佛山市稅源地圖大數據展示系統的設計與實現

謝輝榮,錢 佩,謝剛生

(1. 華南農業大學資源環境學院，廣東 廣州 510642; 2. 廣東省國土資源測繪院，廣東 廣州 510500)

佛山市稅源地圖大數據展示系統的設計與實現

謝輝榮1,錢 佩2,謝剛生1

(1. 華南農業大學資源環境學院，廣東 廣州 510642; 2. 廣東省國土資源測繪院，廣東 廣州 510500)

在智慧時空大數據與云平臺建設工作中，如何進一步挖掘分析海量空間數據是實現高效應用的一項關鍵任務。針對佛山市稅務機關的業務需求，研究了基于Hadoop框架的大數據技術，結合GIS數據，利用互聯網云平臺對海量稅務數據進行存儲、計算、分析的佛山市稅源地圖大數據展示系統的設計與實現。

智慧城市；大數據；數據挖掘；智慧稅務；Hadoop框架

2016年底，國家測繪地理信息局庫熱西局長在全國測繪地理信息工作報告中指出，我國即將大力推進智慧時空大數據與云平臺建設試點，在智慧時空大數據與云平臺建設工作中，如何進一步挖掘分析海量空間數據是平臺實現高效應用的一項關鍵任務[1]。經濟運行數據是智慧時空大數據的一個重要組成部分，以空間大數據的維度研究經濟運行數據的挖掘與分析，能夠有效幫助智慧時空大數據與云平臺的推廣與應用[2]。

稅務機關是國家經濟運行的關鍵機構，在大數據分析與應用領域需求極為旺盛[3]。在稅務領域，隨著市場經濟的不斷發展，納稅人生產經營的形式呈現多樣化，稅源分布的領域越來越廣泛，流動性和隱蔽性越來越強，對納稅人實施有效監控管理的難度越來越大[4]。在海量稅收數據的基礎上進一步開發完善基于GIS的稅務查詢分析輔助系統，利用空間地理信息數據的直觀性為稅務人員提供便捷的數據分析服務；提高數據利用能力，為以稅收風險管理為導向的專業化管理及稅源監控提供技術支持和保障，能夠有效緩解以上難題。

佛山市稅務機關在推進深化國稅、地稅征管體制改革方面，積極拓展了互聯網與大數據的數據應用模式[5]，基于空間地理信息數據，結合國稅、地稅大數據提出了稅源地圖大數據展示系統的業務需求，以期解決稅務征管大數據空間化管理、分析、展示等問題，并將稅務數據分析過程與結果以空間思維導向設計和展現。本文在稅務信息化與大數據、時空信息基礎上，以佛山市為例，通過延伸稅務云計算體系，研究了基于空間大數據的稅源地圖大數據展示系統的設計與實現，構建稅務業務、宏觀經濟分析、戰略策劃、風險預警、服務轉型、管理創新、安防監管等的智慧化應用平臺。

1 系統分析

1.1 需求分析

稅收數據資源涵蓋納稅人的全部涉稅數據，包括從登記到注銷的整個生命周期內所有生產經營數據信息。由于納稅人的生產經營活動存在明顯的區域與時間特征，稅務數據與公安、水利、城管等數據都屬于非傳統GIS領域的強GIS應用數據[6]，這一類型數據的應用分析過程對泛在地理信息大數據的依賴日益增長。

隨著各地“金稅工程”一期、二期、三期的建設與陸續上線運行，稅務部門已經建成了多級網絡和管理系統，對大多數納稅人實現了統一的信息化管理，形成了海量稅務數據，部分地方還通過綜合治稅平臺建設、“網絡爬蟲”技術等方式，掌握了部分第三方數據[7]。不斷拓寬的稅務數據信息獲取與利用渠道，不斷整合的現有涉稅數據資源，對提升稅收數據利用層次及提高征管質量和效率具有重要意義[8]。

首先，系統應滿足日常管理的需要。新一輪征管改革的特征是信息化支撐下的專業化，強化征管基礎成為稅務管理的重要內容[9]。稅收數據的綜合利用，對加強稅源管理、監督企業按時準確申報、堵塞稅收漏洞具有十分重要的推動作用。其次，系統建設需適應稅源專業化管理發展的需要。稅源專業化管理改革以來，通過稅收數據一戶式共享促進征管業務事項流程化，在一定程度上緩解了取消管戶制征管模式所帶來的信息獲取渠道減少、征納信息不對稱等問題。最后，系統應能夠強化稅源監控。大企業之間經濟往來的日益頻繁，迫切要求稅務部門加強重點稅源戶稅收數據資源的分析和開發利用。

基于以上分析內容，系統應實現基本GIS、強化征管、稅源專業化、稅源數據分析4個層面的建設需求，對稅收數據的分析與利用工作展開探索、實踐，以滿足稅源專業化管理改革和稅務人員日常征管查詢的需求。

