GIS技術(shù)在智慧城市綜合管理系統(tǒng)中的應(yīng)用探索

徐明霞

摘 要： 為了提高城市綜合管理效率，基于GIS技術(shù)構(gòu)建了智慧城市綜合管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用B/S模式、Oracle 11g數(shù)據(jù)庫，包括應(yīng)急指揮、公共服務(wù)、市政工程、園林與環(huán)衛(wèi)、違法監(jiān)察、燃氣管理、渣土管理、監(jiān)督執(zhí)法等多個功能模塊。最后對系統(tǒng)的應(yīng)用效果進行分析，結(jié)果表明該系統(tǒng)的應(yīng)用可以提高城市管理效率，降低工作人員的工作量。

關(guān)鍵詞： GIS技術(shù); 智慧城市; 城市綜合管理系統(tǒng)

中圖分類號： TP311

文獻標(biāo)志碼： A

文章編號：1007-757X（2019）06-0056-04

Abstract： In order to improve the efficiency of urban comprehensive management， this paper builds a smart city integrated management system based on GIS technology. The system uses B/S mode and Oracle 11g database， includes several functional modules such as emergency command， public service， municipal engineering， garden and sanitation， illegal supervision， gas management， muck management， and supervision and enforcement. Finally， the application effect of the system is analyzed. The results show that the application of the system can improve the efficiency of urban management and reduce the workload of the staff.

Key words： GIS technology; Smart city; Urban integrated management system

0?引言

隨著我國城市化進程的建設(shè)加快，城市人口數(shù)量直線上升，規(guī)模不斷變大，如果高效的完成大規(guī)模城市的綜合管理工作，提升城市管理水平，成為社會研究和關(guān)注的熱點。地理信息系統(tǒng)，簡稱GIS（Geographic Information Systems）在空間信息技術(shù)的支撐下發(fā)展十分迅速，并且在各個城市管理部門應(yīng)用效果良好，因此如何利用GIS系統(tǒng)建設(shè)智慧城市的綜合管理信息交互平臺可以很大程度上提升城市管理水平，實現(xiàn)每個區(qū)域、每個時段的城市監(jiān)控全覆蓋，并實現(xiàn)不同城市管理部門之間的信息資源共享，提高管理決策的科學(xué)性和合理性，具有非常重要的實踐和理論意義。

1?GIS技術(shù)在智慧城市綜合管理系統(tǒng)中的應(yīng)用的優(yōu)勢分析

當(dāng)前城市管理存在發(fā)現(xiàn)不及時、處置不高效、評價不科學(xué)、管理不精細等問題，因此，構(gòu)建新型的城市管理系統(tǒng)十分必要。GIS技術(shù)可以分析和處理海量地理數(shù)據(jù)，該平臺操作簡單，可以創(chuàng)造良好的用戶體驗，計算負載能力高，大大提升網(wǎng)絡(luò)計算資源利用率[1-2]。基于GIS技術(shù)構(gòu)建智慧城市綜合管理系統(tǒng)的優(yōu)勢如下：

一是，使城市管理由“粗放型”轉(zhuǎn)變到“精細型”。基于GIS技術(shù)構(gòu)建智慧城市綜合管理系統(tǒng)通過無線數(shù)據(jù)采集、監(jiān)督執(zhí)法等多個功能模塊，通過網(wǎng)絡(luò)、傳感器、預(yù)警等全面感知、寬帶泛在的互聯(lián)、智能融合的應(yīng)用，提高城市運營和城市控制管理的效率，可以改變傳統(tǒng)的城市管理問題發(fā)現(xiàn)不及時，處置不高效等問題，及時解決城市管理的“難點”問題，提升城市管理水平和居民的幸福指數(shù)，符合國家的發(fā)展戰(zhàn)略。

二是，基于GIS技術(shù)構(gòu)建智慧城市綜合管理系統(tǒng)，應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線傳輸技術(shù)等形成了城市管理環(huán)，通過實時統(tǒng)計、監(jiān)測分析第一時間、客觀翔實地掌握城市管理相關(guān)數(shù)據(jù)，增加城市運營的可控程度，實現(xiàn)城市規(guī)劃部門、交通部門、公共安全部門、市政公共設(shè)施管理部門等的信息共享，輔助各級領(lǐng)導(dǎo)進行科學(xué)的決策。

