基于GIS的智慧城市綜合治理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

中電海康集團(tuán)研究院 王 誠(chéng)

基于GIS的智慧城市綜合治理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

中電?？导瘓F(tuán)研究院 王 誠(chéng)

為了提高城市綜合治理的效率和管理的科學(xué)性，本文主要介紹了基于GIS的智慧城市綜合治理系統(tǒng)開發(fā)的目標(biāo)和系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)以及各模塊的功能設(shè)計(jì)等方面的內(nèi)容，并探討了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的一些關(guān)鍵技術(shù)。本系統(tǒng)用戶界面友好，能夠?qū)Τ鞘械木C合治理進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃與管理，可大大提高城市綜合治理的效率，對(duì)于開發(fā)其它系統(tǒng)有借鑒和示范的作用。

智慧城市；綜合治理系統(tǒng)；GIS；B/S體系結(jié)構(gòu)

1.引言

沒有信息化就沒有現(xiàn)代化。建設(shè)智慧城市，是推進(jìn)城市治理體系和治理能力現(xiàn)代化的重要舉措。我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入信息社會(huì)、互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)為代表的新一輪信息技術(shù)革命正在深刻地影響、改變、重塑我國(guó)的經(jīng)濟(jì)、政治、文化、社會(huì)、生態(tài)文明等各個(gè)領(lǐng)域，從城市管理走向城市治理的技術(shù)條件已經(jīng)具備。目前，城市信息化正逐步從數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。構(gòu)建智慧城市，是中國(guó)走集約化、智能化、綠色低碳的新型城鎮(zhèn)化道路的必然要求。如何利用信息化手段提高城市綜合治理的管理效率和服務(wù)水平，城市信息化建設(shè)是政府各部門首先要考慮的問題。

智慧城市（Smart City）是指通過廣泛采用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，提高城市規(guī)劃、建設(shè)、管理、服務(wù)、生產(chǎn)、生活的自動(dòng)化、智能化水平，使城市運(yùn)轉(zhuǎn)更高效、更敏捷、更低碳[1~3]。智慧城市是繼數(shù)字城市、信息城市之后城市信息化的高級(jí)階段，是中國(guó)城市轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要方向[4]。

本文基于GIS的智慧城市綜合治理系統(tǒng)以城鎮(zhèn)大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以保證數(shù)據(jù)的安全性為前提，通過匯集整合城市各個(gè)部門的數(shù)據(jù)，采用信息化手段，把各類信息置于其空間地理分布中進(jìn)行查看、管理以及綜合分析等，對(duì)城市的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，實(shí)現(xiàn)城市各種資源的共享，具有網(wǎng)格化、可視化、平臺(tái)化、智能化和移動(dòng)化等特征，能夠降低系統(tǒng)開發(fā)的同質(zhì)性，能夠?qū)Τ鞘械木C合治理進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃與管理，提高城市綜合治理的效率，使城市的運(yùn)行更智慧和安全。

2.基于GIS的智慧城市綜合治理系統(tǒng)的分析

2.1 系統(tǒng)開發(fā)的目標(biāo)

針對(duì)對(duì)城市綜合治理的現(xiàn)狀調(diào)查分析，通過本系統(tǒng)的開發(fā)建設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)問題的解決：

（1）通過集成GIS地理信息系統(tǒng)，建立城市的電子地圖空間數(shù)據(jù)庫，能夠?yàn)槌鞘懈鱾€(gè)部門提供基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)服務(wù)。

（2）基于GIS的智慧城市綜合治理系統(tǒng)能夠把城市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等領(lǐng)域的非空間信息的資源與地理空間位置進(jìn)行疊加顯示，實(shí)現(xiàn)城市各類資源分布的可視化，包括視頻資源、電力資源、國(guó)土資源、交通車輛資源、建筑施工項(xiàng)目等。

（3）城市綜合治理信息系統(tǒng)能夠匯聚整合各部門數(shù)據(jù)，針對(duì)政府部門當(dāng)前關(guān)注的熱點(diǎn)業(yè)務(wù)及問題，通過多種視圖方式直觀快速的展現(xiàn)業(yè)務(wù)開展?fàn)顟B(tài)和事件發(fā)展態(tài)勢(shì)（咨詢、糾紛、服務(wù)、投訴、污染等），展示各類事件的處理過程與反饋結(jié)果，統(tǒng)計(jì)歷史數(shù)據(jù)，收集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，判斷未來發(fā)展趨勢(shì)。

