CN111753034A - 一种一站式地理大数据平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一站式地理大数据平台。平台由基础环境层、数据资源层、服务中心层、平台应用层和前端访问层组成；基础环境层用于为平台提供服务器设备、网络设备、存储设备、安全设备、GIS服务产品、数据库管理系统、空间ETL软件和商业智能软件等基础环境支撑；数据资源层用于通过空间ETL软件对数据进行预处理得到标准化结构数据，并将标准化结构数据装载至数据仓库；服务中心层用于通过地图API服务模块、空间ETL服务模块和BI设计服务模块集成平台的业务逻辑；平台应用层用于通过数据管理模块、可视化模块、综合监管模块构成平台的功能应用；前端访问层用于与终端设备进行数据交互。本发明能够结合GIS技术、BI技术和ETL技术建立一站式地理大数据平台。
Description
技术领域
本发明涉及测绘地理信息技术领域，尤其涉及一种一站式地理大数据平台。
背景技术
近年来，随着国家现代测绘基准体系的推进，基础地理信息数据更新速度和频率的加快，积累了海量的测绘地理信息数据。由于地理大数据具有时空动态性、复杂性、多源多尺度性、数据分享难等特点，现有技术缺乏针对地理大数据进行数据提取和重构的有效手段，在数据分析层面依赖人工计算，导致计算周期长、响应服务慢等恶性循环，在数据可视化层面主要采用传统Excel，展示形式单一，效果欠佳，难以对地理大数据进行一站式的管理、整合、挖掘、共享和可视化表达。因此，如何有效地针对地理大数据进行集中式管理和可视化分析，成为当前急需解决的一大难题。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种一站式地理大数据平台，能够结合GIS技术、BI技术和ETL技术建立一站式地理大数据平台，针对地理大数据进行集中式管理和可视化分析，有利于实现地理大数据智能化决策。
为了解决上述技术问题，第一方面，本发明一实施例提供一种一站式地理大数据平台，所述平台由基础环境层、数据资源层、服务中心层、平台应用层和前端访问层组成；
所述基础环境层包括服务器设备、网络设备、存储设备、安全设备、GIS服务产品、数据库管理系统、空间ETL软件和商业智能软件，用于为所述平台提供基础环境支撑；
所述数据资源层包括所述空间ETL软件和数据仓库，用于通过所述空间ETL软件对数据进行预处理得到标准化结构数据，并将所述标准化结构数据装载至所述数据仓库；
所述服务中心层包括地图API服务模块、空间ETL服务模块和BI设计服务模块，用于通过所述地图API服务模块、空间ETL服务模块和BI设计服务模块集成所述平台的业务逻辑；
所述平台应用层包括数据管理模块、可视化模块和综合监管模块，用于通过所述数据管理模块、可视化模块、综合监管模块构成所述平台的功能应用；
所述前端访问层，包括至少一个与所述平台连接的终端设备，用于与所述终端设备进行数据交互。
进一步地，所述通过所述空间ETL软件对数据进行预处理得到标准化结构数据，并将所述标准化结构数据装载至所述数据仓库，具体为：
通过所述空间ETL软件，对结构化数据进行抽取、清洗、转换，对非结构化数据进行结构化、抽取、清洗、转换，得到所述标准化结构数据，并将所述标准化结构数据装载至所述数据仓库。
进一步地，所述数据仓库，用于存储基础地理信息数据、遥感影像数据、土地调查数据、国情监测数据、资源审计数据、耕地保护数据、高标农田数据和其他业务数据中的任一种或多种。
进一步地，所述通过所述地图API服务模块、空间ETL服务模块和BI设计服务模块集成所述平台的业务逻辑，具体为：
通过GIS Server、ETL Server、BI Server、SOLAP和SOAP服务集成所述业务逻辑。
进一步地，所述功能应用包括数据注册、数据字典、数据编目、元数据管理、地图交互、图表联动、填报更新、数据仪表分析、监管预警、预警处理、监管指标和监管评估中的任一种或多种。
