基于空間信息技術的人口管理信息系統設計與應用

巫孝君

（成都理工大學 工程技術學院，四川 樂山 614007）

基于空間信息技術的人口管理信息系統設計與應用

巫孝君

（成都理工大學 工程技術學院，四川 樂山 614007）

針對人口信息面臨高精度、靈活性強和空間信息化等人口信息管理升級的問題，提出了一種基于空間信息技術的人口信息管理的技術方法。通過人口數據與空間信息化技術的融合能有效的解決上述的需求。以四川樂山人口數據為例，采用ArcGIS軟件將人口數據與矢量地圖進行結合，建立空間數據庫，實現人口數據空間信息化。采用SuperMap平臺和中間件技術實現空間信息化人口數字管理平臺。該平臺，實現人口空間信息管理、人口空間分析、統計等。達到了人口信息高精度定位、動態預測、人口密度分析等空間信息化的管理。

空間信息技術；人口空間信息管理；ArcGIS；SuperMap

空間信息技術的飛速發展，已經滲人類社會的各個層面，人們的衣、食、住、行等各方面離不開空間信息，當前各類的軟件發展的趨勢是與空間信息GIS技術[1]進行結合。空間信息技術具有對矢量圖、空間坐標和信息數據進行存儲、編輯和定位，能將屬性信息數據與空間數據結合進行空間分析、空間統計、空間查詢等功能[2]。

人口信息的特點是地理空間化的分布和時空性，傳統的人口信息管理系統的實現，只能進行數據信息層面的應用和數據的呈現，而不能進行地理空間的體現、空間的分析和空間統計等空間和時空的動態的功能。因此，采用空間信息技術構建人口信息管理系統，能充分的進行人口信息資源的應用和開發，有利于增強社會人口管理，有效的實現人口信息數據的空間分析、空間查詢以及人口動態空間預測等功能，為人口地理分析和輔助決策提供了重要技術支撐。

1 空間信息技術

空間信息技術的主流技術為地理信息系統技術（GIS技術）[3]，能夠將地圖圖形數據、空間坐標數據、屬性信息數據有效的結合，并能進行地圖及其屬性信息的查詢，對地圖數據進行分層管理和顯示，

如行政區劃、河流、公路、建筑物等，能將各個圖層的屬性信息綜合的呈現在一張地圖上，GIS技術包括了多種空間分析和統計的功能，并能將分析和統計的結果以專題圖、表格、圖形或統計報告等形式輸出。目前已經廣泛應用于旅游、生活、規劃、通信以及資源管理等各個領域，其決策分析和規劃分析功能在公共設施選址和政府決策方法具有廣泛的應用價值[4]。

文中采用的空間信息技術主要包括ArcGIS技術和SuperMap技術，利用ArcGIS在空間設計、建模和分析上的優點對人口信息數據進行空間建模，利用SuperMap技術開發的便捷性，進行系統的開發。

2 人口空間信息模型設計

該部分主要是采用ArcGIS平臺實現，ArcGIS是美國ESRI公司集近40年GIS研發之經驗，是目前世界上最為領先的GIS產品，具有強大的空間分析和空間數據處理功能，其獨特的空間數據模型及空間分析等功能，為應用和研發人員供了科學的計算結果和決策依據同時使用方便，而且界面友好，可以滿足不同層次的用戶需。求在數據存儲上，支持最多的數據格式和超大數據量的存儲，全球幾乎所有的GIS軟件都支持ArcGIS的數據格式。

空間信息模型[5]的設計是實現空間信息管理的基礎和關鍵，系統的各項空間信息管理、空間分析功能和統計功能的實現是否能夠達到設計的要求，取決于空間信息模型建立的成功與否。空間信息模型[6]的建立包括3個部分：矢量化電子地圖數據，空間屬性數據和非空間信息數據。如圖1人口空間信息模型設計圖所示。

矢量化電子地圖數據，該數據的主要來源是通過免費獲取的遙感影像圖片，采用ArcGIS平臺進行矢量化，建立電子地圖數據，包括城市行政區域、生活小區、居民點、街道、河流等數據。具體的數據信息：空間坐標數據、各個坐標點對應詳細的名稱信息和相應的空間數據編碼。

