王新剛，孔云峰

（1.河南大學(xué) 環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院，河南 開(kāi)封 475001）

城市住房保障數(shù)字地圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王新剛1，孔云峰1

（1.河南大學(xué) 環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院，河南 開(kāi)封 475001）

針對(duì)公眾對(duì)于住房保障信息的需求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)城市住房保障數(shù)字地圖系統(tǒng)。系統(tǒng)采用基于SOA架構(gòu)的WebGIS技術(shù)，集成地理數(shù)據(jù)庫(kù)、Web地圖服務(wù)、RIA等技術(shù)。詳細(xì)探討了系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)、地理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和ArcGIS程序設(shè)計(jì)。通過(guò)Flash Builder、Python、JavaScript等程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了瀏覽器端住房保障地圖制圖、信息查詢和更新維護(hù)等應(yīng)用。

住房保障；地圖；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

目前，我國(guó)住房保障工作重點(diǎn)是解決低收入家庭住房問(wèn)題。規(guī)范住房保障業(yè)務(wù)管理流程，提高保障住房分配效率與公平性，是地方政府主管部門的重要任務(wù)。針對(duì)公眾和管理決策部門的需求，有必要建立GIS住房保障數(shù)字地圖系統(tǒng)，提供保障住房的規(guī)劃、項(xiàng)目、房源、環(huán)境、統(tǒng)計(jì)等信息的查詢和分析。我國(guó)城市住房保障事業(yè)總體上處于初級(jí)發(fā)展階段，仍在不斷探索住房保障的空間規(guī)劃、投資模式、公平分配和可持續(xù)發(fā)展機(jī)制[1-3]。建立住房保障地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)，制作專題地圖，向社會(huì)發(fā)布住房保障信息，對(duì)于提升城市住房保障管理水平、促進(jìn)住房分配公平具有重要的意義。

GIS專題制圖和空間分析在住房保障決策和服務(wù)方面作用巨大。從地理空間的角度，保障住房的集中建設(shè)，會(huì)造成低收入群體的空間聚集[4]。保障住房的空間選址會(huì)影響整個(gè)城市的社會(huì)空間演變[5]，保障住房遠(yuǎn)離經(jīng)濟(jì)型公共交通設(shè)施和公益型服務(wù)設(shè)施，將導(dǎo)致“集中化”和“邊緣化”的空間分異行為[6]。基于公平、公開(kāi)原則，以數(shù)字地圖展現(xiàn)保障住房空間規(guī)劃、項(xiàng)目建設(shè)、房源分布、保障對(duì)象、補(bǔ)貼統(tǒng)計(jì)、配租狀況等信息，為公眾提供其所關(guān)心的住房保障信息，是公眾參與住房保障事業(yè)的基礎(chǔ)；同時(shí)為住房保障需求分析、戰(zhàn)略規(guī)劃、項(xiàng)目選址、房源籌集等提供決策依據(jù)，便于管理部門科學(xué)分析保障住房的空間布局與規(guī)劃選址。

基于以上分析，本文針對(duì)城市住房保障管理需求，利用WebGIS技術(shù)，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)住房保障數(shù)字地圖系統(tǒng)。系統(tǒng)部署在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，能為管理人員和社會(huì)公眾提供一個(gè)基于地圖的住房保障信息應(yīng)用平臺(tái)。

1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

面向服務(wù)的體系架構(gòu)（SOA）是一種全新的軟件體系架構(gòu)，以松耦合、位置透明、協(xié)議透明等特點(diǎn)逐步成為最有發(fā)展前途的體系結(jié)構(gòu)[7]。具體應(yīng)用程序的功能是由一些松耦合并且具有統(tǒng)一接口定義方式的服務(wù)組件組合構(gòu)建起來(lái)的。基于SOA的架構(gòu)是從業(yè)務(wù)操作和流程的角度構(gòu)建的，能夠提供良好的業(yè)務(wù)擴(kuò)展性；服務(wù)請(qǐng)求者到服務(wù)提供者的綁定與服務(wù)之間具有松耦合性；所有的程序功能封裝為不同的服務(wù)，具有開(kāi)放性。

為滿足公眾用戶的需求，住房保障數(shù)字地圖系統(tǒng)采用SOA架構(gòu)，基于GIS Web Service技術(shù)實(shí)現(xiàn)一站式服務(wù)管理，形成空間數(shù)據(jù)共享和互操作機(jī)制，并在瀏覽器環(huán)境下獲得空間信息查詢?yōu)g覽功能，實(shí)現(xiàn)了分布式環(huán)境下數(shù)據(jù)、功能與應(yīng)用服務(wù)。整個(gè)系統(tǒng)劃分為數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、業(yè)務(wù)邏輯層和表現(xiàn)層（圖1）。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

