基于GIS的智慧城市综合治理系统的设计与实现

中电海康集团研究院 王 诚

基于GIS的智慧城市综合治理系统的设计与实现

中电海康集团研究院 王 诚

为了提高城市综合治理的效率和管理的科学性，本文主要介绍了基于GIS的智慧城市综合治理系统开发的目标和系统的体系结构以及各模块的功能设计等方面的内容，并探讨了系统实现的一些关键技术。本系统用户界面友好，能够对城市的综合治理进行科学规划与管理，可大大提高城市综合治理的效率，对于开发其它系统有借鉴和示范的作用。

智慧城市；综合治理系统；GIS；B/S体系结构

1.引言

没有信息化就没有现代化。建设智慧城市，是推进城市治理体系和治理能力现代化的重要举措。我国已经进入信息社会、互联网时代，以物联网、大数据、云计算和移动互联网为代表的新一轮信息技术革命正在深刻地影响、改变、重塑我国的经济、政治、文化、社会、生态文明等各个领域，从城市管理走向城市治理的技术条件已经具备。目前，城市信息化正逐步从数字化、网络化向自动化、智能化方向发展。构建智慧城市，是中国走集约化、智能化、绿色低碳的新型城镇化道路的必然要求。如何利用信息化手段提高城市综合治理的管理效率和服务水平，城市信息化建设是政府各部门首先要考虑的问题。

智慧城市（Smart City）是指通过广泛采用物联网、云计算、移动互联网、大数据等新一代信息技术，提高城市规划、建设、管理、服务、生产、生活的自动化、智能化水平，使城市运转更高效、更敏捷、更低碳[1~3]。智慧城市是继数字城市、信息城市之后城市信息化的高级阶段，是中国城市转型发展的重要方向[4]。

本文基于GIS的智慧城市综合治理系统以城镇大数据为基础，以保证数据的安全性为前提，通过汇集整合城市各个部门的数据，采用信息化手段，把各类信息置于其空间地理分布中进行查看、管理以及综合分析等，对城市的数据进行分析和挖掘，实现城市各种资源的共享，具有网格化、可视化、平台化、智能化和移动化等特征，能够降低系统开发的同质性，能够对城市的综合治理进行科学规划与管理，提高城市综合治理的效率，使城市的运行更智慧和安全。

2.基于GIS的智慧城市综合治理系统的分析

2.1 系统开发的目标

针对对城市综合治理的现状调查分析，通过本系统的开发建设，可以实现以下几个问题的解决：

（1）通过集成GIS地理信息系统，建立城市的电子地图空间数据库，能够为城市各个部门提供基础空间数据服务。

（2）基于GIS的智慧城市综合治理系统能够把城市经济、社会等领域的非空间信息的资源与地理空间位置进行叠加显示，实现城市各类资源分布的可视化，包括视频资源、电力资源、国土资源、交通车辆资源、建筑施工项目等。

（3）城市综合治理信息系统能够汇聚整合各部门数据，针对政府部门当前关注的热点业务及问题，通过多种视图方式直观快速的展现业务开展状态和事件发展态势（咨询、纠纷、服务、投诉、污染等），展示各类事件的处理过程与反馈结果，统计历史数据，收集实时数据，判断未来发展趋势。

（4）通过综合治理信息系统能够将城市进行网格化管理，根据城市的行政区规划图，将不同区县（镇）划分成不同级别的网格，设有专门的网格管理人员负责管辖网格范围内的区域治安管理，责任到人，同时还可以比较不同网格之间的资源差异、网格自治能力的分析。

（5）城市综合治理信息系统能够将各种资源信息进行联动，可以查看不同交通车辆的行驶（历史）轨迹，同时可以调用附近的视频资源对事件进行追踪，还可以协助司法部门进行矫正人员的管理，查看其行为轨迹，发现异常能够及时报警。

