乔延军，任 福

（1.武汉大学 资源与环境科学学院，湖北 武汉 430079）

城市财税统计专题地图服务接口设计与实现

乔延军1，任 福1

（1.武汉大学 资源与环境科学学院，湖北 武汉 430079）

在现有国税、财政信息化建设和成果数据库的基础之上，城市财政和税务统计数据具有显著的时空特征，对这类专题数据进行可视化可对政府决策提供科学依据。通过建立财税数据的知识规则、符号定位方式、数据传输机制与制图服务链等关键技术，开发了支持专题数据在线传输的图集服务接口，以地理底图为载体，设计符合财税特征的6种可视化图表，完成在线专题图的制作，同时提供图表的交互操作。

财税专题；在线传输；图集接口；可视化图表

近些年，随着国家对城市信息化、数字城市和智慧城市建设的不断投入与推进，城市的各职能部门以及各行各业都着力于城市要素的信息化与智能化，其中财政和税务（以下简称“财税”）一直是社会经济的热点领域。统计数据在专题地图上有丰富的表达形式，如在分区统计表达中通用的柱状图和饼状图、分级设色图，同时还可以设计出独特的专题符号，如年均酸雨PH值采用的联想云朵符号[1]。财税数据作为统计数据中的一种，除了一般的专题符号，还应根据专题特征设定特定的符号可视化表达，因此，如何完成特有的专题可视化表达也是研究的重点。

1 现状分析

在现有统计数据结构的基础上，对财税数据特点的研究表明，财税数据具有空间特征和时间特征。数据的空间特征能够以空间地理位置表示数据所在的区域，有直观的可视化效果，数据的时间特征能够在时间尺度上表现为某个时间段或时间点数据的变化情况。下面以苏州市为例分析财税数据的特征。

1.1 财税数据分析

苏州市辖5个市辖区：姑苏区（苏州国家历史文化名城保护区）、虎丘区、吴中区、相城区、吴江区；4个县级市：常熟市、张家港市、昆山市、太仓市。以这9个区县作为统计区域，每个区域有不同时间的财税数据，其空间特征体现为每个统计区域的地理位置，时间特征则体现在统计信息不同时间点上的变化，例如姑苏区在2012年的增值税、房产税、个人所得税等税务指标统计。

财税数据除了拥有普遍的经济数据特征，还具有独特的专题特征，如税务数据在不同地区间的流向具有动态特征、交税点的分布具有集聚特征等，如何根据财税数据独特的专题特征制定适合的财税数据专题符号是研究的关键。

1.2 可视化分析

从苏州市地方财税数据出发，结合统计图表的表现方式，分析出适合财税数据可视化表达的效果。从财税数据的各个指标来看，可视化效果主要体现在多专题、多指标的多尺度表达。专题符号可以归纳为6 种形式，即分段设色、柱状图、占比图、演变图、流向图、热力图，如表1。多尺度表达可以是多个级别下的地图展示以及不同行政级别之间的跳转，地图可以采用电子地图、影像地图或自定义地图。

表1 图表需求

2 解决方案

针对财税数据结构复杂、更新速度快、传输信息大、可视化效果多样等特点，本文通过建立财税数据的知识规则构建符号定位模型，解析在线传输数据，从而建立起完善的制图服务链。

2.1 建立知识规则

知识规则是对知识加以处理和运用的方式和方法。根据统计专题制图规则[2-3]，城市财税统计图的制图规则主要包括要素方法规则、符号化规则、视觉变量规则，要素方法是指点状要素和面状要素根据财税数据下的专题和指标选择合适的表达方法，如热力图可以表现点状要素的分布，柱状图和占比图可以表示面状要素的统计信息。符号化规则有分层设色法、统计图表法和特殊图表3种表示规则。视觉变量规则是对地图符号的视觉变量设置的规则，有符号尺寸、颜色、位置等信息。知识规则是在线图集的核心，在整个成图过程中起着引导和约束作用。

2.2 定位专题符号

根据经典的专题统计数据IST模型，参考专题要素特征提炼出指标（indicator）、空间定位（spatial）、时间（time）3个方面，其中Spatial表示专题要素空间特征的数据，Time代表专题要素的时间特征点数据，Indicator代表专题要素的非定位数据（描述数据、语义数据）[4]。

专题符号绘制完成后，需要以图片数据流的形式传到前端，与地理底图进行叠加，此时就要用到空间定位数据，以屏幕（x，y）坐标的形式精确匹配到每个区域中，由于不同专题符号数据的不同，经常会遇到压盖的问题，可动态改变图表落在区域中的位置来达到视觉上的美观效果。

2.3 解析财税数据

在线数据是指将请求方传输的财税数据组织成数据流JSON包的形式，以预先设定好的数据接口结构，在传输与解析中通过特定字段识别，将财税指标名称、数值、符号、区域等重要信息解析出来作为图表的数据源信息[5]。

构建Java静态类用于存储解析后的各字段的数据，方便在绘制图表时实现数据的共享与交互。使用HashMAP数组建立字段间的联系，主要有指标与值、区域编码与时间和值的对应，其重点是动态获取某区域、某指标、某个时间的财税数据。

用于专题地图制图的数据主要含有IST模型的3 类信息，根据这3类信息建立数据模板用作数据挖掘规则的依据，对不同类别的专题数据进行规范化和数据抽取，符号引擎可将此数据直接符号化得到专题图层。

