張亞鈺,朱周華

(1.泰州市自然資源和規(guī)劃局,江蘇 泰州 225309;2.江蘇省測(cè)繪研究所,江蘇 南京 210013)

0 引 言

2020年初新冠疫情席卷全球以來(lái),新冠病毒在人群中大肆傳播,由于病毒在傳播過程中會(huì)對(duì)遺傳基因組進(jìn)行復(fù)制,因其難以避免的復(fù)制錯(cuò)誤,病毒基因組發(fā)生改變,由此產(chǎn)生變異毒株,給防疫不斷帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)[1]。

泰州地處江蘇中部,南部瀕臨長(zhǎng)江,北部與鹽城毗鄰,東臨南通,西接揚(yáng)州,是上海都市圈、南京都市圈、蘇錫常都市圈的重要節(jié)點(diǎn)城市。優(yōu)越的區(qū)位和公鐵水空一體化格局,凸顯泰州長(zhǎng)三角北翼交通樞紐的重要地位,同時(shí)也面臨嚴(yán)峻的防疫形勢(shì),如何利用地理信息服務(wù)提供權(quán)威疫情信息、提出科學(xué)防護(hù)建議,服務(wù)廣大市民,是自然資源部門為民辦實(shí)事的重要抓手和重要舉措。

本文利用泰州市地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的地圖服務(wù)和開發(fā)接口,基于微信平臺(tái)設(shè)計(jì)[2]和實(shí)現(xiàn)智能疫情查詢系統(tǒng),對(duì)泰州市衛(wèi)健委的權(quán)威疫情信息進(jìn)行落地成圖,展示確診病例信息、定位發(fā)熱處置門診等,充分發(fā)揮地理信息、空間分析、大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在疫情信息精準(zhǔn)定位與分析決策方面的優(yōu)勢(shì),提高泰州疫情防控的智慧化和信息化。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 技術(shù)路線

技術(shù)路線如圖1所示,包括疫情信息獲取和分析、信息處理、平臺(tái)選型和技術(shù)研發(fā)等。

利用地理信息技術(shù),以泰州市地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的地圖服務(wù)為基礎(chǔ)底板,匯集相關(guān)疫情信息,進(jìn)行數(shù)據(jù)分層分類處理,發(fā)布服務(wù)和封裝功能接口供外部應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)取和使用,通過一張圖將確診病例的場(chǎng)所、定點(diǎn)醫(yī)院、農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)等信息進(jìn)行分層疊加展現(xiàn),并提供空間查詢和定位,推送駕車路線信息,方便廣大市民知曉疫情相關(guān)信息,輔助科學(xué)抗疫[3]。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示,根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和功能需求,共劃分為3層,由數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和應(yīng)用層組成。

(1)數(shù)據(jù)層,作為系統(tǒng)的基礎(chǔ)底板,提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和疫情相關(guān)數(shù)據(jù)?；A(chǔ)數(shù)據(jù)包括國(guó)家天地圖提供的地圖和影像數(shù)據(jù)、泰州市地理信息公共服務(wù)平臺(tái)提供的地圖和影像數(shù)據(jù)。疫情數(shù)據(jù)包括權(quán)威疫情信息、醫(yī)院信息、農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)信息、復(fù)工企業(yè)信息等,上述數(shù)據(jù)均有空間坐標(biāo)信息,成圖入庫(kù),保證空間展示和分析。

(2)服務(wù)層,位于數(shù)據(jù)層之上,通過提供RestFul范式服務(wù)接口,供外部調(diào)用。RestFul數(shù)據(jù)服務(wù)接口使用Https協(xié)議處理數(shù)據(jù)通信,以資源為中心,其中的每個(gè)組成部分都是一個(gè)信息和功能資源,并且通過實(shí)現(xiàn)Https標(biāo)準(zhǔn)方法的公共接口訪問提供使用。

(3)應(yīng)用層,在數(shù)據(jù)層和服務(wù)層的支持下,以地圖的形式展示疫情信息,提供信息查詢統(tǒng)計(jì),醫(yī)院查詢和導(dǎo)航定位,同時(shí)也將相關(guān)數(shù)據(jù)資源信息以服務(wù)的形式,提供給泰企通企業(yè)復(fù)工疫情防控平臺(tái),方便其他應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)取和使用。

