黄  蔚 ¹    张红平 ¹    李  恒 ¹

（1  国家基础地理信息中心）

地理信息公共服务平台“天地图”（以下简称“天地图”）是政府部门提供地理信息公共服务的重要载体，它以分布式地理信息数据为基础，以网络化地理信息服务为主要方式，以互联网、电子政务内外网为依托，集成国家、省、市（县）三级基础地理信息资源以及行业部门的专题信息资源，为政府、企业、公众等用户提供权威、标准、统一的在线地理信息服务，其表现形式为政府网站。

“天地图”融合集成了多要素矢量数据、多分辨率遥感影像数据、地形数据、地名地址及关注点等数据，构建了能够满足多样化应用需求的在线服务数据资源体系，形成了基础地图、地名检索、地理编码、路径规划、要素服务、数据可视化等开放服务，并为用户提供了丰富的开发资源，具备一站式在线地理信息服务能力，于2011年1月正式上线。开通上线后，每年推出新的版本，通过技术升级、数据更新、推广应用、推动共享来满足越来越多的用户需求。经过多年发展，“天地图”已进入稳定发展的关键时期，其应用领域不断拓展、应用深度不断加深，基础性、公益性的战略定位得到进一步加强。以在线网络化方式提供集成式地理信息服务的模式得到用户广泛认可，全方位服务格局逐步打开。“天地图”已经广泛应用于宏观决策支撑、政务应用和社会服务等方面，许多专业部门的日常业务已全面使用，为水利、公安、农业、林业、统计、环境、民政、气象、教育、安全、交通、应急、央视等行业或领域提供专业地理信息服务支撑。

“天地图”的建设初衷，一是彻底转变传统测绘地理信息服务方式，从而解决用户在使用海量地理信息资源时遇到的技术与政策瓶颈，包括专业技术、经费投入、更新维护、资料获取等方面的困难；二是推进地理信息资源开放与共享，并充分发挥通过地理位置关联各类专题信息的作用，实现以位置为核心的时空大数据的集成化服务，从而推动更深层次、更广范围的各类地理信息共享，有效消除信息孤岛，催生新的应用业态；三是使用户摆脱对国外地理信息服务平台的依赖，维护国家地理信息安全。

“天地图”在建设初期，结合我国测绘地理信息管理特点，采用了“分建共享”的建设与运营模式，通过服务聚合方式实现了全国地理信息数据资源一体化在线服务，对于促进地理信息开放共享发挥了重要作用。2019年，自然资源部对“天地图”建设作出新部署，要求各级节点树立全国“一盘棋”思想，推动“公众版”一体化建设，开展了以“五统一”为基本特征的统一在线服务功能体系建设。同年，为了提升一体化服务支撑能力，“天地图”完成了从自建数据中心向公有云的迁移。这是自然资源部内首个完全基于公有云服务的大型地理信息服务平台，上云后平台可靠性及稳定性得到极大提升。2020年12月，《地理信息公共服务平台管理办法》正式发布。2021年，“天地图”建立了基于矢量瓦片的地理信息公共服务的完整技术体系，首次发布了基于矢量动态渲染的高清地图，打破了栅格瓦片地图固定级别的浏览模式，实现了电子地图的无级缩放，用户可按需定制地图内容。2022年9月，《自然资源部办公厅关于开展新一代地理信息公共服务平台(天地图）建设试点工作的通知》发布，标志着新一代地理信息公共服务平台（简称新一代平台）建设试点工作正式开启。2023年3月，《新一代地理信息公共服务平台（天地图）建设试点技术实施方案》正式印发实施，标志着新一代“天地图”平台的建设正式启动。

（一）国外发展概况

美国最早于1993年启动“国家信息基础设施”(NII )建设；次年签署建立“国家空间数据基础设施”(NSDI)总统令(Goodchildetal，2007)；2009年签署《透明和开放的政府备忘录》，发布“开放政府计划”网站；2011年启动“地理空间平台”(Geospatial Platform)计划；2013年发布《美国国家空间数据基础设施战略规划(2014-2016 )》；2018年颁布《地理信息数据法案》，首次将国家空间数据基础设施的角色定位、建设内容、主责部门写入联邦法律；2020年11月，联邦地理数据委员会(FGDC)发布《美国空间数据基础设施战略规划(2021-2024 年)》。

