喬延軍，任 福

（1.武漢大學 資源與環(huán)境科學學院，湖北 武漢 430079）

城市財稅統(tǒng)計專題地圖服務接口設計與實現(xiàn)

喬延軍1，任 福1

（1.武漢大學 資源與環(huán)境科學學院，湖北 武漢 430079）

在現(xiàn)有國稅、財政信息化建設和成果數(shù)據(jù)庫的基礎之上，城市財政和稅務統(tǒng)計數(shù)據(jù)具有顯著的時空特征，對這類專題數(shù)據(jù)進行可視化可對政府決策提供科學依據(jù)。通過建立財稅數(shù)據(jù)的知識規(guī)則、符號定位方式、數(shù)據(jù)傳輸機制與制圖服務鏈等關鍵技術，開發(fā)了支持專題數(shù)據(jù)在線傳輸?shù)膱D集服務接口，以地理底圖為載體，設計符合財稅特征的6種可視化圖表，完成在線專題圖的制作，同時提供圖表的交互操作。

財稅專題；在線傳輸；圖集接口；可視化圖表

近些年，隨著國家對城市信息化、數(shù)字城市和智慧城市建設的不斷投入與推進，城市的各職能部門以及各行各業(yè)都著力于城市要素的信息化與智能化，其中財政和稅務（以下簡稱“財稅”）一直是社會經濟的熱點領域。統(tǒng)計數(shù)據(jù)在專題地圖上有豐富的表達形式，如在分區(qū)統(tǒng)計表達中通用的柱狀圖和餅狀圖、分級設色圖，同時還可以設計出獨特的專題符號，如年均酸雨PH值采用的聯(lián)想云朵符號[1]。財稅數(shù)據(jù)作為統(tǒng)計數(shù)據(jù)中的一種，除了一般的專題符號，還應根據(jù)專題特征設定特定的符號可視化表達，因此，如何完成特有的專題可視化表達也是研究的重點。

1 現(xiàn)狀分析

在現(xiàn)有統(tǒng)計數(shù)據(jù)結構的基礎上，對財稅數(shù)據(jù)特點的研究表明，財稅數(shù)據(jù)具有空間特征和時間特征。數(shù)據(jù)的空間特征能夠以空間地理位置表示數(shù)據(jù)所在的區(qū)域，有直觀的可視化效果，數(shù)據(jù)的時間特征能夠在時間尺度上表現(xiàn)為某個時間段或時間點數(shù)據(jù)的變化情況。下面以蘇州市為例分析財稅數(shù)據(jù)的特征。

1.1 財稅數(shù)據(jù)分析

蘇州市轄5個市轄區(qū)：姑蘇區(qū)（蘇州國家歷史文化名城保護區(qū)）、虎丘區(qū)、吳中區(qū)、相城區(qū)、吳江區(qū)；4個縣級市：常熟市、張家港市、昆山市、太倉市。以這9個區(qū)縣作為統(tǒng)計區(qū)域，每個區(qū)域有不同時間的財稅數(shù)據(jù)，其空間特征體現(xiàn)為每個統(tǒng)計區(qū)域的地理位置，時間特征則體現(xiàn)在統(tǒng)計信息不同時間點上的變化，例如姑蘇區(qū)在2012年的增值稅、房產稅、個人所得稅等稅務指標統(tǒng)計。

財稅數(shù)據(jù)除了擁有普遍的經濟數(shù)據(jù)特征，還具有獨特的專題特征，如稅務數(shù)據(jù)在不同地區(qū)間的流向具有動態(tài)特征、交稅點的分布具有集聚特征等，如何根據(jù)財稅數(shù)據(jù)獨特的專題特征制定適合的財稅數(shù)據(jù)專題符號是研究的關鍵。

1.2 可視化分析

從蘇州市地方財稅數(shù)據(jù)出發(fā)，結合統(tǒng)計圖表的表現(xiàn)方式，分析出適合財稅數(shù)據(jù)可視化表達的效果。從財稅數(shù)據(jù)的各個指標來看，可視化效果主要體現(xiàn)在多專題、多指標的多尺度表達。專題符號可以歸納為6 種形式，即分段設色、柱狀圖、占比圖、演變圖、流向圖、熱力圖，如表1。多尺度表達可以是多個級別下的地圖展示以及不同行政級別之間的跳轉，地圖可以采用電子地圖、影像地圖或自定義地圖。