1.3 數(shù)據(jù)組織分類

系統(tǒng)涉及的相關(guān)數(shù)據(jù)包括泰州市衛(wèi)健委提供的權(quán)威疫情信息、醫(yī)院信息、農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)信息、復(fù)工企業(yè)信息等。按照系統(tǒng)化、一體化的原則,將上述數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納整理,構(gòu)建概念模型和組織劃分,分類如下:

(1)泰州市衛(wèi)健委提供的權(quán)威疫情信息,包括確診和疑似人員的時(shí)間、危重類型、行動(dòng)軌跡、常住小區(qū)和場(chǎng)所、確診時(shí)間、治愈時(shí)間、收治醫(yī)院等。

(2)常住小區(qū)和場(chǎng)所信息,包括小區(qū)和場(chǎng)所名稱、所在區(qū)縣、所在地址、封控時(shí)間、解除封控時(shí)間等。

(3)醫(yī)院信息,包括市域內(nèi)能夠開設(shè)收治發(fā)熱病人的門診和急癥名稱、地址、開放時(shí)間等。

(4)農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)信息,包括主城區(qū)開放的農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)名稱、地址、營(yíng)業(yè)時(shí)間、主要品種等。

(5)復(fù)工企業(yè)信息,包括復(fù)工企業(yè)名稱、企業(yè)類型、經(jīng)營(yíng)地址、復(fù)工申請(qǐng)信息等。

1.4 數(shù)據(jù)矢量化和入庫(kù)

依托高分辨率影像對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量化處理,利用地圖采集工具,加載高分辨率影像和地名地址數(shù)據(jù),匹配每個(gè)疫情信息,進(jìn)行采集落圖,屬性字段采用英文名稱,別名采用中文對(duì)照,坐標(biāo)系統(tǒng)采用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系(CGCS2000),經(jīng)緯度。數(shù)據(jù)采集完畢后,對(duì)數(shù)據(jù)的圖層命名、字段定義、圖形拓?fù)涞荣|(zhì)量元素進(jìn)行檢查,經(jīng)檢查無(wú)誤后,存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)介質(zhì)采用對(duì)象關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)PostGreSQL,PostGIS是PostgreSQL的空間數(shù)據(jù)擴(kuò)展,支持空間對(duì)象存儲(chǔ)、空間索引建設(shè),提供空間操作函數(shù)和空間操作符等空間信息服務(wù),能夠存儲(chǔ)各種空間矢量數(shù)據(jù)。系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具將上述疫情數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)表中,當(dāng)數(shù)據(jù)入庫(kù)完畢后,建立空間索引,提高數(shù)據(jù)的訪問和查詢速度。

1.5 服務(wù)發(fā)布和接口封裝

對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行配圖處理,通過顏色配圖、符號(hào)設(shè)置、注記位置調(diào)整等,形成可視化電子地圖信息。完成電子地圖配置后,發(fā)布成地圖服務(wù)。為了提高用戶瀏覽的速度與地圖訪問性能,對(duì)發(fā)布的地圖服務(wù)創(chuàng)建地圖緩存,建立地圖緩存時(shí),采用預(yù)定義的切片方案,方案包括切片格式、存儲(chǔ)格式、切片大小等屬性,和國(guó)家、省、市地理信息公共服務(wù)平臺(tái)規(guī)定的切片方案內(nèi)容一致,切圖范圍覆蓋泰州全市域采用。

在接口封裝方面,按照RestFul格式,統(tǒng)一封裝數(shù)據(jù)訪問、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)接口。外部程序通過統(tǒng)一格式、統(tǒng)一命名的接口來(lái)訪問和獲取相關(guān)信息,當(dāng)前端發(fā)起數(shù)據(jù)請(qǐng)求市,后端啟動(dòng)業(yè)務(wù)流引擎來(lái)解析請(qǐng)求參數(shù),構(gòu)建數(shù)據(jù)訪問管道,構(gòu)建SQL語(yǔ)句進(jìn)行相關(guān)信息的查詢,生成查詢結(jié)果集,組裝成JSON文件或二進(jìn)制流信息,推送給前端請(qǐng)求方。

1.6 功能設(shè)計(jì)

