城市應(yīng)急資源地理信息系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

李旭宋碧波劉杰趙艷坤

( 1. 河南省基礎(chǔ)地理信息中心，河南 鄭州 450003 ; 2. 河南省科源測繪中心，河南 鄭州 450003）

城市應(yīng)急資源地理信息系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

李旭1宋碧波1劉杰1趙艷坤2

( 1. 河南省基礎(chǔ)地理信息中心，河南 鄭州 450003 ; 2. 河南省科源測繪中心，河南 鄭州 450003）

在城市應(yīng)急事件處置過程中，空間位置信息發(fā)揮著愈加重要的作用，而當(dāng)前城市公共安全處理機(jī)制已不能完全滿足應(yīng)急事件的響應(yīng)需要。為了提高城市應(yīng)急響應(yīng)能力，研究提出了構(gòu)建基于地理信息的城市應(yīng)急信息系統(tǒng)的方案。該方案可以高效地建立應(yīng)急空間數(shù)據(jù)庫，融入現(xiàn)有的城市公共安全響應(yīng)機(jī)制，提供空間位置服務(wù)。通過應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)與推廣，證明了方案中系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)組織和功能設(shè)計的可行性，也為城市應(yīng)急事件處置提供了有效的輔助手段和技術(shù)支撐。

城市應(yīng)急; 地理信息; 數(shù)據(jù)更新; 輔助分析

1 引言

政府應(yīng)急辦作為政府的重要行政機(jī)構(gòu)，擔(dān)負(fù)著協(xié)調(diào)政府各部門應(yīng)對城市突發(fā)事件的職責(zé)，需要應(yīng)急處置各類緊急事態(tài)和重要的事件，平時應(yīng)掌握各級政府及職能部門的相關(guān)應(yīng)急數(shù)據(jù)，以便在重大、特大突發(fā)公共事件發(fā)生時能及時掌握、分析重要信息，形成處置意見和方案[1]。而地理信息數(shù)據(jù)是城市基礎(chǔ)的重要組成部分，在處置應(yīng)急事件中發(fā)揮著不可或缺的重要作用，因此在統(tǒng)一地理信息服務(wù)的基礎(chǔ)上，融合各部門應(yīng)急相關(guān)數(shù)據(jù)建立的應(yīng)急指揮應(yīng)用系統(tǒng)是城市建設(shè)的重要組成部分，可為管理者提供技術(shù)支撐與決策依據(jù)。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

應(yīng)急指揮應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)于政府應(yīng)急部門，肩負(fù)著輔助應(yīng)急部門及時掌握、分析重要信息，對重大、特大突發(fā)公共事件統(tǒng)一接警和受理，并協(xié)調(diào)各相關(guān)部門提出處置意見，維護(hù)社會穩(wěn)定發(fā)展的重任[2]。一個以地理信息為基礎(chǔ)、專題信息數(shù)據(jù)為核心的地理信息應(yīng)急系統(tǒng)應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)急指揮“一張圖”保障、全面的GIS服務(wù)、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集、多重數(shù)據(jù)查詢分析、數(shù)據(jù)的安全性保障等功能。

在系統(tǒng)設(shè)計中，利用統(tǒng)一的地理信息空間框架建立的共享平臺，以空間和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)為核心，以面向服務(wù)架構(gòu)的技術(shù)，為應(yīng)急提供地理信息服務(wù)，支持應(yīng)急事件處置[3]。

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

應(yīng)急指揮系統(tǒng)采用分層與體系相結(jié)合的思想進(jìn)行設(shè)計和實(shí)現(xiàn)。分層是將支撐平臺分層次進(jìn)行搭建，利用分層體系結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)建設(shè)任務(wù)的科學(xué)分解，以便整個系統(tǒng)的建設(shè)任務(wù)能夠在明確接口定義的基礎(chǔ)上展開并行建設(shè)，有效縮短整體的建設(shè)周期。體系為各支持平臺之間的銜接提供標(biāo)準(zhǔn)與準(zhǔn)則[4]。

系統(tǒng)以硬件、網(wǎng)絡(luò)、軟件環(huán)境等基礎(chǔ)設(shè)施為支撐，建立了涵蓋基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、應(yīng)急空間數(shù)據(jù)和應(yīng)急專題數(shù)據(jù)的應(yīng)急綜合數(shù)據(jù)庫，基于發(fā)布的空間數(shù)據(jù)、GIS功能等Web服務(wù)，開發(fā)了應(yīng)急資源地理信息系統(tǒng)，為應(yīng)急辦等部門提供數(shù)據(jù)分散采集、統(tǒng)一匯總的管理方式，為公安、消防、人防提供了空間分析、數(shù)據(jù)查詢、地圖展現(xiàn)等應(yīng)急處置功能。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示:

