城市住房保障數字地圖系統設計與實現

王新剛，孔云峰

（1.河南大學 環境與規劃學院，河南 開封 475001）

城市住房保障數字地圖系統設計與實現

王新剛1，孔云峰1

（1.河南大學 環境與規劃學院，河南 開封 475001）

針對公眾對于住房保障信息的需求，設計并實現了一個互聯網城市住房保障數字地圖系統。系統采用基于SOA架構的WebGIS技術，集成地理數據庫、Web地圖服務、RIA等技術。詳細探討了系統功能設計、地理數據庫設計和ArcGIS程序設計。通過Flash Builder、Python、JavaScript等程序設計，實現了瀏覽器端住房保障地圖制圖、信息查詢和更新維護等應用。

住房保障；地圖；系統設計

目前，我國住房保障工作重點是解決低收入家庭住房問題。規范住房保障業務管理流程，提高保障住房分配效率與公平性，是地方政府主管部門的重要任務。針對公眾和管理決策部門的需求，有必要建立GIS住房保障數字地圖系統，提供保障住房的規劃、項目、房源、環境、統計等信息的查詢和分析。我國城市住房保障事業總體上處于初級發展階段，仍在不斷探索住房保障的空間規劃、投資模式、公平分配和可持續發展機制[1-3]。建立住房保障地理空間數據庫，制作專題地圖，向社會發布住房保障信息，對于提升城市住房保障管理水平、促進住房分配公平具有重要的意義。

GIS專題制圖和空間分析在住房保障決策和服務方面作用巨大。從地理空間的角度，保障住房的集中建設，會造成低收入群體的空間聚集[4]。保障住房的空間選址會影響整個城市的社會空間演變[5]，保障住房遠離經濟型公共交通設施和公益型服務設施，將導致“集中化”和“邊緣化”的空間分異行為[6]。基于公平、公開原則，以數字地圖展現保障住房空間規劃、項目建設、房源分布、保障對象、補貼統計、配租狀況等信息，為公眾提供其所關心的住房保障信息，是公眾參與住房保障事業的基礎；同時為住房保障需求分析、戰略規劃、項目選址、房源籌集等提供決策依據，便于管理部門科學分析保障住房的空間布局與規劃選址。

基于以上分析，本文針對城市住房保障管理需求，利用WebGIS技術，設計并開發住房保障數字地圖系統。系統部署在互聯網環境中，能為管理人員和社會公眾提供一個基于地圖的住房保障信息應用平臺。

1 系統架構設計

面向服務的體系架構（SOA）是一種全新的軟件體系架構，以松耦合、位置透明、協議透明等特點逐步成為最有發展前途的體系結構[7]。具體應用程序的功能是由一些松耦合并且具有統一接口定義方式的服務組件組合構建起來的。基于SOA的架構是從業務操作和流程的角度構建的，能夠提供良好的業務擴展性；服務請求者到服務提供者的綁定與服務之間具有松耦合性；所有的程序功能封裝為不同的服務，具有開放性。

為滿足公眾用戶的需求，住房保障數字地圖系統采用SOA架構，基于GIS Web Service技術實現一站式服務管理，形成空間數據共享和互操作機制，并在瀏覽器環境下獲得空間信息查詢瀏覽功能，實現了分布式環境下數據、功能與應用服務。整個系統劃分為數據層、服務層、業務邏輯層和表現層（圖1）。

圖1 系統架構

以ESRI ArcGIS為例，各層的實現方式如下：① 在數據層，基于Geodatabase管理基礎地理數據和住房保障業務數據，使用ArcGIS完成數據整理、數據庫設計、數據庫建庫和地圖設計。②服務層提供地圖制圖、地圖編輯、地理分析和數據交換等服務，采用ArcGIS Server創建各類服務。③業務邏輯層搭建在ArcGIS Server平臺上，通過API編程實現地圖制圖、數據查詢、地圖數據維護、數據交換等功能，以及在線地圖資源的調用。④表現層支持在常見瀏覽器中以網頁的形式運行系統。

2 系統設計

2.1 功能設計

系統功能設計如圖2，實現了“一圖知保障”。社會公眾需通過互聯網絡，瀏覽和查看城市的各類住房保障空間規劃、項目和房源分布的詳細信息等；了解市區、街道和社區不同尺度住房保障申請、補貼、配租和購買統計狀況；通過地圖查看某個項目或房源周邊地理環境，包括區位、交通、環境、設施等。業務管理人員可通過系統維護地理數據。系統分為公眾版（外網）和專業版（內網），其中地圖維護和系統接口僅包含在專業版。

圖2 系統功能結構圖

2.2 地理數據庫設計

根據數據需求，將地理數據劃分為專題數據和基礎數據。專題數據包括規劃數據、項目數據、房源數據、住房保障統計、基礎房產等。基礎地理數據底圖作為住房保障專題數據的參考信息，可采用城市基礎地圖，也可采用在線地圖。圖層設計如表1所示。