（4）通過綜合治理信息系統(tǒng)能夠?qū)⒊鞘羞M(jìn)行網(wǎng)格化管理，根據(jù)城市的行政區(qū)規(guī)劃圖，將不同區(qū)縣（鎮(zhèn)）劃分成不同級(jí)別的網(wǎng)格，設(shè)有專門的網(wǎng)格管理人員負(fù)責(zé)管轄網(wǎng)格范圍內(nèi)的區(qū)域治安管理，責(zé)任到人，同時(shí)還可以比較不同網(wǎng)格之間的資源差異、網(wǎng)格自治能力的分析。

（5）城市綜合治理信息系統(tǒng)能夠?qū)⒏鞣N資源信息進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，可以查看不同交通車輛的行駛（歷史）軌跡，同時(shí)可以調(diào)用附近的視頻資源對(duì)事件進(jìn)行追蹤，還可以協(xié)助司法部門進(jìn)行矯正人員的管理，查看其行為軌跡，發(fā)現(xiàn)異常能夠及時(shí)報(bào)警。

2.2 系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)線路

根據(jù)實(shí)際需求，按照城市整體規(guī)劃和社會(huì)管理需求，借鑒其它成功的信息系統(tǒng)，建立城市等資源的專題數(shù)據(jù)，建立城市電子地圖空間數(shù)據(jù)庫，設(shè)計(jì)了基于GIS的智慧城市綜合治理系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，并且分析了每一個(gè)模塊的具體功能，利用JAVA編程語言和ORACLE數(shù)據(jù)庫，選擇Eclipse作為開發(fā)平臺(tái)，采用B/S結(jié)構(gòu)體系開發(fā)了基于GIS的智慧城市綜合治理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了城市內(nèi)資源聯(lián)動(dòng)管理、住建項(xiàng)目管理、網(wǎng)格化管理、部門事件管理、交通車輛管理等功能。

2.3 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

智慧城市綜合治理系統(tǒng)基于B/S模式構(gòu)建，體系結(jié)構(gòu)采用三層結(jié)構(gòu)框架，即數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層和表現(xiàn)層，其結(jié)構(gòu)模式如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)模式

圖2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)流程

在此體系結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)以數(shù)據(jù)庫平臺(tái)為支撐的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層，主要用來對(duì)城市各種類型資源、城市空間數(shù)據(jù)以及不同部門的事件進(jìn)行存儲(chǔ)、訪問、讀寫等操作。中間層為業(yè)務(wù)層，可以實(shí)現(xiàn)城市綜合治理的資源管理、住建項(xiàng)目管理、民生熱點(diǎn)管理、部門事件管理、司法管理、交通車輛管理、網(wǎng)格管理、權(quán)限管理等功能。表現(xiàn)層位于最頂端，是基于Web的B/S架構(gòu)，是系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)層，整個(gè)系統(tǒng)部署在Web Apache服務(wù)器上[5]。

3.基于GIS的智慧城市綜合治理系統(tǒng)的總體框架及結(jié)構(gòu)

3.1 系統(tǒng)的總體框架

本系統(tǒng)主要包括資源管理、住建項(xiàng)目管理、民生熱點(diǎn)管理、部門事件管理、司法管理、交通車輛管理、網(wǎng)格管理、權(quán)限管理等八大模塊，系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)流程如圖2所示。

3.2 系統(tǒng)的模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)劃分為資源管理、住建項(xiàng)目管理、民生熱點(diǎn)管理、部門事件管理、司法管理、交通車輛管理、網(wǎng)格管理、權(quán)限管理等八個(gè)子模塊。

3．2．1 資源管理

查看各類資源的分布，主要包括視頻資源、電力資源、國(guó)土資源等。對(duì)公共的資源有需求的部門還可以在線進(jìn)行提交申請(qǐng)使用資源的功能。

3．2．2 住建項(xiàng)目管理

將城市內(nèi)的住建項(xiàng)目加載到GIS地圖中，可以查看城市內(nèi)住建項(xiàng)目的詳細(xì)信息，包括項(xiàng)目名稱、中標(biāo)單位、業(yè)主單位、開工時(shí)間、完成時(shí)間、工期、完成情況、主管姓名、聯(lián)系方式等，并支持按照項(xiàng)目名稱、施工單位、業(yè)主單位、開工時(shí)間以及完成時(shí)間進(jìn)行搜索。

