城市實景地理信息系統(tǒng)建設(shè)
——南崗區(qū)數(shù)字城管系統(tǒng)

盧廷玉，紀(jì)彥忠

(哈爾濱市勘察測繪研究院，黑龍江哈爾濱 150010)

城市實景地理信息系統(tǒng)建設(shè)
——南崗區(qū)數(shù)字城管系統(tǒng)

盧廷玉?，紀(jì)彥忠

(哈爾濱市勘察測繪研究院，黑龍江哈爾濱 150010)

現(xiàn)代城市管理工作具有高度的繁雜性，如何以信息化建設(shè)來提高城市管理的水平與效率，是數(shù)字城市建設(shè)的重要內(nèi)容。論述了在建設(shè)城管部件空間數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，采集城市街道實景信息，構(gòu)建城市管理實景地理信息系統(tǒng)，整合南崗區(qū)現(xiàn)有城管信息化建設(shè)成果，形成計算機體系、數(shù)據(jù)信息體系的綜合集成。

城市實景；GIS；資源整合

1 引 言

數(shù)字城管是指運用信息化手段來處理、分析和管理城管部件和城管事件，促進城市管理現(xiàn)代化，實現(xiàn)精細化城市管理。在數(shù)字城管中，GIS是支持數(shù)字城管運行的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和技術(shù)支撐，是“一個數(shù)據(jù)庫”建設(shè)的核心內(nèi)容。在現(xiàn)階段，南崗區(qū)數(shù)字城管GIS建設(shè)的目標(biāo)是實現(xiàn)城管部件信息全面覆蓋，及時更新，集中存儲和規(guī)范化服務(wù)，實現(xiàn)與城管業(yè)務(wù)系統(tǒng)和街區(qū)實景圖的無縫鏈接。基于以上建設(shè)目標(biāo)，現(xiàn)階段建設(shè)內(nèi)容包括數(shù)字城管部件建庫、數(shù)據(jù)更新及應(yīng)用功能開發(fā)。

2 系統(tǒng)建設(shè)需求分析

將網(wǎng)格技術(shù)與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合并運用到城市管理行業(yè)已經(jīng)取得了成功，隨著城市管理的業(yè)務(wù)需求的變化與增長，傳統(tǒng)的二維平面地理信息系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足城市管理工作的需要，為此，有的城市進行了三維空間地理信息系統(tǒng)的建設(shè)，但是基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的三維地理信息系統(tǒng)建設(shè)周期較長，建設(shè)資金投入大，并不適合城市管理行業(yè)，而城市實景地理信息系統(tǒng)，以其時效性、真實性、資金投入小成為三維地理信息系統(tǒng)的最佳替代方案。

3 實景信息采集

城市實景信息獲取是通過車載魚眼鏡頭對街道及其兩側(cè)進行拍照，絕大部分數(shù)據(jù)通過車輛采集，部分路段如車輛無法行駛，可采用手持設(shè)備采集。車輛采集處理流程，包括組裝設(shè)備，調(diào)試、規(guī)劃采集路線，采集數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，檢測數(shù)據(jù)質(zhì)量，發(fā)布數(shù)據(jù)。手持設(shè)備，是單點進行拍攝，一組有4張或6張照片兩種情況，6張比較合適，拍攝完成后對數(shù)據(jù)要進行二次處理。

數(shù)據(jù)處理依據(jù)照片的編號，坐標(biāo)位置等信息進行街景的拼接與合成，客戶端發(fā)布采用Flex開發(fā)的RIA程序，利用Flash播放器在客戶端展現(xiàn)。實景播放器對應(yīng)的主要接口包括，加載實景圖像，實景的放大縮小，前進后退，左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)，向上向下，全拼等功能接口，核心的功能是在實景中實現(xiàn)熱點(POI)的標(biāo)注功能。與網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)間的接口全部采用JavaScript實現(xiàn)。

