白敏 李曙光 吳格馨

摘 要：為了實現(xiàn)對智慧城市的科學建設和可持續(xù)發(fā)展，基于智慧城市中各行各業(yè)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，采用SpringMVC和MyBatis框架、PostgreSQL數(shù)據(jù)庫、GIS技術搭建可視化平臺。以西安市為例，將西安市各領域大數(shù)據(jù)的多維度統(tǒng)計分析及數(shù)據(jù)分析結果進行平臺可視化展示。該開發(fā)應用實現(xiàn)了對城市公共開放數(shù)據(jù)進行綜合可視化分析，為智慧城市管理、規(guī)劃提供了參考建議。

關鍵詞：智慧城市;大數(shù)據(jù);系統(tǒng)可視化;SpringMVC;平臺開發(fā);公共開放數(shù)據(jù)

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2020）02-0-03

0 引 言

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新興信息技術不斷應用在智慧城市的建設與管理中，城市各行各業(yè)相關數(shù)據(jù)海量噴發(fā)，這些數(shù)據(jù)是智慧城市建設的有力支撐。探索智慧城市各行各業(yè)大數(shù)據(jù)的應用，能夠有效地推進城市數(shù)據(jù)資源的整合與共享，消除行業(yè)數(shù)據(jù)孤立的現(xiàn)象，實現(xiàn)智慧城市各類數(shù)據(jù)的匯總、利用和融合，對政府服務決策、城市行業(yè)規(guī)劃布局以及居民的衣食住行有著至關重要的現(xiàn)實意義[1]。而大數(shù)據(jù)的錯綜復雜不僅表現(xiàn)在龐大的數(shù)據(jù)量上，還表現(xiàn)在所包含信息類別的繁多和信息量的復雜程度上。因此，將復雜抽象的數(shù)據(jù)信息進行可視化分析成為了從數(shù)據(jù)到信息理解之間的橋梁[2]。

目前國內可視化分析的研究應用大多在諸如交通行業(yè)、國家統(tǒng)計行業(yè)內部，以及高德等GIS領域相關企業(yè)，針對城市公共開放數(shù)據(jù)進行綜合可視化分析的研究相對較少[3]。本文以智慧城市背景下產(chǎn)生的各行各業(yè)信息數(shù)據(jù)為基礎，通過對數(shù)據(jù)的分析、匯總，建立可視化平臺，將復雜抽象的信息以直觀形象的方式展現(xiàn)出來。該平臺系統(tǒng)展現(xiàn)了城市業(yè)態(tài)、市場評估、企業(yè)產(chǎn)業(yè)分布、生活金融、社區(qū)醫(yī)療、綜合市場、商業(yè)測評、樓宇經(jīng)濟、綠地廣場等數(shù)據(jù)的分析、匯總和評估。

1 平臺搭建

本平臺系統(tǒng)基于Java語言開發(fā)，采用Java強大的API功能，使用PostgreSQL數(shù)據(jù)庫存儲、管理數(shù)據(jù)。WebGIS采用GeoServer和OpenLayers，可以實現(xiàn)迅速共享空間地理信息，并且利用GIS技術進行城市地理信息空間計算。前臺界面通過SpringMVC和MyBatis框架來實現(xiàn)，用Java加載類庫并對相應的數(shù)據(jù)庫進行訪問，然后通過數(shù)據(jù)可視化前端Echarts調用結果生成可交互的可視化圖表。

1.1 SpringMVC

友好的用戶界面是平臺搭建的關鍵，本平臺界面采用SpringMVC作為系統(tǒng)的整體基礎架構，用于控制業(yè)務跳轉及MVC的分離。SpringMVC是一種以Java為基礎實現(xiàn)MVC設計模式的請求驅動型Web應用框架，即通過MVC架構模式的思想，將Web層進行職責解耦，相應的頁面控制器處理來自不同請求映射規(guī)則的請求[4]，是當前比較流行的視圖層MVC框架，其目的是幫助簡化開發(fā)。SpringMVC執(zhí)行流程如圖1所示。