以ESRI ArcGIS為例，各層的實(shí)現(xiàn)方式如下：① 在數(shù)據(jù)層，基于Geodatabase管理基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和住房保障業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，使用ArcGIS完成數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)和地圖設(shè)計(jì)。②服務(wù)層提供地圖制圖、地圖編輯、地理分析和數(shù)據(jù)交換等服務(wù)，采用ArcGIS Server創(chuàng)建各類服務(wù)。③業(yè)務(wù)邏輯層搭建在ArcGIS Server平臺(tái)上，通過(guò)API編程實(shí)現(xiàn)地圖制圖、數(shù)據(jù)查詢、地圖數(shù)據(jù)維護(hù)、數(shù)據(jù)交換等功能，以及在線地圖資源的調(diào)用。④表現(xiàn)層支持在常見(jiàn)瀏覽器中以網(wǎng)頁(yè)的形式運(yùn)行系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)如圖2，實(shí)現(xiàn)了“一圖知保障”。社會(huì)公眾需通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，瀏覽和查看城市的各類住房保障空間規(guī)劃、項(xiàng)目和房源分布的詳細(xì)信息等；了解市區(qū)、街道和社區(qū)不同尺度住房保障申請(qǐng)、補(bǔ)貼、配租和購(gòu)買統(tǒng)計(jì)狀況；通過(guò)地圖查看某個(gè)項(xiàng)目或房源周邊地理環(huán)境，包括區(qū)位、交通、環(huán)境、設(shè)施等。業(yè)務(wù)管理人員可通過(guò)系統(tǒng)維護(hù)地理數(shù)據(jù)。系統(tǒng)分為公眾版（外網(wǎng)）和專業(yè)版（內(nèi)網(wǎng)），其中地圖維護(hù)和系統(tǒng)接口僅包含在專業(yè)版。

圖2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

2.2 地理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

根據(jù)數(shù)據(jù)需求，將地理數(shù)據(jù)劃分為專題數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。專題數(shù)據(jù)包括規(guī)劃數(shù)據(jù)、項(xiàng)目數(shù)據(jù)、房源數(shù)據(jù)、住房保障統(tǒng)計(jì)、基礎(chǔ)房產(chǎn)等?；A(chǔ)地理數(shù)據(jù)底圖作為住房保障專題數(shù)據(jù)的參考信息，可采用城市基礎(chǔ)地圖，也可采用在線地圖。圖層設(shè)計(jì)如表1所示。

表1 地理數(shù)據(jù)類型和圖層設(shè)計(jì)

為便于住房保障數(shù)據(jù)的GPS采集，也充分利用在線地圖資源，專題地圖數(shù)據(jù)采用WGS84地理坐標(biāo)系。地圖設(shè)計(jì)中采用Web墨卡托投影空間參考坐標(biāo)系，方便專題數(shù)據(jù)與在線地圖進(jìn)行疊加，避免城市基礎(chǔ)地理建庫(kù)與更新的成本。利用Google、ArcGIS、Bing、百度等在線地圖作為底圖，具有多方面的好處：訪問(wèn)速度快，地圖更新較為及時(shí)，對(duì)公眾免費(fèi)，商業(yè)化應(yīng)用收費(fèi)也相對(duì)低廉。因我國(guó)法令要求在線地圖必須加密，其位置有非系統(tǒng)性的偏移，在地圖系統(tǒng)中需進(jìn)行一定精度的糾偏。對(duì)于住房保障地圖，通過(guò)ArcGIS Server軟件發(fā)布Web服務(wù)。在Web地圖等服務(wù)的支持下，進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。

2.3 程序設(shè)計(jì)

基于SOA架構(gòu)和Web底圖服務(wù)，可采用多種常見(jiàn)的程序設(shè)計(jì)方式進(jìn)行系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)。根據(jù)系統(tǒng)功能需求的特點(diǎn)，可采用4種方式設(shè)計(jì)程序：①Flash Builder程序設(shè)計(jì)。基于ArcGIS FlexViewer開(kāi)發(fā)富客戶端WebGIS，實(shí)現(xiàn)地圖操作、地圖內(nèi)容選擇、底圖選擇、空間查詢、文字查詢、地圖數(shù)據(jù)維護(hù)、地圖保存等功能，為用戶提供一個(gè)界面美觀、操作簡(jiǎn)單的信息查詢與更新地圖系統(tǒng)。②JavaScript程序設(shè)計(jì)?；诘貓DAPI，設(shè)計(jì)交互式地圖網(wǎng)頁(yè)，實(shí)現(xiàn)地圖底圖管理、專題制圖、地圖操作等基本功能，主要用于和其他系統(tǒng)集成，方便其他系統(tǒng)將住房保障地圖嵌入其界面中。③ASP．Net程序設(shè)計(jì)。住房保障地圖提供了基本的住房保障信息，用戶如查詢更詳細(xì)的住房保障信息信息，需要從其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)調(diào)用。住房保障統(tǒng)計(jì)信息也處于持續(xù)的更新中，需要在底圖中及時(shí)更新。為保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和安全性，采用Web Service技術(shù)實(shí)現(xiàn)地圖系統(tǒng)與其他系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換。通過(guò)ASP．Net網(wǎng)頁(yè)和C#程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)地圖系統(tǒng)與住房保障信息系統(tǒng)的信息交換，保證地圖系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，并適時(shí)查詢住房保障業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)。④Python程序設(shè)計(jì)?；贏rcGIS提供的Python站點(diǎn)包，設(shè)計(jì)ArcGIS地理處理工具，如基礎(chǔ)地圖更新、地圖投影變換等，輔助地圖系統(tǒng)中一些功能在服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)。