4 城市部件數(shù)據(jù)管理

部件數(shù)據(jù)是數(shù)字城管GIS應(yīng)用的基石。城市部件數(shù)據(jù)量一般都在百萬級別，城市建設(shè)日新月異，給數(shù)據(jù)的更新、維護工作帶來不便。由于本次城市部件的普查范圍僅限于哈爾濱市南崗區(qū)，因此部件數(shù)量在20萬條以下，分大類小類。數(shù)據(jù)采集采用一次性外業(yè)測繪采集與后期數(shù)據(jù)作業(yè)員更新維護的方式進行。一次性外業(yè)測繪保證了數(shù)據(jù)的范圍及精度，后期的數(shù)據(jù)作業(yè)員以紙質(zhì)圖為參考。定期查看數(shù)據(jù)部件的變化，一年更新兩次數(shù)據(jù)。

城管部件空間數(shù)據(jù)管理模塊采用ArcGIS Engine在C#環(huán)境下開發(fā)完成，以數(shù)據(jù)追加的方式批量更新部件數(shù)據(jù)，管理模塊對追加的數(shù)據(jù)自動編碼。數(shù)字城管的部件具有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編碼，為保障編碼的唯一性，在進行數(shù)據(jù)更新、錄入過程中，管理模塊提供自動編碼功能。編碼規(guī)則參照住建部城市部件編碼規(guī)范執(zhí)行，編碼內(nèi)容涉及所有城管部件類。

5 系統(tǒng)建設(shè)總體框架及關(guān)鍵技術(shù)

5.1 系統(tǒng)建設(shè)總體框架

以實景數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)等資源為基礎(chǔ)，打造的一個虛擬實景城市的平臺，利用此平臺來實現(xiàn)城市管理水平的提升，是城市實景地理信息系統(tǒng)要實現(xiàn)的最基本的目標(biāo)。將實景發(fā)布系統(tǒng)及地理信息系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合，擴大其在城市管理行業(yè)中的應(yīng)用，整合信息化資源，是系統(tǒng)的建設(shè)重點。

圖1 系統(tǒng)總體框架

5.2 坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換

系統(tǒng)建設(shè)總體框架如圖1，地理信息系統(tǒng)平臺采用ArcGIS產(chǎn)品系列，空間數(shù)據(jù)發(fā)布部分采用ArcGIS Server+Flex API的開發(fā)環(huán)境，空間數(shù)據(jù)管理模塊采用ArcGISEngine在Visual Studio 2008環(huán)境下開發(fā)實現(xiàn)，實景發(fā)布系統(tǒng)在Java環(huán)境下實現(xiàn)，空間數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)使用JavaScript接口的方式與其他系統(tǒng)進行通信。

5.3 坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換

(1)實景點數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

南崗區(qū)城管部件空間數(shù)據(jù)采用的城市獨立坐標(biāo)系統(tǒng)，而實景點數(shù)據(jù)采用的是WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)，需要將實景點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為哈爾濱市城市獨立坐標(biāo)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換過程產(chǎn)生的誤差為亞米級，滿足系統(tǒng)需要，轉(zhuǎn)換過程如圖2所示。轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)發(fā)布為一個地圖服務(wù)(MapService)，集成到網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)中。在后續(xù)的應(yīng)用中，如遇到實景點數(shù)據(jù)更新，只需刷新服務(wù)即可，不必重新編譯程序，方便系統(tǒng)的維護工作。

圖2 實景點數(shù)據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

圖3 城市部件數(shù)據(jù)疊加實景點數(shù)據(jù)

圖3 說明了在城市空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中疊加了經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的實景信息點數(shù)據(jù)。

(2)基于WebService的在線坐標(biāo)轉(zhuǎn)換服務(wù)