表1 圖表需求

2 解決方案

針對財稅數(shù)據(jù)結構復雜、更新速度快、傳輸信息大、可視化效果多樣等特點，本文通過建立財稅數(shù)據(jù)的知識規(guī)則構建符號定位模型，解析在線傳輸數(shù)據(jù)，從而建立起完善的制圖服務鏈。

2.1 建立知識規(guī)則

知識規(guī)則是對知識加以處理和運用的方式和方法。根據(jù)統(tǒng)計專題制圖規(guī)則[2-3]，城市財稅統(tǒng)計圖的制圖規(guī)則主要包括要素方法規(guī)則、符號化規(guī)則、視覺變量規(guī)則，要素方法是指點狀要素和面狀要素根據(jù)財稅數(shù)據(jù)下的專題和指標選擇合適的表達方法，如熱力圖可以表現(xiàn)點狀要素的分布，柱狀圖和占比圖可以表示面狀要素的統(tǒng)計信息。符號化規(guī)則有分層設色法、統(tǒng)計圖表法和特殊圖表3種表示規(guī)則。視覺變量規(guī)則是對地圖符號的視覺變量設置的規(guī)則，有符號尺寸、顏色、位置等信息。知識規(guī)則是在線圖集的核心，在整個成圖過程中起著引導和約束作用。

2.2 定位專題符號

根據(jù)經典的專題統(tǒng)計數(shù)據(jù)IST模型，參考專題要素特征提煉出指標（indicator）、空間定位（spatial）、時間（time）3個方面，其中Spatial表示專題要素空間特征的數(shù)據(jù)，Time代表專題要素的時間特征點數(shù)據(jù)，Indicator代表專題要素的非定位數(shù)據(jù)（描述數(shù)據(jù)、語義數(shù)據(jù)）[4]。

專題符號繪制完成后，需要以圖片數(shù)據(jù)流的形式傳到前端，與地理底圖進行疊加，此時就要用到空間定位數(shù)據(jù)，以屏幕（x，y）坐標的形式精確匹配到每個區(qū)域中，由于不同專題符號數(shù)據(jù)的不同，經常會遇到壓蓋的問題，可動態(tài)改變圖表落在區(qū)域中的位置來達到視覺上的美觀效果。

2.3 解析財稅數(shù)據(jù)

在線數(shù)據(jù)是指將請求方傳輸?shù)呢敹悢?shù)據(jù)組織成數(shù)據(jù)流JSON包的形式，以預先設定好的數(shù)據(jù)接口結構，在傳輸與解析中通過特定字段識別，將財稅指標名稱、數(shù)值、符號、區(qū)域等重要信息解析出來作為圖表的數(shù)據(jù)源信息[5]。

構建Java靜態(tài)類用于存儲解析后的各字段的數(shù)據(jù)，方便在繪制圖表時實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享與交互。使用HashMAP數(shù)組建立字段間的聯(lián)系，主要有指標與值、區(qū)域編碼與時間和值的對應，其重點是動態(tài)獲取某區(qū)域、某指標、某個時間的財稅數(shù)據(jù)。

用于專題地圖制圖的數(shù)據(jù)主要含有IST模型的3 類信息，根據(jù)這3類信息建立數(shù)據(jù)模板用作數(shù)據(jù)挖掘規(guī)則的依據(jù)，對不同類別的專題數(shù)據(jù)進行規(guī)范化和數(shù)據(jù)抽取，符號引擎可將此數(shù)據(jù)直接符號化得到專題圖層。

2.4 建立制圖服務鏈

財稅數(shù)據(jù)獲取服務用于從在線數(shù)據(jù)中提取IST制圖數(shù)據(jù)；地理底圖服務用于獲取ArcGIS地圖服務，從而生成專題圖的地理底圖數(shù)據(jù)流；專題地圖符號服務用于獲取制圖數(shù)據(jù)，從而生成專題符號圖像數(shù)據(jù)流；地圖圖例服務用于生成專題圖例圖像數(shù)據(jù)流；地圖整飾服務用于將前3者的圖像進行疊加、組合，從而得到一幅完整的專題地圖。在制圖模型運行時，用戶選擇專題數(shù)據(jù)分類后，系統(tǒng)后臺依次調用這5個服務，組成一個在線地圖制圖服務鏈[6]，完成在線專題地圖制圖。制圖服務鏈的建立如圖1所示。

圖1 制圖服務鏈

3 原型設計

從財稅數(shù)據(jù)結構和業(yè)務表現(xiàn)需求出發(fā)設計了3類接口，即組織和解析數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接口、將數(shù)據(jù)轉換為6類圖表且可交互的接口以及提供基礎底圖服務的底圖接口。