进一步地，所述服务器设备包括数据库服务器和应用服务器。
进一步地，所述GIS服务产品包括ArcGIS Enterprise软件，所述数据库管理系统包括GreenPlum数据库软件，所述空间ETL软件包括FME软件，所述商业智能软件包括FineReport报表软件。
进一步地，所述终端设备包括PC端、移动设备、展示大屏中的一种或多种。
相比于现有技术，本发明的实施例具有如下有益效果：
(1)结合GIS技术、BI技术和ETL技术建立了以新型GIS模式，即GeospatialIntelligence Support(地理信息智能支撑体系)为核心的一站式地理大数据平台；
(2)变革传统作业流程，通过一站式地理大数据平台提供数据驱动型管理机制，将按需被动式提供数据服务的工作模式转变为标准化主动式数据产品供给的智能化数据分析模式，有利于实现地理大数据智能化决策；
(3)利用ETL技术提供强大的大数据分析性能，做到亿级数据秒级响应，利用GIS技术和BI技术为数据表达提供了丰富多样的可视化形式，有利于优化数据的表达效果；
(4)基于BI前端零代码的方案，降低数据分析门槛，有利于节省工作时间和降低管理成本，且通过前端访问层接入多个终端设备，使得多个终端设备可以快速访问平台。
附图说明
图1为本发明实施例中的一种一站式地理大数据平台的架构示意图；
图2为本发明实施例中的一种一站式地理大数据平台的技术路线图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2。
如图1所示，本实施例提供一种一站式地理大数据平台，平台由基础环境层、数据资源层、服务中心层、平台应用层和前端访问层组成；基础环境层包括服务器设备、网络设备、存储设备、安全设备、GIS服务产品、数据库管理系统、空间ETL软件和商业智能软件，用于为平台提供基础环境支撑；数据资源层包括空间ETL软件和数据仓库，用于通过空间ETL软件对数据进行预处理得到标准化结构数据，并将标准化结构数据装载至数据仓库；服务中心层包括地图API服务模块、空间ETL服务模块和BI设计服务模块，用于通过地图API服务模块、空间ETL服务模块和BI设计服务模块集成平台的业务逻辑；平台应用层包括数据管理模块、可视化模块和综合监管模块，用于通过数据管理模块、可视化模块、综合监管模块构成平台的功能应用；前端访问层，包括至少一个与平台连接的终端设备，用于与终端设备进行数据交互。
作为示例性地，通过在基础环境层设置服务器设备、网络设备、存储设备、安全设备、GIS服务产品、数据库管理系统、空间ETL软件和商业智能软件，能够利用基础环境层为一站式地理大数据平台提供基础环境支撑和保障。
通过在数据资源层设置空间ETL软件和数据仓库，能够利用空间ETL软件，根据业务需求和数据特征对数据进行预处理得到标准化结构数据，并将标准化结构数据装载至数据仓库，从而实现依据业务需求和数据特征分类管理多源数据，逐步将地理大数据标准化和结构化，为地理大数据深入分析挖掘奠定基础。
通过在服务中心层设置地图API服务模块、空间ETL服务模块和BI设计服务模块，能够利用地图API服务模块、空间ETL服务模块和BI设计服务模块集成平台的业务逻辑，即“GIS+BI”逻辑，将BI技术引入GIS技术中，基于BI智能思维来管理和挖掘地理大数据在空间分布形态、时间演变趋势和资源内在关系等方面的特征和规律，释放出地理信息资源中大量的数据价值，梳理数据与业务间的逻辑关系。
通过在平台应用层设置数据管理模块、可视化模块和综合监管模块，能够利用数据管理模块、可视化模块、综合监管模块构成一站式地理大数据平台的功能应用，从而实现数据管理、可视化和综合监管。
通过在前端访问层设置至少一个与一站式地理大数据平台连接的终端设备，能够与终端设备进行数据交互，使得终端设备可以快速访问一站式地理大数据平台，从而实现延伸工作场景，辅助数据驱动型决策。
