广州市黄花岗数字社区的设计与实现

2012-12-14兰泽英

测绘工程 2012年6期

兰泽英，刘洋

（1.广东工业大学管理学院，广东广州510060；2.广州市城市规划勘测设计研究院，广东广州510060）

推进社区信息化，整合各类信息系统和资源，构建统一的社区信息平台，加强常住人口和流动人口的信息化管理，改善社区服务是国家“十一五”期间信息化发展的一项重要战略工程。在此背景下，“数字社区”建设被提到了新的高度，成为“数字城市”建设的重要基础［1-2］。

目前，国内相继涌现一批数字社区网站，但大多以社区信息发布并提供部分便民服务为主［1-4，8］。虽然有些网站已经做到把社区电子地图、社区信息、社区动态、生活提醒等内容放在网站上［1-8］，但其整合的资源仍然有限。而且社区管理与GIS结合的深度不多，无法真正做到社区的精细化管理。

黄花岗街道办作为广州市信息化推广应用的示范社区，其OA及MIS系统较为成熟，但尚没有以GIS为平台的决策支持系统，缺乏直观的图形表达方式，不利于社区的精细化管理。为此，本文采用WebGIS技术，探讨黄花岗数字社区的设计与实现，本系统能描述社区景观、建筑物、生活设施、公共环境、交通、绿化环境以及其他专题信息的空间分布情况、相对位置关系，并能与社区有关的图形图表、文字、统计数据、录像图片等多种媒体信息高度集成，为社区管理者和社区居民提供综合信息服务。

1 总体架构

本系统既是一个方便街道管理人员日常办公的平台，也是一个可以提供便民服务的系统，采用普遍流行的B＼S架构。如图1所示，整个系统架构由4个层次构成，即数据层、组件层、应用层和用户层。其中数据层包括空间数据库、标准地址数据库及专题业务数据库，专题业务数据库主要基于SOA技术从出租屋管理系统、人口计生系统、流动人员管理系统等其他业务系统同步交换而来，并通过标准地址库、基于地址匹配技术实现专题数据的空间定位。系统基于WEBGIS、数据管理、地址匹配以及专题制图等中间组件实现信息发布、资源管理、治安管理、人口管理以及出租屋管理等应用功能，从而为社区的精细化管理提供决策支持，为社区居民提供便民服务。

2 数据库设计

根据社区管理对地理信息的要求，可将其划分为基础地理数据、政务专题数据和公众专题数据三大类。其中基础地理数据集成社区二维电子地图、影像数据以及2.5维地图数据，并实现联动显示（见图2）；政务专题数据涵盖社区管理部门共用的业务数据，包括社区自然、历史人文、人口、设施、法人、出租屋、避难所、治安监控等数据。公众专题数据涵盖社区内部体育、文化、教育、银行以及衣食住行娱购游等公众兴趣点数据。本系统整合的数据资源如表1所示。

图2 系统的基础地理数据

3 功能设计

本平台除了具备一般GIS系统常见的功能以外，还提供一些结合社区管理的功能。基础GIS功能包括图层管理、地图浏览、数据编辑、定位查询、打印输出、空间分析、地图标注和测量功能等。另外结合社区管理其功能包括：

1）社区基本信息发布。提供政策法规、法律、气象、医疗、教育培训、旅游、家政、娱乐等方面的信息发布服务。推进各级政府电子政务、网上办事和社会公共服务进入社区，形成社保、医疗、就业指导和生活救助等网络服务平台。

2）社区人口资源管理。实施“以房管人”，加强人口流动管理。在地图上进行院落、平房门牌号、房屋、楼号、楼房门牌号的划分，以地图为载体加强流动人口登记管理，直接将流动人口的信息与地图上的空间位置直接关联。实现对社区人口规模、人口变动、人口密度等空间分布情况的统计分析，为社区人口计生委的日常工作提供指导，直接服务于流动人口的登记管理、统计管理和安全管理。

3）社区设施资源管理。利用GIS技术，对社区的房产、公共设施（综合管线、路灯等）、视频监控设施、绿化和公用消防设施进行可视化管理，建立学校、医院网点分布专题图，为社区管理部门提供方便的监控手段和措施。按照社区信息资源的分类和相应的数据标准，实施社区信息资源调查，通过数据接口和服务，为政府职能部门提供现势、准确的信息服务，减少数据的重复普查，提高数据的准确度。

4）社区治安监控管理。实现治安事件登记、户籍管理、重点行业、重点单位监控，并在GIS的基础上，能对社区重要的区域、公共场所和违章多发地段的治安摄像头进行实时定位现场视频影像进行实时调用并准确定位，从而有效降低治安消防管理成本，提高治安管理水平和效率。

5）法人信息管理。实现对社区法人基础信息的采集、浏览和查询，通过数据统计和专题图分析，为社区法人管理及宏观决策提供数据支持。具体包括法人信息录入、法人信息查询统计等功能。