2.2 系统开发的技术线路

根据实际需求，按照城市整体规划和社会管理需求，借鉴其它成功的信息系统，建立城市等资源的专题数据，建立城市电子地图空间数据库，设计了基于GIS的智慧城市综合治理系统的总体结构，并且分析了每一个模块的具体功能，利用JAVA编程语言和ORACLE数据库，选择Eclipse作为开发平台，采用B/S结构体系开发了基于GIS的智慧城市综合治理系统，实现了城市内资源联动管理、住建项目管理、网格化管理、部门事件管理、交通车辆管理等功能。

2.3 系统的体系结构

智慧城市综合治理系统基于B/S模式构建，体系结构采用三层结构框架，即数据层、业务层和表现层，其结构模式如图1所示。

图1 系统三层结构模式

图2 系统功能结构流程

在此体系结构中，系统以数据库平台为支撑的基础数据层，主要用来对城市各种类型资源、城市空间数据以及不同部门的事件进行存储、访问、读写等操作。中间层为业务层，可以实现城市综合治理的资源管理、住建项目管理、民生热点管理、部门事件管理、司法管理、交通车辆管理、网格管理、权限管理等功能。表现层位于最顶端，是基于Web的B/S架构，是系统的应用服务层，整个系统部署在Web Apache服务器上[5]。

3.基于GIS的智慧城市综合治理系统的总体框架及结构

3.1 系统的总体框架

本系统主要包括资源管理、住建项目管理、民生热点管理、部门事件管理、司法管理、交通车辆管理、网格管理、权限管理等八大模块，系统功能结构流程如图2所示。

3.2 系统的模块设计

根据系统的功能结构将系统划分为资源管理、住建项目管理、民生热点管理、部门事件管理、司法管理、交通车辆管理、网格管理、权限管理等八个子模块。

3．2．1 资源管理

查看各类资源的分布，主要包括视频资源、电力资源、国土资源等。对公共的资源有需求的部门还可以在线进行提交申请使用资源的功能。

3．2．2 住建项目管理

将城市内的住建项目加载到GIS地图中，可以查看城市内住建项目的详细信息，包括项目名称、中标单位、业主单位、开工时间、完成时间、工期、完成情况、主管姓名、联系方式等，并支持按照项目名称、施工单位、业主单位、开工时间以及完成时间进行搜索。

3．2．3 民生热点管理

民生热点的管理主要包括民生咨询和民生投诉，根据咨询或投诉的类型、时间、渠道以及职业等，通过可视化的图表查询统计分析当前需要重点关注的热点及问题，可以防止潜在危险事件的扩大等。

3．2．4 部门事件管理

将政府各个部门的不同事件，包括矛盾纠纷、投诉建议、公共服务、交通运输等，通过管理人员上报到城市综合治理系统中，可以查看不同类型事件的数量、事件的处理效率、平均处理的时间、不同网格中事件的统计信息以及事件的热力图等，实现对事件处理进度的在线监管。还可以通过当前事件的进展处理程度预测出事件未来的发展趋势等。

3．2．5 司法管理

司法管理主要是司法所部门针对不同区域的管理矫正人员的管理，通过矫正人员佩戴的随身定位系统以及通过公安部门的身份识别系统，在城市综合治理系统中通过GIS实时显示其所在在位置，当人员的信号消失时立即通知司法部门进行处理，可以查看矫正人员的历史活动轨迹，也可以通过身份证、姓名等信息查询相关人员的位置信息。

3．2．6 交通车辆管理

城市交通车辆的管理主要是针对旅游包车、危化品车、班线客车等车辆的管理和统计。在城市GIS上实时在线的显示车辆的信息，可以通过下拉列表选择显示不同类型的车辆以及通过搜索文本框根据不同的查询条件查看车辆的详细信息，包括车辆的类型、颜色、所属人员、联系方式、经纬度、速度等信息。当车辆发生异常情况时可立即通知系统管理人员进行处理，还可以查看车辆的历史轨迹等。