1.2 技術框架

系統采用基于J2EE的B/S架構，同時選擇了基于J2EE實現的OpenGIS Web服務器規范的GeoServer實現地圖數據發布，以及Apache基金會的Hadoop框架實現分布式計算與大數據處理。數據庫采用輕量級的MySQL數據庫，系統嚴格遵循SOA(service oriented architecture)面向服務的體系架構及基于OGC的地圖服務標準化技術。將所有的地理空間數據處理成遵循OGC規范標準地理數據服務，通過發布網絡地圖服務(web map service，WMS)、網絡地圖分塊服務(web map tiled service，WMTS)、網絡要素服務(web feature service，WFS)、網絡覆蓋服務(web coverage service，WCS)和網絡處理服務(web processing services，WPS)等來實現數據的集成共享[10]，保證了系統在保留現有的IT資產、開發效率、異構環境支持、可伸縮性及穩定性等方面的需求。

1.3 數據組織管理方式

佛山市稅源地圖大數據展示系統擬處理的數據經前期估算，各類數據的總條目超過1億條，數據總容量已達到TB級，同時數據類型包括相關記錄、工作底稿、調查記錄、電子信息、會計統計數據、企業納稅信息等各類稅務文書及相關文字、數據、圖片等，具備明顯的海量數據與多源異構數據特征。再進一步考慮系統數據未來3～5年的增長量，這一體量的數據管理與處理方式在傳統的數據庫+文件系統的管理模式上存在顯著的性能瓶頸。因此系統采用了關系型數據庫MySQL結合分布式大數據框架Hadoop的組織管理方式。

Hadoop是一個由Apache基金會所開發的分布式系統基礎架構。用戶可以在不了解分布式底層細節的情況下，開發分布式程序。充分利用集群的威力進行高速運算和存儲[11]。Hadoop框架的最核心設計為HDFS和MapReduce。HDFS為海量數據提供了存儲，MapReduce為海量數據提供計算。HDFS存儲Hadoop集群中全部存儲節點上的文件，有高容錯性的特點，普通硬件上就可以部署;通過高吞吐量來訪問應用程序的數據。MapReduce是處理大量半結構化數據集合的編程模型；利用MapReduce極強的并行處理大數據集的能力來實現稅源數據的快速查詢、顯示及分析處理[12]。

2 系統設計

2.1 架構設計

稅源地圖大數據展示系統總體架構由運行支撐層、數據層、管理層、服務接口層、應用層和用戶層組成。

運行支撐層主要為系統運行提供軟硬件、網絡基礎環境，其中基礎軟件包括操作系統、GIS平臺、數據庫平臺、系統軟件等；網絡指稅務內網；硬件設備包括服務器、網絡設備、安全設備等計算機設備。

數據層為系統的運行提供數據存儲與分布式運算支撐，主要包括基于Hadoop的分布式系統架構，以及公共地理框架數據、專題數據、業務數據和其他支撐數據等。

服務接口層通過企業服務總線來實現，主要包括經濟稅收數據、支柱行業數據、重點稅源數據、區域信息數據等。

應用層即稅源地圖大數據展示系統，是直接面對用戶的應用軟件。

用戶層是指使用該系統的用戶，主要包括3大類，分別是領導、業務辦公用戶和其他用戶，每類用戶具有各自不同的特性。系統的架構如圖1所示。

圖1 系統架構

2.2 功能設計

佛山市稅源地圖大數據展示系統基于基本GIS、強化征管、稅源專業化、稅源數據分析4個層面的建設需求，嚴格遵循先進實用、完整規范、開放易擴充及維護管理友好的建設原則，以稅務體系大數據服務為依托，結合國土資源登記發證數據，疊加稅務專題數據，對全區域的稅收數據進行空間可視化表達，主要設計實現了以下功能模塊。

(1) 地圖可視化引擎。為涉稅數據的時空特征提供了有效的GIS支撐。

(2) 征管數據實時監控模塊。強化征管基礎，重點支撐監督企業按時準確申報、堵塞稅收漏洞。

(3) 稅源監管模塊。通過對經濟稅收、重點稅源、支柱行業、區域經濟等數據的精細化分類管理，有效促進了稅源專業化管理，在一定程度上緩解了取消管戶制征管模式所帶來的信息獲取渠道減少、征納信息不對稱等問題。

