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        基于WebGIS的“一帶一路”經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)輔助決策支持系統(tǒng)

        2018-05-11 09:24:12曹雋雋郭明強(qiáng)
        測繪工程 2018年6期
        關(guān)鍵詞:經(jīng)濟(jì)模型引力一帶

        彭 宇,曹雋雋,黃 穎,郭明強(qiáng)

        (1.華中師范大學(xué) 城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,湖北 武漢 430079;2. 中國地質(zhì)大學(xué)(武漢) 信息工程學(xué)院,湖北 武漢 430074;3.武漢中地數(shù)碼科技有限公司,湖北 武漢 430074)

        “一帶一路”數(shù)據(jù)資源歸集是實(shí)現(xiàn)知己知彼、促進(jìn)合作交流的有力保障,也是建立“一帶一路”信息服務(wù)體系的基石[1]。而構(gòu)建“一帶一路”大數(shù)據(jù)決策支持體系,對于支撐“一帶一路”戰(zhàn)略決策和服務(wù)企業(yè)“走出去”具有十分重要的意義[2]。建立“一帶一路”綜合數(shù)據(jù)庫,是提升“一帶一路”大數(shù)據(jù)決策支持能力的重要基礎(chǔ)性工作[3]。因此,“一帶一路”咨詢決策輔助系統(tǒng)的建設(shè)可為一帶一路決策提供科學(xué)便捷的信息和數(shù)據(jù)支持。

        1 相關(guān)研究現(xiàn)狀及存在問題

        目前關(guān)于一帶一路經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的研究,主要以地理學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域中對貿(mào)易依賴度、出口對區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長的影響等研究為主[4],研究成果頗豐,但在數(shù)據(jù)使用上仍存在以下缺陷:

        1)數(shù)據(jù)信息中雖然具有位置屬性,但是缺少空間坐標(biāo)及投影坐標(biāo)信息。因此只能通過數(shù)據(jù)圖表進(jìn)行簡單顯示,無法滿足一般地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)要求,因而無法進(jìn)行帶有空間屬性數(shù)據(jù)的相關(guān)分析。

        2)由于缺乏空間信息處理、分析功能,這些數(shù)據(jù)庫無法根據(jù)真實(shí)數(shù)據(jù),對一帶一路經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行組合與分析運(yùn)算,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)與地理區(qū)域的直觀形態(tài)表示和可視化的對比分析功能。難以為“一帶一路”經(jīng)濟(jì)建設(shè)與決策提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

        2 系統(tǒng)設(shè)計概述

        2.1 系統(tǒng)架構(gòu)及部署

        本文設(shè)計的WebGIS系統(tǒng)是基于MapGIS,在.net平臺上進(jìn)行的B/S架構(gòu)二次開發(fā),其系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。數(shù)據(jù)服務(wù)層使用支持本地文件的MapGIS數(shù)據(jù)庫來儲存一帶一路空間地理要素,各地理要素的經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)以屬性的形式存儲在空間數(shù)據(jù)庫中[4-6]。矢量、影像等數(shù)據(jù)使用MapGIS瓦片工具進(jìn)行處理后在服務(wù)平臺中發(fā)布使用?;A(chǔ)內(nèi)核調(diào)用IGServer平臺的GIS服務(wù)接口[7-9],結(jié)合其JavaScript二次開發(fā)庫與百度ECharts圖表庫實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析及分析結(jié)果的可視化表達(dá)。本系統(tǒng)使用Microsoft Visual Studio 2010作為Web集成開發(fā)環(huán)境,基于JavaScript進(jìn)行開發(fā)。以MapGIS IGServer作為GIS平臺,用于發(fā)布系統(tǒng)所使用的地圖。

        圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

        2.2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

        本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)“一帶一路”經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的空間分析、模擬計算、交互式可視化顯示等功能,如圖2所示,系統(tǒng)功能由空間分析模塊、經(jīng)濟(jì)模型模塊、經(jīng)濟(jì)資訊圖模塊三部分構(gòu)成??臻g分析模塊借助MapGIS提供的空間分析接口庫,來實(shí)現(xiàn)“一帶一路”多組合信息查詢、位置信息顯示、緩沖區(qū)分析和拓?fù)浞治龅裙δ埽唤?jīng)濟(jì)模型模塊結(jié)合時空GIS和空間經(jīng)濟(jì)學(xué)的數(shù)據(jù)處理建模方法,針對“一帶一路”經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù),建立經(jīng)濟(jì)重心計算、經(jīng)濟(jì)引力[10]計算、經(jīng)濟(jì)潛力計算、經(jīng)濟(jì)最遠(yuǎn)親疏計算[11]等6個經(jīng)濟(jì)模型。經(jīng)濟(jì)資訊圖模塊,共設(shè)有經(jīng)濟(jì)外向度資訊圖、外貿(mào)拉動度資訊圖和貿(mào)易競爭力資訊圖等5幅專題地圖,以著重表現(xiàn)某一經(jīng)濟(jì)要素以達(dá)到資訊目的。該模塊主要使用百度Echarts圖表庫進(jìn)行經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)可視化交互式顯示與表達(dá)。

        圖2 系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)

        3 關(guān)鍵技術(shù)與具體實(shí)現(xiàn)

        本文設(shè)計的“一帶一路”經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)輔助決策系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析具體工作流程如圖3所示。

        3.1 空間數(shù)據(jù)的相互解析與調(diào)用

        如圖3所示,使用經(jīng)濟(jì)模型計算及空間分析時,需要交叉使用MapGIS和Echarts兩種格式的數(shù)據(jù)。用戶通過自定義選擇的數(shù)據(jù)類型唯一標(biāo)識字段,查詢返回一個按行存放的二維數(shù)組,其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如表1所示。根據(jù)查詢數(shù)據(jù)類型不同,AttValue[]按順序存放相關(guān)屬性信息。其中,所有數(shù)據(jù)AttValue[0]、AttValue[1]、AttValue[2]分別存放字段name、字段x和字段y。name為數(shù)據(jù)對應(yīng)的名稱、x,y為數(shù)據(jù)對應(yīng)的經(jīng)緯度。SFEleArray[]為所查詢類型中的經(jīng)濟(jì)體序列號。

        圖3 經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)空間分析流程

        AttValue[0]AttValue[1]……AttValue[k]SFEleArray[0]阿什哈巴德58.31500517.2212…………SFEleArray[i]霍爾果斯80.290010.4234

        根據(jù)用戶選擇的經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)所對應(yīng)的k值,從二維數(shù)組中取出AttValue[k]、AttValue[1]、AttValue[2]進(jìn)行預(yù)設(shè)模型的運(yùn)算后,將結(jié)果保存入二維數(shù)組GToEC[][]。使用for循環(huán),格式化計算結(jié)果數(shù)組,轉(zhuǎn)為ECharts所需Json字符串,如表2中的字符串1所示。由于ECharts需預(yù)存所顯示點(diǎn)的位置坐標(biāo)信息,將IGServer數(shù)據(jù)表中AttValue[0]、AttValue[1]、AttValue[2]字段同樣進(jìn)行數(shù)據(jù)格式化,轉(zhuǎn)為表2中Json字符串2的格式。

        表2 json字符串格式

        3.2 經(jīng)濟(jì)模型與分析

        本文共設(shè)置如圖4所示的4大類經(jīng)濟(jì)模型,為經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)空間分析提供支持。

        經(jīng)濟(jì)重心模型:依據(jù)所選城市及測度指標(biāo)來測算重心點(diǎn)的模型,式(1)—式(2)中,X,Y為計算得出經(jīng)濟(jì)重心的坐標(biāo),Xi,Yi為用戶選擇城市的坐標(biāo),Pi為選定的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)值。根據(jù)用戶選擇的區(qū)域范圍內(nèi)、具體年份的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)后,可計算得到該區(qū)域內(nèi)、該經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重心點(diǎn),并在地圖上進(jìn)行標(biāo)注顯示。如圖4(a)所示,經(jīng)濟(jì)指標(biāo)重心的逐年偏移以重心圈以及帶方向的箭頭進(jìn)行表示。

        (1)

        (2)