WebService是一個應(yīng)用組件，它邏輯性的為其他應(yīng)用程序提供數(shù)據(jù)與服務(wù).各應(yīng)用程序通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和規(guī)定的一些標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式(Http，XML，Soap)來訪問WebService，通過WebService內(nèi)部執(zhí)行得到所需結(jié)果。為實現(xiàn)地理信息系統(tǒng)與實景數(shù)據(jù)間的接口，需要提供實時坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的在線應(yīng)用服務(wù)，系統(tǒng)利用WebService技術(shù)完成從城市獨立坐標(biāo)到WGS-84坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，返回數(shù)據(jù)格式為XML及SOAP。轉(zhuǎn)換的后的坐標(biāo)信息提交給實景發(fā)布系統(tǒng)，作為搜索實景點位置的參數(shù)。

由哈爾濱城市坐標(biāo)獲得大地坐標(biāo)，采用高斯反算公式即可實現(xiàn)。經(jīng)過控制點驗證，大地坐標(biāo)的精度優(yōu)于0.1 m，能夠滿足數(shù)字城管對實景查詢定位的要求。

空間參考變換算法基于.net 2.0開發(fā)，并封裝為WebService服務(wù)，該服務(wù)提供了兩個方法:

DataDeNormTransform，高斯正算方法，傳入?yún)?shù)為經(jīng)緯度，將大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為城市坐標(biāo)，結(jié)果返回Xml格式如下:

＜CityCoord xm lns：xsi="http：//www.w3.org/2001/ XMLSchema-instance"xmlns：xsd="http：//www.w3.org/2001/ XMLSchema"xmlns="http：//tempuri.org/"＞

＜X＞122308.66516905962＜/X＞

＜Y＞248103.91042063761＜/Y＞

＜/CityCoord＞

DataDeNormTransform，高斯反算方法，傳入?yún)?shù)為城市坐標(biāo)，將城市坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)。調(diào)用返回Xml格式如下:

＜?xm l version="1.0"encoding="utf-8"?＞

＜WGSCoord xmlns：xsi="http：//www.w3.org/2001/ XMLSchema-instance"xmlns：xsd="http：//www.w3.org/2001/ XMLSchema"xm lns="http：//tempuri.org/"＞

＜B＞45.03804459928039＜/B＞＜L＞126.38638963103662＜/L＞＜/WGSCoord＞

上述服務(wù)支持SOAP調(diào)用，也可直接解析XML文件獲取轉(zhuǎn)換結(jié)果。

5.4 城管網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)-實景數(shù)據(jù)接口設(shè)計

(1)與地圖交互調(diào)用實景資源

通過用戶點擊位置的坐標(biāo)信息，依據(jù)緩沖區(qū)原理，建立以鼠標(biāo)點為中心的圓形緩沖區(qū)域，獲取最近的實景點編號，再利用編號獲得資源位置信息(實景圖片)，完成實景調(diào)用。在實景調(diào)用或切換過程中，提供實景位置信息與地圖位置標(biāo)定的動態(tài)交互，實現(xiàn)二者空間位置同步。

圖4說明了獲取用戶的點擊位置，經(jīng)過計算來獲取最近的實景點，并依據(jù)實景點編號加載對應(yīng)的城市實景信息。

圖4 實景資源調(diào)用

(2)在實景中采集POI點

在實景系統(tǒng)中，可隨時添加POI點，此類POI點均是標(biāo)識城市管理的一些重點區(qū)域，可為日常管理工作帶來便利。

6 城市管理平臺資源整合

南崗區(qū)城管監(jiān)督指揮中心經(jīng)過多年的信息化歷程，已經(jīng)建設(shè)了多個計算機系統(tǒng)，城市管理案件處理系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)字環(huán)衛(wèi)車輛監(jiān)控系統(tǒng)，各個系統(tǒng)都處于分散的、獨立的使用狀態(tài)，發(fā)揮著不同的作用，但是各個系統(tǒng)之間都存在一個共同點，即他們的數(shù)據(jù)資源都具有空間位置特征，利用本次建立地理信息系統(tǒng)的契機，以空間數(shù)據(jù)+接口的方式將這些系統(tǒng)集中到地理信息系統(tǒng)工作界面上，實現(xiàn)統(tǒng)一的調(diào)用，便于用戶使用。