欧盟于2007年颁布“欧盟空间信息基础设施”(INSPIRE)建设法令，通过空间信息基础设施建设的应用， 大力促进本国和各国间的地理空间信息的共享。

英国最早于2000年开始建设“数字国家框架”(DNF )；2010 年发布“政府数据共享”网站；2012 年，建立首个“开放式数据研究所”(ODI)；2013年，启动“国家信息基础设施”(NII)建设；2016年，内阁办公室颁布《开放政府合作组织英国国家行动计划(2016-2018)》。

此外，加拿大、澳大利亚、日本、韩国、新加坡等国家均有与地理空间信息基础设施发展相似的建设规划，已初步建成一系列的平台网站。

（二）国内面临形势

1998年，我国建立了跨部门的地理空间信息协调机构，加强了对国家空间信息基础设施建设和应用的指导与协调。经过20多年的建设，当前我国国家地理空间信息基础设施已具有一定基础。面对云计算、大数据、人工智能等新技术不断从概念到落地，“天地图”建设要不断适应新的应用需求，坚持问题导向与目标导向，更好地应对新的形势发展。为此，我们需要深入剖析地理信息公共服务的构成，从其内在实质及逻辑关系出发，进一步厘清“天地图”的发展思路。按照“天地图” 提供地理信息公共服务的基本定位与特点，可以发现服务对象、服务内容和服务手段是其基本的构成元素。服务对象是对用户群体的划分，包括政府、企业、公众等，为满足不同用户的应用需求，需要针对不同的用户对象提供差异化服务；服务内容要为服务对象提供切实所需，能够满足目标群体的应用需求，这样才能体现出服务的价值；服务手段是地理信息公共服务过程中所采用的实现路径，包括技术、政策与理念等。从系统论的观点出发，服务对象、服务内容和服务手段三者之间要准确耦合，整体结构才能有效运转。服务内容要满足服务对象的需求，服务手段不仅要支撑服务内容的高效、准确实现，还要为服务对象提供更好的应用体验。反过来，服务对象的不同需求影响具体的服务内容，服务内容也需要根据不同的内容影响服务手段。同时，服务手段会制约服务对象的应用效果。服务对象、服务内容、服务手段三者间互为制约、互为促进、互为影响，每一个元素的“输出”同时也是另一个元素的“输入”。“输出”与“输入”之间契合度越高，作为整体的系统运行就会越有效， 服务的效果也就会越有效。

因此，需要着力解决好服务对象、服务内容、服务手段三者间的准确耦合问题，在地理信息公共服务平台总体架构、全国各级节点间的协同能力、数据深度融合与广泛集成等方面采用新理念、新模式、新技术，不断提升地理信息公共服务的水平与能力，既要服务于自然资源“两统一”职责，为林草、土地、地质、矿产、海洋等自然资源业务提供地理信息支撑，更要服务于全社会，促进地理信息广泛深入应用。这是履行《中华人民共和国测绘法》赋予的法定职责的要求，要坚持国家立场，按照“‘天地图’既是政府服务的公益性平台、产业发展的基础平台，又是方便 群众的服务平台、国家安全的保障平台”的定位，以加强基础地理信息资源开发利用为主线，以扩大地理信息数据开放共享为导向，推动“天地图”集约共享、转型升级，建立长效运行机制，上下联动，形成合力（黄蔚，2020）。

（一）建设模式

1. 体系架构

“天地图”由自然资源部统筹全国各地自然资源部门，按照一体化建设模式、遵循统一技术要求开展建设， 包括国家级节点、省级节点和市（县）级节点。

国家级节点是全国地理信息公共服务平台的总枢纽，汇聚、整合全国各类地理信息公共产品，并为地方节点提供统一的基础底图、应用程序接口(API)、目录发布、用户管理等功能与服务。省级节点、市(县)级节点汇聚、整合本地区各类地理信息公共产品，逐级向上融合共享，并集成国家级节点提供的相关功能与服务。