2?基于GIS技術(shù)的智慧城市綜合管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

2.1?系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲

智慧城市綜合管理系統(tǒng)在建設(shè)和應(yīng)用過程中需要涉及到大量的城市空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，需要利用GIS技術(shù)對這些數(shù)據(jù)進行管理和分析。基于GIS技術(shù)的智慧城市綜合管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。

包括GIS服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、客戶端等。平臺選擇B/S模式， GIS平臺應(yīng)用ESRI公司的Arc GIS系列軟件。

（1） GIS服務(wù)器：安裝Supermap iServer等軟件，負責(zé)存儲GIS空間數(shù)據(jù)，如城市基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)、城市網(wǎng)格體系數(shù)據(jù)，并提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享;

（2） 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：數(shù)據(jù)庫選擇安裝Oracle 11g，存儲城市管理數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)督數(shù)據(jù)、監(jiān)督員數(shù)據(jù)等。通過 Super Map SDX for Oracle Plus（空間數(shù)據(jù)庫引擎）連接 GIS 空間數(shù)據(jù)庫和Oracle數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一體化存儲。

（3） 應(yīng)用服務(wù)器：選擇Tomcat，管理城管通等應(yīng)用平臺。

2.2?系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

智慧城市綜合管理系統(tǒng)是一個十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程，整合城市管理與服務(wù)資源，涉及城市的應(yīng)急指揮、公共服務(wù)、市政工程、園林與環(huán)衛(wèi)、違法監(jiān)察、燃氣管理、渣土管理、監(jiān)督執(zhí)法等多個方面。智慧城市綜合管理系統(tǒng)以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)為支撐，以GIS系統(tǒng)展示為手段，實現(xiàn)城市管理的數(shù)據(jù)采集、分析及決策調(diào)度，為城市管理部門科學(xué)開展城市管理工作提供切實有效的管理手段。總體架構(gòu)如圖2所示。

表現(xiàn)層：該層位系統(tǒng)的前端界面，包括PC端、移動端等，通過瀏覽器實現(xiàn)系統(tǒng)的信息查詢。該層的用戶包括城市管理部門的相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、各個城市管理部門工作人員、監(jiān)督員、監(jiān)督指揮中心工作人員、呼叫中心、社會公眾等，不同的用戶設(shè)置相應(yīng)的訪問權(quán)限，身份驗證正確之后才可查看系統(tǒng)中的相關(guān)內(nèi)容。

應(yīng)用服務(wù)層：該層是整個系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，主要有兩方面的功能，一是，通過 Supermap iServer、Tomcat技術(shù)將城市管理相關(guān)的部件數(shù)據(jù)發(fā)布成標(biāo)準(zhǔn)的地圖數(shù)據(jù)服務(wù)，提供給用戶;二是，對采集的視頻數(shù)據(jù)、城市燃氣數(shù)據(jù)、環(huán)衛(wèi)與園林、渣土數(shù)據(jù)等進行大數(shù)據(jù)分析，及時發(fā)布相關(guān)預(yù)警。

數(shù)據(jù)層：選擇Oracle 11g作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，存儲城管業(yè)務(wù)表數(shù)據(jù)、組織機構(gòu)表數(shù)據(jù)等屬性數(shù)據(jù)。城市地名注記、建筑物、水系、道路、建筑物材質(zhì)注記等基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)，城市街道層、社區(qū)層、單元網(wǎng)格層、熱點層、地標(biāo)建筑物層等網(wǎng)格數(shù)據(jù)。

網(wǎng)絡(luò)層：該層的主要功能是實現(xiàn)信息傳輸，包括 Wifi技術(shù)、ZigBee技術(shù)、視頻線等有線和無線的通訊網(wǎng)等[3]。

感知層：該層識別物體、采集信息，信息采集之后轉(zhuǎn)變成計算機可以識別、處理的形式上傳到網(wǎng)絡(luò)層，該層包括RFID標(biāo)簽和閱讀器、視頻攝像頭、GIS位置感知、各種無線傳感器等。

2.3?功能模塊

（1） 應(yīng)急指揮模塊：該模塊滿足城市的日常應(yīng)急管理，包括應(yīng)急值守、應(yīng)急預(yù)案管理、模擬訓(xùn)練、危險隱患管理、監(jiān)控預(yù)警等[4]。

