趙萍，金恒旭，張書亮

1. 江蘇省基礎(chǔ)地理信息中心，南京 210013；

2. 南京師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)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(dǎo)下，江蘇省各設(shè)區(qū)市及大部分縣級市通過“數(shù)字城市地理空間框架”“智慧城市時空大數(shù)據(jù)平臺”等項目的建設(shè)，建成了覆蓋市縣的地理信息公共服務(wù)機制、數(shù)據(jù)及軟件體系，解決了城市地理信息應(yīng)用服務(wù)中的公共產(chǎn)品種類匱乏、服務(wù)方式水平低等突出問題，有力促進(jìn)了測繪地理信息成果的廣泛應(yīng)用，提高了測繪公共服務(wù)能力和水平（崔巍，2018；梁軍和黃騫，2013）。

當(dāng)前，以市縣時空大數(shù)據(jù)平臺（馬照亭等，2019）為代表的地理信息公共產(chǎn)品從建設(shè)逐步轉(zhuǎn)為推廣應(yīng)用和運行管理，在適應(yīng)新的發(fā)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(shè)與江蘇省統(tǒng)一監(jiān)管方面，市縣時空大數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)雖有相應(yīng)的測繪行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范支撐，但受經(jīng)費投入渠道及成果應(yīng)用范圍所限，主要以獨立建設(shè)方式為主，使得平臺的運行信息、應(yīng)用推廣信息、服務(wù)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(jìn)行分析和挖掘，最終導(dǎo)致江蘇省難以對市縣時空大數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行監(jiān)管和決策指導(dǎo)。二是在市縣時空大數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(yè)人員或省市協(xié)同才能正常開展運行管理及維護工作。三是當(dāng)前江蘇省正處于深化測繪地理信息制度改革、創(chuàng)新測繪地理信息管理方式、形成適應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展新常態(tài)的測繪地理信息管理體制機制的改革關(guān)鍵期，市縣地理信息公共服務(wù)一體化監(jiān)管模式與技術(shù)手段方法的創(chuàng)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(nèi)率先探索了市縣地理信息公共服務(wù)統(tǒng)一監(jiān)管的技術(shù)體系和方法機制，依托“智慧江蘇”研發(fā)了市縣地理信息公共服務(wù)一體化監(jiān)管系統(tǒng)，推進(jìn)了監(jiān)管自動化、智能化，提高了監(jiān)管方法多樣性，拓展和豐富了“智慧江蘇”時空大數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)內(nèi)涵，實現(xiàn)了省市縣時空大數(shù)據(jù)平臺運行狀況和應(yīng)用效果的監(jiān)測評估，形成了江蘇省時空大數(shù)據(jù)平臺一體化服務(wù)體系和常態(tài)化監(jiān)測體系。

2 總體設(shè)計

“智慧江蘇”市縣地理信息公共服務(wù)運行監(jiān)管平臺的總體框架分為支撐層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和應(yīng)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(shè)和運行需要使用的計算機軟件、硬件設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、政策法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系等基礎(chǔ)設(shè)施，是平臺建設(shè)的基礎(chǔ)環(huán)境。監(jiān)管平臺建設(shè)充分利用“智慧江蘇”時空大數(shù)據(jù)平臺的軟硬件環(huán)境與基礎(chǔ)設(shè)施來構(gòu)建滿足平臺建設(shè)所需的軟硬件及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

2）數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層主要由監(jiān)管數(shù)據(jù)和支撐數(shù)據(jù)兩部分組成。監(jiān)管數(shù)據(jù)主要包括支撐環(huán)境、服務(wù)資源、平臺軟件、平臺用戶、應(yīng)用系統(tǒng)和平臺日志等監(jiān)管對象所對應(yīng)的數(shù)據(jù)。支撐數(shù)據(jù)包括用戶信息和平臺信息等基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)，用于支撐平臺的用戶登錄、切換等功能。數(shù)據(jù)層采用PostgreSQL 數(shù)據(jù)庫與InfluxDB管理軟件實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的采集、存儲和管理，確保數(shù)據(jù)的高效存取和快速訪問。

3）服務(wù)層

服務(wù)層包括功能服務(wù)和集成接口，監(jiān)管平臺應(yīng)用提供功能基礎(chǔ)和對外接口應(yīng)用。功能服務(wù)包括信息查詢、信息統(tǒng)計、運行分析、報告輸出、異常檢測、單點登錄、權(quán)限管理和日志管理等服務(wù)，集成接口包括平臺軟件基本信息和訪問信息、服務(wù)資源基本信息與訪問信息、應(yīng)用系統(tǒng)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(yīng)用層