3 關(guān)鍵技術(shù)

本文采用ArcGIS提供的WebGIS框架進(jìn)行系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)，并在湖北省黃石市投入使用，界面效果如圖3所示。除使用常規(guī)WebGIS開(kāi)發(fā)技術(shù)外，作者利用FlexViewer微件、HTML頁(yè)面iFrame、Python等程序設(shè)計(jì)技術(shù)完成了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。

圖3 系統(tǒng)界面

ArcGIS FlexViewer微件（Widget）是為實(shí)現(xiàn)某項(xiàng)特定功能而對(duì)一組相關(guān)操作的封裝，可以實(shí)現(xiàn)地圖資源的調(diào)用和服務(wù)器端資源的訪問(wèn)。微件可以獨(dú)立開(kāi)發(fā)，通過(guò)配置文件決定提供微件的種類，從而決定系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)功能。圖4中BaseWidget是所有 Widget的基類，每一個(gè) Widget都將編譯成獨(dú)立的 swf文件。IBaseWidget接口定義了 WidgetManager與Widget進(jìn)行交互的方法，BaseWidget實(shí)現(xiàn)了這個(gè)接口。

本文使用ArcGIS FlexViewer提供的微件技術(shù)設(shè)計(jì)了多個(gè)地圖操作功能，包括按行政區(qū)地圖導(dǎo)航、地圖底圖選擇、當(dāng)前地圖保存等微件。

圖4 Widget設(shè)計(jì)原理圖

為滿足在其他系統(tǒng)嵌入住房保障地圖的需求，本系統(tǒng)提供了地圖調(diào)用接口。設(shè)計(jì)HTML地圖頁(yè)面，該頁(yè)面通過(guò)iFrame方式潛入到其他頁(yè)面中，宿主頁(yè)面調(diào)用地圖頁(yè)面的JavaScript函數(shù)控制地圖導(dǎo)航和內(nèi)容更新。本系統(tǒng)提供了住房保障統(tǒng)計(jì)地圖、住房保障項(xiàng)目、住房保障房源等地圖調(diào)用接口。這些頁(yè)面可以直接調(diào)用，也可以通過(guò)iFrame標(biāo)簽嵌入在其他頁(yè)面中。圖5是將住房保障統(tǒng)計(jì)地圖嵌入住房保障信息系統(tǒng)的一個(gè)示例。

圖5 社區(qū)申請(qǐng)住房保障的統(tǒng)計(jì)地圖

ArcGIS Python程序設(shè)計(jì)能方便地處理服務(wù)器端較為復(fù)雜的GIS操作。本系統(tǒng)采用Python程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)更新、基礎(chǔ)房產(chǎn)數(shù)據(jù)查詢與更新等功能。利用ArcPy提供的地理數(shù)據(jù)查詢、投影變換、導(dǎo)出等功能開(kāi)發(fā)若干系統(tǒng)維護(hù)工具，并發(fā)布工具為Web地理處理服務(wù)，使得系統(tǒng)維護(hù)功能開(kāi)發(fā)極為簡(jiǎn)單。

4 結(jié) 語(yǔ)

城市住房保障數(shù)字地圖系統(tǒng)是基于互聯(lián)網(wǎng)的住房保障信息地圖展示、查詢和維護(hù)的GIS應(yīng)用平臺(tái)。采用SOA架構(gòu)設(shè)計(jì)，具有較好的開(kāi)放性和擴(kuò)展性；應(yīng)用ArcGIS軟件，具有強(qiáng)大的地理數(shù)據(jù)管理、地圖制圖、地圖服務(wù)功能；引用在線地圖作為地圖底圖，提供了高分辨率的影像和街道圖，地圖內(nèi)容豐富；利用多元化的程序設(shè)計(jì)方法，解決地圖數(shù)據(jù)更新、與其他系統(tǒng)集成、地圖管理等技術(shù)問(wèn)題；使用RIA與聚合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)良好的用戶操作體驗(yàn)和響應(yīng)速度。系統(tǒng)是公眾參與保障事業(yè)的信息平臺(tái)，也為管理部門科學(xué)分析和規(guī)劃保障性住房提供了決策依據(jù)。

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P208

B

1672-4623（2015）06-0164-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.06.055

王新剛，博士，主要從事地理信息系統(tǒng)和城市問(wèn)題等研究。

2014-05-29。