(4) 分析決策模塊。通過實現區域分析、分屏對比、企業清冊等功能，對各類重點稅源戶稅收數據資源的分析和開發利用得到了充分加強。

(5) 其他。系統設計了常用功能收藏、地址維護等其他功能，兼顧了系統的可用性與友好度。

3 關鍵功能實現

3.1 數據存儲建設

本系統基于稅源數據進行開發，采用分布式架構中基于云計算環境的海量數據組織模型，利用HDFS實現數據的分布式存儲[13]。該模型為網絡中分布著多個存儲站點，存儲管理中心站點負責管理虛擬存儲空間，映射各個分布式存儲站點。中心站點靜態地將存儲系統劃分為N個虛擬磁盤空間(virtual disk space)。虛擬磁盤空間映射到M個分布式的存儲站點上(其中M≤N),所有數據文件的直接尋址的路徑信息都記錄在嵌入式索引文件EIF中，創建索引，索引文件記錄與數據的變更同步進行。VDS按照標準化的文件路徑來組織管理稅源數據，解析來自客戶端的服務請求。

由于Hadoop缺失對空間數據計算能力的支持,在空間數據的存儲與運算部分,針對稅源類數據的空間數據結構相對較為簡單,無需考慮高程數據及3D數據結構的特點,系統并未采用PostgreSQL+PostGIS或Oracle Spatial等成熟的GIS數據庫解決方案。而是選擇了在傳統數據庫MySQL或直接在文件中存儲文本結構的點、線數據,同時在系統中單獨開發對應的空間數據運算組件來實現,在基于Hadoop的分布式大數據運算能力的支持下,系統運算性能未受明顯影響。存儲架構如圖2所示。

圖2 存儲架構

3.2 分析應用

系統的分析應用部分即為稅源地圖大數據展示部分，是直接面對用戶的系統模塊。

系統需要用到大量的空間分析展示效果,在電子地圖等GIS模塊采用ArcGIS API for JavaScript實現相關功能。近年來,在基于B/S架構的GIS開發領域,由于瀏覽器性能與兼容性的限制，大多系統均采用了基于富互聯網應用的Flex或Silverlight技術實現，但無論Flex還是Silverlight都存在必須安裝第三方插件、與后臺邏輯層無法完全分離及不能良好支持移動互聯網的特點。而在不考慮瀏覽器性能與兼容性的限制的基礎上，基于HTML5及JavaScript的前端開發技術能夠有效避免富互聯網應用的缺點，Esri公司近年來也逐步加強了對ArcGIS API for JavaScript的推廣力度[14]。同時為滿足系統用戶的個性化需求，系統采用了ArcGIS API for JavaScript+JavaScript模板技術的開發模式，避免了常用的ArcGIS JavaScript dojo框架業務功能修改較為復雜的問題，其中JavaScript模板采用了騰訊的artTemplate模板引擎以實現前后端的邏輯分離。

其他分析與展示模塊的主要展示效果集中為圖表分析統計，系統采用了基于JavaScript的Echarts框架實現，實現了按區域、時間、地址、行業、稅源、企業等多種統計、查詢方式。不但方便用戶根據多種方式查詢、統計數據及數據挖掘結果，同時兼顧了系統的兼容性與友好度。

4 功能展示

(1) 征管數據實時監控：對各類稅務征管數據進行實時化的情況統計、分析及展示。

(2) 區域分析：基于空間位置的數據統計分析，同時提供表格、地圖、統計圖3種展現方式。

(3) 分屏對比：對固定時間不同區域的經濟稅收、支柱行業、重點稅源、區域經濟等各類數據實現分屏對比。

5 結 語

本文研究的稅源地圖大數據展示系統，是基于大數據技術結合GIS數據利用互聯網云平臺對海量稅務數據進行存儲、計算、分析的空間大數據應用系統，系統能夠讓經濟數據信息自動生成對比分析，提供可視化、客觀化的價值信息，實現信息增值[15]，能夠間接提高業務管理信息化的科學決策水平，增強政府調控宏觀經濟、駕馭市場變化、應對突發事件、總攬經濟全局的能力。

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DesignandDevelopmentofFoshanBigDataMapSystemforTaxSourceData

XIE Huirong1,QIAN Pei2,XIE Gangsheng1
(1. College of Natural Resources and Environment, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China; 2. Surveying and Mapping Institute, Lands and Resource Department of Guangdong Province, Guangzhou 510500, China)

It is an important mission that how to mine the big geography data to build smart cloud platform for space-time big data.Directed against business requirement for Foshan tax office， this paper makes a study for design and development of Foshan big data map system based on GIS big Data with Hadoop and achieve big tax data’s storage, calculation and analysis using the Internet cloud platform.

smart city; big data; data mining; smart tax;Hadoop framework

謝輝榮,錢佩,謝剛生.佛山市稅源地圖大數據展示系統的設計與實現[J].測繪通報，2017(10)：133-136.

10.13474/j.cnki.11-2246.2017.0331.

2017-02-20;

2017-04-26

國家自然科學基金(41101278)

謝輝榮(1987—)，男，碩士生，主要研究方向為測繪地理信息應用開發。E-mail：450282452@qq.com

謝剛生。E-mail: cyberxp@163.com

P208

A

0494-0911(2017)10-0133-04