2. 组织管理

地理信息公共服务平台管理工作坚持全国统筹、分级负责、共建共享、协同服务、安全可控的原则。

自然资源部地理信息管理司承担全国地理信息公共服务平台工作的统筹、协调、指导和监督。国家基础地理信息中心负责国家级节点的建设、运行维护和应用推广，以及基础地理信息资源的建设和更新维护。自然资源部国土卫星遥感应用中心负责国家级节点卫星影像资源的建设和更新维护。国家海洋信息中心负责国家级节点海洋地理信息资源的建设和更新维护。县级以上地方自然资源主管部门负责本行政区域地理信息公共服务平台工作的统筹、协调、指导和监督，组织相关单位开展本级节点的建设、数据更新、运行维护和应用推广。

3. 品牌标识

“天地图”是地理信息公共服务平台的品牌标识，地理信息公共服务平台简称为“天地图”。

国家级节点命名为国家地理信息公共服务平台。省级节点按照“省级行政区域全称+地理信息公共服务平台”的规则命名，简称按照“天地图·省级行政区域名称”的规则命名。新疆生产建设兵团节点命名为“新疆生产建设兵团地理信息公共服务平台”，简称为“天地图·兵团”。市（县）级节点按照“市（县）级行政区域全称+地理信息公共服务平台”的规则命名，简称按照“天地图·市（县）级行政区域名称”的规则命名。若市（县）级节点简称与省级节点简称重名，则按照“天地图·市（县）级行政区域全称”的规则命名。

4. 综合评估

为推动“天地图”建设与应用工作，持续提升面向社会的地理信息公共服务能力，实现地理信息数据开放共享，自然资源部自2013年起开展“地理信息公共服务平台综合评估”工作，评估对象为31个省级节点。各省份根据本地需求，再对本省份的市（县）级节点进行综合评估。评估内容为年度省级地理信息公共服务平台建设与应用综合情况，包括在线地理信息服务数据更新、地理信息资源目录、地理信息应用与服务、运行维护、特色工作等5个方面。评估主要采取资料收集、技术监测、问卷调查等方式，分日常巡检和集中评估两个阶段进行。评估总分值为105分（评估分值按照四舍五入的原则，精确到小数点后1位），评估结果按照分值进行排序，由低到高分为（一星至五星）5个等级，评估结果在自然资源系统内进行通报。

（二）关键技术研发

近年来，重点围绕地理信息公共服务平台融入自然资源管理后的建设要求，突破在线服务数据融合与联动更新、跨节点统一用户管理、地理信息服务中台等关键技术，建立了基于云计算的“天地图”在线服务支撑体系，显著增强了“天地图”在重大国情国力调查、自然资源管理、政府管理决策、经济社会发展等领域的信息服务保障能力，取得了重大社会经济效益。

1. 地理信息公共服务平台一体化建设顶层设计

提出了一体化建设的总体技术要求，提出了统一标准基础服务、统一应用程序接口、统一域名、统一界面样式、统一用户管理的“五统一”建设模式，在地理信息公共服务平台国家、省、市（县）三级节点总体架构的基础上，进一步明确了节点间的协同工作机制，进一步健全了全国一体化的在线服务数据资源体系和功能体系。

2.  突破地理信息公共服务平台一体化建设系列关键技术

自主研发了平台软件系统。创建了跨平台分布式节点统一用户认证与管理技术方法，构建了地理信息公共服务平台用户身份模型，突破了业务系统接入跨域认证、异构用户认证系统统一集成多因素认证等技术难点，实现了“天地图”用户的统一认证与管理；突破了高并发场景下多源异构地理信息公共服务精准权限管理与流量管控技术瓶颈，研发了面向海量地理信息服务API的管理中台技术，解决了同一服务多种接口（如OGC WMTS和Rest风格接口地图服务）的一致性处理、服务实时更新推送、单点故障规避等技术难点，实现了海量地理信息服务API的高效治理，全面简化了地理信息服务API的开发应用；创立了地理信息公共服务访问日志用户时空行为的分析计算数据模型，建立了云计算与大数据支撑下的海量日志实时分析与展示技术，极大提升了“天地图”整体运维水平。研发了矢栅一体化地图渲染引擎，可以支持基于一套矢量数据集，并行生产经纬度坐标和墨卡托投影平面直角坐标的栅格和矢量瓦片，有效提升了服务效率。

