“智慧杭州”杭州地理市情监测平台建设研究

2014-12-15 09:58:56    来源:中国地理信息产业协会

摘要:本文根据国家和浙江省开展地理国情监测工作的要求,提出了构建杭州市地理市情监测平台的基本思路和设计方案,并对构建平台的技术框架。

1 引言

地理空间信息是重要的基础性和战略性资源,对城市建设、城市管理及城市经济社会发展等意义重大。而地理信息具有动态变化的明显特征,及时监测采集、分析趋势、掌握规律,对正确了解市情,分析空间发展布局,促进经济社会发展至关重要。

李克强总理两次批示,“加强基础测绘和地理国情监测,服务大局,服务社会、服务民生”。张高丽副总理在全国第一次地理国情普查电视电话会上指出,开展地理国情普查,摸清地理国情家底,对于提高各级党委政府的管理决策水平,科学制定经济社会发展重大战略、长远规划和宏观政策具有重要意义。国家测绘地理信息局在国家基础测绘“十二五”规划中明确提出了“构建数字中国,监测地理国情,发展壮大产业,建设测绘强国”的发展方略。开展地理国情监测,是社会经济发展对测绘工作的新需求,是测绘地理信息行业更好更快发展的历史机遇。

地理市情是地理国情的重要组成部分,是地形地貌、道路交通、土地利用、城市布局与发展、宏观经济、人口分布等自然地理、人文地理和经济地理的宏观性、整体性、综合性的体现。地理市情监测平台即是实现对地理市情信息的统计、分析、模拟与预测,综合反映自然地理、人文地理、经济地理等各种信息的空间分布特征、空间结构、空间关系、变化量、变化频率和变化趋势等,以利于充分揭示经济社会发展和自然资源环境的空间分布规律,实现地理市情信息对政府、企业和公众的服务,为战略规划制定、空间规划管理、区域政策制定、灾害预警、科学研究和为社会公众服务等提供有力保障。

本文以杭州市地理市情监测平台为例,根据国家和浙江省开展地理国情监测工作的要求,结合杭州市测绘与地理信息管理与应用的实际情况,提出了构建杭州市地理市情监测平台的基本思路和设计方案,并对构建平台的技术框架、功能需求等要点进行了深入探讨,旨在为杭州市地理市情的信息管理、变化监测、决策预警提供数据支持,同时,也为国内其他城市的地理市情平台建设提供相关参考。


2 建设目标

以杭州市地理市情信息整合、共享与挖掘利用为核心,形成地域覆盖最广、行业覆盖最全、资源高度整合、信息高度关联、具有杭州特色的地理市情数据库,为各级政府综合规划、决策、管理和监督提供服务。

平台建设计划分三期实施:

① 一期研究建立杭州市地理市情数据库系列标准规范,建立地理市情数据库,研究平台关键技术并建设地理市情信息展示和维护平台。

② 随着地理市情信息资源的内涵和种类的进一步丰富,在一期平台的基础上扩展地理市情信息统计、分析与监测功能。

③ 建设地理市情信息发布门户网站,实现地理市情信息的共享与交换。


3 平台总体设计方案

3.1 平台建设的基本思路

杭州市地理市情监测平台将作为“杭州市第一次地理国情普查”成果的承载、管理与全市共享应用服务的平台,因此平台建设要兼顾省情、县情普查成果的对接和市相关部门的共享与交换。建设基本思路如下图所示。

 

图1:平台建设思路


其中:

坐标体系:为了实现省、市、县三级对接,杭州市地理市情普查成果采用2000国家大地坐标系(CGCS2000);投影方式采用高斯-克吕格投影,3度分带;高程基准:1985国家高程基准。

成果覆盖范围:由杭州市区范围扩展到杭州市八区五县市范围。

统计单元:为便于后期地理市情信息的监测与分析,普查成果单元分为市、区、街道和社区四个级别,且普查要素中要求添加所在四个级别的单元编码。

时间跨度:平台建设要兼顾历史数据和现状数据的管理与应用,时空序列的数据是监测、预测将来的基本保障。

数据种类:数据资源是地理国情监测平台建设的重要基础成果之一。通过信息资源的沉淀将为各类政府业务提供全面、客观的支持和指导。平台数据总体上分为自然地理、人文地理和经济地理三大类,涵盖杭州市经济社会发展的各个领域,如下图所示。从类型上又可分为基础地理库、遥感影像库、专题普查库、统计分析库、专题资料库、监测项目库和元数据库等。

 

图2:平台数据分类


3.2 平台技术架构

平台基于开放的面向服务的SOA设计理念和B/S的系统架构体系,开发语言选择Microsoft Visual studio.net 2010(C#.net ),数据库采用ArcSDE +Oracle的数据管理方式,数据库平台为Oracle 11g,基于富客户端技术(Microsoft Silverlight)开发,GIS 平台采用ArcGIS Server 10,提供便捷的管理平台和门户网站来实现矢量地图数据、栅格地图数据(包括瓦片(Tiles)数据等)等数据的发布、更新和对接。