3.1 數(shù)據(jù)接口

JSON（java script object notation）基于JavaScript的一個子集，采用完全獨立于語言的文本格式，易于閱讀和編寫，也易于機器生成和解析，是一種輕量級的數(shù)據(jù)交換格式，這些特性使JSON成為理想的數(shù)據(jù)交換語言。JSON專為瀏覽器端的JavaScript語言設計，生成的JSON對象可以直接被解析。作為一種數(shù)據(jù)格式，JSON并不局限于單一的Web程序環(huán)境[7]。

根據(jù)財稅數(shù)據(jù)結構設計了可在線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)接口，該接口能夠接受結構內的任意數(shù)據(jù)，采取在線傳輸效果較好的JSON格式，通過描述區(qū)域因素和專題指標的層次結構，可使其具有更大的靈活性和易用性。接口示例如圖2所示。

解析接口通過服務器端的單實例Servlet對JSON字符串進行解析，獲取所需的專題制圖數(shù)據(jù)，并將此數(shù)據(jù)存儲在內存中用于統(tǒng)計圖表的數(shù)值，將指標名稱傳至頁面用于顯示。

圖2 數(shù)據(jù)接口示例

3.2 圖表接口

專題符號服務接口依然使用Servlet技術實現(xiàn)，獲取解析接口傳入的參數(shù)值后，通過第三方圖表庫Jfreechart的工廠模式生成圖表[8]，以二進制流的形式傳至前端界面，并提供動態(tài)交互的更新，如改變時間、指標、圖表類型等。圖表接口實現(xiàn)了占比圖、柱狀圖、流向圖、熱力圖、演變圖5種圖表形式，并對占比圖和柱狀圖進行了三維擴展，如圖3所示。

圖3 統(tǒng)計圖表形式

3.3 底圖接口

底圖接口以地圖為載體體現(xiàn)數(shù)據(jù)的空間特征，提供可視化的底圖服務，地圖形式有電子地圖、影像地圖和繪制地圖，分別對應有不同尺度的底圖，中國底圖、江蘇底圖和蘇州市底圖通過擴展的WMS服務實現(xiàn)不同尺度上地圖的融合[9]。底圖服務以在線形式呈現(xiàn)，作為分區(qū)域統(tǒng)計的基礎，同時也提供分段設色的圖表服務。

底圖接口采用FlexViewer作為開發(fā)框架，借助ArcGIS for flex的開發(fā)技術將底圖服務作為一個圖層展示在前端[10]，該框架支持地圖的基礎操作，展示效果非常好。在前后端交互上，通過特定參數(shù)傳遞可將在線圖集實時渲染地圖對外共享，供外部系統(tǒng)調用。系統(tǒng)采用http Service方式提供對外接口，可以保證Web環(huán)境下的各種異構系統(tǒng)都可以跨平臺調用本服務。

3.4 原型展示

城市財稅統(tǒng)計專題地圖服務接口以蘇州市作為統(tǒng)計區(qū)域，以6種符號形式體現(xiàn)財稅數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特征，提供地圖的基礎操作和對統(tǒng)計信息的動態(tài)交互，可實時接收客戶端上傳的財稅數(shù)據(jù)。主要功能包括底圖與符號的放大、縮小、平移、全局、專題圖例、結果保存（圖片）、符號開關、指標統(tǒng)計、符號改變等，原型系統(tǒng)界面如圖4所示。

圖4 原型示例

4 結 語

城市財稅數(shù)據(jù)更新快且數(shù)據(jù)量大，本文設計的服務接口可以實現(xiàn)實時動態(tài)的觀測數(shù)據(jù)的變化，6種基礎符號中的占比圖和柱狀圖能表現(xiàn)數(shù)據(jù)中的統(tǒng)計信息，演變圖能夠體現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢，分段設色能夠體現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布特征，流向圖能表現(xiàn)稅務在不同區(qū)域的流動，熱力圖能表示某產業(yè)的密集程度。在時間和空間維度上充分體現(xiàn)了專題地圖在現(xiàn)實應用中的重要作用，并為宏觀決策提供有力的支撐。

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P285

B

1672-4623（2017）02-0055-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.02.018

2016-03-15。

項目來源：國家自然科學基金資助項目（41271455/D0108）。

喬延軍，碩士研究生，主要研究方向為Web GIS和 Web 專題制圖。