空間屬性數據是在矢量化電子地圖數據的各圖層進行數據的詳細編輯及數據的入庫。該部分數據量大，要求進行現場采集，包括各個生活區域、居民點的人口總數、年平均人口數、出生人數、出生率、死亡人數、死亡率、人口增長率、人口密度等。數據要求真實、可靠、準確，這樣才能保證空間分析和統計的精度。完成編輯后，要進行空間信息的入庫，采用ArcGIS平臺與SQL SERVER2008結合，利用ArcSDE進行空間數據庫的入庫，便于空間查詢和數據管理。

非空間信息數據主要包括部門信息、工作人員信息、權限管理信息、日志信息、文件管理信息等。這些數據是不需要與空間信息管理的數據。直接在SQL SERVER2008數據庫進行數據表的設計。

圖1 人口空間信息模型設計

3 系統設計

3.1 系統框架設計

系統設計的重點是結合了空間信息技術 （GIS技術）、空間數據庫技術、數據庫技術等。利用空間信息

技術的豐富制圖功能、空間定位功能、空間分析功能，提供豐富的數據信息表現手段；將數據庫強大的數據管理功能與空間數據庫的地圖信息和空間信息存儲管理功能相結合，實現地理空間數據和人口信息數據的整合，簡單高效。

為此，采用了vs.net開發平臺，數據庫采用了SQL SERVER 2008，空間數據庫采用了ArcGIS SDE技術將空間信息統一存儲在SQL SERVER 2008，保證了數據信息的統一管理。空間信息開發平臺選擇了SuperMap技術。SuperMap技術優點是開發簡單、速度快、集成性好，圖形體現效果好。

系統共分為了4層：數據層、中間層、應用層和表現層。具體的系統架構如圖2所示。

數據訪問層是系統底層，由地理空間信息數據和信息管理數據庫組成，是數據的中心，由它來完成統一的數據管理和數據交換，數據抽取，數據過慮以及文件的訪問的實現。

服務層為系統提供日志管理服務，權限管理服務，文件管理服務，信息輸入和輸出管理服務，地圖編輯處理服務，空間分析服務，空間定位服務，空間信息管理服務，數據緩存服務，系統定時服務，異常服務，安全服務，元數據服務等，這些服務均采用標準組件封裝。

應用層主要集成了系統的各項應用功能和模塊，包括用戶登錄、數據采集、定位查詢、統計分析等功能，通過各種數據接口調用服務層中的具體服務組件實現對應的功能。

表現層主要是實現個性化和界面集成，利用控件的方式實現。

圖2 系統架構

3.2 系統功能設計

系統圍繞空間信息化為主要目標，包括區域人口信息統計分析、人口空間分布、人口空間信息管理、空間智能查詢、人口空間密度分析、專題圖等。實現人口信息和空間地理要素的有機融合，以人口空間信息模型為基礎并應用于分析與統計為主的綜合性人口信息系統。基于以上目標設計的系統功能如圖3所示。

圖3 系統功能設計

數據管理。包括非空間數據和空間數據的修改、更新、備份等，對于空間信息能進行方便的處理，可以根據需要進行矢量地圖的編輯和空間信息的修改，有效的保障了空間數據和非空間數據的同步。

智能查詢。這是基于空間信息技術的人口信息管理系統中最基本的功能，能夠實現人口信息空間屬性的查詢、統計和信息的具體定位，查詢方式包括了精確查詢、模糊查詢、緩沖查詢等，查詢的信息包括人口數、人口分布、人口增長的情況等信息。

人口信息分析，體現空間信息技術應用在人口信息管理系統的獨特之處，根據建立的人口空間信息模型，綜合運用空間分析、數據挖掘、數學模型等先進的技術手段，實現對人口發展狀況進行分析，分析的內容包括人口密度分析、人口增長率統計、人口增長報警、歷史數據統計等分析決策功能。