2.4 建立制图服务链

财税数据获取服务用于从在线数据中提取IST制图数据；地理底图服务用于获取ArcGIS地图服务，从而生成专题图的地理底图数据流；专题地图符号服务用于获取制图数据，从而生成专题符号图像数据流；地图图例服务用于生成专题图例图像数据流；地图整饰服务用于将前3者的图像进行叠加、组合，从而得到一幅完整的专题地图。在制图模型运行时，用户选择专题数据分类后，系统后台依次调用这5个服务，组成一个在线地图制图服务链[6]，完成在线专题地图制图。制图服务链的建立如图1所示。

图1 制图服务链

3 原型设计

从财税数据结构和业务表现需求出发设计了3类接口，即组织和解析数据的数据接口、将数据转换为6类图表且可交互的接口以及提供基础底图服务的底图接口。

3.1 数据接口

JSON（java script object notation）基于JavaScript的一个子集，采用完全独立于语言的文本格式，易于阅读和编写，也易于机器生成和解析，是一种轻量级的数据交换格式，这些特性使JSON成为理想的数据交换语言。JSON专为浏览器端的JavaScript语言设计，生成的JSON对象可以直接被解析。作为一种数据格式，JSON并不局限于单一的Web程序环境[7]。

根据财税数据结构设计了可在线传输的数据接口，该接口能够接受结构内的任意数据，采取在线传输效果较好的JSON格式，通过描述区域因素和专题指标的层次结构，可使其具有更大的灵活性和易用性。接口示例如图2所示。

解析接口通过服务器端的单实例Servlet对JSON字符串进行解析，获取所需的专题制图数据，并将此数据存储在内存中用于统计图表的数值，将指标名称传至页面用于显示。

图2 数据接口示例

3.2 图表接口

专题符号服务接口依然使用Servlet技术实现，获取解析接口传入的参数值后，通过第三方图表库Jfreechart的工厂模式生成图表[8]，以二进制流的形式传至前端界面，并提供动态交互的更新，如改变时间、指标、图表类型等。图表接口实现了占比图、柱状图、流向图、热力图、演变图5种图表形式，并对占比图和柱状图进行了三维扩展，如图3所示。

图3 统计图表形式

3.3 底图接口

底图接口以地图为载体体现数据的空间特征，提供可视化的底图服务，地图形式有电子地图、影像地图和绘制地图，分别对应有不同尺度的底图，中国底图、江苏底图和苏州市底图通过扩展的WMS服务实现不同尺度上地图的融合[9]。底图服务以在线形式呈现，作为分区域统计的基础，同时也提供分段设色的图表服务。

底图接口采用FlexViewer作为开发框架，借助ArcGIS for flex的开发技术将底图服务作为一个图层展示在前端[10]，该框架支持地图的基础操作，展示效果非常好。在前后端交互上，通过特定参数传递可将在线图集实时渲染地图对外共享，供外部系统调用。系统采用http Service方式提供对外接口，可以保证Web环境下的各种异构系统都可以跨平台调用本服务。

3.4 原型展示

城市财税统计专题地图服务接口以苏州市作为统计区域，以6种符号形式体现财税数据的统计特征，提供地图的基础操作和对统计信息的动态交互，可实时接收客户端上传的财税数据。主要功能包括底图与符号的放大、缩小、平移、全局、专题图例、结果保存（图片）、符号开关、指标统计、符号改变等，原型系统界面如图4所示。

图4 原型示例

4 结 语

城市财税数据更新快且数据量大，本文设计的服务接口可以实现实时动态的观测数据的变化，6种基础符号中的占比图和柱状图能表现数据中的统计信息，演变图能够体现数据的发展趋势，分段设色能够体现数据的分布特征，流向图能表现税务在不同区域的流动，热力图能表示某产业的密集程度。在时间和空间维度上充分体现了专题地图在现实应用中的重要作用，并为宏观决策提供有力的支撑。

[1] 张寒梅,廖小韵,陈重远,等.统计数据在专题地图中的可视化表达[J].地理空间信息,2015,13(3):173-176

[2] 霍梦秋,马健,赵伟.面向自动化的统计专题制图规则库研究[J].北京测绘, 2014(5):43-46

[3] 马健,崔虎平,霍梦秋,等.专题制图规则及本体表达模型的研究[J].测绘科学技术学报,2013,30(5):540-544

[4] 曾兴国.本体驱动下的网络专题地图制图服务模型研究[D].武汉大学,2013

[5] 苏德国,崔希民,董春,等.轻量 WebGIS 环境下基于动态数据交换的专题制图自动化研究[J].测绘科学,2010,35(2):80-81

[6] 陈辉,杜清运,任福.在线动态专题制图符号引擎的设计与实现[J].地理信息世界,2015(4):81-85

[7] 罗智勇,罗娟,赖德军.针对 WFS 服务的 JSON 数据传输方案研究[J].地理与地理信息科学,2012,28(1):111-112

[8] 曾文华,赵飞,任福,等.基于JFreeChart 与 ArcGISJavaScript API 的专题制图[J].测绘科学技术学报,2013,29(6):450-453

[9] 许朝晖,陈荣国,谢炯.WMS 的自定义地图服务聚合技术研究[J].测绘科学技术学报,2011,28(3):223-226

[10] 黄耀裔,彭志成.基于组件式WebGIS的统计专题图的实现[J].测绘与空间地理信息,2014,37(3):35-37

P285

B

1672-4623（2017）02-0055-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.02.018

2016-03-15。

项目来源：国家自然科学基金资助项目（41271455/D0108）。

乔延军，硕士研究生，主要研究方向为Web GIS和 Web 专题制图。