趙軍，宮麗瑋，周圣川，3，胡振彪，王海銀，黃蓉

(1.青島市勘察測(cè)繪研究院，山東 青島 266032； 2.青島市西海岸基礎(chǔ)地理信息中心有限公司，山東 青島 266000；3.山東省海陸集成與應(yīng)用工程研究中心，青島市海陸地理信息集成與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266032)

1 引 言

社會(huì)治理事件在業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)系統(tǒng)中，由于某些事件的性質(zhì)、類型、歸屬等問題難以界定(這里稱之為復(fù)合型事件)，往往涉及多個(gè)業(yè)務(wù)部門，在條例嚴(yán)格、流程精細(xì)、單向指派的業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)系統(tǒng)中往往難以判斷、下發(fā)、指派。實(shí)現(xiàn)復(fù)合型事件的高效管理，目前主要存在以下幾點(diǎn)不足：①社會(huì)治理事件信息往往與空間信息緊密相關(guān)，傳統(tǒng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)無法較好地兼顧空間信息；②復(fù)合型事件往往附帶文字、圖片、視頻等多類型屬性信息，目前缺乏實(shí)現(xiàn)所有屬性統(tǒng)一集成調(diào)用查看的手段；③缺乏復(fù)合型事件的可視化編輯方式。

基于以上問題的分析，本文研究采用PostgreSQL空間數(shù)據(jù)庫(kù)+文件系統(tǒng)對(duì)事件數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)管理，利用ArcSDE空間數(shù)據(jù)引擎作為應(yīng)用系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器之間的接口，選用ArcGIS for JavaScript API實(shí)現(xiàn)社會(huì)治理事件的可視化管理和多媒體屬性編輯，開發(fā)掛圖作戰(zhàn)系統(tǒng)，輔助指揮中心以“所見即所得”的形式實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合型事件的“督戰(zhàn)”。

所謂掛圖作戰(zhàn)，即以地圖為載體，決策層所有的現(xiàn)場(chǎng)指揮操作以一張圖為平臺(tái)，重現(xiàn)“立體沙盤”作戰(zhàn)；這樣，相比傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，問題的所在地、類型、狀態(tài)等情況更加淺顯易懂，“督導(dǎo)通報(bào)”的效果更加顯著，有助于社會(huì)治理事件的科學(xué)高效解決，推動(dòng)智慧城市建設(shè)。

2 數(shù)據(jù)管理

2.1 PostgreSQL+ArcSDE的空間數(shù)據(jù)庫(kù)

空間數(shù)據(jù)庫(kù)是指地理信息系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)物理存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)的與應(yīng)用相關(guān)的地理空間數(shù)據(jù)的總和[1]，主要采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)來管理空間數(shù)據(jù)，具有高可訪問性、空間數(shù)據(jù)類型復(fù)雜、實(shí)現(xiàn)屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)聯(lián)合管理等優(yōu)點(diǎn)。目前的空間數(shù)據(jù)庫(kù)主要是建立在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)之上，通過空間數(shù)據(jù)引擎作為中間件(依托中間件屏蔽操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)之間的差異)，基于MVC模式，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功能模塊與后臺(tái)數(shù)據(jù)的分離，提高了系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，降低了系統(tǒng)維護(hù)成本。

PostgreSQL是自由的對(duì)象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，功能強(qiáng)大。相比Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，PostgreSQL完全開源，遵循BSD協(xié)議，具有較好的可擴(kuò)展性。具有面向?qū)ο筇匦裕惣袄^承等機(jī)制。支持豐富的數(shù)據(jù)類型，允許自定義數(shù)據(jù)類型；同時(shí)，還具有強(qiáng)大的跨平臺(tái)性，是目前支持平臺(tái)最多的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)之一。

PostGIS作為PostgreSQL的空間擴(kuò)展模塊，增強(qiáng)了空間數(shù)據(jù)庫(kù)的儲(chǔ)存管理能力，提供了空間對(duì)象、空間索引、空間操作函數(shù)等空間信息服務(wù)功能，使PostgreSQL實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜的空間類型、空間分析、投影變換等功能的支持，遵循OpenGIS的規(guī)范，實(shí)現(xiàn)了對(duì)ArcGIS空間數(shù)據(jù)從管理平臺(tái)到入庫(kù)的無損過度，在數(shù)據(jù)庫(kù)層面徹底實(shí)現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的統(tǒng)一[2～4]。

