广州城管委电子地图网站建设及关键技术研究

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摘 要：采用先进成熟的地理信息技术和城市管理理念，整合信息资源，建设标准统一、功能完善、数据共享、高效快捷、安全可靠的广州城管委电子地图网站系统，向市民提供基于电子地图网站的城管服务，以城市管理地理信息化促进我市城管工作现代化，通过电子政务推进城管部门政务公开，进一步提高行政决策水平和行政管理效能。

关键词：电子地图 组件式GIS 分级显示 移动GIS

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（a）-0017-04

广州市城市管理委员会作为城市综合管理部门，涉及到为市民服务的事项较多，采用现代化的信息技术手段提升服务水平是当前该委的迫切任务。目前，该委已开通了政务网站，提供政务信息公开、网上在线申报、网上投诉等服务功能。为进一步提高城管委服务水平，需要依托政务网站，在综合运用计算机、WEBGIS、嵌入式移动GIS和空间数据库技术，以广州市基础地理信息框架要素和数字城管专题数据为主体内容，建立覆盖全广州市的多尺度、多要素、多用途、定期更新的数字城管专题要素管理与信息平台，并通过Internet或嵌入式移动设备（PDA、智能手机等）向公众或城管工作人员提供城管专题要素或服务机构的浏览、查询、定位、标注、投诉和现场办公等服务。

广州城管委电子地图网站的建设是数字化城市管理综合平台的重要组成部分，能显著提高城管专题要素管理的信息化水平，提高工作效率，在为数字化城市管理规划提供服务和决策支持，提高数字城管的社会化服务水平，增加城市管理的透明度。

该文主要阐述广州城管委电子地图网站实现的关键技术及系统框架、数据库、功能、接口等设计。

1 关键技术

1.1 组件式、构件化开发技术

组件式GIS是面向对象技术和组件式软件在GIS软件开发中的应用。组件的构件化就是将多个组件组织在一起形成不同的构件，随着构件的积累，利用这些构件开发软件就像搭积木一样容易。组件技术是迄今为止最优秀也是发展最快的一种软件重用技术，它比较彻底地解决了软件开发中存在的重用性、适应性差和周期长等问题。组件式GIS具备以下特点：（1）小巧灵活、价格便宜；（2） 直接嵌入MIS开发工具；（3） 强大的GIS功能；（4） 开发简捷。

基于构件的软件开发（Component-Based Software Development， CBSD，有时也称为基于构件的软件工程CBSE）是一种基于分布对象技术、强调通过可复用构件设计与构造软件系统的软件复用途径。基于构件的软件系统中的构件可以是COTS（Commercial-Off-the-Shelf）构件，也可以是通过其它途径获得的构件（如自行开发）。CBSD体现了“购买而不是重新构造”的哲学，将软件开发的重点从程序编写转移到了基于已有构件的组装，以更快地构造系统，减轻用来支持和升级大型系统所需要的维护负担，从而降低软件开发的费用。

开发基于构件的软件系统受到以下几方面因素的影响：（1）COTS构件质量的提高和种类的增加；（2）要求降低系统开发和维护成本的经济压力；（3）构件集成技术的出现；（4）软件开发组织内可以用于新系统开发的已有软件制品的数量增加。

CBSD整个过程从需求开始，由开发团队使用传统的需求获取技术建立系统的需求规约。在完成体系结构设计后，并不立即开始详细设计，而是确定哪些部分可由构件组装而成。此时开发人员面临的设计决策包括“是否存在满足某种需求的COTS 构件”，“是否存在满足某种需求的内部开发的可复用构件”，“这些可用构件的接口与体系结构的设计是否匹配”等。对于那些无法通过已有构件满足的需求，就只能采用传统的或面向对象的软件工程方法开发新构件。对于那些满足需求的可用构件，开发人员通常需要进行如下活动：

构件鉴定（qualification）：通过接口以及其它约束判断COTS构件是否可在新系统中复用。构件鉴定分为发现和评估两个阶段。发现阶段需要确定COTS 构件的各种属性，如构件接口的功能性（构件能够提供什么服务）及其附加属性（如，是否遵循某种标准）、构件的质量属性（如，可靠性）等。构件发现难度较大，因为构件的属性往往难以获取、无法量化。评估阶段根据COTS构件属性以及新系统的需求判断构件是否可在系统中复用。评估方法常常涉及分析构件文档、与构件已有用户交流经验、甚至开发系统原型。构件鉴定有时还需要考虑非技术因素，如构件提供商的市场占有率、构件开发商的过程成熟度等级等。

构件适配（adaptation）：独立开发的可复用构件满足不同的应用需求，并对运行上下出了某些假设。系统的软件体系结构定义了系统中所有构件的设计规则、连接模式和交互模式。如果被复用的构件不符合目标系统的软件体系结构就可能导致该构件无法正常工作，甚至影响整个系统的运行，这种情形称为失配（mismatch）。调整构件使之满足体系结构要求的行为就是构件适配。构件适配可通过白盒、灰盒或黑盒的方式对构件进行修改或配置。白盒方式允许直接修改构件源代码；灰盒方式不允许直接修改构件源代码，但提供了可修改构件行为的扩展语言或编程接口；黑盒方式是指调整那些只有可执行代码且没有任何扩展机制的构件。如果构件无法适配，就不得不寻找其它适合的构件。