基于微信平臺(tái),調(diào)用內(nèi)容權(quán)威、內(nèi)容豐富、更新迅速的各級(jí)天地圖地圖,疊加權(quán)威疫情信息、封控小區(qū)、接診醫(yī)院、農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)等多源信息,匯總顯示疫情態(tài)勢(shì)信息,用戶可通過多種信息查詢方式獲取相關(guān)信息,利用空間分析模型對(duì)封控小區(qū)進(jìn)行綜合分析,合理規(guī)劃出行方案。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)基于微信平臺(tái)動(dòng)態(tài)展示泰州市的疫情總體信息,幫助社會(huì)公眾快速獲取疫情分布和封控小區(qū)信息,查詢發(fā)熱醫(yī)院和門診,獲取駕車路線,按需推出持續(xù)營(yíng)業(yè)的農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)等民生信息,輔助企業(yè)復(fù)工復(fù)產(chǎn),讓公眾在互聯(lián)網(wǎng)上可直觀、準(zhǔn)確掌握疫情,提高公眾知情權(quán),強(qiáng)化輿情引導(dǎo),同時(shí)也為各級(jí)政府疫情防控提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐和信息保障。

2.1 地圖展示

通過圖文并茂方式動(dòng)態(tài)展示泰州市域內(nèi)疫情信息總體情況,動(dòng)態(tài)加載國(guó)家、省、市地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的提供的泰州市范圍內(nèi)地圖服務(wù)和影像服務(wù),同時(shí)根據(jù)屬地管理需要,突出顯示泰州市轄區(qū)各區(qū)縣的行政區(qū)劃界線。用戶通過地圖可查看確診病例和封控小區(qū)的空間分布情況和周邊環(huán)境,獲取周邊最近的發(fā)熱醫(yī)院、農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)等民生信息。

2.2 疫情統(tǒng)計(jì)

通過獲取泰州市衛(wèi)健委發(fā)布的權(quán)威疫情數(shù)據(jù),通過信息匹配、篩選等數(shù)據(jù)處理,動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)出當(dāng)前疫情信息的截止時(shí)間、確診人數(shù)、治愈出院者、封控小區(qū)等重點(diǎn)信息,以紅、綠、黃等醒目顏色進(jìn)行標(biāo)示,同時(shí)通過直方圖、簡(jiǎn)易表格等方式展示疫情的變化情況,為方便市民瀏覽更多信息,提供一鍵跳轉(zhuǎn)功能,點(diǎn)擊后直接鏈接跳轉(zhuǎn)到泰州發(fā)布的疫情每日通報(bào)頁(yè)面。

2.3 醫(yī)院查詢

疫情期間,社會(huì)公眾急需知悉泰州市內(nèi)能夠接診和收治發(fā)熱病人的醫(yī)院門診和急診信息,根據(jù)衛(wèi)健委規(guī)定的收治醫(yī)院的信息,查詢各區(qū)縣的醫(yī)院的分布信息,用戶點(diǎn)擊指定的醫(yī)院,獲取醫(yī)院名稱、坐落地址、接診時(shí)間、聯(lián)系電話等相關(guān)信息。

2.4 疫情分析

系統(tǒng)通過追蹤確診人員的公開行動(dòng)軌跡,準(zhǔn)確定位到確診病例常住的小區(qū)和場(chǎng)所,通過對(duì)疫情案例的空間拓?fù)浞治?綜合分析出該區(qū)域的確診人數(shù)、病癥特征、封控情況、已治愈人數(shù)等綜合信息,為小區(qū)居民提供科學(xué)防護(hù)依據(jù),引導(dǎo)市民進(jìn)行相應(yīng)的隔離處置措施。

2.5 導(dǎo)航定位

疫情期間倡導(dǎo)減少乘坐公共交通工具出行,駕車出行成為首選,系統(tǒng)通過推送最優(yōu)駕車路線以備人們?nèi)粘Ｉ钪?。用戶使用系統(tǒng)時(shí)自動(dòng)定位到當(dāng)前所在的空間位置,通過空間路徑自動(dòng)解算,輸出至最近醫(yī)院、農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)的駕車路徑,形成駕車路線繪制在地圖上,同時(shí)顯示具體路段的信息。

2.6 復(fù)工復(fù)產(chǎn)