從ArcGIS客戶端軟件到空間數(shù)據(jù)庫(kù)入庫(kù)管理，需要使用中間件-ArcSDE，ArcSDE是ArcGIS的空間數(shù)據(jù)引擎，是在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(RDBMS)中存儲(chǔ)和管理多用戶空間數(shù)據(jù)庫(kù)的通路，通過該通路實(shí)現(xiàn)ArcGIS數(shù)據(jù)在PostgreSQL等多種數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)上管理地理信息。利用數(shù)據(jù)庫(kù)的強(qiáng)大數(shù)據(jù)查詢機(jī)制[5，6]，ArcSDE實(shí)現(xiàn)了對(duì)地理空間數(shù)據(jù)的管理和在多用戶條件下的高效并發(fā)訪問。地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)原理如圖1所示。

圖1 地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)原理圖

2.2 文件系統(tǒng)

對(duì)于圖片或者視頻，在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)方式主要分為兩種：①將多媒體數(shù)據(jù)直接以二進(jìn)制文件形式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中；②數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在磁盤，數(shù)據(jù)庫(kù)字段中保存的多媒體數(shù)據(jù)路徑。由于復(fù)合型事件附帶的多媒體數(shù)據(jù)量龐大和對(duì)下面三個(gè)方面的考慮，針對(duì)多媒體屬性信息這一塊，本文選擇第二種方案。

①對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的讀/寫的速度不如文件系統(tǒng)處理的速度。

②大并發(fā)訪問的情況下，保存二進(jìn)制，大字段數(shù)據(jù)會(huì)加重?cái)?shù)據(jù)庫(kù)負(fù)擔(dān)，拖慢數(shù)據(jù)庫(kù)；數(shù)據(jù)庫(kù)備份變得巨大，越來越耗時(shí)間。

③文件的訪問需要穿越應(yīng)用層和數(shù)據(jù)庫(kù)層，存儲(chǔ)路徑的方式在多媒體數(shù)據(jù)調(diào)用時(shí)的效率優(yōu)于存儲(chǔ)二進(jìn)制的方式。

本文使用空間數(shù)據(jù)庫(kù)與文件系統(tǒng)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合型事件地理空間數(shù)據(jù)的高效管理。

3 技術(shù)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)技術(shù)路線

論文基于WebGIS搭建B/S掛圖作戰(zhàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)不同街道辦、不同問題類型的多源事件上傳、管理、可視化和編輯；要求事件信息的編輯不僅包括空間屬性的編輯，同時(shí)包括非空間文本屬性、多媒體屬性信息等全方位的數(shù)據(jù)編輯。技術(shù)路線主要包括客戶端、服務(wù)端、數(shù)據(jù)庫(kù)三個(gè)層面，如圖2所示。

客戶端系統(tǒng)整體架構(gòu)采用HTML5、CSS、JavaScript進(jìn)行開發(fā)。地圖可視化采用ArcGIS for JavaScript API進(jìn)行二次開發(fā)，發(fā)布地圖瓦片服務(wù)，通過請(qǐng)求ArcGIS Server的rest服務(wù)實(shí)現(xiàn)地圖的操作；系統(tǒng)UI框架和其他相關(guān)技術(shù)，使用JQuery EasyUI進(jìn)行開發(fā)。

客戶端與服務(wù)端的交互，基于Ajax引擎實(shí)現(xiàn)，采用XMLHTTP組件中的XMLHTTPrequest對(duì)象實(shí)現(xiàn)，客戶端通過Ajax引擎向服務(wù)端發(fā)送HTTP請(qǐng)求，返回JSON數(shù)據(jù)對(duì)客戶端進(jìn)行顯示，其最大的優(yōu)勢(shì)是實(shí)現(xiàn)異步請(qǐng)求，可以在無須等待情況下進(jìn)行局部更新。