在优选的实施例当中，所述通过空间ETL软件对数据进行预处理得到标准化结构数据，并将标准化结构数据装载至数据仓库，具体为：通过空间ETL软件，对结构化数据进行抽取、清洗、转换，对非结构化数据进行结构化、抽取、清洗、转换，得到标准化结构数据，并将标准化结构数据装载至数据仓库。
本实施例通过空间ETL软件对不同数据进行不同预处理，即对结构化数据进行抽取、清洗、转换，对非结构化数据进行结构化、抽取、清洗、转换，能够实现分类管理多源数据，逐步将地理大数据标准化和结构化，为地理大数据深入分析挖掘奠定基础。
在优选的实施例当中，数据仓库，用于存储基础地理信息数据、遥感影像数据、土地调查数据、国情监测数据、资源审计数据、耕地保护数据、高标农田数据和其他业务数据中的任一种或多种。
本实施例能够根据业务需求，通过数据仓库存储基础地理信息数据、遥感影像数据、土地调查数据、国情监测数据、资源审计数据、耕地保护数据、高标农田数据和其他业务数据中的任一种或多种标准化结构数据。
在优选的实施例当中，所述通过地图API服务模块、空间ETL服务模块和BI设计服务模块集成平台的业务逻辑，具体为：通过GIS Server、ETL Server、BI Server、SOLAP和SOAP服务集成业务逻辑。
本实施例通过将GIS Server、ETL Server、BI Server、SOLAP、REST等服务集成的“GIS+BI”逻辑作为业务逻辑，能够利用GIS技术和BI技术为数据表达提供了丰富多样的可视化形式，有利于优化数据的表达效果。
在优选的实施例当中，功能应用包括数据注册、数据字典、数据编目、元数据管理、地图交互、图表联动、填报更新、数据仪表分析、监管预警、预警处理、监管指标和监管评估中的任一种或多种。
本实施例通过在平台应用层内配置地图交互、图表填报更新、图表联动等数据可视化功能组件，能够利用数据可视化功能组件获取可视化形式的数据分析结果。
在优选的实施例当中，服务器设备包括数据库服务器和应用服务器。
在优选的实施例当中，GIS服务产品包括ArcGIS Enterprise软件，所述数据库管理系统包括GreenPlum数据库软件，所述空间ETL软件包括FME软件，所述商业智能软件包括FineReport报表软件。
其中，ArcGIS Enterprise是新一代的ArcGIS服务器产品，是在用户自有环境中打造Web GIS平台的核心产品，它提供了强大的空间数据管理、分析、制图可视化与共享协作能力。它以Web为中心，使得任何角色任何组织在任何时间、任何地点，通过任何设备去获得地理信息、分享地理信息，用户可以基于服务器进行影像和大数据的分析处理，以及物联网实时数据的持续接入和处理，并在各种终端(桌面、Web、移动设备)访问地图和应用，同时还以全新方式开启了地理空间信息协作和共享的新篇章，使得Web GIS应用模式更加生动鲜活。
GreenPlum是面向数据仓库应用的关系型数据库，采用了MPP(大规模并行处理)的架构，可支持50PB(1PB＝1024TB)级海量数据的存储和处理，且具有以下优点：(1)高并发：随着商业智能快速发展，BI用户对平台的访问频率和查询复杂度也快速提升，因此要求相应的数据库系统支持高并发查询，而Greenplum能够利用强大并行处理能力提供并发支持。(2)线性扩展：Greenplum与其他分布式大数据产品如Yonghong Z-DataMart一样采用了通用的MPP并行处理架构，在MPP架构中增加节点就可以线性提高系统的存储容量和处理能力。(3)高性价比：Greenplum数据库软件系统节点基于业界各种开放式硬件平台，如SUN/HP/DELL等厂商的PC Server等，在普通的x86 Server上就能达到很高的性能，性价比很高。同样，Greenplum产品的维护成本相比同类厂商也低许多。(4)反应速度：Greenplum通过准实时、实时的数据加载方式，实现数据仓库的实时更新，进而实现动态数据仓库(ADW)。