智慧城市背景下城市管理云平臺系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

楊曉磊

（山西云時代智慧城市技術(shù)發(fā)展有限公司 山西省太原市 030000）

在智慧城市背景下構(gòu)建的城市管理云平臺是一個區(qū)域信息資源公共服務(wù)平臺，其主要包括數(shù)據(jù)管理與交換、資源展示、服務(wù)管理、應(yīng)用開發(fā)和運營維護等功能，可以說極大地提高了信息資源的利用率。綜合而言，云平臺的開發(fā)利用在城市網(wǎng)格化管理中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，同時在建造智慧城市時可提供必要的信息技術(shù)支持，從而促進(jìn)了與智慧城市時空信息相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 新型智慧城市與智慧城管

在建設(shè)智慧城管時，要遵循“五化三用”的原則。其中，五化指“網(wǎng)絡(luò)化、智能化、精細(xì)化、社會化、協(xié)同化”，三用指“強化共用、整合通用、開放應(yīng)用”。結(jié)合平臺化理念和大數(shù)據(jù)思維以及“互聯(lián)網(wǎng)+”策略，可以提升智慧城管的核心能力，并積極打造具有“全面覆蓋、精細(xì)管理、共享融合、社會參與”特點的智慧城市管理系統(tǒng)，提高城市環(huán)境秩序的實時感知與即時處理能力，以持續(xù)提升城市管理水平和人居環(huán)境以及功能品質(zhì)，從而漸漸提高城市的治理模式和水平。其具體作用主要體現(xiàn)在：

（1）通過大數(shù)據(jù)和云計算以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可把數(shù)字化城管體系與智慧應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)成果高度整合在一起，使互聯(lián)網(wǎng)和城管事業(yè)互相融合，構(gòu)建一個標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的市、區(qū)、街三級智慧管理平臺。

（2）全面應(yīng)用信息化技術(shù)，大力推進(jìn)城市管理改革創(chuàng)新，可以在確保投訴、信訪和媒體具有完善的收集、梳理、辦理渠道的同時，確保違法占道、廣告、建設(shè)等各種違法行為均可得到有效的控制和管理；此外，還可以確保相關(guān)負(fù)責(zé)人能有效監(jiān)管橋梁、隧道、景觀燈和行業(yè)施工車輛；確保執(zhí)法可依、執(zhí)法必嚴(yán)，閉環(huán)管理；確保考核過程透明化、考核結(jié)果公正化，嚴(yán)格根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、決策和創(chuàng)新。

2 城市管理云平臺系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)功能設(shè)計

該系統(tǒng)利用本街道數(shù)據(jù)服務(wù)中心，對來源、類型、應(yīng)用不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化整合，形成了一個本街道的數(shù)據(jù)資源庫——本地“知識庫”。該系統(tǒng)通過構(gòu)建本街道的城市“一張圖”平臺，可以讓城市的生命線及各部件、環(huán)境與經(jīng)濟、公共安全與民生服務(wù)均可展現(xiàn)在“一張圖”上，從而使有關(guān)城市的時空信息資源均可在“一張圖”上完成顯示、查詢和統(tǒng)計分析。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

2.2.1 核心技術(shù)

該系統(tǒng)以SOA 思想為基礎(chǔ)，選用“服務(wù)總線+一體化框架+插件”的多層式企業(yè)軟件相結(jié)合的方式建構(gòu)而成，同時，還運用了網(wǎng)絡(luò)通信、3S 和系統(tǒng)集成以及信息安全技術(shù)。其中，核心技術(shù)如下：

（1）三維地理信息平臺。三維GIS 作為建立在三維可視化數(shù)據(jù)表現(xiàn)模式之上的技術(shù)，與二維GIS 相比，提供了一個更加豐富和逼真的空間信息展示平臺，可以讓用戶能通過三維地理信息平臺得到相關(guān)的地理屬性數(shù)據(jù)，且進(jìn)一步使視覺觀察變得更直觀。

圖1：城市管理云平臺系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

（2）J2EE架構(gòu)和B/S模式。系統(tǒng)采用J2EE體系結(jié)構(gòu)和B/S模式，這是因為J2EE 采用了跨平臺技術(shù)，能在所有平臺上部署和運行，所以可以同時部署在IBMAIX 系統(tǒng)和Windows 平臺上。

（3）組件化、構(gòu)件化開發(fā)技術(shù)。在開發(fā)系統(tǒng)的過程中，運用組件化和構(gòu)件化技術(shù)，并通過不同組件和接口及構(gòu)件的開發(fā)，可以達(dá)到軟件復(fù)用和快速開發(fā)的目的。

