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1、湖南省科学技术进步奖提名项目一、项目名称数字湘西州县一体化地理信息公共服务云平台二、提名者及提名意见提名者：湖南省自然资源厅提名意见：经认真审阅该成果提名书及附件材料，确认全部材料真实有效，相关内容符合国家科学技术奖励工作办公室的填写要求。按照要求，报奖单位和成果完成单位均已进行公示，公示期内无异议。该项目针对县级地理空间框架建设（又称“数字城市”）以及时空信息云平台及大数据建设现状以及存在的问题，提出了“市县一体化”建设思路，应用了高性能地理计算、影像不切片快速显示、云计算等技术，自主研发了“数字湘西州县一体化地理信息公共服务云平台” ，提升了地理信息数据的显示效率，提高了地理信息领域的基础
2、软件安全，降低了县级数字城市建设费用，加快了地理空间数据在政务领域的应用。技术创新成果及项目经验具有推广应用价值。该成果于 2017 年 12 月获得了以中国科学院周成虎院士为首的专家组验收，并认为该项目“在高性能地学并行计算等方面创新明显，达到了国际先进、国内领先水平。”于2018 年 7 月，获得中国地理信息产业协会颁发的中国地理信息科技进步二等奖。提名该项目为湖南省科学技术进步奖二等奖。三、项目简介随着城市进程加快，信息化水平的不断提升，政府部门、企业以及广大市民对空间信息服务的需求越来越旺盛，智慧城市是城市信息化发展的必然，智慧城市时空大数据与云平台是智慧城市建设的重要内容，本项目研究
3、高可扩展性的高性能地理信息系统和云服务关键技术，探索基于云计算、自主可控的高性能地理计算构建智慧城市时空大数据与云平台新思路。项目提供性能稳定可靠、支持高并发、多用户访问的地理信息公共服务平台，并提供大规模地理信息数据高效管理、高性能地理信息查询、分析以及地图服务，以满足智慧城市建设的需求，取得如下创新性成果：1. 技术方式创新（ 1）高性能地理计算高性能并行计算地理信息平台，应用了复杂样式并行渲染、尺度关联要素配置、多节点协同地图绘制，实现并行制图；通过消息传递并行分析、映射规约并行分析、分布式内存并行分析、 MPI + OpenMPI 混合并行分析；通过累进式空间并行查询、递归区域划分的分
4、布式空间查询、地名地址语义匹配并行检索，通过“无插件Web 三维自适应快速可视化，通过大规模三维场景数据多级并行绘制技术，实现了大规模时空数据快速可视化；通过“智能地名搜索功能”等技术提升了系统性能、优化了用户体验。通过软件负载均衡技术，为系统提供了更好的并发处理能力。本项目采用分布式并行计算技术，将地图渲染、查询、处理算法全部并行化处理，利用多机 /多 CPU/多核 /多线程并行运算，使得云平台计算速度提高到同类系统 7.5 倍以上，加载、处理、查询、分析、统计全州海量时空地理信息数据（ 10.2T）速度非常快（能够实现上亿级矢量要素和单幅上百 GB 栅格数据组织管理，能够实现上万个移动对象
5、同时在线展示，刷新速度小于 200 毫秒，同时加载超过 10 万个点线面要素不超过 100 毫秒）。本项目应用运用高性能并行计算地理信息平台，为地理信息公共服务云平台提供了关键能力，实现了湘西州海量地理信息数据的快速显示与分析，同时摆脱了对国外地理信息软件的依赖，提升了地理信息平台的自主可控能力。（2）影像不切片快速显示本项目使用了自主研发的 Xmap，利用网格序列检索技术，实现海量高清影像数据不切片快速显示，实现了影像数据快速实时更新的能力，不存在重新切片并更新的步骤。应用了数据分割、多线程并行计算技术实现影像数据快速入库，通过更新数据视图索引，实现了新影像实时显示，并且能够保留原有影像数据
6、，能够做到多期影像数据时态化管理。（3）电子地图快速更新项目通过“数据变更触发、自动样式配图、区域关联协同制图、地图瓦片更新、瓦片自动发布”等方法，实现了从基础数据到地理实体、到电子地图、到瓦片区域更新的全自动，解决了“电子地图更新落后于基础数据更新速度的行业性问题”。（4）地图应用方式创新支持开发相应的数据服务插件，以帮助其获得本云平台的数据服务。本项目在研发过程中，为非 OGC 标准的平台或者软件系统，研发了地图模块，扩宽了地图的应用范围，进一步扩大了地理信息对外服务能力。应用 AutoCAD 地图模块，扩展了 AutoCAD 数据来源，支持将本项目中发布的矢量和影像数据服务作为底图。（5
7、）应用构建模式创新。应用构建上采用了模板化构建、参数化定制、无代码搭建模式，能够快速定制行业应用，节约了通用地理信息软件开发成本，降低了地理信息使用门槛，搭建的私有云服务，满足湘西国土部门一定时期内地理信息软硬件足球。应用部署上，采用资源弹性分配和云端部署模式，应用单位无需关心底层存储、网络、计算资源，即可利用云计算提供的标准服务。（6）云服务构建方式创新本项目基于 FusionCompute 构建了云环境基础设施层（ IAAS ），确保了基础设施层高可用，为上层应用提供了不间断的计算、存储、网络资源；基于Kubernetes、 Docker 实现了运算资源的动态调度，有效提升了系统的承载能力