3．2．3 民生熱點(diǎn)管理

民生熱點(diǎn)的管理主要包括民生咨詢和民生投訴，根據(jù)咨詢或投訴的類型、時(shí)間、渠道以及職業(yè)等，通過可視化的圖表查詢統(tǒng)計(jì)分析當(dāng)前需要重點(diǎn)關(guān)注的熱點(diǎn)及問題，可以防止?jié)撛谖ｋU(xiǎn)事件的擴(kuò)大等。

3．2．4 部門事件管理

將政府各個(gè)部門的不同事件，包括矛盾糾紛、投訴建議、公共服務(wù)、交通運(yùn)輸?shù)龋ㄟ^管理人員上報(bào)到城市綜合治理系統(tǒng)中，可以查看不同類型事件的數(shù)量、事件的處理效率、平均處理的時(shí)間、不同網(wǎng)格中事件的統(tǒng)計(jì)信息以及事件的熱力圖等，實(shí)現(xiàn)對(duì)事件處理進(jìn)度的在線監(jiān)管。還可以通過當(dāng)前事件的進(jìn)展處理程度預(yù)測(cè)出事件未來的發(fā)展趨勢(shì)等。

3．2．5 司法管理

司法管理主要是司法所部門針對(duì)不同區(qū)域的管理矯正人員的管理，通過矯正人員佩戴的隨身定位系統(tǒng)以及通過公安部門的身份識(shí)別系統(tǒng)，在城市綜合治理系統(tǒng)中通過GIS實(shí)時(shí)顯示其所在在位置，當(dāng)人員的信號(hào)消失時(shí)立即通知司法部門進(jìn)行處理，可以查看矯正人員的歷史活動(dòng)軌跡，也可以通過身份證、姓名等信息查詢相關(guān)人員的位置信息。

3．2．6 交通車輛管理

城市交通車輛的管理主要是針對(duì)旅游包車、危化品車、班線客車等車輛的管理和統(tǒng)計(jì)。在城市GIS上實(shí)時(shí)在線的顯示車輛的信息，可以通過下拉列表選擇顯示不同類型的車輛以及通過搜索文本框根據(jù)不同的查詢條件查看車輛的詳細(xì)信息，包括車輛的類型、顏色、所屬人員、聯(lián)系方式、經(jīng)緯度、速度等信息。當(dāng)車輛發(fā)生異常情況時(shí)可立即通知系統(tǒng)管理人員進(jìn)行處理，還可以查看車輛的歷史軌跡等。

3．2．7 網(wǎng)格管理

網(wǎng)格管理主要是將城市按照其行政區(qū)規(guī)劃圖進(jìn)行網(wǎng)格的劃分，可以根據(jù)不同級(jí)別的網(wǎng)格展現(xiàn)不同信息，包括網(wǎng)格之間的資源（學(xué)校、醫(yī)院、視頻等）差異分析，網(wǎng)格的面積、范圍、收入情況、人口數(shù)、管理員、聯(lián)系電話等，網(wǎng)格可以劃分到具體的區(qū)縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道甚至還可以將鄉(xiāng)村再次細(xì)分成網(wǎng)格，網(wǎng)格管理主要的作用就是可以將網(wǎng)格區(qū)域的管理落實(shí)到具體的人員上，可以調(diào)控城市資源的分配，進(jìn)一步的縮小貧富差距，減少城市內(nèi)部的矛盾，方便對(duì)城市的綜合治理。

3．2．8 權(quán)限管理

權(quán)限管理主要是基于角色的訪問控制，根據(jù)不同的部門、資源、網(wǎng)格劃分成不同的角色，如不同的部門用戶登錄之后只能對(duì)部門可使用的資源進(jìn)行操作的權(quán)限，只能查看其它部門的公共資源。網(wǎng)格管理人員登錄之后只能操作的范圍是自己管轄的網(wǎng)格單元，其它的網(wǎng)格沒有權(quán)限操作。

4.系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

4.1 城市的電子地圖空間數(shù)據(jù)庫建立

城市的電子地圖空間數(shù)據(jù)庫主要是通過基于SuperMap GIS的Web 應(yīng)用開發(fā)。首先根據(jù)SuperMap提供的接口以及功能，將城市的地圖數(shù)據(jù)配置成XML文件，調(diào)用其提供的接口，生成城市的電子地圖GIS，根據(jù)事件、資源、網(wǎng)格等類型，劃分成地圖的不同圖層，將不同的圖層添加到SuperMap生成的GIS底層圖中，而每個(gè)事件可以看成不同圖層的一個(gè)Feature，再將Feature添加對(duì)應(yīng)的圖層中，利用SuperMap提供的控件以及方法，實(shí)現(xiàn)城市的電子地圖空間事件、資源等WebGIS的顯示。