（4）應(yīng)用服務(wù)WebService 技術(shù)。該技術(shù)允許在網(wǎng)絡(luò)上提供軟件應(yīng)用程序資源，因為WebService 使用的是標(biāo)準(zhǔn)接口，所以即便是在編寫語言和操作系統(tǒng)均不一致的情況下，也仍然能互相通信，因此其技術(shù)在構(gòu)建城市管理云平臺中起著重要的作用[1]。

2.2.2 系統(tǒng)構(gòu)架

從邏輯上看，該系統(tǒng)整體上可劃分為4 層，從低到高依次是基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）層、數(shù)據(jù)即服務(wù)（DaaS）層、平臺即服務(wù)（PaaS）層、軟件即服務(wù)（SaaS）層。統(tǒng)一認(rèn)證體系可供每個子系統(tǒng)進(jìn)行用戶認(rèn)證。運行管理系統(tǒng)包含所有層次，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的整體管理，具體的系統(tǒng)架構(gòu)可見圖1。

（1）IaaS 層。該層是系統(tǒng)的最后一層，主要由感知網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心構(gòu)成，緊鄰硬件資源，該層通過虛擬計算、網(wǎng)絡(luò)及存儲資源來搭建云主機，從而作為DaaS 層的操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)租用公共云來配置運行環(huán)境，系統(tǒng)需要的虛擬化的網(wǎng)絡(luò)、存儲和計算資源均由所搭建的基礎(chǔ)云環(huán)境提供。

（2）DaaS 層。該層在IaaS 層上面，是該系統(tǒng)服務(wù)的基礎(chǔ)，主要承擔(dān)著本街道時空數(shù)據(jù)資源的綜合管理工作。收集、整合、處理和集成特定區(qū)域內(nèi)的空間和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，使所有的時空數(shù)據(jù)可得到統(tǒng)一的匯集、儲存、融合及服務(wù)，及時為PaaS 和SaaS 層提供數(shù)據(jù)與綜合信息服務(wù)。

（3）PaaS 層。該層是對接各類服務(wù)與應(yīng)用的基礎(chǔ)，主要用于建造相應(yīng)的數(shù)據(jù)管理——時空大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和云服務(wù)業(yè)務(wù)軟件——時空云服務(wù)系統(tǒng)，承擔(dān)著整理、聚合和集中管理地理信息數(shù)據(jù)資源的職責(zé)，及時為有關(guān)部門在管理城市的過程中提供數(shù)據(jù)、功能和接口以及基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)[2]。

（4）SaaS 層。該層可滿足多種應(yīng)用需求，將基本的硬件、數(shù)據(jù)和平臺服務(wù)資源按照需要組合起來，搭建滿足某一特定應(yīng)用需求的云應(yīng)用節(jié)點，為政府機關(guān)提供服務(wù)；另外，還可以使各部門之間的信息實現(xiàn)資源共享。

2.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

從內(nèi)容上來看，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫由基礎(chǔ)、專題和業(yè)務(wù)時空數(shù)據(jù)庫構(gòu)成。該數(shù)據(jù)庫由數(shù)據(jù)表、基本矢量、時態(tài)矢量、基本柵格、瓦片數(shù)據(jù)、Office 文檔、PDF 文檔、地圖定義文件、標(biāo)注和融合數(shù)據(jù)集類型等多種數(shù)據(jù)資源類型組成。

2.3.1 基礎(chǔ)時空數(shù)據(jù)庫

（1）三維數(shù)據(jù)由傾斜攝影數(shù)據(jù)和仿真三維地圖數(shù)據(jù)組成。前者將多臺攝像機安裝在同一個飛行平臺上，可以在同一時刻從5 個角度上獲取地面數(shù)據(jù)，從而搭建更接近真實世界的三維模型。該系統(tǒng)已采集傾斜攝影數(shù)據(jù)。后者是指利用特定角度獲取仿真三維場景的地圖數(shù)據(jù)，存儲為二維柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式，顯示出三維模型數(shù)據(jù)的立體效果。在本項目中，該系統(tǒng)擬選取本街道主城區(qū)大約5km2的地方作為試點區(qū)域建造仿真三維地圖數(shù)據(jù)，將其當(dāng)作重點展示區(qū)。