應(yīng)用層是在服務(wù)層的基礎(chǔ)上構(gòu)建監(jiān)管平臺應(yīng)用，包括PC 終端和大屏終端兩部分：PC 終端包括省市監(jiān)管、平臺監(jiān)管、異常檢測和系統(tǒng)管理；大屏終端包括省級大屏與市級大屏。應(yīng)用層是用于發(fā)布、展示實時監(jiān)管信息，實現(xiàn)自動化監(jiān)管，提高地理信息公共服務(wù)平臺監(jiān)管水平，為相關(guān)政府部門和機構(gòu)提供輔助決策與公共服務(wù)能力。

3 公共服務(wù)監(jiān)管運維指標(biāo)體系及關(guān)鍵技術(shù)

3.1 地理信息公共服務(wù)監(jiān)管運維指標(biāo)體系

地理信息公共服務(wù)監(jiān)管運維平臺設(shè)計并構(gòu)建了6 類監(jiān)管內(nèi)容、18 個監(jiān)管指標(biāo)、88 個監(jiān)管參數(shù)。監(jiān)管內(nèi)容分為支撐環(huán)境、平臺軟件、服務(wù)資源、應(yīng)用系統(tǒng)、平臺用戶、平臺日志共6 類，如圖2 所示：

圖2 監(jiān)管內(nèi)容Fig.2 Supervision content

（1）支撐環(huán)境是市縣地理信息公共服務(wù)平臺部署的服務(wù)器硬件配置及基礎(chǔ)軟件；

（2）平臺軟件是需要監(jiān)管的市縣地理信息公共服務(wù)平臺站點；

（3）服務(wù)資源是市縣地理信息公共服務(wù)平臺發(fā)布的各類空間數(shù)據(jù)服務(wù)資源；

（4）應(yīng)用系統(tǒng)是各市縣行業(yè)應(yīng)用部門基于市縣地理信息公共服務(wù)平臺搭建的應(yīng)用系統(tǒng)；

（5）平臺用戶是市縣地理信息公共服務(wù)平臺中的用戶、角色；

（6）平臺日志是市縣地理信息公共服務(wù)平臺記錄的系統(tǒng)日志。

3.2 面向市縣平臺監(jiān)管的Agent 技術(shù)

基礎(chǔ)設(shè)施正常運行是公共服務(wù)平臺持久、穩(wěn)定運行的首要條件。因此，實現(xiàn)自動化收集平臺監(jiān)管數(shù)據(jù)，對于提高公共服務(wù)平臺穩(wěn)定性有重要意義，同時減少監(jiān)管人員工作量。監(jiān)管平臺需要實現(xiàn)對多市縣的地理信息公共服務(wù)平臺的統(tǒng)一運行監(jiān)管。

通過在市縣地理信息公共服務(wù)平臺運行的服務(wù)器上安裝代理Agent 收集平臺監(jiān)管數(shù)據(jù)與支撐環(huán)境數(shù)據(jù)Agent（侯富等，2015）；并上報至監(jiān)管服務(wù)器，儲存在數(shù)據(jù)庫中，用于監(jiān)管平臺查詢統(tǒng)計、展示，具體如圖3 所示。

圖3 一體化軟件監(jiān)管Fig.3 Integrated software supervision

圖4 InfluxDB 架構(gòu)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(wù)平臺相關(guān)服務(wù)器的基本信息，如操作系統(tǒng)類型、版本等；獲取服務(wù)器的狀態(tài)信息，如數(shù)據(jù)庫軟件服務(wù)狀態(tài)等；獲取地理信息公共服務(wù)平臺的基本信息與狀態(tài)信息，如服務(wù)地址、狀態(tài)等。然后將以上數(shù)據(jù)上報至監(jiān)管服務(wù)器存儲（趙莉和李君茹，2022）。

2）監(jiān)管服務(wù)器

數(shù)據(jù)接收器接收各個Agent 上報的數(shù)據(jù)，并繼續(xù)上報至告警判定。數(shù)據(jù)收集器將接收的數(shù)據(jù)上報至監(jiān)管數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)存儲、歸檔，用以查詢。數(shù)據(jù)庫將數(shù)據(jù)查詢結(jié)果上報至監(jiān)管數(shù)據(jù)庫，用以展示、分析等（黃楠和劉斌，2010）。