平台总体框架由政策法规和标准规范、网络及安全设施、信息资源库、监测平台和服务六大部分组成。如下图所示。


图3:平台总体架构


3.3 市情监测框架

地理市情监测的总体框架主要包括数据获取、动态监测、变化信息提取、统计分析和发布服务等几个关键步骤。

 

图4:平台监测框架


(一)数据获取

通过航空遥感、地面观测、资料汇交和调用地理信息公共服务平台的基础空间数据等多种手段,收集政府相关部门的专题资料、审批信息以及网络公开发布的经济社会统计信息,经过重新分类和加工整理,形成全要素和全领域的地理国情普查成果数据库。


(二)动态监测

地理市情动态监测类型包括有定期监测、日常监测和应急监测等。定期监测如人口普查、环境卫星监测,日常监测如病虫害监测、农林水利监测、土地利用动态监测等。应急监测即突发环境监测,如水污染应急监测、强降雨应急监测等。


(三)变化信息提取

变化信息提取主要是通过遥感影像监测的方式进行,首先制定统一的变化监测技术规范,通过遥感影像的对比度增强、直方图匹配、掩膜处理、影像融合、影像镶嵌(拼接)、辐射校正、影像调色、影像几何校正等一系列技术手段,形成完整、统一、高效的建筑及设施变化监测体系。


(四)统计分析

结合已有的数学模型库,对自然、人文和社会经济要素进行统计、分析、模拟和预测,定量分析方法和定性分析方法相结合,客观地揭示地理国情的分布规律和发展趋势,从而为领导决策提供支持。


(五)发布服务

将统计分析的结果,生成各种直观的专题图、地理市情图和监测报告等,通过政府外网、政府内网、互联网多种渠道,发布到地理市情监测平台门户和其他政府部门自有系统中。


3.4 平台功能需求

杭州市地理市情监测平台是一个集地理市情展示、统计分析、综合监测、模拟预测、维护管理于一体的市情展示和发布平台,由市情门户网站、目录管理、市情监测统计、市情决策服务和维护管理五个部分组成,系统功能结构图如下所示。

 

图5:系统功能结构图


3.4.1 门户网站

地理市情门户网站是杭州市地理市情监测平台对外展示的窗口和应用的基础,承担着杭州市地理市情信息的发布、动态更新、共享与交换等,通过门户网站可及时了解杭州市自然地理、人文地理和经济地理的过往和今时,是反映城市变迁和建设的重要名片。

 

图6:门户网站


主要包括:

• 新闻动态:地理市情普查相关新闻资讯;

• 更新动态:地理市情信息更新入库动态;

• 市情目录:可供搜索的地理市情信息目录列表;

• 市情概况:自然、人文和经济三个方面的杭州概况描述,包括杭州区位、地貌、行政区划、交通、水文、经济等多个方面;

• 杭州之最:地理市情发布的权威极值信息,如西湖风景区范围内、八区范围内、市域范围内的最高峰信息及位置等;

• 年度监测报告:可公开内容的年度地理市情监测报告信息发布;

• 成果发布:形成的各种基于地理市情的统计、分析、解译等报告发布;

• 共享服务接口:可公开数据资源的服务接口及调用说明;

• 其他:如用户指南、常用下载、意见建议等。


3.4.2 时间序列的数据管理

创造性地引入多数据时间序列管理,实现自然地理、人文地理和经济地理三类数据的一张底图集成管理应用,各数据以时间序列的方式,按照年份进行统一组织管理与展示。

• 默认显示最近20年的时间按钮;

• 无数据的年份显示为灰色,有数据的年份显示为黑色;

• 年份下的数据按照人文地理、自然地理和经济地理进行分类,采取分页的方式显示。

• 每一类别以图层列表的形式进行组织,用户可浏览某个年份的所有数据资源,也可对不同年份的数据进行对比查看。


图7:时间序列的数据管理


3.4.3 要素空间分布的可视化及信息查询

地理市情信息涉及的数据种类繁多,既有反映空间的,还有反映时间序列的,各类图表数据、统计数据、各部门数据相当丰富,如何在纷繁的数据群中快速、准确、形象、直观展现各类数据是地理市情平台研究的重点。平台要求支持多种类、多年份的地理市情信息的空间可视化展示及要素信息查询。

  


3.4.4 元数据管理

元数据是指地理空间相关数据集和信息资源的描述信息,它是对空间特征的概括和抽取。按照“权威数据来自权威部门”的建设原则,杭州地理市情平台元数据描述了资源的覆盖范围、数据产生时间、上载时间、资源数量、数据来源、生产说明及备注,有利于数据使用和交换。

