智慧城市管理共享系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

韓清瑩

(山西省遙感中心，山西 太原 030001)

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，地理空間信息已經(jīng)成為城市管理、大眾日常生活不可缺少的組成部分，地理空間信息為資源、環(huán)境、災害、交通、城市發(fā)展等諸多與社會可持續(xù)發(fā)展密切相關的領域提供全新的技術(shù)支持和全方位的信息服務，在很大程度上改變了諸多行業(yè)的生產(chǎn)方式，有力地推動了社會經(jīng)濟的全面發(fā)展。近年來，太原市的城市信息化建設快速發(fā)展，已經(jīng)初具規(guī)模，但時空數(shù)據(jù)標準不夠完善、數(shù)據(jù)更新不夠智能及時態(tài)數(shù)據(jù)缺乏等問題尚存，一定程度上制約了城市管理智能化發(fā)展的進程。為加快推進智慧城市管理建設進程，滿足城市運行、管理與服務的自動化、智能化需求，改變單一底圖的共享模式，2015年7月，智慧太原時空信息云平臺正式啟動實施建設，其中智慧城市管理共享系統(tǒng)是智慧太原時空信息云平臺(政務版)的重要應用示范系統(tǒng)，系統(tǒng)的建成實現(xiàn)了基于時空實體對象的雙向和多向信息共享，解決了數(shù)據(jù)時空特征關聯(lián)融合、動態(tài)增量更新等問題，充分運用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等先進技術(shù)，為智慧太原的探索與建設提供時空信息服務，推動形成更為先進的城市發(fā)展理念和模式[1-4]。截至2017年底，項目一期工程已經(jīng)建設完成，本文結(jié)合工作實際闡述了智慧城市管理共享系統(tǒng)的建設思路。

1 系統(tǒng)建設目標

智慧城市是數(shù)字城市發(fā)展的高級形態(tài)[5]，智慧城市建設是推動城鎮(zhèn)化發(fā)展的重要動力[6]。智慧太原管理共享系統(tǒng)，首先充分利用數(shù)字太原地理信息公共平臺的數(shù)據(jù)和成果，搭建三維城市管理基礎平臺，實現(xiàn)城市管理部件的二三維可視化，地下管線的三維可視化，城市傳感器的在線監(jiān)測等功能。實現(xiàn)智慧太原時空云平臺和數(shù)字化城管兩個系統(tǒng)之間共享數(shù)據(jù)的同步，將智慧太原時空云平臺中傳感器的實時動態(tài)數(shù)據(jù)同步到數(shù)字化城管系統(tǒng)中，實現(xiàn)兩個系統(tǒng)之間共享數(shù)據(jù)的同步。

2 系統(tǒng)建設內(nèi)容

在現(xiàn)有數(shù)字城管的基礎上進行數(shù)據(jù)資源的整合共享，主要包括：

(1) 資源整合共享。進行資源整合共享包括基礎網(wǎng)絡資源、數(shù)字城管系統(tǒng)軟硬件設備資源等的整合共享。

(2) 智慧城市管理共享數(shù)據(jù)庫建設。建設智慧城市管理共享數(shù)據(jù)庫，包括基礎數(shù)據(jù)資源、單元網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫、城市部件數(shù)據(jù)庫、城管事件數(shù)據(jù)庫、三維和地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)庫的整合與建設。

(3) 智慧城市管理系統(tǒng)建設。

a. 城市管理部件監(jiān)控：集成數(shù)字化城市管理系統(tǒng)中已有的城市部件數(shù)據(jù)、已建成的視頻信號，共享視頻監(jiān)控資源；結(jié)合GIS應用系統(tǒng)，實現(xiàn)對城市部件的全方位、全時段的可視化顯示。

b. 城市管理事件監(jiān)控：集成數(shù)字化城市管理系統(tǒng)中已有的城市事件數(shù)據(jù)，結(jié)合GIS應用系統(tǒng)，實現(xiàn)對城市事件的全方位、全時段的可視化顯示。

c. 城市管理人員監(jiān)控：集成城市管理通的實時動態(tài)監(jiān)控數(shù)據(jù)，結(jié)合GIS應用系統(tǒng)，實現(xiàn)對城市管理人員的定位情況顯示。

d. 物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控：集成物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合GIS應用系統(tǒng)，可以實現(xiàn)數(shù)字化城市管理系統(tǒng)中的監(jiān)測傳感器數(shù)據(jù)的接入和定位顯示。

e. 地下管線展示：集成地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)，結(jié)合GIS應用系統(tǒng)，可以實現(xiàn)太原市地下管線數(shù)據(jù)的瀏覽、查詢。

f. 數(shù)據(jù)共享交換：將太原市最新的地下管線系統(tǒng)中的地下管線數(shù)據(jù)，實時更新到智慧太原時空數(shù)據(jù)庫中，把數(shù)字化城市管理系統(tǒng)的城市部件及傳感器的更新數(shù)據(jù)，實時更新到智慧太原時空數(shù)據(jù)庫中。將智慧太原平臺中傳感器的實時動態(tài)數(shù)據(jù)同步到數(shù)字化城市管理系統(tǒng)中，保持兩個系統(tǒng)之間共享數(shù)據(jù)的同步。