3）監(jiān)管平臺

將數(shù)據(jù)查詢結(jié)果進(jìn)行處理，進(jìn)一步分析后以圖表形式展現(xiàn)。

3.3 基于時間序列與關(guān)系型雙數(shù)據(jù)庫的存儲方法

在省市縣一體化監(jiān)管理念的基礎(chǔ)上，為了保障監(jiān)管數(shù)據(jù)的實時性，實現(xiàn)對業(yè)務(wù)信息明細(xì)的詳盡保存，保障數(shù)據(jù)上報的較高性能，監(jiān)管平臺采用雙數(shù)據(jù)庫存儲方案。使用開源的時間序列數(shù)據(jù)庫InfluxDB 存儲實時與明細(xì)信息，解決性能與實時性問題；使用開源的對象關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)PostgreSQL 存儲匯總與統(tǒng)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(shù)據(jù)庫的存儲方案提供了性能高且豐富的數(shù)據(jù)，為省級大屏與市級大屏展示監(jiān)管指標(biāo)的實時數(shù)據(jù)及統(tǒng)計數(shù)據(jù)提供了支撐，數(shù)據(jù)庫的接口服務(wù)可以對接多類型平臺，滿足省市縣三級眾多部門對監(jiān)管數(shù)據(jù)的監(jiān)管巡檢、統(tǒng)計分析、實時展示等需求，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享服務(wù)化、功能實現(xiàn)服務(wù)化（程曉燕，2017）。

實時采集平臺的運行監(jiān)管數(shù)據(jù)是公共服務(wù)平臺持久、穩(wěn)定監(jiān)管的重要支撐性內(nèi)容。因此，實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施自動化實時監(jiān)管數(shù)據(jù)存儲，對于提高公共服務(wù)平臺穩(wěn)定性有重要意義。平臺通過InfluxDB 實現(xiàn)監(jiān)管數(shù)據(jù)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(biāo)數(shù)據(jù)庫。時間序列數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)格式里包含Timestamp 字段的數(shù)據(jù)，如某一時間CPU 頻率與內(nèi)存占用等。InfluxDB 架構(gòu)如圖 4 所示。InfluxDB 的實時特點體現(xiàn)在以下三方面：數(shù)據(jù)采集，與時間相關(guān)的數(shù)據(jù)采集函數(shù)的靈活使用（如最大、最小、求和等）；數(shù)據(jù)存儲，對實時大量數(shù)據(jù)進(jìn)行計算；實時SQL 引擎，支持任意的實時事件數(shù)據(jù)查詢（徐化巖和初彥龍，2019；郭彬等，2022；張帥等，2023）。

3.4 面向精細(xì)數(shù)據(jù)采集的Telegraf 插件技術(shù)

地理信息公共服務(wù)平臺在運行過程中產(chǎn)生應(yīng)用訪問數(shù)據(jù)、平臺訪問數(shù)據(jù)、服務(wù)資源訪問數(shù)據(jù)、操作日志、用戶登錄日志等碎片化數(shù)據(jù)，需要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行智能采集整合。因此，實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施自動化監(jiān)測，對于提高公共服務(wù)平臺穩(wěn)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(xiàn)精細(xì)數(shù)據(jù)采集。

Telegraf 是Go 語言編寫的metrics 收集、處理、聚合的代理，其設(shè)計目標(biāo)是較小的內(nèi)存使用。Telegraf 架構(gòu)如圖5 所示。Telegraf 采集的流程首先是通過日志進(jìn)行增量數(shù)據(jù)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(jìn)行流處理和規(guī)劃最終到展示層。

圖5 Telegraf 架構(gòu)Fig.5 Architecture diagram of Telegraf

3.5 基于Grafana 的多時序監(jiān)管數(shù)據(jù)可視化技術(shù)

監(jiān)管平臺在Grafana 配置好InfluxDB 數(shù)據(jù)源，可以將CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)等支撐環(huán)境數(shù)據(jù)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(wù)器運行狀況。

Grafana 是一個純粹的HTML/JS 應(yīng)用，配置好數(shù)據(jù)源為InfluxDB 后，通過規(guī)則配置，可配置相關(guān)監(jiān)控規(guī)則，包含相關(guān)邏輯、時間跨度及監(jiān)控告警條件，僅支持一種條件類型Query。Query 的結(jié)果和聚合函數(shù)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(jiān)管平臺實現(xiàn)

4.1 功能實現(xiàn)

監(jiān)管平臺系統(tǒng)主要包括省級監(jiān)管、市級監(jiān)管、運行監(jiān)管、運行簡報和系統(tǒng)管理五大模塊，不同模塊之間是一種松散耦合的關(guān)系，具有良好的可擴展性。“智慧江蘇”市縣地理信息公共服務(wù)運行監(jiān)管平臺省級大屏實現(xiàn)效果，如圖6 所示。

圖6 “智慧江蘇”市縣地理信息公共服務(wù)運行監(jiān)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(jiān)管理念，面向江蘇省市縣地理信息公共服務(wù)平臺形成了統(tǒng)一監(jiān)管的技術(shù)與方法體系。

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

“智慧江蘇”市縣地理信息公共服務(wù)運行監(jiān)管平臺在建設(shè)過程中借鑒此理念與實現(xiàn)方法，面向市縣地理信息公共服務(wù)平臺的監(jiān)管需求，設(shè)計了省市縣三級協(xié)同監(jiān)管模式，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了軟件系統(tǒng)的開發(fā)，形成了面向江蘇省市縣地理信息公共服務(wù)平臺統(tǒng)一監(jiān)管的技術(shù)與方法體系。