        引力模型:該模型認(rèn)為兩個城市間的相互作用與這兩個城市的指標(biāo)值成正比,與距離成反比,如式(3)中,I為兩者之間的相互作用力,W為人的主觀經(jīng)驗(yàn)確定的權(quán)重,D為兩者之間的距離,P為指標(biāo)值,b為完成這個距離所摩擦指數(shù)。用戶通過選擇經(jīng)濟(jì)指標(biāo)類型P、并設(shè)置距離摩擦系數(shù)b和權(quán)重值w。系統(tǒng)根據(jù)用戶輸入的關(guān)鍵字通過ajax異步調(diào)用數(shù)據(jù)[12],返回前端,通過式(3)進(jìn)行計算得到兩經(jīng)濟(jì)體的引力值I。如圖4(b)中,用戶選擇同時計算多個引力值時,引力線顏色以及粗細(xì)的變化表示其引力值的大小、指標(biāo)圈的大小和顏色變化表示該城市所被選的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)值的大小。

        (3)

        潛力模型:計算在某一區(qū)域內(nèi)的某一經(jīng)濟(jì)體對該空間內(nèi)所有城市的相互作用量總和,以表現(xiàn)其在該區(qū)域范圍內(nèi)的潛力大小。式(4)中將該區(qū)域范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)體,按照式(3)所述方法計算全部經(jīng)濟(jì)引力值后求和,即可計算得到該經(jīng)濟(jì)體的區(qū)域潛力值,其數(shù)值大小在地圖上表現(xiàn)為紅色的經(jīng)濟(jì)潛力值圈。如圖4(c)所示,中心城市潛力值為紅色潛力圈,其他區(qū)域內(nèi)城市及其引力大小仍使用指標(biāo)圈與引力線表示。

        (4)

        親疏關(guān)系模型:該模型根據(jù)用戶需要,可提供最短距離、最遠(yuǎn)距離和組間距離3種聚類方法,進(jìn)行經(jīng)濟(jì)親疏關(guān)系的界定計算。用戶選擇聚類類型、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及其對應(yīng)年份,并自定義計算的區(qū)域范圍后,系統(tǒng)將根據(jù)用戶的選擇進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢與調(diào)用,并根據(jù)式(5)對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,再根據(jù)式(6)構(gòu)建絕對值距離矩陣。最終計算得到每一區(qū)域所對應(yīng)的該年所選經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與近鄰地區(qū)的經(jīng)濟(jì)聚類等級。其結(jié)果如圖4(d)所示,其經(jīng)濟(jì)聚類等級計算為0~5級,以不同顏色進(jìn)行區(qū)別,等級越相近則表示其接近程度越高。

        (5)

        (6)

        圖4 經(jīng)濟(jì)模型與空間分析結(jié)果圖

        3.3 資訊地圖的交互顯示

        為加快用戶使用ECharts進(jìn)行交互式查詢時的顯示速度,資訊專題圖加載時,提前在IGServer中進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢,并將返回數(shù)據(jù)格式化為Json字符串儲存在前端。使用ECharts API中的brush區(qū)域選擇組件、geo地理坐標(biāo)組件、series列表等組件,對前端數(shù)據(jù)進(jìn)行交互式檢索查詢與顯示,如圖5(a)為用戶通過在地圖上拉框選擇,以折線圖的方式顯示2006—2015年城市外貿(mào)拉動度數(shù)值;圖5(b)中進(jìn)行同樣的交互操作對“一帶一路”對外貿(mào)易值進(jìn)行柱狀圖聯(lián)動顯示。

        4 結(jié) 論

        本文針對現(xiàn)有“一帶一路”數(shù)據(jù)庫的不足,設(shè)計具有智能輔助決策功能的“一帶一路”資訊決策系統(tǒng),利用MapGIS IGServer平臺,結(jié)合現(xiàn)實(shí)應(yīng)用需求,將功能運(yùn)用于輔助戰(zhàn)略決策中,并系統(tǒng)性地整合經(jīng)濟(jì)、地理等方面數(shù)據(jù),利用經(jīng)濟(jì)學(xué)的模型,以輔助決策者為“一帶一路”建設(shè)戰(zhàn)略提出科學(xué)性和前瞻性舉措,為戰(zhàn)略研究人員或相關(guān)領(lǐng)域的專家提出可行性建議,并提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

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