服務(wù)端使用Eclipse平臺(tái)，基于Java Servlet+JDBC，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)增刪查改等相關(guān)服務(wù)的開發(fā)；采用Tomcat部署相關(guān)服務(wù)，響應(yīng)和處理HTTP請(qǐng)求。

數(shù)據(jù)庫(kù)層面使用ArcSDE+PostgreSQL構(gòu)建空間數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需相關(guān)數(shù)據(jù)的管理[6～8]。

圖2 系統(tǒng)技術(shù)路線圖

3.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)需要滿足指揮中心人員對(duì)于復(fù)合型事件的管理、查看和編輯等社會(huì)治理事件管理的相關(guān)功能，因此，需要具備以下特點(diǎn)和功能：

(1)分級(jí)登錄。系統(tǒng)需要具備分級(jí)登錄體系，非登錄用戶只具備基礎(chǔ)的地圖漫游功能；不同街道辦只能登錄控制本街道范圍內(nèi)各類型事件問題，瀏覽編輯本街道范圍內(nèi)事件。

(2)事件數(shù)據(jù)可視化。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)事件數(shù)據(jù)的地圖可視化，一鍵單擊可以同時(shí)查詢事件的基礎(chǔ)屬性信息和多媒體信息(圖片、視頻、文件)。

(3)事件數(shù)據(jù)編輯。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)事件信息的增刪改功能，支持在地圖上精確打點(diǎn)增加事件信息和附掛多媒體信息，支持事件信息的屬性編輯和事件完成狀態(tài)變更。

(4)事件信息統(tǒng)計(jì)。系統(tǒng)具備對(duì)區(qū)域范圍內(nèi)各類事件問題的統(tǒng)計(jì)分析，輔助用戶了解事件分布特點(diǎn)和區(qū)域分布密度。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1 ArcGIS for JavaScript技術(shù)簡(jiǎn)介

ArcGIS for JavaScript是Esri官方推出的WebGIS地圖功能開發(fā)包，其本身是基于JavaScript語言的可以調(diào)用ArcGIS Server Rest API接口的腳本，將調(diào)用到的地圖資源和地圖服務(wù)整合到網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中[9，10]。

基于功能強(qiáng)大的Dojo JavaScript工具包，擁有強(qiáng)大的地理信息系統(tǒng)開發(fā)和定制能力，可以實(shí)現(xiàn)瀏覽器端地圖的顯示、瀏覽、查詢、編輯等多項(xiàng)功能。ArcGIS for JavaScript開源，不需要任何密鑰，具有良好的擴(kuò)展性。

4.2 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

功能模塊是系統(tǒng)功能的執(zhí)行單元，彼此之間相對(duì)獨(dú)立。合理的模塊劃分有助于系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)根據(jù)功能和不同應(yīng)用場(chǎng)景劃分為4個(gè)功能模塊：用戶登錄、事件上傳與可視化、事件編輯和統(tǒng)計(jì)分析。

(1)用戶登錄

系統(tǒng)開發(fā)用戶登錄功能實(shí)現(xiàn)事件的用戶管理和事件控制。以街道辦轄區(qū)范圍作為事件上報(bào)和管理的臨界范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)如圖3所示，在ArcGIS Server中發(fā)布街道辦的要素類專題服務(wù)，通過Rest服務(wù)請(qǐng)求獲得各街道辦名稱和街道辦的GIS空間范圍值Geometry，最后以街道名稱作為key值，街道辦對(duì)應(yīng)的范圍Geometry值作為value，構(gòu)建JSON鍵值對(duì)。當(dāng)選擇各街道辦時(shí)，由Geometry作為事件篩選條件，顯示當(dāng)前街道的所屬事件。