表1 地理數據類型和圖層設計

為便于住房保障數據的GPS采集，也充分利用在線地圖資源，專題地圖數據采用WGS84地理坐標系。地圖設計中采用Web墨卡托投影空間參考坐標系，方便專題數據與在線地圖進行疊加，避免城市基礎地理建庫與更新的成本。利用Google、ArcGIS、Bing、百度等在線地圖作為底圖，具有多方面的好處：訪問速度快，地圖更新較為及時，對公眾免費，商業化應用收費也相對低廉。因我國法令要求在線地圖必須加密，其位置有非系統性的偏移，在地圖系統中需進行一定精度的糾偏。對于住房保障地圖，通過ArcGIS Server軟件發布Web服務。在Web地圖等服務的支持下，進行應用系統設計和開發。

2.3 程序設計

基于SOA架構和Web底圖服務，可采用多種常見的程序設計方式進行系統軟件開發。根據系統功能需求的特點，可采用4種方式設計程序：①Flash Builder程序設計。基于ArcGIS FlexViewer開發富客戶端WebGIS，實現地圖操作、地圖內容選擇、底圖選擇、空間查詢、文字查詢、地圖數據維護、地圖保存等功能，為用戶提供一個界面美觀、操作簡單的信息查詢與更新地圖系統。②JavaScript程序設計。基于地圖API，設計交互式地圖網頁，實現地圖底圖管理、專題制圖、地圖操作等基本功能，主要用于和其他系統集成，方便其他系統將住房保障地圖嵌入其界面中。③ASP．Net程序設計。住房保障地圖提供了基本的住房保障信息，用戶如查詢更詳細的住房保障信息信息，需要從其他業務系統調用。住房保障統計信息也處于持續的更新中，需要在底圖中及時更新。為保證系統數據的實時性和安全性，采用Web Service技術實現地圖系統與其他系統間的數據交換。通過ASP．Net網頁和C#程序設計實現地圖系統與住房保障信息系統的信息交換，保證地圖系統的實時性，并適時查詢住房保障業務數據細節。④Python程序設計。基于ArcGIS提供的Python站點包，設計ArcGIS地理處理工具，如基礎地圖更新、地圖投影變換等，輔助地圖系統中一些功能在服務器端實現。

3 關鍵技術

本文采用ArcGIS提供的WebGIS框架進行系統軟件開發，并在湖北省黃石市投入使用，界面效果如圖3所示。除使用常規WebGIS開發技術外，作者利用FlexViewer微件、HTML頁面iFrame、Python等程序設計技術完成了系統開發。

圖3 系統界面

ArcGIS FlexViewer微件（Widget）是為實現某項特定功能而對一組相關操作的封裝，可以實現地圖資源的調用和服務器端資源的訪問。微件可以獨立開發，通過配置文件決定提供微件的種類，從而決定系統實現的業務功能。圖4中BaseWidget是所有 Widget的基類，每一個 Widget都將編譯成獨立的 swf文件。IBaseWidget接口定義了 WidgetManager與Widget進行交互的方法，BaseWidget實現了這個接口。

本文使用ArcGIS FlexViewer提供的微件技術設計了多個地圖操作功能，包括按行政區地圖導航、地圖底圖選擇、當前地圖保存等微件。

圖4 Widget設計原理圖

為滿足在其他系統嵌入住房保障地圖的需求，本系統提供了地圖調用接口。設計HTML地圖頁面，該頁面通過iFrame方式潛入到其他頁面中，宿主頁面調用地圖頁面的JavaScript函數控制地圖導航和內容更新。本系統提供了住房保障統計地圖、住房保障項目、住房保障房源等地圖調用接口。這些頁面可以直接調用，也可以通過iFrame標簽嵌入在其他頁面中。圖5是將住房保障統計地圖嵌入住房保障信息系統的一個示例。

圖5 社區申請住房保障的統計地圖

ArcGIS Python程序設計能方便地處理服務器端較為復雜的GIS操作。本系統采用Python程序設計實現基礎地圖數據更新、基礎房產數據查詢與更新等功能。利用ArcPy提供的地理數據查詢、投影變換、導出等功能開發若干系統維護工具，并發布工具為Web地理處理服務，使得系統維護功能開發極為簡單。

4 結 語

城市住房保障數字地圖系統是基于互聯網的住房保障信息地圖展示、查詢和維護的GIS應用平臺。采用SOA架構設計，具有較好的開放性和擴展性；應用ArcGIS軟件，具有強大的地理數據管理、地圖制圖、地圖服務功能；引用在線地圖作為地圖底圖，提供了高分辨率的影像和街道圖，地圖內容豐富；利用多元化的程序設計方法，解決地圖數據更新、與其他系統集成、地圖管理等技術問題；使用RIA與聚合技術，實現良好的用戶操作體驗和響應速度。系統是公眾參與保障事業的信息平臺，也為管理部門科學分析和規劃保障性住房提供了決策依據。

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[2] 宋偉軒．大城市保障性住房空間布局的社會問題與治理途徑[J]．城市發展研究，2011,18(8):103-108

[3] 李赫．保障性住房可持續發展研究[D]．長春:長春工業大學，2013

[4] 焦怡雪．促進居住融和的保障性住房混合建設方式探討[J]．城市發展研究，2007,14(5):57-61

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[6] 郭菂，李進，王正．南京市保障性住房空間布局特征及優化策略研究[J]．現代城市研究，2011(3):83-87

[7] Reilly D，Reilly M． Java 網絡編程與分布計算[M]．北京:機械工業出版社，2003

P208

B

1672-4623（2015）06-0164-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.06.055

王新剛，博士，主要從事地理信息系統和城市問題等研究。

2014-05-29。