4 关键技术

4.1 基于Silverlight技术的地图浏览和专题制图

B＼S架构的系统中，在网络带宽有限的前提下，如何加快地图浏览速度、增强用户体验是个重要问题。一般的解决方法包括传统的Java Applet、ActiveX控件技术，以及现在流行的AJAX技术。在此基础上，本系统还采用了Adobe Flex技术、微软的Silverlight技术。具体而言，利用Silverlight内置支持的DeepZoom技术提供呈现多分辨率图像和几乎任意大小图像的功能，同时使用弹簧动画来达到从模糊到清晰的渐次加载和平滑漫游的效果，从而实现更加丰富、更加流畅的体验效果。

此外，系统还提供了灵活、实用的GIS专题制图功能。例如，管理人员想了解社区内的人口分布状况，除了查询传统的图表文件资料以外，还可利用系统的人口统计功能，利用Silverlight技术，动态生成统计图表（如柱状图、饼图、点状图、线图等），如图3所示，叠加在地图上，为管理者提供直观的分析手段。

图3 基于Silverlight的数据统计效果图

4.2 二三维电子地图的联动切换显示

本系统可实现二维电子地图、高分辨率影像、2.5维地图的联动切换显示，这就需要多种数据在空间框架下进行较准确的匹配。2.5维地图采用切片形式进行组织，且多采用45°光线进行渲染，要想实现多种地图形式的联动显示，必然涉及到图像坐标与地理坐标的相互转换。坐标转换可采用二次仿射变换方程，式（1）为从地理坐标到图像坐标的转换关系，式（2）为从图像坐标到地理坐标的转换关系。

其中：（w，h）为图像坐标，（x，y）为地理坐标。利用6个已知匹配点的图像坐标和地理坐标，即可求出的转换参数。一般情况下10m以内的位置精度可基本满足使用要求。

4.3 基于分词的地址匹配技术

系统专题业务数据库中出租屋、人口、计生和法人数据主要通过SOA技术从其他业务系统中同步交换共享而来，其数据中虽然包含了专题要素所在的街道、居委会、街路巷全名还有门牌号等信息，但存在着大量的非标准地址。为了实现地址记录和空间位置的联动匹配，必须使用地址匹配技术，还要依托庞大而准确的标准地址库。

本系统采用的是基于分词的地址匹配技术，它通过构造一种分级地址库的方法，转换成地址分词库，采用基于地址词典的中文分词技术，实现地址匹配。采用此方法，易于维护更新地址库，并构建一个可以自学习的地址库，不断丰富完善，提高匹配范围与匹配精度。但此方法的前提是技术人员应首先对街道中的地址进行一一采集，并按照统一的规范建立标准地址库。这样，当用户在数据表中选择一条非标准地址时（见图4（a）），就可通过后台的地址匹配技术，返回最接近的10条标准地址数据（见图4（b）），用户通过选择标准地址，即可定位在地图上（见图4（c））。

图4 地址匹配效果图

4.4 视屏监控系统与GIS系统的一体化集成

目前，黄花岗街道已在各重要路段、地点部署了视频监控摄像头，实施24h监控。为了对监控摄像头进行空间管理，并实现对监控视屏数据的调焦、转动、回放、拷贝、截屏等控制操作，需要将GIS系统与监控系统进行一体化集成。

首先将摄像头的位置标绘在地图上，对其空间分布进行直观地浏览和管理（见图5（a））；其次，通过点击地图上的摄像头，可以直接调出该摄像头的即时画面（见图5（b）），并实现摄像头的控制，如云台的控制（需摄像头支持），焦距的拉远拉近，还可以支持视频录像的回放功能等。这样，当有突发事件时，街道的管理者就可以在内业查看现场情况，并进行远程指挥，大大提高了应急反应能力。此外，监控视屏的备份数据也可作为事故处理过程的记录手段。

图5 视屏数据接入示例

4.5 基于SOA的数据同步

黄花岗街道目前已具备了多种业务管理系统，如出租屋管理系统、人口计生系统、流动人员管理系统等。为了丰富本系统的数据和功能，必须要把其他系统的业务数据整合进来，并保持数据的一致和同步更新。常用的同步数据方法包括采用SOA技术进行交换、利用数据库软件进行同步、利用接口方式同步、利用文件形式进行交换数据等。

本系统采用Service GIS的体系结构，对SOA提供全面的支持。Service GIS采用面向服务的软件工程方法，把GIS的全部功能封装为Web服务（Web Service），从而实现了被多种客户端跨平台、跨网络、跨语言的调用，同时也使系统具备了服务聚合能力以集成来自其他服务器发布的GIS服务。基于此技术可以实现GIS和OA系统的结合，避免了同类数据的重复录入以及数据维护更新不一致、不同步的情况。