 

图12:杭州市第六次人口普查人口密度图及元数据信息


3.4.5 资源的便捷应用

地理市情资源便捷应用既是杭州市地理市情监测平台的基本要求,也是需要不断追求和完善的关键。它包括加载图层的列表显示、图层的关闭、顺序调整、透明度调整、显示内容的自定义筛选等功能。

 

图13:便捷图层应用


3.4.6 共建共享

杭州市地理市情监测平台的共建共享包括纵向和横向两个层面。纵向上,市情监测平台要向上兼顾国情平台、省情平台,向下兼顾区(县、市)各平台。横向上,面向各委办局部门,平台既纳入各部门市情数据,又面向各单位提供浏览查询和集成应用。因此地理市情平台的建设不单单要考虑国情普查标准(或测绘标准),还要考虑各部门数据标准、服务标准;不仅要考虑数据直接建库,还要考虑其他部门提供的标准数据服务的应用。

 

图14:杭州市地理信息公共平台中的影像地图(WMS服务)在平台中的展示


3.4.7 资源统计分析

资源统计在反映地图空间、时间属性信息上不可或缺,具有直观、形象、准确、一目了然的特点。

• 平台资源统计要求:

• 支持行政区划、规划管理单元、地理市情网格、自定义范围选择;

• 支持单图层、多图层统计;

• 支持自定义渲染字段选择;

• 支持EXCEL、图片、SHP等统计数据的导出和打印。

示例:按街道、单元等范围统计范围内的中学班级数、人数、建筑面积等,统计结果中的要素列表,可根据信息进行排序,并能将统计信息和列表输出成EXCEL、矢量数据(SHP)、图片供后续使用。

 

图15:资源统计分析-要素合计


图16:资源统计分析-要素列表


3.4.8 资源缓冲区分析

缓冲区分析是杭州市地理市情监测平台重要的空间分析功能之一,平台可对加载的图层(支持单图层、多图层)设置不同缓冲图层的缓冲颜色、大小、透明度,快速分析数据的影响范围,以辅助决策和实施。

示例:以六普人口数据为基础制作的人口密度图与1000米和2000米中学数据的缓冲区分析。

 


3.4.9 资源空间分析

资源空间分析是分析地图上不同数据间的空间关系(包含、被包含)。

• 支持行政区划、规划管理单元、地理市情网格、自定义范围等分析范围的选择;

• 支持自动加载待分析图层列表;

• 支持多图层的空间分析;

• 支持不同图层缓冲区颜色、缓冲大小、透明度、空间分析类型的选择;

• 支持EXCEL、图片、SHP等统计数据的导出和打印。

示例:分析某道路500米范围内的配套设施分析。

 

图19:500米范围的道路配套设施分析


3.4.10 数据对比

数据对比是将各种不同类型的地理底图或历史数据配置到系统中,实现双图对比或四图对比。通过数据对比功能,可查看历史数据对比情况,从而达到地理市情变化监测的目的。 

• 点任意一张图都可以切换底图;

• 对其中一幅图进行操作,其他图都可以同步变化。

 

图20:数据对比


3.4.11 专题图制作

专题图制作是在客户端未安装GIS环境的情况下,制在线作自己需要的专题图。用户可在线选择专题图的模板,添加专题图数据,填写自定义标题,控制标注和图例显示,进行专题图的制作和打印。同时系统提供了专题图保存功能,可实现专题图的保存和共享分发。

 

图21:专题图制作


3.4.12 图片资源的添加和浏览

杭州市地理市情监测平台不仅支持空间数据的浏览,还支持同一窗口内的图文档资料的浏览和管理,真正实现地图数据与图档数据在同一窗口内的一体化浏览和无缝集成。为了保证图档浏览的速度和效率,在建库的时候就对数据进行了自动切片管理。

示例:历史图片查看、文字报告查看。

 

图22:历史图集浏览

 

图23:文字报告浏览


3.4.13  便捷的运维管理

杭州市地理市情监测平台运维支撑子系统可便捷、高效地完成对市情目录的管理、地图服务的管理、用户权限的管理、资源服务的注册、平台门户网站的运维、查询统计分析字段的配置等,是保障地理市情监测平台运行的重要组成部分。



图24:运行支撑管理


4 结语

杭州市地理市情监测平台是“数字杭州”、“智慧杭州”建设的基础性项目。通过平台的建设,以基础地理信息为框架,以第一次地理国情普查为契机,区域内各行各业的数据在空间上得到集成,不同区域的数据得到无缝整合,能够进一步完善各专业信息系统的决策支持功能,从而保证决策依据的科学性和准确性。


作者:汝虎  周能  杭州市城市规划信息中心  

李娜  北京建设数字科技股份有限公司


原标题:杭州市地理市情监测平台建设研究


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