為配合泰州市復(fù)工復(fù)產(chǎn)工作,打贏疫情攻堅(jiān)戰(zhàn),系統(tǒng)封裝了地圖訪問組件,“泰企通·企業(yè)復(fù)工疫情防控平臺(tái)”利用該組件直接獲取相關(guān)地圖服務(wù),獲取復(fù)工復(fù)產(chǎn)企業(yè)的區(qū)劃定位、地名匹配、空間位置信息等,系統(tǒng)通過構(gòu)建復(fù)工復(fù)產(chǎn)企業(yè)信息訪問接口,為政府部門提供復(fù)工復(fù)產(chǎn)企業(yè)的綜合信息,為科學(xué)防控和經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供數(shù)據(jù)支持和服務(wù)保障[4]。

3 關(guān)鍵技術(shù)

為方便公眾使用,滿足社會(huì)需求,要求系統(tǒng)部署上線快,地圖和相關(guān)疫情數(shù)據(jù)更新頻次要求高,基于微信平臺(tái)進(jìn)行研發(fā)和使用,因此在系統(tǒng)研制過程中,涉及到包括多源數(shù)據(jù)匯集處理、Https策略下的地圖和定位服務(wù)、微服務(wù)研發(fā)、頁(yè)面柵式化等關(guān)鍵技術(shù)。

3.1 多源數(shù)據(jù)匯集處理技術(shù)

泰州市疫情信息涉及方面廣、內(nèi)容豐富,包括泰州市衛(wèi)健委發(fā)布的權(quán)威疫情信息,能夠接診發(fā)熱病人的醫(yī)院,確診病例所在的小區(qū)或場(chǎng)所,市區(qū)內(nèi)開門營(yíng)業(yè)的農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)等,數(shù)據(jù)來(lái)源不同,需要通過數(shù)據(jù)清洗、分析、建模、可視化等過程,對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行快速有效整合和匯聚,構(gòu)建具有時(shí)空信息的權(quán)威、豐富、有效的疫情綜合信息集。

數(shù)據(jù)匯集處理步驟包括,按照數(shù)據(jù)分類進(jìn)行分層存儲(chǔ),然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,按時(shí)間、空間、屬性3個(gè)維度處理成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)空地理信息,對(duì)于無(wú)空間坐標(biāo)的數(shù)據(jù)信息,通過匹配其中蘊(yùn)含的地址信息,結(jié)合高分辨率影像和基礎(chǔ)測(cè)繪的地名地址信息,進(jìn)行空間位置信息匹配,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化。各類數(shù)據(jù)具有時(shí)間標(biāo)識(shí),空間位置等特征,能夠更好地表現(xiàn)空間要素的時(shí)態(tài)關(guān)系、演變關(guān)系和時(shí)空關(guān)系,從而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回溯、跟蹤,發(fā)揮各類數(shù)據(jù)的最大效能。

3.2 基于Https安全策略的多級(jí)地圖服務(wù)和實(shí)時(shí)定位技術(shù)

社會(huì)公眾需要優(yōu)質(zhì)、高效、權(quán)威完整的地理信息服務(wù),必然要求系統(tǒng)綜合使用國(guó)家、省、市三級(jí)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)提供的地圖服務(wù),由于流行瀏覽器已不再支持非安全域的網(wǎng)絡(luò)和定位請(qǐng)求,因此將服務(wù)站點(diǎn)的訪問方式設(shè)置為https,這就要求網(wǎng)頁(yè)使用Https協(xié)議訪問國(guó)家天地圖提供的地圖服務(wù)。國(guó)家天地圖地圖服務(wù)采用OGC WMTS標(biāo)準(zhǔn),WMTS服務(wù) (Web Map Tile Service)提供GetCapabilities接口獲取服務(wù)的元數(shù)據(jù)信息,提供GetTile接口獲取服務(wù)的切片信息。系統(tǒng)通過上述的GetTile接口獲取地圖信息,為滿足公眾對(duì)地圖精細(xì)內(nèi)容的需要,系統(tǒng)頁(yè)面也需要訪問泰州市地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的地圖服務(wù),同時(shí)疊加醫(yī)院、疫情所在小區(qū)等信息,因此在本地部署Https服務(wù),設(shè)置Https轉(zhuǎn)發(fā)地址和端口,申請(qǐng)和部署SSL證書,建立域名和IP對(duì)應(yīng),滿足微信平臺(tái)安全性驗(yàn)證要求[5]。

