基于信息集成系統的智慧市政建設方案研究

宮新玉 宮林穎 吳殷

[摘? ? 要] 隨著信息技術和GIS技術在城市規劃中的應用逐漸深入，本文充分應用網絡、數據庫、GIS、GPS等先進技術手段，對市政設施進行信息化管理，挖掘市政設施的空間分布特征，實現市政信息的空間化、可視化管理。研究表明，基于信息集成系統的市政設施建設，可以實現對市政信息的有效檢測、模擬和分析，有助于提高日常管理工作的質量和效率，節約成本，實現科學準確的城市管理與規劃。

[關鍵詞] 智慧城市;GIS技術;信息管理系統;云計算

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 13. 066

[中圖分類號] TP393? ? [文獻標識碼]? A? ? ? [文章編號]? 1673 - 0194（2019）13- 0156- 03

1? ? ? 引? ? 言

城市道路、橋梁、路燈、下水道、地下管網等公共設施統稱市政設施，是實現城市綜合管理功能的基礎，也是城市經濟、科技、社會發展水平高低的重要標志。因此，市政公共設施的管理和養護將直接影響城市的管理水平，是充分發揮城市載體功能的先決條件，對人民生活和城市可持續發展至關重要[1]。然而，在管理中仍然存在一些問題，包括缺乏有效載體和管理措施、缺少自動化監管平臺等難題。因此，基于地理信息市政應用集成系統管理平臺，建設具有完整的信息體系的市政公共設施管理信息及發布系統，是完善市政管理系統監督、檢查、評價功能的當務之急[2]。

城市市政應用集成系統是將路燈、道路、橋梁、戶外廣告等基礎數據全部數字化，充分應用網絡、數據庫、GIS、GPS等先進技術手段，對市政設施進行信息化管理。由于城市市政設施信息有著典型的空間分布特征，而地理信息系統又是處理空間信息的有效工具[3]，基于地理信息系統開發和應用的市政設施管理信息平臺，不僅可以方便地對市政信息進行空間化、可視化管理，而且能對這些信息進行有效的監測、模擬、分析和評價[4]。與一般辦公自動化系統不同，該系統可提供從宏觀到微觀的空間數據管理、空間分析和模型應用等功能，從而提高日常管理工作的質量和效率，節約成本，還能提升管理層次，使管理與規劃決策更為科學、快捷與準確。

2? ? ? 信息管理系統在智慧市政建設中的應用

2.1? ?市政信息管理系統

根據市政設施管理業務的實際需求，系統采用以Client/Server（C/S）為主，同時與Browser/Server（B/S）相結合的混合網絡結構，即內部網采用C/S模式，與外網關聯部分則采用B/S模式。基于C/S結構的市政管理信息系統供市政管理部門業務管理人員使用;基于B/S結構的市政公共信息發布系統則面向社會公眾用戶，發布城市市政公共設施相關監控和維護信息。市政設施管理平臺結構如圖1所示。

系統的開發建設將融合現有的諸多主流信息技術，采用主流地理信息平臺ArcGIS、主流數據庫管理系統平臺Oracle，允許用戶使用CASE工具來設計基于COM的應用。使用標準的可視化建模語言UML來定制數據模型，通過ArcIMS發布各類空間數據及市政專題數據，實現管理應用系統的搭建和基于網絡的通訊。

2.2? ?信息集成技術在市政管理平臺的應用

2.2.1? ?地理信息系統的應用

ArcGIS地理信息系統軟件，可跨平運行，支持多種Web服務器和大型商用數據庫。所有ArcGIS桌面客戶端都可通過ArcIMS服務器在Web上實現動態數據訪問和調用。在網絡上被取用的新圖層可以像其他圖層一樣，供用戶進行制圖、編輯、分析或存成本地文件格式備用。ArcIMS還可以將本地或網絡上的數據與遠端站點上發布的數據集成在同一瀏覽器的窗口中，用戶在客戶端無需向服務器發請求，即可完成放大、縮小等多種方式的地圖顯示、以及空間選取、矢量地圖編輯和動態標注等功能。在多地圖服務器的情況下，系統能夠合理分配客戶請求，均衡負載以提高響應速度。

2.2.2? ?數據遷移

數據遷移主要目的是將已有的市政設施管理系統切換到新建系統，實現歷史數據的轉移。數據遷移的質量不只是新系統成功上線的重要前提，同時也是其未來穩定運行的有力保障。在本系統中需要考慮兩大類數據的遷移，即：市政設施信息的數據遷移和基礎地理空間數據的遷移。成功的數據遷移可以繼承大量的歷史數據，保留歷史數據庫，節省系統建庫時間和運行冗余。

2.2.3? ?數據分析功能

信息集成式的市政管理系統需提供強大的分析功能，包括網絡分析、拓撲分析、疊加分析等。GIS軟件除支持各種數據的輸入、輸出、編輯，專題圖制作，地圖分層疊加顯示、多種方式查詢統計等基本功能外，還提供了大量專業分析功能，如：最短路徑分析、緩沖分析、數據統計分析等，為管理者提供方便。