6.1 整合“視頻監(jiān)控系統(tǒng)”

南崗區(qū)城管指揮監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)始于2006年，是建設(shè)城市應(yīng)急聯(lián)動體系、應(yīng)對突發(fā)事件、實施危機管理的基礎(chǔ)工程，整合“視頻監(jiān)控系統(tǒng)”的工作首先采集監(jiān)控點空間位置信息，并以REST地圖服務(wù)的形式集成到地理信息系統(tǒng)應(yīng)用中，并通過開發(fā)視頻監(jiān)控-地理信息系統(tǒng)間的接口，在查看城市部件數(shù)據(jù)或?qū)嵕皵?shù)據(jù)時可以直接調(diào)用視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

6.2 整合“數(shù)字環(huán)衛(wèi)車輛監(jiān)控系統(tǒng)”

為南崗區(qū)城管指揮中心所管理的清雪車輛、垃圾清運車輛安裝了GPS，在實景地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開發(fā)通信網(wǎng)關(guān)程序，接收車輛的GPS位置信息，并把這些信息展示到地圖上，從而實現(xiàn)實時監(jiān)控車輛的功能。管理人員通過車輛軌跡回放結(jié)合城管作業(yè)分配管理系統(tǒng)，對每次任務(wù)進行分析與評估，評價作業(yè)完成質(zhì)量并掌握燃料使用情況等。

客戶端用戶進行實時監(jiān)控，選擇監(jiān)控車輛，調(diào)整地圖比例尺?？蛻舳讼蛳到y(tǒng)服務(wù)器發(fā)送請求，請求相應(yīng)ID車輛的最新一條數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)設(shè)定為6 s請求一次。服務(wù)器收到請求后，將數(shù)據(jù)編碼為Json串發(fā)送到客戶端。

編碼格式為：var jsonString='[{"Unid"："1"，"Car-Style"："111"，"Speed"："33"，"x"："1111"，"y"："2222222"}，

{"Unid"："2"，"CarStyle"："222"，"Speed"："22"，"x"：" 1111"，"y"："2222222"}，

{"Unid"："3"，"CarStyle"："111"，"Speed"："24"，"x"：" 1111"，"y"："2222222"}]'

客戶端通過對數(shù)據(jù)的解析以及抽象，將數(shù)據(jù)顯示在地圖上。

7 總 結(jié)

地理信息系統(tǒng)作為建設(shè)數(shù)字城市的技術(shù)支撐，在城市管理中發(fā)揮了重要的作用，本文介紹了如何建立實景地理信息系統(tǒng)以及整合城市管理原有信息化成果的一些方法和經(jīng)驗，它能夠圖形化的展示城市的空間地理信息，周期性顯示城市的實景數(shù)據(jù)，為城市管理和方面工作提供決策支持。

[1] 崔艷軍，石金峰，張海東.基于ArcGISServer與Web Service的WebGIS技術(shù)研究[J].城市勘測，2008(3).

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City Live-action Geographic Information System——Digital urban management system of NanGang District

Lu Tingyu，Ji Yanzhong
(Haerbin Exploration and Surveying Institute，Haerbin 150010，China)

Mordern citymanagement is a high degree complex work，how to improve citymanagement level and efficiency with information construction is an important issues in digital city constrction.This paper discourses the construction of citymanagement component spatial database，collect city streets live-action information and build city management live-action geographic information system，integrate exsiting city management information system of NanGang District.Form a comprehensive integration that including computer system and data information system.

city virtual；GIS；integration of resources

1672-8262(2013)03-46-03

P208

A

2012—08—28

盧廷玉(1979—)，男，工程師，主要從事GIS開發(fā)與應(yīng)用工作。