8、；并基于以上内容自行研发了运维管理系统，实现对整个系统的自动运维，确保数据的安全、系统的连续运行。通过国产软硬件以及开源社区的优秀成果，大幅度节约了建设经费，为经济欠发达地区提供可供参考的成功案例。2. 本项目是全国第一个测绘地理信息军民融合项目。本项目是具体落实国防科技大学、湖南省人民政府、国家测绘地理信息局三方签订的测绘地理信息军民融合创新发展战略合作协议书的第一个项目；是国防科技大学前沿科研成果高性能地理信息系统（ HiGIS）在数字城市建设中的第一个应用。3. 在地理信息安全领域实现了自主可控。本项目从服务器（华为牌） 、分布式存储（华为牌） 、光纤交换机（华为牌）硬件设备，到云环境基
9、础软件（华为牌 FusionCompute），到地理信息计算平台 (HiGIS) ，都采用国产和开源解决方案，探索了一条自主可控的建设路线，应用了高性能并行计算、大数据分析等新一代信息技术，结合优秀开源软件，通过自主设计、研发，全面掌握了智慧城市时空信息和云平台的关键技术，成为下一步智慧城市建设的基础，实现了地理信息领域的自主可控。4. 为平台配套出台了数字湘西地理信息公共服务平台使用管理办法本项目配合湘西州人民政府办公室出台数字湘西地理信息公共服务平台使用管理办法（州政办发 2018 1 号）有利于项目成果的管理和应用，提高地理信息共享服务水平，促进智慧湘西建设。管理办法明确了数字湘西州县一
10、体化地理信息云平台的统一性和权威性，明确了平台管理维护的机构和职能职责，规定了各类数据资源的更新周期和经费投入，形成了长效机制。5. 实现了全州地理信息一体化本项目通过构建地理信息公共服务云平台，实现了全州地理信息的标准一体化、数据一体化、平台一体化、硬件一体化、管理一体化“五个一体化”。其中“硬件一体化和平台一体化”，具体而言使得县级无需开发平台， 可大幅降低硬件 （服务器、存储）采购投入、无需购买支撑性平台软件； “标准一体化和数据一体化”，使得县级数据建设标准有据可循， 排除了数据标准探索的技术风险； “平台一体化和数据一体化”，平台软件和数据都集中在云端，州级统一维护管理，减轻了县级管
11、理负担。仅湘西地区为吉首市、保靖县、古丈县、凤凰县、永顺县合计节约 950 万元，缩短建设周期 2.5 年。四、客观评价1. 第三方成果评价认为整体成果处于国际领先水平本项目通过了以中国科学院周成虎院士为首的专家组团队验收及评议：“数字湘西州县一体化地理信息公共服务云平台”设计科学、技术领先、性能优越、自主可控，在高性能地学并行计算等方面创新明显，达到了国际先进、国内领先水平。2. 成果获省部级科技奖励二等奖本项目获得中国地理信息产业协会颁发的中国地理信息科技进步二等奖。五、应用情况1. 湘西州县一体化地理信息公共服务云平台建成，丰富了数据内容、优化了服务能力，提供了响应更快、负载更强的地理信
12、息服务，助力于智慧湘西建设。2. 为湘西州多个业务部门提供了地理计算能力与高精度的地理信息地图成果，现与不动产登记、智慧旅游、吉首市网格化管理系统等多个业务单位成功对接，节约了地理信息功能开发和数据生产成本，得到了业务单位的高度好评。3. 基于湘西州县一体化地理信息公共服务云平台，通过“标准一体化、数据一体化、平台一体化、硬件一体化、管理一体化”为吉首市、保靖县、凤凰县、永顺县、古丈县搭建了县级地理信息公共服务平台，减轻了县市经济、技术、管理负担。4. 基于该平台搭建 45 个专题应用系统，包括了精准扶贫、国土执法、增加挂钩等，其中精准扶贫地理信息系统已经运用到了花垣、吉首、凤凰、龙山等多个地
13、区，将精准扶贫工作为地理信息紧密结合，为湘西地区的扶贫业务管理工作提供了技术支持，也为扶贫成效展示宣传起到了重要作用。基于该平台搭建的了湘西州国移动执法系统已经全面推广应用，提供了实地采集违法范围线、现场拍照录像取证、自动计算违法面积和占地类型、记录巡查轨迹等多个实用功能，显著提高了国土资源执法的工作效率。5. 项目成果应用到吉首、凤凰、永顺、保靖、花垣等多个县域的网格化系统，以及永顺 PGIS 系统，为其提供了在线地图服务，避免了地理信息的重复建设，节约了政府的财政投资。主要应用单位情况表单位名称应用的技术应用情况应用起止时间应用单位联系人 /电话湘西土家族一体化地理信息公构建了湘西州201
14、7.3.21-至今左能文苗族自治州共服务云平台县一体化地理/0743-8516389国土资源局信息公共服务云平台，在此基础上开展了45个专题应用六、主要知识产权和标准规范等目录证书编号权利人发明人发明专知识产国家授权号授权（标知识产权（标（标准批（标准（标准利（标权（标（地（标准编准发布）准）具体名称准发布部起草单起草准）有准）类别区）号）日期门）位）人）效状态数字城市地1672-379理空间框架1(2014)1论文中国2018.5杨利娟有效支撑环境总0(b)-0031体方案研究-02数字城市地理空间框架2095-604中市县一体5(2015)0论文中国2015.1唐芝青有效化公共服务1-0069-0云平台的设3计与实现城市地理信0494-091息系统中基1( 2018)