預測分析，結合空間數據模型和歷史數據，計算歷年及未來樂山市人口分布的情況，預測分析樂山市人口空間分布的發展趨勢。

專題圖，實現將系統分析的成果以文件、專題圖、表等多種方式表現的功能。

系統的維護，對系統的性能和安全等方面進行管理。

4 系統實現

本系統開發的平臺采用的是VS.NET平臺與SuperMap組件結合，其用戶界面使用的是VS.NET中的windows可視化組件和SuperMap的地圖組件，可視化組件包括菜單欄、工具欄、快捷鍵、對話框、信息提示框、圖表控件等，地圖組件主要包括地圖控件SuperMap.UI.MapControl，圖層內容表控件SuperMap. UI.LayersControl等；系統中的各項功能都是采用人機交互的方式進行設計和實現，對于用戶來說只需要在界面中進行信息交互。整個系統操作簡單，信息圖形界面體現性好、信息交互性強等特點。

具體的各功能模塊采用的是中間件技術[7]實現，表現層通過各類功能菜單，對應用層的對應的功能進行調用，發生請求后，應用層對應的模塊通過中間件技術調用服務層的具體功能實現代碼進行處理，處理后的結果返回到表現層的界面。具體的設計如圖4所示。

中間件主要采用了vs.net平臺的Lambda表達的方式實現，通過對個具體的功能模塊建立對應的委托，通過IApplicationBuilder.Run的方式對委托的調用傳遞，根據調用傳遞不同的委托把中間件串接到執行管道，從而實現其具體的功能。

采用上述的設計思想和實現方法，具體的實現效果如圖5，6所示。

圖4 中間件設計

圖5 人口分布統計

圖6 人口增長查詢

人口密度分析[8]，通過人口空間信息模型，利用空間分析中的密度分析方法進行分析統計，展現出來樂山城區各個住宿區的人口密度[9]情況。

人口分布統計[10]，根據各個居民小區的人口信息量[11]進行統計，利用不同的顏色來表示人口的數量的多少，可以直觀的了解城市各個區域的人口分布[12]的具體情況。

人口增長查詢，根據各個小區的人口信息量的變化量[13]進行分析和統計，設置出人口增長的比例[14]，對增長的數據進行過濾查詢和高亮顯示，可以方便的了解各個小區人口增長的情況。

5 結束語

文中有效的結合了空間信息技術，建立了人口空間信息模型，有效的利用了空間技術中的空間分析功能和可視化化交互功能，較好實現了人口信息的密度分析、增長率分、人口信分布統計、空間智能查詢等統計分析和決策功能，并能立體化的呈現了地理元素的位置空間視覺效果。能有效的對樂山城區人口的發展進行預測分析，為樂山社會經濟可持續發展戰略決策提供一定的參考依據，為相關部門在辦理業務或制定決策提供服務，同時也為基于空間信息技術的人口信息管理系統[15]提供了一種新的技術方法。

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Design and application of population management information system based on spatial information technology

WU Xiao-jun
（The Engineering Technical College of Chengdu University of Technology，Leshan 614007，China）

In order to solve the problems of population management system upgrade，such as high precision，strong flexibility，spatial informationalization，this article proposes a kind of design and application of Population Management Information System Based on Spatial Information Technology.The integration of population data and spatial information technology can effectively solve the above problems.This paper takes the population data of Leshan as an example.Using ArcGIS software to combine population data and vector map，to build spatial database，and realize the population data spatial information.Using SuperMap platform and middleware technology realizes the spatial information population digital management platform.This platform brings about the population spatial information management，population space analysis and statistics，etc.and achieves spatial information management which has high precision location of population information，dynamical forecast，and population density analysis and so on.

spatialinformationtechnology；populationspatialinformationmanagement；ArcGIS；superMap

TN02

：A

：1674-6236（2017）08-0015-04

2016-02-27稿件編號：201602169

2012年樂山市科技局重點研究計劃項目（12GXP045）

巫孝君（1983—），男，四川內江人，碩士，講師。研究方向：信息資源管理。