（2）電子地圖。利用網(wǎng)絡(luò)地圖取得電子地圖，將其當(dāng)作平臺的基礎(chǔ)二維底圖。

（3）地理實體是指，利用實際影像獲取矢量數(shù)據(jù)，如道路、綠地水系、建筑物。該街道已具備原始矢量數(shù)據(jù)[3]。

（4）影像數(shù)據(jù)通常由航片和衛(wèi)片組成，包含空間、光譜、輻射和時間分辨率。該街道已取得2018年的影像數(shù)據(jù)。

（5）行政邊界。該系統(tǒng)不僅可直接根據(jù)該街道取得街道的各級行政區(qū)劃矢量邊界數(shù)據(jù)，還可將其統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為WGS84 坐標(biāo)系。

2.3.2 專題時空數(shù)據(jù)庫

專題時空數(shù)據(jù)主要包含政法、安監(jiān)、市政、城建、部件、管網(wǎng)、規(guī)劃等多個部門的專題數(shù)據(jù)。每個部門的專題數(shù)據(jù)又含有各自的子類數(shù)據(jù)，已將其統(tǒng)一收集整理為矢量數(shù)據(jù)。

2.3.3 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫

在經(jīng)營業(yè)務(wù)時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)被稱為業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，包含事件庫和圖片庫以及文件庫。

（1）事件庫的作用是儲存事件類信息。系統(tǒng)運行尤其是移動端在采集和上報時所涉及到的所有事件信息，如事件的名稱、類型、位置、描述以及上報人等。

（2）圖片庫。由于系統(tǒng)運行尤其是移動端在采集和上報時會產(chǎn)生許多的圖片需要存儲，之后也需要清理和更新，所以，圖片庫可以將系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的圖片統(tǒng)一存放起來，以方便后期的拷貝、移除和清理[4]。

（3）文件庫。由于系統(tǒng)運行過程中會產(chǎn)生許多的文件需要存儲、清理和更新，所以，文件庫可以將系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的文件統(tǒng)一存放起來，以方便后期的拷貝、移除和清理。

3 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

該系統(tǒng)圍繞“一張圖”展開，主要有基本功能、“一張圖”顯示、資源綜合展示及巡查人員監(jiān)控4 個功能模塊。該系統(tǒng)的全部內(nèi)容均可以直觀地在“一張圖”上顯示，讓用戶能夠根據(jù)“一張圖”即可瀏覽和查詢整個街道的時空信息資源。

3.1 基本功能

基本功能共包含地圖基本操作和圖層設(shè)置以及空間搜索等15個功能，主要是利用網(wǎng)絡(luò)為用戶提供地圖顯示、縮放、查詢、糾錯、自定義圖層、測量距離、面積等GIS 的Web 服務(wù)，使用戶可以在一張地圖上繪圖、標(biāo)注文字，提升用戶的使用感。

3.2 “一張圖”顯示

該系統(tǒng)數(shù)據(jù)的顯示建立在一張底圖的目錄和專題的基礎(chǔ)之上，可根據(jù)需要自由切換二、三維視角。已經(jīng)存在的數(shù)據(jù)以目錄樹的形式羅列而出，各分支主要包含數(shù)據(jù)量和來源以及最近更新時間等各類數(shù)據(jù)的概覽；同時，還具有按照目錄的圖層顯示功能，先點擊圖層名，再查看地圖，即可幫助用戶快速查詢目標(biāo)內(nèi)容。

3.3 資源綜合展示

結(jié)合資源中心數(shù)據(jù)的現(xiàn)狀進(jìn)行統(tǒng)計展示，主要涉及數(shù)據(jù)存儲和類型的總量、分類統(tǒng)計數(shù)據(jù)存儲量與屬性數(shù)量、數(shù)據(jù)的完整性和缺失度以及利用率、資源中心的數(shù)據(jù)服務(wù)狀態(tài)、已訪問的部門數(shù)量與對象等。系統(tǒng)以豐富多樣的圖標(biāo)樣式進(jìn)行展示，可方便用戶快速了解平臺資源的綜合情況。

3.4 巡查人員監(jiān)控

利用實時定位與軌跡監(jiān)控技術(shù)，管理者可通過系統(tǒng)快速定位巡查人員的位置，并隨時掌握巡查人員的移動軌跡，便于管理者對工作人員更好地實施管理，從而提高城市管理的效率。

4 結(jié)語

綜上所述，城市管理云平臺系統(tǒng)在未來的城市信息化建設(shè)中具有舉足輕重的作用。本篇文章分析了智慧城市背景下的城市管理云平臺系統(tǒng)，以期為相關(guān)工程提供借鑒。