1.2 MyBatis

MyBatis是一個優(yōu)秀的持久層框架，可以支持SQL操作、存儲數(shù)據(jù)以及高級映射。本平臺利用MyBatis框架來對持久層提供支持，對于數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)、JDBC代碼、結果集的檢索，MyBatis都不需要手動設置參數(shù)，而是使用XML代碼進行配置及相關數(shù)據(jù)庫連接[5-6]。和持久層框架Hibernate相比，MyBatis不是一個標準ORM框架（對象關系映射），其只需將Java對象和SQL語句映射生成最終執(zhí)行的SQL，最后將SQL執(zhí)行的結果再映射生成Java對象即可，所以MyBatis具有簡單易學、靈活度高的優(yōu)點。最后通過Spring這個Java輕量級的Web框架對SpingMVC和MyBatis進行整合與管理，結合數(shù)據(jù)可視化圖表庫ECharts，開發(fā)設計操作容易的用戶界面，以及簡潔明了的后臺界面。

2 數(shù)據(jù)采集與分析

在建設智慧城市的過程中，公共服務、政府企業(yè)、交通行業(yè)等各個領域都產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)，如何利用這些數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)所呈現(xiàn)的規(guī)律趨勢成為了發(fā)展智慧城市的關鍵。本系統(tǒng)將從城市空間結構、城市產(chǎn)業(yè)、城市可達性這三個不同維度進行數(shù)據(jù)采集與分析。

2.1 城市空間路網(wǎng)

城市路網(wǎng)是城市系統(tǒng)中一個重要組成部分，其決定著城市的功能設施空間和結構層次[7]，并且城市的路網(wǎng)形態(tài)反應了城市空間布局規(guī)律，因此，本文通過采集城市基礎路網(wǎng)來探索分析城市空間規(guī)劃。通過高德地圖API接口采集城市基礎路網(wǎng)，包括城市快速路、城市主干道、次干道、支路以及公園、小區(qū)等所有供居民通行的小路，將這些路網(wǎng)作為城市空間分析底圖載入可視化平臺。

2.2 城市產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)

隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術的迅速發(fā)展，各類城市大數(shù)據(jù)成為研究智慧城市發(fā)展的熱點。在城市大數(shù)據(jù)中，有一類對公眾開放且可以表征城市地理空間信息和位置屬性的數(shù)據(jù)—城市興趣點（Point of Interest，POI）[8]。本平臺是利用POI涵蓋信息詳細、抓取方便的優(yōu)點來分析研究城市各類產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢。通過網(wǎng)絡電子地圖提供的API接口采集了購物商業(yè)、餐飲服務、生活服務、商務辦公、文化教育、醫(yī)療衛(wèi)生、文娛設施、銀行金融、汽車服務、公共設施、住宅等POI數(shù)據(jù)。

2.3 城市可達性

智慧城市的發(fā)展規(guī)模在一定程度上取決于城市的可達性?？蛇_性表示從一個給定區(qū)域到達另一個給定區(qū)域的便捷程度[9]。城市可達性分析對于智慧城市科學規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)逐步升級、資源合理整合等具有重大意義。本平臺基于GIS技術分析了步行可達性、駕車可達性、公交可達性、地鐵可達性、建筑體可達性、商圈可達性等對城市發(fā)展的影響。圖2是西安市鐘樓商圈可達性得分結果圖。圖中顯示了鐘樓商圈的步行、駕車、公交、地鐵可達性得分分別為76，91，96，99，通過后臺計算得出鐘樓商圈可達性綜合得分為89。表明了雖然鐘樓的步行可達性與其他可達性相比較差，但是鐘樓商圈可達性的綜合得分良好，總體來說鐘樓商圈各種設施比較健全，具有良好的便捷度。

3 可視化界面設計

數(shù)據(jù)可視化技術正在逐步成為推動智慧城市發(fā)展的前沿技術，它是一種利用圖形化方式，將數(shù)據(jù)轉化為形象直觀的圖形顯示在界面上，并以交互方式處理的技術方法[10-11]。通過數(shù)據(jù)可視化技術可以簡潔明了、直觀有效地了解大數(shù)據(jù)的內在規(guī)律和分析結果。

本平臺利用數(shù)據(jù)可視化技術，將智慧城市背景下產(chǎn)生的錯綜復雜的數(shù)據(jù)以統(tǒng)計圖形和分析圖表這種鮮明直觀的方式呈現(xiàn)。用戶可以通過登錄城市大數(shù)據(jù)可視化平臺，快速了解城市中住房情況、餐飲服務、生活服務、文化教育分布等公共服務數(shù)據(jù)的直觀統(tǒng)計情況。圖3為西安市公共服務數(shù)據(jù)可視化的一個方面，主要展現(xiàn)了西安市各行政區(qū)住宅分布、文化教育情況，以及城市中各行業(yè)統(tǒng)計情況。