3. 建立在线服务数据联动更新技术体系，提升数据时效性

开发了国家、省、市（县）三级数据联动更新技术，建立地理信息服务平台在 线服务数据联动更新技术体系，规定了在线服务数据联动更新的内容、形式、处理要求、在线提交要求，以及国家、省、市（县）三级节点数据审核要点及进度要求，用于指导全国各级节点全面开展增量数据在线联动更新。开发了在线更新系统，具备在线编辑、数据提交、数据统计、批次审核、审批统计、评估得分等功能模块，实现了国家、省、市（县）三级审核功能，支持各级节点自主设置管理员和审核人员，支持数据的逐级、跨级审核，支持审核工作量统计，有效支撑了分布式资源节点快速更新数据或众包数据的在线审核与快速更新。开发了“天地图”微信小程序，该小程序主要定位于用户信息反馈及众包更新，集成了高清矢量地图、影像地 图和地形地图，用户可以通过“天地图”微信小程序便捷提供地图数据更新信息或对已有信息提出修改意见，这些信息通过在线更新系统数据进行审核后用于在线服务数据更新。开发了地名地址管理系统，该系统提供了基于图形界面的地名地 址、地名分类、行政区划、品牌词、同义词、地标等数据编辑处理、批量更新等功能，提升了地名地址数据的管理维护效率。

1)多源多尺度矢量数据融合技术

提出了顾及数据位置精度、精细程度、现势性、属性完整度、空间拓扑关系、时间标签等多特征的矢量数据融合技术，设计了增量更新的自动同步技术，实现了 铁路、公路、水系、植被、境界与政区、居民地、地名地址与关注点等矢量数据的融合更新。

该方法突破了传统按照比例尺制图的地理数据采集与组织模式的局限，建成了首个覆盖全国 1-18级、一体化的地理信息公共服务数据库，成为地理信息公共服务的最核心内容。

2)基于众包理念的在线协同更新技术

提出了基于溯源信息模型的众包地理信息数据模型，建立了国家、省、市（县）三级审核技术流程，实现了在线更新数据的全流程跟踪，平台数据由定期更新向动态实时更新转变。设计了面向专业用户与普通公众的差异化采集方法，研制了电脑端和移动端两种采集终端。

4. 构建基于混合云架构的“天地图”运行支撑环境，全面实现在线地理信息服务云升级

设计了基于云计算的数据快速更新、软件系统快速部署、资源弹性扩展的技术方法与工艺流程，建立了云上安全服务支撑体系，通过了等保三级认证。建立了混合云研发与服务架构，提升了“天地图”的整体运行支撑能力。基于“天地图”地理信息服务数据的特点，完成基于云存储的数据库改造升级，可同时满足“天地图”的数据发布与质检应用需求，极大地提升了数据更新运维工作效率。解决了海量数据的快速更新与备份同步、软件升级迭代部署、网络安全防护等难题，保障了“天地图”平台稳定高效运行。采用微服务架构，将通用的地图发布、坐标转换、网络地址定位、政区快速定位等业务以共享服务化形式进行改造，形成服务云化，加速了各类应用系统的集成速度。

1)跨区域、跨平台统一用户认证技术

创新提出了跨平台、分布式节点统一用户认证与管理技术方法，构建了地理信 息公共服务平台用户身份模型，结合商用密码技术突破了业务系统接入跨域认证、多认证系统集成等技术难点。实现了地理信息公共服务平台省级以上节点用户的统一认证与管理，全面支持“一个账号、一个密码、登录一点、全平台访问”，全国31个省级节点已经全部实现了用户打通，截至2023年第二季度“天地图”累计注册用户89.85万个。

2)多源异构地理信息服务集成与授权管理

提出面向海量多源异构地理信息服务API集成技术，全面简化了地理信息服务API开发。研制了高性能API网关技术，实现了API认证、鉴权、安全、流量 管控、缓存、熔断、灰度发布、监控报警等功能。集成服务超过1000个，日均支撑了超过8亿次API的请求响应，鉴权时间损耗达到毫秒级。

3)面向公共服务的高清地图服务技术体系

提出了几何属性解耦的矢量瓦片数据编码与加密技术，保护数据版权与安全；攻克了海量地图瓦片并行构建技术，相比商业地理信息软件效率呈倍数提升；研制了矢栅一体化地图瓦片快速生产系统，支持规模化地理信息公共服务地图高效制作。