（2）集成了22 個地理信息公共服務(wù)平臺軟件，形成了統(tǒng)一的省級監(jiān)管環(huán)境。

根據(jù)項目試點部署，接入了“智慧淮安”時空大數(shù)據(jù)平臺和“智慧洪澤”時空大數(shù)據(jù)平臺兩個試點平臺；并在此基礎(chǔ)上擴大試點，拓展接入了“智慧江蘇”時空大數(shù)據(jù)平臺、天地圖·江蘇、“智慧徐州”時空大數(shù)據(jù)平臺和“智慧新沂”時空大數(shù)據(jù)平臺等異構(gòu)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(wù)總數(shù)326 個、應(yīng)用總數(shù)23 個，服務(wù)訪問量31551 條、應(yīng)用訪問量9806 條，針對服務(wù)器、平臺、服務(wù)的警報數(shù)量31292 條、預(yù)警數(shù)量14010 條。基于平臺提供的監(jiān)管信息，詳細(xì)展示分析了接入平臺的服務(wù)、應(yīng)用和支撐環(huán)境狀況，并能夠做到及時預(yù)警告警，從而形成了統(tǒng)一的省級監(jiān)管環(huán)境。

（3）基于開放的監(jiān)管體系，平臺具有支持接入異構(gòu)地理信息公共服務(wù)平臺的能力。

“智慧江蘇”市縣地理信息公共服務(wù)運行監(jiān)管平臺在建設(shè)中遵循開放兼容的原則，接口服務(wù)主要面向市縣地理信息公共服務(wù)平臺進(jìn)行了設(shè)計和開發(fā)，同時兼顧“智慧江蘇”時空大數(shù)據(jù)平臺、天地圖·江蘇等異構(gòu)平臺的接入需求，制定了統(tǒng)一的平臺接入接口技術(shù)規(guī)范。本技術(shù)規(guī)范既可用于已有市縣地理信息公共服務(wù)平臺軟件的優(yōu)化完善，也可作為新建平臺軟件應(yīng)用接口規(guī)劃、設(shè)計和開發(fā)的指導(dǎo)依據(jù)。通過技術(shù)規(guī)范的制定，確保了異構(gòu)平臺數(shù)據(jù)服務(wù)、應(yīng)用系統(tǒng)、用戶信息及平臺訪問等業(yè)務(wù)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(wǎng)絡(luò)連通的情況下，仍能實現(xiàn)市縣平臺的有效監(jiān)管。

（4）具有多層次監(jiān)管應(yīng)用服務(wù)模式。

面向省、市、縣三級部門用戶，實現(xiàn)了“智慧江蘇”市縣地理信息公共服務(wù)平臺省級監(jiān)管、市級監(jiān)管和運行監(jiān)管三種應(yīng)用模式，提供了省級大屏與市級大屏展示監(jiān)管指標(biāo)的實時參數(shù)及統(tǒng)計數(shù)據(jù)，開發(fā)了接口服務(wù)以支持多種類型的地理信息公共服務(wù)平臺的接入，滿足了省、市、縣三級部門對監(jiān)管數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、大屏展示、異常檢測、短信通知等方面的需求，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享服務(wù)化、功能實現(xiàn)服務(wù)化，滿足了各類型用戶掌握地理信息公共服務(wù)平臺運行信息的迫切需求。

5 結(jié) 論

本文通過“智慧江蘇”市縣地理信息公共服務(wù)運行監(jiān)管平臺的建設(shè)，制定了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，建立了監(jiān)管信息數(shù)據(jù)庫，開發(fā)了監(jiān)管平臺和市縣接入軟件，為江蘇省市縣地理信息公共服務(wù)平臺提供了一個統(tǒng)一、規(guī)范的監(jiān)管環(huán)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(wù)平臺的管理能力，而且能夠提高市縣地理信息公共服務(wù)平臺本身的服務(wù)水平，推進(jìn)江蘇省數(shù)字城市、智慧城市監(jiān)管工作。在應(yīng)用中實現(xiàn)與業(yè)務(wù)結(jié)合的各類數(shù)據(jù)資源的共建共享，更能凸顯其經(jīng)濟效益和社會效益。通過接入更多數(shù)量、更多種類的市縣地理信息公共服務(wù)平臺或其他行業(yè)地理信息平臺（系統(tǒng)），并對監(jiān)管信息進(jìn)行進(jìn)一步提取和大數(shù)據(jù)分析，建成了覆蓋測繪地理信息行業(yè)的綜合監(jiān)管體系，實現(xiàn)了江蘇省地理信息行業(yè)監(jiān)管一盤棋。