4.2 車輛軌跡分析

車輛軌跡分析主要對(duì)城市區(qū)域內(nèi)城區(qū)道路、主要公路上行駛的車輛信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、查詢，統(tǒng)計(jì)以及監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了旅游、危化品等重點(diǎn)、可疑車輛的實(shí)時(shí)對(duì)接和動(dòng)態(tài)聯(lián)絡(luò)。車輛軌跡數(shù)據(jù)與一般空間數(shù)據(jù)相比，除了具有經(jīng)緯度、方向、速度等基本信息，還具有時(shí)間特征。由于其數(shù)據(jù)量大、要求時(shí)效性高、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富，若將車輛軌跡數(shù)據(jù)按照傳統(tǒng)的處理方式保存到數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行讀寫操作的話，訪問和運(yùn)行的效率很低，不支持高并發(fā)的讀寫操作，因此應(yīng)當(dāng)選擇高效率的內(nèi)存存儲(chǔ)系統(tǒng)——Redis內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，用來保存車輛的歷史軌跡等數(shù)據(jù)，其具有運(yùn)行效率高支持并發(fā)、支持豐富的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、可持久化等優(yōu)勢(shì)。

其實(shí)現(xiàn)的基本原理主要是利用開源ETL工具Pentaho Data Integration (Kettle)將Oracle中的數(shù)據(jù)對(duì)接并轉(zhuǎn)到Redis內(nèi)存數(shù)據(jù)庫中，再通過JAVA后端的代碼實(shí)現(xiàn)對(duì)Redis的讀寫操作。

4.3 事件發(fā)展態(tài)勢(shì)分析

針對(duì)政府部門當(dāng)前關(guān)注的熱點(diǎn)業(yè)務(wù)及問題，根據(jù)事件的不同時(shí)間階段歷史數(shù)據(jù)以及處理的狀態(tài)，通過圖表的方式直觀快速的展現(xiàn)事件發(fā)展態(tài)勢(shì)，展示各類事件的處理過程與反饋結(jié)果，統(tǒng)計(jì)歷史數(shù)據(jù)，收集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，判斷未來發(fā)展趨勢(shì)。

其中，圖表的展示主要是利用Highcharts、Datatables等前端技術(shù)，將抽象的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化，通過表格、折線等方式，更直觀地體現(xiàn)數(shù)據(jù)的含義，通過處理和分析復(fù)雜的數(shù)據(jù)，在紛雜的邏輯中發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律與趨勢(shì)。

5.結(jié)語

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于GIS的智慧城市綜合治理系統(tǒng)，包含資源管理、住建項(xiàng)目管理、民生熱點(diǎn)管理、部門事件管理、司法管理、交通車輛管理、網(wǎng)格管理、權(quán)限管理等八大模塊，并探討了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的一些關(guān)鍵技術(shù)。針對(duì)具體城市綜合治理系統(tǒng)的開展還應(yīng)當(dāng)考慮城市自身的發(fā)展?fàn)顩r，針對(duì)不同的管理模塊進(jìn)行細(xì)化，因地制宜的開展智慧城市的建設(shè)。

[1]金江軍,郭英樓．智慧城市——大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的城市治理[M]．北京：電子工業(yè)出版社,2016．

[2]許慶瑞,吳志巖,陳力田．智慧城市的愿景與架構(gòu)[J]．管理工程學(xué)報(bào),2012 (24)：1-7．

[3]李德仁,姚遠(yuǎn),邵振峰．智慧城市中的大數(shù)據(jù)[J]．武漢大學(xué)學(xué)報(bào)：信息科學(xué)版,2014,39(6)：631-640．

[4]邱蘭．新疆新型智慧城市建設(shè)中智慧管廊信息化建設(shè)初探[J]．電子世界,2017 (5)：10-11．

[5]王誠(chéng)．基于ASP ．NET教學(xué)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．電子技術(shù)(上海),2014(4)：45-48．

王誠(chéng)（1991－），男，碩士，軟件研發(fā)工程師，主要研究方向：智慧城市中大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的應(yīng)用。