3．2．7 网格管理

网格管理主要是将城市按照其行政区规划图进行网格的划分，可以根据不同级别的网格展现不同信息，包括网格之间的资源（学校、医院、视频等）差异分析，网格的面积、范围、收入情况、人口数、管理员、联系电话等，网格可以划分到具体的区县、乡镇街道甚至还可以将乡村再次细分成网格，网格管理主要的作用就是可以将网格区域的管理落实到具体的人员上，可以调控城市资源的分配，进一步的缩小贫富差距，减少城市内部的矛盾，方便对城市的综合治理。

3．2．8 权限管理

权限管理主要是基于角色的访问控制，根据不同的部门、资源、网格划分成不同的角色，如不同的部门用户登录之后只能对部门可使用的资源进行操作的权限，只能查看其它部门的公共资源。网格管理人员登录之后只能操作的范围是自己管辖的网格单元，其它的网格没有权限操作。

4.系统关键技术的实现

4.1 城市的电子地图空间数据库建立

城市的电子地图空间数据库主要是通过基于SuperMap GIS的Web 应用开发。首先根据SuperMap提供的接口以及功能，将城市的地图数据配置成XML文件，调用其提供的接口，生成城市的电子地图GIS，根据事件、资源、网格等类型，划分成地图的不同图层，将不同的图层添加到SuperMap生成的GIS底层图中，而每个事件可以看成不同图层的一个Feature，再将Feature添加对应的图层中，利用SuperMap提供的控件以及方法，实现城市的电子地图空间事件、资源等WebGIS的显示。

4.2 车辆轨迹分析

车辆轨迹分析主要对城市区域内城区道路、主要公路上行驶的车辆信息进行实时采集、查询，统计以及监测，实现了旅游、危化品等重点、可疑车辆的实时对接和动态联络。车辆轨迹数据与一般空间数据相比，除了具有经纬度、方向、速度等基本信息，还具有时间特征。由于其数据量大、要求时效性高、数据结构丰富，若将车辆轨迹数据按照传统的处理方式保存到数据库中进行读写操作的话，访问和运行的效率很低，不支持高并发的读写操作，因此应当选择高效率的内存存储系统——Redis内存数据库，用来保存车辆的历史轨迹等数据，其具有运行效率高支持并发、支持丰富的数据结构、可持久化等优势。

其实现的基本原理主要是利用开源ETL工具Pentaho Data Integration (Kettle)将Oracle中的数据对接并转到Redis内存数据库中，再通过JAVA后端的代码实现对Redis的读写操作。

4.3 事件发展态势分析

针对政府部门当前关注的热点业务及问题，根据事件的不同时间阶段历史数据以及处理的状态，通过图表的方式直观快速的展现事件发展态势，展示各类事件的处理过程与反馈结果，统计历史数据，收集实时数据，判断未来发展趋势。

其中，图表的展示主要是利用Highcharts、Datatables等前端技术，将抽象的数据进行可视化，通过表格、折线等方式，更直观地体现数据的含义，通过处理和分析复杂的数据，在纷杂的逻辑中发现其中的规律与趋势。

5.结语

本文设计并实现了基于GIS的智慧城市综合治理系统，包含资源管理、住建项目管理、民生热点管理、部门事件管理、司法管理、交通车辆管理、网格管理、权限管理等八大模块，并探讨了系统实现的一些关键技术。针对具体城市综合治理系统的开展还应当考虑城市自身的发展状况，针对不同的管理模块进行细化，因地制宜的开展智慧城市的建设。

[1]金江军,郭英楼．智慧城市——大数据、互联网时代的城市治理[M]．北京：电子工业出版社,2016．

[2]许庆瑞,吴志岩,陈力田．智慧城市的愿景与架构[J]．管理工程学报,2012 (24)：1-7．

[3]李德仁,姚远,邵振峰．智慧城市中的大数据[J]．武汉大学学报：信息科学版,2014,39(6)：631-640．

[4]邱兰．新疆新型智慧城市建设中智慧管廊信息化建设初探[J]．电子世界,2017 (5)：10-11．

[5]王诚．基于ASP ．NET教学管理系统的设计与实现[J]．电子技术(上海),2014(4)：45-48．

王诚（1991－），男，硕士，软件研发工程师，主要研究方向：智慧城市中大数据、物联网和云计算的应用。