地理空间框架的建设、运行和应用。
具体内容包括:
▲组织机构建设;
▲基础软件环境配置;
▲更新机制建设。
●4.4关键技术
地理信息公共平台是信息时代地理信息共享与服务的理想模式,为保证系统安全、高效、快捷、稳定的运行,需在以下关键技术上实现突破:
1、地理编码技术
地理编码是一种基于地理空间定位技术的编码方法,提供了地名地址的地理位置信息转换成地理坐标的方法,对建立非空间信息与空间信息的关联及信息资源整合至关重要。
跟踪国内外的最新标准规范与技术发展,结合我国实际情况,研究统一的地名地址描述编码规范以及高效的地名地址匹配方法。
2、要素与格网一体化数据组织
地理信息公共平台发布服务的信息内容复杂、数量量大,为保证客户端数据浏览快速和空间分析准确,宜采用要素与格网一体化的数据组织,根据要素类型、几何特性、数量等内容,实时计算数据分层数目以及每层格网单元大小,建立动态格网空间索引,智能化分配内存单元,实现空间数据的高效调度。
3、多核并行处理与负载平衡技术
地理信息公共平台依托广域网络运行,瞬时并
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