2.2.4? ?地理數據模型

ArcGIS軟件提供的面向對象的空間數據模型（GeoDatabase）基于傳統的GIS點、線、面簡單要素模型，定義了一系列高級空間特征如：區域（Region）、事件（Event）、路徑（Route）等，使其拓撲關系更為豐富，為進行各種復雜的數據分析提供基礎。此外，ArcGIS允許用戶使用可視化軟件工程工具和標準建模語言，構建一種全新的面向對象的空間數據模型（GeoDatabase），該模型可用于定義各類具體模型（如：道路、路燈、通信、燃氣＼煤氣、水電等數據模型），增加拓撲模型靈活性，為創建和操作不同用戶的數據提供了一個功能完備的平臺。

3? ? ?系統現狀及設計架構

3.1? ?系統現狀

目前，大中型城市市政公共設施已初具規模，信息資源開發利用也取得顯著進展。信息化產業在帶動城市管理、完善城市功能、改進政府服務和提高人民生活水平等方面正在發揮日益重要的作用。

城市管理信息系統工程的建設如火如荼，已初步建立了包含城建、地理、交通、公安、生產、社保、科教、金融等多個信息資源共享子系統，實現了信息發布、業務查詢、信息咨詢等功能。同時，還建立了政務公開及網上審批和網上監督等新型管理機制，為社會公眾提供方便快捷、透明公正的全方位服務，為政府各部門提供網上協作辦公的交流平臺。

另一方面，市政地理信息系統的基礎建設也在進一步完善。各大中城市目前完成了基礎數據庫建設、制定了市基礎地理信息數據標準、實現了基礎空間信息的共享，并取得了良好的社會和經濟效益。“智慧市政”將城市管理內容具體化、管理對象清晰化，使得城市部件得以精確定位。未來，隨著城市建設的日漸成熟，高成本高冗余的大規模建設必然退位，取而代之的將是高效科學的信息化城市管理。城市市政設施信息化管理正是基于地理信息系統，圍繞城市市政管理的信息化、綜合化，提供科學的、集成的和可持續發展的城市市政設施管理。

3.2? ?系統設計架構

市政應用系統建設架構以提高平臺實用性和生命周期、降低平臺開發成本為目的，根據用戶需求，融入先進的信息集成技術，如：GIS技術、GPS技術、WEB技術、數據庫技術等，實現市政公共資源信息與基礎空間數據相結合，構造一個既相互獨立、又相互匹配、可進行統計分析、實現信息共享的綜合市政管理和決策支持平臺，實現經濟和社會效益的最大化。

系統采用圖形數據和屬性數據并存的數據庫管理技術，通過信息獲取、分析、應用一體化平臺，建立市政設施地理數據標準化方案。其整體框架結構如圖2所示。

在良好的運行環境保障下，系統的設計框架由基礎感知層、網絡傳輸層、基礎支撐層、應用系統層和用戶層五層體系結構組成。該體系結構靈活性更高，無論從平臺角度還是從開發方面，均可通過組件層對整個系統的業務邏輯和數據訪問、共享等進行封裝，實現各應用的迅速搭建，便于應用體系的整體調整。

GIS 以其良好的開發性和可擴展性，集成并融合市政部門內已有的各種信息資源，并以其豐富直觀的表達形式，從GIS分析的角度為城市市政建設構造新的管理平臺，是構建市政系統的創新性應用。

4? ? ? 總? ? 結

針對過去城市管理中存在的市政管理被動、管理方式粗放等問題，智慧市政系統以城市需求為導向，利用計算機、互聯網、地理信息系統和無線通信等多種現代信息技術，提出了一種全新的城市市政管理的模式，從而明確了城市空間、對象和主體，是管理思想、技術和體制的整合和創新。

同時，系統將城市市政設施資源信息加以提煉、分析，從GIS數據庫分析角度，為管理者提供及時準確的監控信息，是輔助決策者進行決策的依據。實時“智慧市政”，將帶來如下效果：

（1）設施管養的“指南針”。通過GIS數據反饋和分析，確定每個市政設施的運行狀態，及時生成相應養護計劃，有效地降低事故發生概率，降低維護費用。

（2）市政施工的“透視鏡”。GIS可清楚“透視”地下管線分布情況，有效減少了挖斷地下管線的概率，實現“零投訴” 挖掘布線。

（3）應急搶險的“分析師”。在發生緊急事故時，可通過“智慧市政”快速查閱信息，自動生成相應處置方案。

（4）市政管理的“好幫手”。業務人員能方便快捷地進行日常管理工作的處理和查詢，并生成各類統計報表，避免查閱計算的煩瑣。

（5）服務市民的“直通車”。通過呼叫、巡查、指揮調度平臺，形成全天候咨詢、投訴、建議和反饋渠道;依托自動化的電子報批系統，實現市政管理各項業務的網上申報、網上辦理。

智慧市政系統將市政設施資源加以提煉、分析，為管理者提供及時準確的監控信息和決策依據，保障城市市政管理和諧、科學地運作，為市民提供良好的生活服務，進而產生良好的社會和經濟效益。

主要參考文獻

[1]王美娜， 周彥靈， 馬小寧. 智慧市政理念及其在規劃中落實的研究[C]//2014中國城市規劃年會，2014-09-13.

[2]邱中原. 基于WebGIS的城市規劃管理信息系統的設計與實現[D].廈門：廈門大學，2013.

[3]李蘇東， 司少先， 楊玉坤，等. 基于RFID/GIS的市政管線資源管理系統的研究與實現[J].測繪與空間地理信息， 2009， 32（3）：66-69.

[4]許金生. 電子信息技術與智慧市政[J]. 建材與裝飾， 2017（46）.