戶外廣告和招牌綜合管理平臺建設研究

安平利 安玉良 李由家 高艷萍 安玉潔 安宇偉

(1. 廣州市天馳測繪技術有限公司, 廣東 廣州, 510000; 2. 河南省中緯測繪規劃信息工程有限公司, 河南 焦作, 454000;3. 自然資源部第一大地測量隊, 陜西 西安, 710054; 4. 河南星拓測繪工程有限公司, 河南 新鄉, 453000;5. 中煤航測遙感集團有限公司, 陜西 西安, 710000)

0 引言

近年來隨著經濟和城市建設的快速發展,戶外廣告行業進入快速的發展期,戶外廣告和招牌數量與日俱增,大量戶外廣告和招牌密布于城市的大街小巷,其設置樣式、結構形式以及技術手段日新月異,儼然成為一道道美麗的城市風景線。與此同時,也存在戶外廣告和招牌總體數量、類別和分布不清楚、管理人員職責混亂以及信息更新不足等問題,嚴重影響了城市戶外廣告和招牌設置管理工作的精準化和精細化[1]。因此,為了全面掌握戶外廣告和招牌的設置情況,廣州巿城市管理和綜合執法局對全市戶外廣告和招牌開展普查、建庫以及平臺建設工作[2]。本文根據實際業務需求,利用地理信息系統(geographic information system,GIS)、云計算、無人機傾斜攝影、移動互聯等先進技術、構建了戶外廣告和招牌綜合管理數據庫、搭建了戶外廣告和招牌綜合管理平臺,實現了戶外廣告和招牌普查數據二、三維一體化展示、圖、文、表一體化管理、動態巡查以及實時更新等功能,逐步建設成技術先進、數據完整、功能完善和服務全面的一體化綜合管理平臺,為安全監管工作提供數據依據和技術支撐,為管理決策提供真實準確、完整及時的信息支持。

1 建設目標

1.1 戶外廣告和招牌信息的數字化

利用無人機傾斜攝影、車載移動系統以及移動互聯等先進技術,開展全市范圍內的戶外廣告和招牌普查工作,以基礎地理信息數據為基礎,對戶外廣告和招牌數據進行采集、處理、質檢以及入庫,從而構建戶外廣告和招牌綜合管理數據庫[3],實現戶外廣告和招牌信息的數字化,直觀展現戶外廣告和招牌的各類信息:如:戶外廣告和招牌屬性信息、責任單位、位置描述等,為城市精細化和信息化發展提供信息支撐。

1.2 戶外廣告和招牌管理的精細化

構建覆蓋全市范圍內的圖、文、表一體化，二、三維一體化以及時空一體化的“一張圖”戶外廣告和招牌管理模式[4]。強化戶外廣告和招牌位置信息和圖文信息、電子地圖、街景以及三維實景模型等數據的集成管理,在“一張圖”的基礎上,實現戶外廣告和招牌數據圖、文、表，二、三維以及歷史和現狀一體化展示,提高戶外廣告和招牌的全周期精細化管理能力。

1.3 戶外廣告和招牌決策分析的科學化

通過搭建廣州市戶外廣告和招牌綜合管理平臺,充分利用GIS和云計算技術的優點、實現戶外廣告和招牌的展示、查詢統計、空間分析、輔助決策、動態巡查以及數據更新融為一體,讓城市管理和綜合執法工作人員對戶外廣告和招牌的各類信息更為直觀了解,有助于戶外廣告和招牌的統計分析以及管理決策等。

2 總體設計

2.1 設計思想

根據平臺總體架構指導思想，采用SSM框架集(Spring+SpringMVC+MyBatis，SSM)，搭建基于Cesium的廣州市戶外廣告和招牌綜合管理平臺[5]。Cesium是一個跨平臺、跨瀏覽器的展示三維地球和地圖的JS庫，支持2D、2.5D以及3D形式的地圖展示，可以自行繪制圖形、高亮區域并提供良好的觸摸支持，且支持絕大多數的瀏覽器和移動端[6]。具體設計思路，一是利用分布式文件存儲數據庫進行地理信息數據管理、關系型數據庫進行戶外廣告和招牌等專題數據管理、照片和各類專題圖采用關系型數據庫和文件系統相結合的方式進行管理；二是利用MapServer軟件實現對地圖服務的發布和訪問；三是客戶端界面采用超文本標記語言、層疊樣式表和JavaSrcipt等語言實現，并向服務端發送請求；服務器端則利用互聯網信息服務(Internet Information Services，IIS)發布Web應用服務[7]。采用此方法設計，可實現無插件、跨平臺以及跨瀏覽器的快速訪問，提高平臺的應用效率。