4)基于混合云的地理信息公共服务运行支撑体系

研发了混合云场景下地理信息数据安全更新、软件更新迭代、资源弹性扩展等技术方法，实现了大规模云原生地理信息服务研发应用与部署；构建了云化网络服务模式与安全保障技术，支撑了地理信息公共服务平台的安全、稳定与高效运行。

5. 建立地理信息公共服务平台群体用户访问行为感知新模式

1)公共地图群体用户时空行为感知

提出了“天地图”群体用户访问行为时序特征模型，定量地表达了用户在“天地图”中漫游的时空分布特征和聚集特征。提出了公共地图领域用户访问关注目标提取方法， 建立了“访问行为、时空数据、服务资源”相互协同的时空效用模型。

2)“天地图”日志数据实时分析系统

基于云存储与大数据技术研发了顾及用户访问时空特征“天地图”日志数据实时分析技术系统，首次全方位量化了国家地理信息公共服务平台访问特征，为地理信息公共服务顶层设计、规划建设和政策制定提供了有力支撑。

（一）应用成效

“天地图”目前已经成为影响力较大的互联网地图服务平台。截至2022年底，已累计注册用户超过84.56万个，授权应用超过76.34万个，日均地图访问超过8亿次；支撑了自然资源、生态环境、公共安全、科研教育、交通运输、水利、农业、民政、气象、地震、住建、能源等许多行业或部门的地理信息应用需求，还广泛应用于中央电视台、新华网等权威媒体；为第四次全国经济普查、第二次全国污染源 普查、第七次全国人口普查、第一次全国自然灾害综合风险普查等国家重大国情国 力调查提供了地理信息服务支撑。此外，“天地图”为大量互联网地图应用中小微 企业提供了基础性的地理信息资源，支撑他们开发出更多满足用户个性化需求的应用，更好地服务于大众。

“天地图”有效促进了地理信息资源共享和高效利用，满足了社会经济发展对地理信息服务的迫切需求。取得的应用成效总结如下：一是有效解决了地理信息资源开发利用技术难度大、建设成本高、开发周期长、动态更新难等困扰用户的突出问题，提高了地理信息资源利用效率；二是通过基础地理信息与专题地理信息的服务聚合，推动了政务地理信息资源的共享，是政务信息化建设的重要支撑；三是提供了增值开发服务接口，带动了测绘地理信息服务深化，推进了地理信息产业发展；四是清晰、准确地表达了我国对南海诸岛、藏南地区、钓鱼岛等区域的领土主张，起到了宣示我国领土主张、捍卫国家主权的作用。

（二）各领域的应用场景和案例

1. 维护国家地理信息安全

“天地图”作为我国权威、官方的地理信息在线服务平台，清晰、准确地表达了我国对南海诸岛、钓鱼岛以及藏南地区等区域的领土主张，宣示了我国领土主张，捍卫了国家主权、安全和领土完整。同时，“天地图”作为拥有完全自主知识产权、安全可控的地理信息在线服务平台，打破了国外地图和地理信息服务市场的长期垄断，保障了我国地理信息供应链安全，为维护国家安全发挥了突出作用。

2. 服务经济社会发展

服务经济社会发展是“天地图”的本色。目前，“天地图”在重大国情国力调查，生态环境、公共安全、交通运输等政务领域，中央电视台、新华网等权威媒体，以及中小企业增值应用等经济社会发展方面广泛应用。

1) 服务第二次全国污染源普查、第四次全国经济普查、第七次全国人口普查、 第一次全国自然灾害综合风险普查等重大国情国力调查领域

第二次全国污染源普查由中共中央、国务院统一部署，普查对象是我国境内排 放污染物的工业污染源、农业污染源、生活污染源、集中式污染治理设施、移动源。“天地图”为本次普查提供基础地理信息服务部署与技术服务，包括基础地理信息数据预处理、基础地理信息服务前置部署与调试服务、服务前置功能测试、运行维护及技术支持等服务，有力支撑了污染源普查业务需求。第四次全国经济普查是把握经济发展新变化和新特征、推动我国经济高质量发展的客观需要，以摸清我国最新家底和国力。“天地图”在本次普查中提供了基础地理信息服务，有力支撑了经济普查地图服务需求。同样，在第七次全国人口普查、第一次全国自然灾害综合风险普查等重大国情国力调查中，“天地图”为各类普查提供了基础底图服务，发挥了重要的地理信息支撑保障作用（图1）。