构件组装（composition）：构件必须通过某些良好定义的基础设施才能组装成目标系统。体系风格决定了构件之间连接或协调的机制，是构件组装成功与否的关键因素之一。典型的体系风格包括黑板、消息总线、对象请求等。

构件更新（update）：基于构件的系统演化往往表现为构件的替换或增加，其关键在于如何充分测试新构件以保证其正确工作且不对其它构件的运行产生副面影响，对于由COTS 构件组装而成的系统，其更新的工作往往由提供COTS 构件的第三方完成。

1.2 基于SOA的Service GIS

在面向服务构架中，服务是自包含、模块化的软件实体，具有网络可寻址的粗粒度接口，服务的位置对于服务请求者是透明的，可以被动态发现绑定。服务是松散藕合的，强调互操作，可以按照某种方式与组件、应用程序或其他服务组合。

ISO/TC2l1中给出了服务、操作和接口的定义，并给出了者之间的关系（ISO19119）：

①服务：由实体通过接口提供的明确功能；

②接口：体现一个实体行为特征的具有名称的操作集；

③操作：调用某个对象可实现的转换或查询的描述，操作具有名称和参数列表。

接口的集成形成服务，其目的是为用户提供有价值的功能，接口中操作的集成与接口的定义，目的是为了软件可重用。

GIS服务可以定义为：网络环境下的一组与地理信息相关的软件功能实体，通过接口暴露封装的功能。GIS服务包括GIS数据服务和GIS功能服务，GIS数据服务通过接口向外提供空间数据，GIS功能服务通过接口向外提供空间数据处理功能。

GIS服务根据服务提供的内容不同，可以划分为GIS数据服务和GIS功能服务、数据服务通过服务接口向外提供空间数据，功能服务通过接口向外提供对空间数据的操作和处理功能，实现空间数据的增值。

GIS功能服务和GIS数据服务一起构成了GIS服务链集成的服务基础。OGG的OWS启动项目中定义的一系列GIS数据服务的接口定义，如WMS、

WFS、WCS，得到GIS业界的广泛认可和采纳，为GIS功能服务接口的定义提供了经验和参考。目前对GIS功能服务接口的研究刚刚起步，尚不成熟，OGG的Web处理服务（Web Processing Service（WPS） Specification）提供了空间数据操作和计算的总体模型，但是没有定义具体的功能服务接口和参数（OGG 05-007）。GIS功能服务是通过网络向外提供GIS处理功能的Web服务，与传统的GIS服务相比，它的数据可以来源于网络，经过功能服务的处理后，将结果数据通过网络发送给用户。因此GIS功能服务的特点是服务处理的数据既可以来自本地数据，也可以来自网络或者其他GIS数据服务。GIS功能服务的处理结果可以通过网络返回给调用的用户或应用服务。分布式GIS功能服务的特点要求其接口定义与现有GIS系统和GIS服务中的功能操作（服务）接口定义不同。

面向服务的软件架构（Service-Oriented Architecture），SOA是一种组件模型，它通过应用程序功能单元（称为服务）之间定义完善的接口和契约，来联系应用程序中的不同服务。

Service GIS是一种基于面向服务软件工程方法的GIS技术体系，它支持按照一定规范把GIS的全部功能以服务的方式出来，可以跨平台、跨网络、跨语言地被多种客户端调用，并具备服务聚合能力以集成来自其他服务器的GIS服务。既是地理空间信息（数据）的服务平台，也是GIS能力（功能）的服务平台，还是GIS服务的聚合和集成平台。

1.3 基于服务端和客户端的双智能缓存技术实现海量空间数据的快速浏览

数据智能缓存采用服务器端缓存和客户端混合缓存的技术：①服务器端缓存基于地图切片的地图缓存原理，地图切片之后将其放置于服务器的虚拟目录中，在需要显示某个范围的地图时，借助客户端显示技术将这些图片无缝地拼接在一起，即可得到用户需要的地图；②客户端缓存将服务器最常访问的地图图片复制到本地存储器中，当用户请求该页面时，直接从本地高速缓存中返回该页面图片，从而减少了网络通信流量和缩短访问所需要的时间。

1.4 基于中文分词和Lucene的全文搜索引擎技术实现智能化检索和匹配

Lucene作为一个强大的全文索引引擎工具包，它的全文检索技术是信息检索领域广泛使用的基本技术，具有访问索引时间快、多用户访问、跨平台使用的特点。但是，Lucene是用Java写的全文检索引擎工具包，并不是一个完整的全文检索引擎，而是一个全文检索引擎的架构，可以提供多个应用程序编程接口函数和数据存储结构，并能方便地嵌入到各种应用中，从而实现针对应用的全文索引/检索功能。