2.2 框架設計

根據平臺總體設計思想,對平臺的框架結構進行設計,包括五的核心層、相應的標準規范以及保障和信息安全體系,即:基礎設施層、數據資源層、服務層、應用層和用戶層[8]。框架設計示意圖如圖1所示。

圖1 框架設計示意圖

基礎設施層是平臺運行支撐環境,包括軟硬件支撐,并采用云環境搭建思路,實現各類硬件資源的虛擬化,包括Web服務器、空間存儲服務器以及文件存儲服務器等,部署各類軟件,如:安全軟件、GIS軟件以及數據庫軟件等;數據資源層包括基礎地理信息庫、戶外廣告和招牌空間庫、廣告和招牌專題庫、多媒體庫和元數據庫等,共同構建戶外廣告和招牌綜合管理數據庫,并提供統一的數據資源訪問接口應用程序接口(application programming interface,API),為服務層提供數據服務;服務層包括數據服務和功能服務,如:目錄服務、匯交服務、地圖服務、空間查詢和統計服務等,為平臺的應用層提供服務;應用層是平臺的展示窗口,包括“一張圖展示”、GIS基本操作、戶外廣告和招牌數據管理、查詢統計和報表管理等;用戶層是平臺的使用人員,包括城市管理人員、綜合執法人員、數據普查人員以及運維人員等。

3 關鍵技術

3.1 多源異構數據組織管理

平臺涉及的數據量大且數據種類多,具有多源、異構等特點,需對數據進行有效組織和管理。戶外廣告和招牌綜合管理數據庫主要涉及基礎地理信息數據與業務專題數據兩大類,多源異構數據組織管理示意圖如圖2所示。

圖2 多源異構數據組織管理示意圖

(1)基礎地理信息數據組織管理,主要包括數據坐標轉換、數據切圖處理和數據調用。數據坐標轉換采用開源的地圖投影庫,實現基礎地理信息數據在統一的坐標參考系下進行轉換,確保數據可以在統一空間下進行展示、查詢和統計[9];數據切圖處理,第一采用開源的柵格空間轉換庫對數據進行金字塔構建,第二,采用Google地圖切片方案進行數據切圖,第三,將數據存儲在MongoDB數據庫中;數據調用是Cesium通過ImageryProvider接口調用Web地圖瓦片服務(web map tile service,WMTS)和Web矢量數據服務(web feature service,WFS),實現瀏覽器的客戶端的顯示。

(2)業務專題數據組織管理。業務專題數據包括戶外廣告和招牌專題空間數據、屬性數據和照片、視頻等文件數據以及運維管理數據,根據數據的特點進行數據組織管理,戶外廣告和招牌空間數據采用MongoDB數據庫進行組織管理,戶外廣告和招牌屬性和文件數據則采用Mysql關系數據庫和文件系統結合進行組織管理。數據調用流程,首先通過Ajax技術向服務端發送數據服務請求;其次服務端利用Ado.net技術訪問戶外廣告和招牌專題數據庫;最后將成果以Json格式進行返回,并在瀏覽器的Cesium客戶端進行顯示。

3.2 數據動態可視化

為了讓數據顯示效果動態、直觀,平臺采用Cesium進行可視化。根據不同的數據類型,利用Cesium客戶端打造不同的數據可視化流程,具體流程示意圖如圖3所示。

圖3 數據動態可視化流程示意圖

Cesium可視化流程步驟如下:一是通過HTML定義Div元素,創建Cesium;二是判斷加載數據類型,主要包括基礎地理信息數據切片數據、戶外廣告和招牌的經緯度數據或者shp數據以及多媒體數據;三是根據不同的數據類型選擇不同的加載方法,實現最終數據的動態可視化展示。

3.3 基于萬米單位網格法的動態巡查管理

為了確保戶外廣告和招牌的現勢性以及設置的規范性,廣州市綜合執法工作人員需定期對戶外廣告和招牌進行動態巡查。本文采用萬米單位網格法進行巡查管理,萬米單位網格法是利用網格技術,以大約1萬m2作為一個基礎管理單元,將城市管理區域劃分為若干網絡狀的單元[10],如:廣州市越秀區33.8 km2,下設18個街道,通過萬米單位網格法劃分為1 800個網格單元,并指定專人作為網格單元的負責人,負責人員定期通過移動終端App對戶外廣告和招牌進行動態巡查。基于萬米單位網格法的動態巡查管理,一方面將管理區域從原先的區、街道、社區三個層次變為區、街道、社區和社區萬米單元網格四個層次,讓動態巡查管理工作更為精細化;另一方面通過移動端設備,巡查人員可以通過系統設置巡查路線,對戶外廣告和招牌進行定期更新以及對違法事件進行上報等工作,提高了工作的效率和數據的現勢性。