現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)常用的百度定位API和高德定位API,均只支持Https請(qǐng)求。用戶通過利用API提供的Geolocation定位模塊,實(shí)現(xiàn)用戶當(dāng)前空間位置的實(shí)時(shí)定位,獲取的定位坐標(biāo)信息為火星坐標(biāo)系,需要進(jìn)行相應(yīng)格式轉(zhuǎn)換,才能準(zhǔn)確地與地圖套合。

3.3 基于RestFul風(fēng)格的微服務(wù)技術(shù)

微服務(wù)是一組被集中管理的、規(guī)模較小的服務(wù),每個(gè)服務(wù)完成內(nèi)聚性很強(qiáng)的一組功能,并通過網(wǎng)絡(luò)彼此協(xié)作。系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)的不同類型,將疫情信息、醫(yī)院信息、小區(qū)信息、農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)信息、多媒體上傳、信息統(tǒng)計(jì)等功能,分拆到每一個(gè)小型服務(wù),小型服務(wù)都在各自獨(dú)立的進(jìn)程中運(yùn)行,服務(wù)之間通過總線技術(shù)進(jìn)行通信協(xié)作,從而構(gòu)建系統(tǒng)中耦合度較高的業(yè)務(wù)功能,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)多用戶的并發(fā)調(diào)用,避免系統(tǒng)堵塞和請(qǐng)求等待時(shí)間過長(zhǎng)。

系統(tǒng)基于Spring MVC框架,將相關(guān)信息資源包裝成命名統(tǒng)一、輸入?yún)?shù)統(tǒng)一的信息服務(wù)接口,利用JSON和二進(jìn)制文件流作為信息載體,實(shí)現(xiàn)前端頁(yè)面和后端平臺(tái)的信息流轉(zhuǎn),保證信息傳遞的正確性和安全性。

3.4 適配多設(shè)備的頁(yè)面柵式化技術(shù)

網(wǎng)頁(yè)的瀏覽載體往往是瀏覽器和手機(jī),為匹配多終端,采用頁(yè)面柵式化技術(shù),綜合運(yùn)用Html5、Css、Js、JQuery、Ajax等技術(shù),頁(yè)面的設(shè)計(jì)與開發(fā),包括布局、風(fēng)格、樣式、字體、顏色、圖片等,需根據(jù)用戶行為以及設(shè)備環(huán)境(系統(tǒng)平臺(tái)、屏幕尺寸、屏幕定向等)進(jìn)行相應(yīng)的響應(yīng)和調(diào)整。無(wú)論用戶正在使用計(jì)算機(jī)還是移動(dòng)設(shè)備,頁(yè)面都能夠自動(dòng)切換分辨率、圖片尺寸及相關(guān)樣式等,對(duì)頁(yè)面元素進(jìn)行重新排版,適時(shí)對(duì)部分元素進(jìn)行隱折疊,輔以字體變化、顏色切換、圖片縮放偏移旋轉(zhuǎn)等操作,以適應(yīng)不同設(shè)備的最佳瀏覽效果。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文針對(duì)疫情信息持續(xù)變化的特點(diǎn),獲取和處理疫情信息,構(gòu)建泰州市疫情信息數(shù)據(jù)庫(kù)。通過空間數(shù)據(jù)構(gòu)成技術(shù),形成發(fā)熱醫(yī)院和門診、市區(qū)內(nèi)正常營(yíng)業(yè)農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)等的空間數(shù)據(jù)集。采用Spring MVC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)框架封裝成RestFul風(fēng)格的微服務(wù)接口,為政府各部門和其他應(yīng)用提供服務(wù)。綜合運(yùn)用一體化技術(shù),展示權(quán)威疫情信息,為用戶提供確診小區(qū)、醫(yī)院等信息的查詢和統(tǒng)計(jì),輔助出行規(guī)劃。由于疫情信息具有權(quán)威性、突發(fā)性、鮮活性的特點(diǎn),對(duì)數(shù)據(jù)的及時(shí)更新要求更高,如何對(duì)疫情信息快速獲取、智能處理、精確更新等將是下一步研究的主要方面。