基于动态数据仓库，业务用户能对当前业务数据进行BI实时分析-"Just In Time BI"，能够让企业敏锐感知市场的变化，加快决策支持反应速度。(5)高可用性：Greenplum是高可用的系统，在已有案例中最多使用了96台机器的集群MPP环境。除了硬件级的Raid技术外，Greenplum还提供数据库层Mirror机制保护，即每个节点数据在另外的节点中同步镜像，单个节点的错误不影响整个系统的使用。对于主节点，Greenplum提供Master/Stand by机制进行主节点容错，当主节点发生错误时，可以切换到Stand by节点继续服务。(6)系统易用：Greenplum产品是基于流行的PostgreSQL之上开发，几乎所有的PostgreSQL客户端工具及PostgreSQL应用都能运行在Greenplum平台上，在Internet上有着丰富的PostgreSQL资源供用户参考。
FME(Feature Manipulate Engine,简称FME)是加拿大Safe Software公司开发的空间数据转换处理系统，它是完整的空间ETL解决方案。该方案基于OpenGIS组织提出的新的数据转换理念"语义转换"，通过提供在转换过程中重构数据的功能，实现了超过250种不同空间数据格式(模型)之间的转换，为进行快速、高质量、多需求的数据转换应用提供了高效、可靠的手段。
FineReport报表软件是一款纯Java编写的、集数据展示(报表)和数据录入(表单)功能于一身的企业级web报表工具，它"专业、简捷、灵活"的特点和无码理念，仅需简单的拖拽操作便可以设计复杂的中国式报表，搭建数据决策分析系统。
在优选的实施例当中，终端设备包括PC端、移动设备、展示大屏中的一种或多种。
本实施例通过在前端访问层内设置至少一个与平台连接的终端设备，比如PC端、移动设备、展示大屏，能够与终端设备进行数据交互，使得终端设备可以快速访问一站式地理大数据平台，从而实现延伸工作场景，辅助数据驱动型决策。
如图2所示，一站式地理大数据平台的技术路线具体为：
(1)地理大数据前期调研：基于国情监测、国土核查、地籍调查、资源审计等应用需求，对数据进行分析、调查和梳理，包括监测体系、统计指标、空间分析、分类专题等，确定所需数据范围、类型及数据量，完成数据采集准备；记录并整理相关数据资源信息，进行集中存储及管理；基于目前工作中的数据应用现状进行分析，包括各种数据的存放情况、利用状况、价值评估等，从整体上把握数据仓库的建设。
(2)地理大数据分析和挖掘：基于软件、硬件、网络等支撑与保障条件，根据项目实际任务、数据质量的情况，将地理信息数据通过ETL技术进行抽取、清理、转换，形成数据仓库，对非结构化的文档资料进行信息提取、结构化等操作，逐步标准化、结构化大数据体系，建立数据间的关联关系。
为了提高海量数据的运行效率和计算分析速度，达到亿级数据秒级响应的效果，对数据仓库进行架构设计、数据模型构建、数据质量管理和性能优化，并持续优化以确定模型相关数据、特征、算法及参数；协同业务需求方共同验证模型效果，同时在整个BI产品生命周期内对模型进行跟踪，依据情况进行调整。
(3)“GIS+BI”模式可视化设计与开发：为了提供丰富多样的数据表达效果，需要确定可视化需求方案，选择合适的BI可视化方法对内容进行封装，包括数据架构、页面布局以及图表各种功能设计，实现数据可视化、地图可视化和管理功能，并完成前端交互开发及后台对应数据开发；与业务需求方沟通，跟踪反馈情况并对可视化方案进行优化，打造高效美观的地理信息数据分析展示新模式。
(4)智能平台辅助数据驱动型决策机制：数据驱动的首要条件是要针对业务提出问题，层层深入且具备逻辑推理特性，进一步转化为数据问题，然后从数据角度去建立决策逻辑。而可视化、动态的决策过程，能实现数据里隐性信息显性化，显性信息结构化，为业务人员随时随地获取相关知识进行业务操作提供可能。
基于多维度思维、时空思维、逻辑树思维、指数化思维等建立一套完整的从数据收集、整理、分析、挖掘、报告到转化成行业洞见和决策建议的流程，将按需被动式提供数据服务的工作模式，转变为标准化主动式数据产品供给的智能化数据分析模式。