4 平臺實現

平臺實現采用模塊化開發相應的功能,開發環境采用Java語言相關的開發集成環境平臺,Java技術進行開發,數據庫采用MongoDB3.0和MySQL5.7。核心的功能包括:“一張圖”展示、數據管理、數據查詢統計管理、數據動態巡查管理以及運維管理等。

4.1 “一張圖”展示

“一張圖”展示實現了基礎地理信息數據和戶外廣告和招牌數據的圖、文、表一體化展示，二、三維一體化展示以及時空一體化展示。圖、文、表一體化展示是在二維電子地圖的基礎上疊加戶外廣告和招牌空間數據,并與戶外廣告和招牌屬性信息和照片等信息關聯,點選廣告和招牌數據可以在地圖上直觀地查看其詳細信息和照片信息,如:標識碼、權屬部門、位置描述、所在圖幅、空間位置(米)以及設置方式等;二、三維一體化展示是將在同一屏幕分成兩部分,通過分屏對比,可以查看戶外廣告和招牌的二維信息和三維信息;時空一體化展示可以查看同一位置的戶外廣告和招牌的歷史和現狀情況,通過時間軸,展示其變化過程。

4.2 數據管理

數據管理實現了對戶外廣告和招牌數據和城市三維模型的錄入、編輯以及導出等功能。數據錄入是對戶外廣告和招牌普查的成果數據進行自動質檢后,批量導入;平臺數據編輯實現數據增、刪、改等功能,如:點擊修改按鈕,平臺彈出數據修改列表,修改數據的項目名稱、設備編號、所在地址、工藝形式以及照片等信息,點擊提交按鈕,完成數據修改功能。與此同時,還可以對城市三維實景模型進行編輯和更新;數據導出可以將數據成果以csv、txt、word、excel等格式進行導出,為編寫專題報告或者領導匯報提供決策支持。

4.3 數據查詢統計管理

數據查詢統計功能可以關鍵字查詢統計、模糊查詢統計以及空間查詢統計,關鍵字和模糊查詢統計,平臺通過輸入序號、項目名稱、戶外廣告和招牌類別等搜索條件,查詢統計結果以頁面表單的形式展示,點擊某個戶外廣告和招牌結果,可以快速在地圖上進行定位且高亮顯示;空間查詢統計包括多邊形查詢統計和自定義查詢統計,如:自定義查詢統計,可以組合選擇廣告牌的所屬區域及類型,輸入項目名稱、設置人、所屬地點等選項,查詢統計出數據列表,雙擊選中其中一條想要查詢的數據,右側地圖可定位至當前列表屬性所屬點位置,點擊當前點可以查看到當前點附近的廣告牌信息及圖片,如果當前點有多個廣告牌,亦支持翻頁查看。左下方會顯示出自定義統計及分析的結果,以柱狀圖、餅狀圖等形成進行展示。

4.4 動態巡查管理

動態巡查管理是城市綜合執法人員利用移動終端App實現戶外廣告和招牌動態監控和數據更新維護,主要包括的功能有巡查路徑規劃、巡查人員管理和數據編輯及上傳等;巡查路徑規劃是為確保責任網格內的戶外廣告和招牌巡查全覆蓋,根據時間、人員等因素,事先規劃巡查路徑;巡查人員管理包括巡查人員信息管理以及職責管理;數據編輯及上傳是巡查過程中,發現有違法事件或者數據有更新時,一方面對違法事件進行說明和拍照;另一方面是對數據有變動后的更新,編輯完成后上傳到平臺上。

4.5 運維管理

運維管理是平臺平穩運行的后臺保障,包括用戶列表管理、權限管理和日志管理。用戶列表管理支持用戶名稱的搜索,新增、刪除、修改用戶名及密碼等;權限管理是將功能模塊定義為角色,通過不同級別的用戶,賦予不同的角色,從而實現權限管理;日志管理是對平臺的操作、訪問以及軟硬件問題等內容進行記錄和統計,方便運維人員后期維護。

5 結束語

本文綜述了利用GIS、云計算以及移動互聯等技術搭建城市戶外廣告和招牌綜合管理平臺的方法,實現了對戶外廣告和招牌成果的展示、查詢、統計、分析和巡查等功能。平臺建設后,一是摸清了城市戶外廣告和招牌的數據、類型和分布情況,提高城市管理部門的決策水平;二是讓城市戶外廣告和招牌管理精細化、信息化和智能化。但也存在一定問題,如:數據信息更新不完善、網絡傳輸不穩定等問題,下一步,平臺將繼續完善功能,對戶外廣告和招牌進行統籌規劃和管理,提高城市管理的水平。