3 系統(tǒng)總體設計

3.1 總體框架

云平臺采用四層結(jié)構(gòu)和三類支撐，分別是基礎設施層、時空數(shù)據(jù)層、功能軟件層、開發(fā)接口層和知識引擎的支撐、運維與監(jiān)管的支撐、政策法規(guī)與標準規(guī)范的支撐[7-8]，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

基礎設施層是云平臺的運行硬件、網(wǎng)絡及虛擬化環(huán)境；時空數(shù)據(jù)層是部署在云中的時空信息數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點地址數(shù)據(jù)，以服務的形式向外提供；功能軟件層不僅包括地圖類的功能軟件，還包括一個開放環(huán)境，供各專業(yè)部門功能軟件寄存在云中；開發(fā)接口層是部署在云中的各類二次開發(fā)API接口。知識引擎在匯聚功能軟件、開發(fā)接口和時空數(shù)據(jù)特征，以及專題應用需求的基礎上，建立知識庫，形成具有一定學習能力的驅(qū)動引擎，根據(jù)用戶提供的關鍵信息，實現(xiàn)資源的自動或智能組裝，按需提供服務；運維與監(jiān)管確保整個云平臺持續(xù)更新和安全運行，同時分級對用戶進行授權(quán)、監(jiān)督和管理。政策法規(guī)與標準規(guī)范是維護國家安全、促進資源共享和運營服務的保障。

3.2 技術(shù)路線

智慧太原時空信息云平臺中智慧城市共享系統(tǒng)采用B/S的方式，J2EE技術(shù)平臺，基于SOA的體系架構(gòu)，數(shù)據(jù)庫采用Oracle Database Enterprise Edition 11 G，應用服務器采用Tomcat、JBOSS、Weblogic，應用支撐層采用ESB企業(yè)服務總線技術(shù)，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)總體技術(shù)架構(gòu)

3.3 軟件部署設計

智慧城市管理共享系統(tǒng)部署在政務云環(huán)境中，系統(tǒng)可以通過接口調(diào)用數(shù)字太原和智慧太原時空信息云平臺最新的數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)城市部件管理及地上、地下的三維瀏覽，為將來的智慧城市管理系統(tǒng)提供基礎的平臺功能，為管理者提供更加直觀的數(shù)據(jù)依據(jù)。

4 數(shù)據(jù)庫設計

4.1 數(shù)據(jù)庫建設要求

智慧城市管理共享數(shù)據(jù)庫是在已有數(shù)字城管系統(tǒng)的基礎上，對基礎地理信息數(shù)據(jù)和數(shù)字城管專題數(shù)據(jù)進行整合共享。基礎地理數(shù)據(jù)庫是智慧城市管理平臺建設的基礎，內(nèi)容涵蓋了太原市基礎、環(huán)境、城市建設、歷史文化保護、人文、社會經(jīng)濟等眾多的空間信息和非空間信息；智慧城市管理專題數(shù)據(jù)庫共分為4大模塊，包含單元網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫、城市部件數(shù)據(jù)庫、城管事件數(shù)據(jù)庫、三維和地下管線數(shù)據(jù)庫。

4.2 數(shù)據(jù)庫建設內(nèi)容

4.2.1 基礎地理信息數(shù)據(jù)

太原市利用已有的各比例尺、各類型的基礎地理信息數(shù)據(jù)建立的覆蓋全市域、多尺度、多類型的基礎地理信息數(shù)據(jù)庫；太原市建城區(qū)利用基礎地理信息框架數(shù)據(jù)生產(chǎn)的三維精細建模成果數(shù)據(jù)；數(shù)字太原建成的煤炭工業(yè)管理系統(tǒng)、環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)、基準地價管理系統(tǒng)、數(shù)字城管系統(tǒng)等應用示范系統(tǒng)集成的各行業(yè)數(shù)據(jù)；同時基于GeoStar建成了天地圖·太原服務平臺，為解決各部門之間的數(shù)據(jù)孤立、單一、不能共享的問題提供了基礎，提高了政府部門的工作效率，增強了決策的科學性，促進了太原市信息資源共享和充分利用。

4.2.2 數(shù)字城管專題數(shù)據(jù)

太原市于2009年建成覆蓋全市的數(shù)字化城市管理信息系統(tǒng)，以1×104km2為基本單位在全市范圍內(nèi)劃分網(wǎng)格單元，同時將城市部件信息逐一編碼、定位，將城市管理區(qū)域按照部門職責逐一細分，科學整合電子政務網(wǎng)、勞動保障網(wǎng)和12345便民服務熱線，形成“大城管”格局和“一站化”業(yè)務模式[9-11]。為了進一步擴展數(shù)字化城市管理系統(tǒng)的管理內(nèi)容，提升城市管理綜合水平，在太原市已建成的數(shù)字化城市管理系統(tǒng)基礎上，深入調(diào)研全市供水、供暖和供氣等地下管網(wǎng)現(xiàn)狀，整合共享現(xiàn)有的信息資源，開發(fā)系統(tǒng)接口與數(shù)字化城市管理系統(tǒng)進行有效對接，地下管網(wǎng)基礎設施納入數(shù)字化城市管理系統(tǒng)內(nèi)管理，實現(xiàn)對地下管網(wǎng)在線智能檢測與綜合管理，達到覆蓋地上地下智慧城市綜合數(shù)字化管理目標。