综上所述，实施本发明的实施例，具有如下有益效果：
(1)结合GIS技术、BI技术和ETL技术建立了以新型GIS模式，即GeospatialIntelligence Support(地理信息智能支撑体系)为核心的一站式地理大数据平台；
(2)变革传统作业流程，通过一站式地理大数据平台提供数据驱动型管理机制，将按需被动式提供数据服务的工作模式转变为标准化主动式数据产品供给的智能化数据分析模式，有利于实现地理大数据智能化决策；
(3)利用ETL技术提供强大的大数据分析性能，做到亿级数据秒级响应，利用GIS技术和BI技术为数据表达提供了丰富多样的可视化形式，有利于优化数据的表达效果；
(4)基于BI前端零代码的方案，降低数据分析门槛，有利于节省工作时间和降低管理成本，且通过前端访问层接入多个终端设备，使得多个终端设备可以快速访问平台。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种一站式地理大数据平台，其特征在于，所述平台由基础环境层、数据资源层、服务中心层、平台应用层和前端访问层组成；
所述基础环境层包括服务器设备、网络设备、存储设备、安全设备、GIS服务产品、数据库管理系统、空间ETL软件和商业智能软件，用于为所述平台提供基础环境支撑；
所述数据资源层包括所述空间ETL软件和数据仓库，用于通过所述空间ETL软件对数据进行预处理得到标准化结构数据，并将所述标准化结构数据装载至所述数据仓库；
所述服务中心层包括地图API服务模块、空间ETL服务模块和BI设计服务模块，用于通过所述地图API服务模块、空间ETL服务模块和BI设计服务模块集成所述平台的业务逻辑；
所述平台应用层包括数据管理模块、可视化模块和综合监管模块，用于通过所述数据管理模块、可视化模块、综合监管模块构成所述平台的功能应用；
所述前端访问层，包括至少一个与所述平台连接的终端设备，用于与所述终端设备进行数据交互。
2.如权利要求1所述的一站式地理大数据平台，其特征在于，所述通过所述空间ETL软件对数据进行预处理得到标准化结构数据，并将所述标准化结构数据装载至所述数据仓库，具体为：
通过所述空间ETL软件，对结构化数据进行抽取、清洗、转换，对非结构化数据进行结构化、抽取、清洗、转换，得到所述标准化结构数据，并将所述标准化结构数据装载至所述数据仓库。
3.如权利要求1所述的一站式地理大数据平台，其特征在于，所述数据仓库，用于存储基础地理信息数据、遥感影像数据、土地调查数据、国情监测数据、资源审计数据、耕地保护数据、高标农田数据和其他业务数据中的任一种或多种。
4.如权利要求1所述的一站式地理大数据平台，其特征在于，所述通过所述地图API服务模块、空间ETL服务模块和BI设计服务模块集成所述平台的业务逻辑，具体为：
通过GIS Server、ETL Server、BI Server、SOLAP和SOAP服务集成所述业务逻辑。
5.如权利要求1所述的一站式地理大数据平台，其特征在于，所述功能应用包括数据注册、数据字典、数据编目、元数据管理、地图交互、图表联动、填报更新、数据仪表分析、监管预警、预警处理、监管指标和监管评估中的任一种或多种。
6.如权利要求1所述的一站式地理大数据平台，其特征在于，所述服务器设备包括数据库服务器和应用服务器。
7.如权利要求1所述的一站式地理大数据平台，其特征在于，所述GIS服务产品包括ArcGIS Enterprise软件，所述数据库管理系统包括GreenPlum数据库软件，所述空间ETL软件包括FME软件，所述商业智能软件包括FineReport报表软件。
8.如权利要求1所述的一站式地理大数据平台，其特征在于，所述终端设备包括PC端、移动设备、展示大屏中的一种或多种。
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