2) 服务公安部、民政部、水利部、生态环境部、中国海事局、中国气象局、国家文物局、中国地震局等公共安全、生态环境、交通运输等政务领域

公安部警用地理信息系统全称为警用地理信息系统后台调度及街面巡逻盘查系统，主用于警务的主分支系统。该系统以公安信息网络为基础，以“天地图”为地图支撑，在公安业务管理、信息共享和决策支持中发挥了重要的地理信息支撑保障作用。民政部国家地名信息库、水利部水文情报预报系统、生态环境部全国排污许可证管理信息平台、中国海事局船舶自动识别信息服务平台、中国气象局国家突 发事件预警信息发布网、国家文物局监测云(遗产地管理系统)、中国地震局中国地震动参数区划图等平台网站常态化调用“天地图”地图服务，发挥了重要的地理 信息支撑保障作用，有力支撑了其各类核心业务（图2）。

图2 “天地图”服务民政部和生态环境部信息系统的截图

3)服务中央电视台、新华网等权威媒体

中央电视台、新华网等权威媒体常态化以“天地图”为基础底图展示新闻地点，开展新闻报道，通过调用“天地图”地图服务接口为《东方时空》栏目组开发新闻地图应用系统（图3）。此外，“天地图”还在《远方的家》栏目、《直播长江》大型特别报道等节目中提供地图服务和技术支持。

图3 “天地图”服务中央电视台《直播长江》大型特别报道的截图

4)服务中小企业增值应用

作为产业发展的基础平台，“天地图”始终坚持测绘地理信息“两支撑、一提升”的基本定位，高度重视服务中小企业增值应用。由行业领军中小企业研发的“奥维地图”“图新地球”“两步路户外助手”“六只脚”“钓鱼互动地图”“新知户外地图”等一大批移动端应用小程序均以“天地图”作为基础底图服务，已较多地应用于野外勘探、小区规划、移动公司基站维护、电力公司前期规划、路政设施、高速公路实施放样、森林防火、野外救援、驴友探险等诸多领域（图4）。

图4 “天地图”服务中小企业增值应用的截图

3. 服务自然资源管理

服务自然资源管理是“天地图”的本色。2018年机构改革以来，“天地图”立足“两支撑、一提升”，打造公共数据资源体系，持续为土地、林草、地质、矿产、海洋等自然资源管理业务提供服务。

在自然资源部土地规划业务管理领域，国土调查云、国土空间基础信息平台、自然资源执法综合监管平台、农村乱占耕地数据汇交平台等系统均以“天地图”作为基础底图开展业务管理工作（图5）。

图5 “天地图”服务土地规划业务和自然资源管理业务的截图

在国家海洋局海域海岛业务管理领域，中国海洋卫星数据服务系统、中国海洋预报网、海域动态监视监测管理系统、海洋科学数据系统等平台网站、国家海事交通安全管理(AIS)信息服务平台也常态化调用“天地图”地图服务接口，有力支撑了海洋业务管理（图6）。

图6 “天地图”服务海域海岛业务管理的截图

在中国地质调查局地质云、地质灾害预警管理系统等地质业务管理领域，国家 林业和草原局造林绿化落地上图系统、全国林地一张图等林草业务管理领域，“天地图”为各业务系统提供了基础地理信息服务，发挥了重要的地理信息支撑保障作用（图7）。

图7 “天地图”服务林草业务管理的截图

“天地图”已经成为我国迄今为止最大的由政府主导建设的互联网地理信息公共资源。进入新发展阶段，为了更好地满足各类用户对于可开放能共享的公共地理信息资源的迫切需求，还面临着许多新的挑战。下一步，我们将以新的发展理念为指引，加强创新思维，不断推动“天地图”的高质量发展，更好地发挥出“天地图”服务经济社会发展、服务自然资源管理方面的重要基础性作用。