系統(tǒng)登錄UI設(shè)計(jì)如圖4所示：

圖3 系統(tǒng)登錄控制流程圖

圖4 系統(tǒng)登錄效果圖

(2)事件上傳與可視化

事件數(shù)據(jù)庫(kù)表的表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如表1所示。heatquestion、questioninfo、wczt、time、ssjd作為常規(guī)屬性存儲(chǔ)基礎(chǔ)文本信息；mediadirectory負(fù)責(zé)記錄事件的多媒體信息的文件夾路徑，為避免文件夾重名，文件夾命名格式采用Unix時(shí)間戳；photoname記錄圖片名稱，圖片之間以分號(hào)隔開，如“1.png；2.png；3.png；”，程序調(diào)用時(shí)轉(zhuǎn)化為數(shù)組；videoname記錄事件的視頻信息，以“mediadirectory/videoname”的方式構(gòu)建視頻完整路徑。

事件信息數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu) 表1

事件上傳與可視化，使用ArcGIS for JavaScript二次開發(fā)接口，將事件信息以ArcSDE數(shù)據(jù)源的方式發(fā)布WFS服務(wù)，使用安排WFS服務(wù)的playEdits方法，實(shí)現(xiàn)事件的上傳；使用ArcGIS API上傳事件的同時(shí)，將上傳的圖片、視頻等多媒體信息通過開發(fā)Java Servlet文件上傳接口上傳至服務(wù)器文件系統(tǒng)，前端調(diào)用時(shí)通過拼接URL地址讀取顯示在前端地圖。使用API的Featurelayer類可直接在地圖上實(shí)現(xiàn)事件專題的顯示，事件上傳與可視化流程如圖5所示。

系統(tǒng)效果圖如圖6所示，通過點(diǎn)擊添加問題按鈕，允許用戶只能在當(dāng)前選擇街道的范圍內(nèi)打點(diǎn)，在下拉列表中選擇事件問題類型，錄入事件的屬性信息，如整治狀態(tài)、問題描述、圖片、視頻等，點(diǎn)擊提交問題按鈕即可實(shí)現(xiàn)事件問題的添加。在地圖上點(diǎn)擊事件圖標(biāo)，其所有的屬性信息即可一覽無余。

圖6 事件上傳可視化及屬性查看效果圖

(3)事件編輯

系統(tǒng)將事件信息的編輯分成兩部分，即基礎(chǔ)文本屬性編輯和多媒體信息編輯。對(duì)于基礎(chǔ)文本屬性編輯，如完成狀態(tài)等，直接在編輯狀態(tài)下使用WFS服務(wù)的applyEdits方法。對(duì)于多媒體信息，applyEdits方法只能更改字段信息，對(duì)于路徑指向的圖片、視頻源，則通過開發(fā)Java Servlet接口，更新文件系統(tǒng)中多媒體源文件，通過ArcSDE同步更新WFS服務(wù)，實(shí)現(xiàn)事件信息的編輯。流程圖如圖7所示。

圖7 事件編輯流程圖

編輯狀態(tài)下單獨(dú)開放多媒體編輯界面，如圖8所示，通過簡(jiǎn)單地增加、刪除按鈕，可以快速實(shí)現(xiàn)原多媒體資源的增加、刪除和替換。

圖8 事件編輯效果圖

(4)統(tǒng)計(jì)分析

系統(tǒng)基于Echarts工具進(jìn)行事件信息的統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)以統(tǒng)計(jì)圖的形式體現(xiàn)事件信息分布及統(tǒng)計(jì)情況。基于Rest服務(wù)實(shí)現(xiàn)事件信息的分街道、分類型統(tǒng)計(jì)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)效果如圖9所示。

圖9 事件統(tǒng)計(jì)分析效果圖

5 結(jié) 語

系統(tǒng)基于WebGIS，通過ArcGIS for JavaScript二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了社會(huì)治理復(fù)合型事件的上傳、編輯與可視化，實(shí)現(xiàn)了各街道范圍事件管理的權(quán)限控制。以掛圖作戰(zhàn)的形式呈現(xiàn)在指揮中心大屏，很好地輔助了社會(huì)治理指揮中心對(duì)于復(fù)合型事件的管理和解決督查，對(duì)城市社會(huì)治理工作的有效開展起到了積極的推動(dòng)作用。不足之處，系統(tǒng)在局部UI設(shè)計(jì)上有待優(yōu)化，對(duì)于復(fù)合型事件處理過程中的狀態(tài)監(jiān)測(cè)也有待加強(qiáng)。