5 系統(tǒng)功能建設

通過應用、整合智慧太原提供的各項技術(shù)進行智慧城市管理建設，創(chuàng)新城市管理體制，優(yōu)化再造城市管理流程，提升對轄區(qū)居民、企業(yè)的服務水平，提高服務效率，建立創(chuàng)新的服務機制，為廣大市民、企業(yè)提供良好的生活、居住和工作環(huán)境，建立城市網(wǎng)格化管理與服務系統(tǒng)，提升城市精細化管理和服務水平，實現(xiàn)城市管理資源共享。通過智慧城市管理共享系統(tǒng)負責完成數(shù)據(jù)庫的日常維護、數(shù)據(jù)更新、用戶管理等工作。實現(xiàn)基于GIS地理系統(tǒng)進行城管事部件信息查詢，視頻監(jiān)控點的接入、查詢，人員軌跡查詢等功能。

5.1 二維地圖

通過獲取數(shù)字城管系統(tǒng)數(shù)據(jù)，完成在二維地圖上進行城管事件、城管部件信息的展示和查詢?yōu)g覽功能。在二維地圖中進行事件信息的查詢、定位及詳細信息的查看；進行部件信息的查詢、定位及詳細信息的查看。

5.2 三維地圖

實現(xiàn)地圖瀏覽能夠?qū)崿F(xiàn)地圖的放大、縮小，漫游地圖、鷹眼功能、全圖顯示、前一視圖/后一視圖切換、地圖比例尺設置、當前狀態(tài)顯示、地圖切換和地圖刷新等功能;能夠?qū)崿F(xiàn)按道路名稱、按單位、按圖幅號等條件實現(xiàn)對地圖的快速檢索與調(diào)圖操作。支持在三維模型中任意的瀏覽移動。系統(tǒng)要求具備地上、地下的三維切換功能，可以在三維環(huán)境下同時查看地上和地下的情況，實現(xiàn)三維可視化查詢和定位功能，如圖3所示。

圖3 城市管線分布三維可視化地圖

5.3 二三維聯(lián)動

系統(tǒng)應能整合各類基礎信息和業(yè)務信息，疊加數(shù)字太原提供的最新影像數(shù)據(jù)和城市三維模型數(shù)據(jù)，完成二維地圖與三維數(shù)據(jù)集成，實現(xiàn)二三維聯(lián)動。

5.4 監(jiān)督指揮

集成“城管通”的實時動態(tài)監(jiān)控數(shù)據(jù)，實現(xiàn)在智慧太原云平臺對城管人員的定位情況顯示。

5.5 視頻監(jiān)控

在智慧城市管理共享系統(tǒng)中，結(jié)合GIS應用系統(tǒng)，實現(xiàn)視頻監(jiān)控的接入和可視化。并可以對數(shù)據(jù)進行維護。

5.6 資源管理

系統(tǒng)可以獲取數(shù)字化城管系統(tǒng)中城市部件數(shù)據(jù)，并對獲取的數(shù)據(jù)進行維護；可以獲取數(shù)字化城管系統(tǒng)中單元網(wǎng)格劃分數(shù)據(jù)，并對獲取的數(shù)據(jù)進行維護；可以獲取數(shù)字化城管系統(tǒng)中事部件類別數(shù)據(jù)，并對獲取的數(shù)據(jù)進行維護；可以獲取數(shù)字化城管系統(tǒng)中地理編碼數(shù)據(jù)，并對獲取的數(shù)據(jù)進行維護。

5.7 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理包括個人信息維護、用戶管理、機構(gòu)管理、角色管理、系統(tǒng)字典管理等功能。

6 結(jié) 語

太原市的智慧城市管理共享系統(tǒng)通過采用時空數(shù)據(jù)的組織、管理與查詢，資源的按需配置和動態(tài)調(diào)度，個性化平臺與應用的按需定制及地理信息功能、數(shù)據(jù)、界面的云服務等技術(shù)，建立了智慧城市管理的分析模型和輔助決策系統(tǒng)，基于智慧太原時空信息云平臺，實現(xiàn)了城市管理與其他行業(yè)間的信息共享和相互協(xié)作，使城市管理實現(xiàn)了由部件管理到事件管理、由粗放管理到精細管理、由多頭管理到統(tǒng)一管理、由被動管理到主動管理、由事后管理到事前管理，進一步優(yōu)化了城市資源的配置，有效地提高政府工作效率、提升城市管理水平，提升政府服務功能，促進社會和諧發(fā)展；對于太原市扭轉(zhuǎn)資源、環(huán)境雙重約束，突破資源型城市的多種束縛，推進經(jīng)濟建設向低碳經(jīng)濟、綠色經(jīng)濟轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。