（2） 市政設(shè)施管理模塊：對市政道路設(shè)施（如橋梁、涵洞、路燈、護欄、街路標(biāo)牌等）的注冊登記、維護、建設(shè)方案等進行管理，可實現(xiàn)信息查詢、導(dǎo)入導(dǎo)出、信息打印等功能。

（3） 中心受理監(jiān)督執(zhí)法模塊：該模塊的主要作用是接收城市監(jiān)督員城管通上報、社會公眾12319電話舉報或者視頻監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)的問題，指揮中心接到舉報之后核查、登記、定位、立案的工作之后，報告給上級管理部門，上級管理部門將相應(yīng)的處理方法通過指揮中心傳達給相關(guān)執(zhí)法人員，保障各類城市管理問題的盡快解決，最終處理結(jié)果公示在公眾服務(wù)模塊中。中心受理監(jiān)督執(zhí)法流程圖如圖3所示。

（4） 地理編碼模塊：該模塊的主要作用為利用地理編碼技術(shù)實現(xiàn)整個城市的地理坐標(biāo)設(shè)計，使實際地址與空間地址吻合，還可以設(shè)置地形圖的比例尺及面狀市邊界線、區(qū)界、街道界、社區(qū)界等，實現(xiàn)城市地理位置的查詢和定位。

（5） 公眾服務(wù)模塊：該模塊的主要用戶為社會公眾，可以查看城市管理的相關(guān)文件、舉報問題的處理結(jié)果等，用戶登錄系統(tǒng)之后可以直接訪問，無需身份驗證。

（6） 智慧環(huán)衛(wèi)與園林模塊：環(huán)衛(wèi)管理主要是對城市各區(qū)域的環(huán)境衛(wèi)生質(zhì)量、垃圾收集及運輸?shù)韧ㄟ^環(huán)衛(wèi)保潔地圖進行督導(dǎo)核查，在線查看各保潔路段上實時在線的環(huán)衛(wèi)工人的人數(shù)、位置等，如果存在問題則發(fā)出告警信息，實現(xiàn)人員、車輛、部件、垃圾收運工作的自動化、智慧化、數(shù)據(jù)化監(jiān)督管理。

園林管理主要是對城市的包括草地綠化和行車道樹木基本資料、綠化增減、古樹名木基本資料、園林綠化的設(shè)施等情況進行管理，可對相關(guān)信息進行查詢、導(dǎo)入、導(dǎo)出、統(tǒng)計分析。

（7） 智慧渣土模塊：覆蓋渣土登記申報、運輸指揮、場地監(jiān)控、運輸監(jiān)督、移動監(jiān)督、可視化分析六大模塊，全面提升渣土運輸監(jiān)督管理效能。

（8） 燃氣指揮監(jiān)控實現(xiàn)：該模塊有兩方面的功能，一是對燃氣企業(yè)的管理，采集、查詢、修改、刪除燃氣企業(yè)信息如地址郵編、法人、聯(lián)系電話等;二是，登記、查詢城市燃氣管道隱患管理信息，包括隱患類別、整改時間、整改結(jié)果等。

（9） 可擴展模塊：包括視頻監(jiān)控模塊、領(lǐng)導(dǎo)移動督查模塊、微信城管參與模塊、績效評價模塊等，可以根據(jù)系統(tǒng)的實際需求對模塊功能進行開發(fā)。

2.4?系統(tǒng)實現(xiàn)

系統(tǒng)的功能模塊眾多，由于篇幅的原因，只對其中部分模塊的實現(xiàn)進行詳細敘述。

（1） 中心受理監(jiān)督執(zhí)法模塊實現(xiàn)

中心受理監(jiān)督執(zhí)法模塊利用監(jiān)督指揮大屏幕可以直觀的把控城市的各個事件信息，還可以實現(xiàn)對監(jiān)督員、任何部件情況的查詢，如圖4所示。

監(jiān)督員在工作過程中手持無線RFID設(shè)備，將衛(wèi)星定位的無線設(shè)備坐標(biāo)點經(jīng)緯度Arr Xs、Arr Ys繪制城軌跡曲線則可以獲得監(jiān)督員的軌跡曲線，關(guān)鍵實現(xiàn)代碼如下：

function draw Line By XY（Arr Xs， Arr Ys） {

var points = [];

for （ var i = 0; i < point Arr.length; i++） {

points.push（new Super Map.Geometry.Point（sp2d.lon， sp2d.lat））;