同時本可視化平臺還可以展現(xiàn)城市中企業(yè)產(chǎn)業(yè)分布情況、市場評估狀態(tài)、產(chǎn)業(yè)測算情況等數(shù)據(jù)分析結果。圖4為企業(yè)產(chǎn)業(yè)可視化分布圖，該頁面采用統(tǒng)計圖表清晰地呈現(xiàn)出西安市各個行政區(qū)的企業(yè)占比，辦公環(huán)境，注冊年代、規(guī)模及企業(yè)類型的占比與數(shù)量。圖5為市場評估可視化結果，頁面左側為住宅、商務辦公、企業(yè)等城市公共服務行業(yè)，通過屬性選擇即可看到頁面右側對應行業(yè)的熱力圖分布，顏色越暖表明市場評估得分越高。

產(chǎn)業(yè)測算涵蓋了生活金融、社區(qū)醫(yī)療、綜合市場、商業(yè)測評、樓宇經(jīng)濟、綠地廣場、影院評估等方面。以西安市生活金融測算為例，點擊首頁的生活金融便可跳轉到銀行分布頁面。該頁面可根據(jù)當前城市及所選擇的條件標注出對應的銀行點位圖，可以查看到該銀行的覆蓋面積及周邊住宅距離銀行的最遠和最近距離，以及詳細的統(tǒng)計信息和測算情況，如圖6所示。

4 結 語

本文基于Java語言，采用SpringMVC+MyBatis的設計模式作為服務器端的開發(fā)框架，用PostgreSQL做后臺數(shù)據(jù)庫，結合GIS技術搭建平臺，實現(xiàn)將智慧城市背景下各行各業(yè)產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、可視化呈現(xiàn)，使得用戶可以通過瀏覽器快速、直觀地了解城市中城市業(yè)態(tài)、市場評估、企業(yè)產(chǎn)業(yè)分布、生活金融、社區(qū)醫(yī)療、綜合市場、商業(yè)餐飲、樓宇經(jīng)濟等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計規(guī)律和數(shù)據(jù)分析結果?；诔鞘卸嗑S度大數(shù)據(jù)的可視化平臺能夠幫助政府對智慧城市的建設、管理和規(guī)劃做出更好的決策，可以為人才需求等多個行業(yè)的大數(shù)據(jù)提供快速展示，極大地提高了智慧城市管理質量以及公共服務水平。

參 考 文 獻

[1]翟亞奇，楊穎輝.大數(shù)據(jù)背景下鄭州新型智慧城市建設研究[J].河南牧業(yè)經(jīng)濟學院學報，2019，32（4）：68-71.

[2]李謙升.城市信息可視化設計研究[D].上海：上海大學，2017.

[3]莊海燕.數(shù)據(jù)可視化分析再創(chuàng)新城市建設中的應用探析[J].無線互聯(lián)科技，2019，16（3）：119-122.

[4]付曉倩，劉志強，劉曉靜.基于MVC的教學數(shù)據(jù)可視化平臺研究[J].現(xiàn)代計算機（專業(yè)版），2018（19）：97-100.

[5]李迎正，孫巖，宋保，等.基于SpringMVC及MyBatis的地圖定位實現(xiàn)[J].電腦編程技巧與維護，2019（4）：144-145.

[6]孫浩.基于SpringMVC及MyBatis框架的在線教育平臺的設計與實現(xiàn)[D].沈陽：沈陽師范大學，2019.

[7]徐鵬，陳芬菲.城市功能布局與路網(wǎng)結構相互關系探析[J].建材與裝飾，2019（20）：262-263.

[8]施歌，江南，姚戀秋.基于GIS和興趣點（POI）數(shù)據(jù)的城市中心體系識別方法研究：以上海市為例[J].現(xiàn)代測繪，2017，40（6）：27-30.

[9]李平華，陸玉麒.城市可達性研究的理論與方法綜述[J].城市問題，2005（1）：69-74.

[10]邁克爾·巴蒂，安德魯·哈德遜-史密斯，陳宇琳.城市設計中的可視化分析、智慧城市與大數(shù)據(jù)[J].城市設計，2016（3）：6-15.

[11]馬慶峰.數(shù)據(jù)挖掘技術在智能電網(wǎng)可視化平臺的應用[C]//智能電網(wǎng)發(fā)展研討會論文集中國電力科學研究院.北京：太極計算機培訓中心，2017：3.