本项目的地图网站将在深入剖析Lucene的系统结构和索引机制的基础上，通过集成式二次开发，将其嵌入到网站的“全站检索”功能中。应用表明：基于Lucene的检索的结果由结构化的数据组成，描述针对性强、响应速度快、查准率高。

2 总体框架

系统从下往上，共划分为5层，分别是：硬件设备、系统层、服务层、应用系统层、展现接收入层。其中硬件设备主要是指系统运行所需的基础环境及各种硬件设备；系统层则是系统运行的软基础，包括：操作系统、数据库、中间件；服务层：是复杂的应用系统抽象出通用的公共部分，这一层的功能是为了降低应用开发的复杂程度，避免应用系统出现重复建设的问题，广州市城市管理委员会电子地图网站的相关接口都依赖中间件这一层次上的各项功能；应用层包括地图浏览、专题数据查询、接受投诉、系统维护更新、数据接口功能以及移动GIS服务功能；展现接入层是系统的可视化表现以及与用户的交互界面（如图1）。

3 数据库设计

3.1 广州市电子地图数据库的设计

广州市电子地图数据是由地理实体数据构成，它是依托广州市基础地理信息数据库，通过地理空间框架数据的提取、扩充和重组加工得到，主要分为行政区划、水系、房屋、道路、植被、铁路、注记等（如图2）。

3.2 城管委专题数据库设计与数据制作

城管专题数据一方面是与市民生活密切相关的信息，另一方面也是城市管理规划的重要依据。首先，必须依据相关国家标准或行业规范制定专题数据统一的数据标准，然后进行专题数据的整理、加工、查错，最后入库为数据的、应用打好基础（如图3）。

3.3 电子地图分级显示的尺度设计

电子地图作为地图网站的背景底图，从宏观到细节按9个尺度进行分级显示，每一尺度考虑地图的载负量和图面配置，显示适宜的地图要素细节。比例尺从小到大分别为1∶60万、1∶30万、1∶15万、1∶6万、1∶3万、1∶1.5万、1∶6000、1∶3000和1∶1500。其中1∶60万为广州市全区域表达尺度，反映地势起伏、行政区划等总体信息；1∶30万为中小尺度，主要反映区域内主要的水系、山峰，乡镇，区域内主干交通网络；1∶15万、1∶6万、1∶3万、1∶1.5万为中尺度，主要反映城市内的交通框架、主要水系，政府机关，重要企事业单位，乡村等；1∶6000、1∶3000和1∶1500为大尺度，可反映城市内的主干道、次干道、街区，甚至小区内的道路、房屋面、绿地、水系等；且下一级比例尺的要素包含了上一级的要素（如图4）。

4 功能设计

4.1 功能结构

如图5所示。

4.2 基础查询

主要提供基础地理要素查询，包括按道路名查询、按单位名查询、按地名查询

4.3 城管委专题查询与统计分析

主要提供城管委专题查询与统计分析，包括燃气站点、汽车加气站、环卫公厕、市政道路施工点、户外广告、流动商贩准许摆卖点、严禁乱摆卖区域、零星余泥排放点等的插叙与统计分析。

4.4 接收投诉

接受投诉功能是实现城市管理工作政务公开，接收民众监督、倾听民意，提升城管工作社会化服务水平的重要功能，可以通过地图定位进行投诉，也可以直接进行投诉。

5 接口设计

系统接口是系统不同部分之间业务和数据发生联系的纽带，也是不同组件间相互访问的入口。城管委电子地图网站主要的接口方式有以下三种：开发与数字化城市管理系统的接口；开发与行政审批系统的接口；开发与流动商贩公共服务系统的接口（如图6）。

6 移动GIS软件功能开发

将电子地图网站及相关的城管委专题设施数据等迁移到手机等移动终端，通过无线移动网络实现随时随地的办公环境将极大提升城市管理工作的便捷性、极大提高城管工作的反应速度。具体包括支持互联网电子地图在手机终端的浏览、支持城管专题数据在手机终端的显示查询、支持城市管理问题投诉功能以及支持定位和导航。而且手机终端可以通过GPRS在线访问电子地图网站服务器，与电子地图网站共用同样的服务端，移动GIS软件支持目前主流的手机及手持设备（如图7）。

参考文献

[1] 蒋波涛.插件式GIS应用框架的设计与实现――基于C#和ArcGIS Engine[M].北京：电子工业出版社，2008.

[2] 彭义春，组件式WebGIS的研究与实现[J].计算机系统应用，2011（9）.

[3] 钟广锐.基于ArcGIS Flex API的WebGIS设计[J].测绘科学，2011（10）.

[4] 诸云强，冯敏，宋佳，等.基于SOA的地球系统科学数据共享平台架构设计与实现[J].地球信息科学学报，2009，11（1）：1-9.