}

var style = {

stroke Color ： "blue"，

stroke Opacity ： 0.8，

stroke Width ： 3，

point Radius ： 6

}

if （null ！= vector Layer）

}

（2） 地理編碼模塊實現(xiàn)

本研究中通過.net的接口與回調(diào)機制實現(xiàn)地理編碼子模塊的查詢和定位功能，用戶輸入需要查詢的地址之后，地址字符串構(gòu)建成數(shù)據(jù)庫查詢語句，根據(jù)查出全部滿足地址條件的要素顯示空間信息。關(guān)鍵代碼如下：

//

定義地址字符串

p QF.Where Clause = s WC;

//

定義游標(biāo)

IFeature Cursor p FC;

//

執(zhí)行，獲取滿足地址條件的要素

p FC = p FL.Feature Class.Search（p QF， false）;

IFeature p F = p Feature Cursor.Next Feature（）;

//

將滿足條件的要素放入選擇集當(dāng)中，進行地圖顯示

{

m_Detail Attribute.Show（）;

}

（3） GIS地圖服務(wù)實現(xiàn)

GIS的功能主要對智慧城市綜合管理系統(tǒng)的地圖進行操作，以滿足地圖服務(wù)的基本需求。包括地圖的全幅展示、縮小、放大、漫游，地圖的街景切換、地圖的面積量算等。街景瀏覽，點擊地圖上的“街景”按鈕可進入街景瀏覽界面，利用立德街景系統(tǒng)已有的接口，該接口執(zhí)行 Open GIS WMS 執(zhí)行規(guī)范中的操作。

地圖的全圖展示、縮小、放大、漫游等利用ArcGIS Engine開發(fā)實現(xiàn)，關(guān)鍵代碼如下：

//加載地圖文檔

private void loadMapDocument（）

//放大

{

axMapControl1.MousePointer = esriControlsMousePointer.esriPointerZoomIn;

flag = 2;

}

//縮小

{

axMapControl1.MousePointer = esriControlsMousePointer.esriPointerZoomOut;

flag = 1;

}

//漫游

{

axMapControl1.MousePointer = esriControlsMousePointer.esriPointerPan;

flag = 3;

}

//全圖

{

axMapControl1.Extent ?= axMapControl1.FullExtent ;

}

3?系統(tǒng)應(yīng)用分析

3.1?應(yīng)用流程

基于GIS技術(shù)的智慧城市綜合管理系統(tǒng)的應(yīng)用流程如圖5所示。

用戶進入系統(tǒng)頁面之后，需要進行身份驗證，身份信息驗證請求傳遞至Tomcat服務(wù)器，驗證通過之后，系統(tǒng)跳轉(zhuǎn)頁面，根據(jù)用戶權(quán)限顯示相關(guān)信息，點擊相應(yīng)的模塊如應(yīng)急指揮、市政管理等進行查詢即可獲得相關(guān)結(jié)果。如果身份驗證失敗則顯示錯誤信息，不能查詢。

3.2?應(yīng)用效果分析

基于GIS技術(shù)的智慧城市綜合管理系統(tǒng)設(shè)計完成之后，進行試運行，結(jié)果表明該系統(tǒng)的運行穩(wěn)定，各個功能模塊均達到了預(yù)期的設(shè)計需求。同時選擇20名城市管理部門的工作人員進行訪談，有85%工作人員認為該系統(tǒng)的應(yīng)用可以及時發(fā)現(xiàn)城市管理中的相關(guān)問題，提高了城市管理效率;有90%的工作人員認為通過該系統(tǒng)可以實時查詢相關(guān)信息，降低了工作人員的工作量，應(yīng)用效果良好。

4?總結(jié)

本文主要分析了GIS技術(shù)在智慧城市綜合管理系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過系統(tǒng)的功能模塊可以實現(xiàn)城市的全方位監(jiān)控，實時采集城市各區(qū)域的信息，及時發(fā)現(xiàn)、解決城市管理中存在的問題，提高了城市管理效率，為智慧城市的建設(shè)提供理論支持，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，智慧城市的建設(shè)將會更加成熟。

參考文獻

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[3]?彭毅弘，鄭凌云.基于無線ZigBee技術(shù)的隧道監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].儀表技術(shù)與傳感器，2018（11）：68-71.

[4]?劉曉云.基于智慧城市視角的智慧應(yīng)急管理系統(tǒng)研究[J].中國科技論壇，2013（12）：123-128.

（收稿日期： 2018.12.19）