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2 技術(shù)路線

系統(tǒng)采用面向?qū)ο螅⊿OA）的分析方法進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，總體上采用ArcGIS＋Oracle平臺建設(shè)，以組件技術(shù)來封裝應(yīng)用邏輯，采用標(biāo)準(zhǔn)XML來封裝需要交換的數(shù)據(jù)，使用.net開發(fā)技術(shù)搭建系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境，使用Web Service技術(shù)來開發(fā)對外的公共接口。

Oracle數(shù)據(jù)庫能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理的能力和安全運(yùn)行保證，支撐數(shù)據(jù)層的各種數(shù)據(jù)訪問，其中Oracle Spatial提供了強(qiáng)大、靈活的空間數(shù)據(jù)管理能力，為海量空間數(shù)據(jù)管理提供保障；ArcGIS地理信息平臺能夠在服務(wù)器端為網(wǎng)絡(luò)客戶端提供基本地圖服務(wù)，還可以管理、發(fā)布和無縫聚合Web服務(wù)、OGC標(biāo)準(zhǔn)等服務(wù)，支持多種類型客戶端瀏覽；支持分布式環(huán)境下的數(shù)據(jù)管理、編輯和分析等 GIS 功能，因此作為支撐系統(tǒng)服務(wù)層的GIS平臺[5]。應(yīng)用層則以BS開發(fā)模式，利用ArcGIS Server的JavaScript接口進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)組織

本系統(tǒng)利用基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和應(yīng)急相關(guān)各行業(yè)的專題數(shù)據(jù)，建設(shè)應(yīng)急綜合數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)城市應(yīng)急資源的管理與應(yīng)用。數(shù)據(jù)庫涵蓋了非結(jié)構(gòu)化的空間矢量、影像等數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)化的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，分別采用文件型和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲和利用。

數(shù)據(jù)庫建設(shè)思路是復(fù)用現(xiàn)有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和各種空間數(shù)據(jù)?？梢灾苯荧@取各行業(yè)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行入庫，也可以通過系統(tǒng)自定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，新建數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入。數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、應(yīng)急專題空間數(shù)據(jù)和應(yīng)急業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)組成。

圖2 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)圖

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)提供了基礎(chǔ)的空間參考和定位框架，為疊加專題統(tǒng)計數(shù)據(jù)提供了地理底圖。數(shù)據(jù)以切片的格式，通過服務(wù)發(fā)布的方式提供城市的矢量、影像以及地形地貌數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲在文件系統(tǒng)中。

應(yīng)急空間數(shù)據(jù)庫主要包括與應(yīng)急相關(guān)的消防、避難、人防等各行業(yè)應(yīng)急設(shè)施分布的位置信息，實(shí)現(xiàn)基于地理底圖的一張圖查詢、管理與顯示。

根據(jù)應(yīng)急事件處置的需要，收集相關(guān)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，建立應(yīng)急業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫。比如，各行業(yè)的應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)，與空間位置無關(guān)的業(yè)務(wù)知識等。

4 系統(tǒng)功能設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

應(yīng)急指揮應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足不同用戶不同層次的需求，能高效地分析和處理各種信息，應(yīng)具備豐富的GIS查詢顯示及圖形分析功能，具備良好的用戶界面，具備較強(qiáng)的服務(wù)能力，并且可與行業(yè)辦公自動化系統(tǒng)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)庫的存儲、管理、信息互通和共享。

應(yīng)急指揮系統(tǒng)采用B/S模式進(jìn)行開發(fā)，分級部署，系統(tǒng)主要分為兩部分：一是數(shù)據(jù)保障和采集子系統(tǒng)；二是應(yīng)急指揮決策子系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的分散采集錄入、統(tǒng)一匯交顯示、多部門協(xié)同更新的數(shù)據(jù)管理方式，支持了應(yīng)急事件發(fā)生時的數(shù)據(jù)分析、輔助指揮、快速決策和及時部署。

圖3 系統(tǒng)功能設(shè)計

4.1 數(shù)據(jù)保障和采集子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要服務(wù)于各單位應(yīng)急數(shù)據(jù)的采集錄入與匯交，為應(yīng)急事件的處置提供數(shù)據(jù)資源保障。主要包括用戶管理、數(shù)據(jù)采集、編輯更新、圖層管理等功能。

圖形操作平臺，為地圖提供基礎(chǔ)的GIS功能，包括漫游、縮放、量測等。

用戶管理模塊，能設(shè)置面向國土、公安等不同行業(yè)的用戶，以及市、縣、鄉(xiāng)不同等級的用戶，為應(yīng)急數(shù)據(jù)的統(tǒng)籌管理提供橫向和縱向的用戶支撐。

專題數(shù)據(jù)采集，各相關(guān)單位定義不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，建立行業(yè)的應(yīng)急圖層，提供了數(shù)據(jù)維護(hù)接口，采集錄入應(yīng)急位置和屬性數(shù)據(jù)，保存至數(shù)據(jù)庫，匯交至市應(yīng)急辦。

應(yīng)急圖層管理，提供渲染、顯示隱藏、設(shè)置坐標(biāo)系統(tǒng)、圖層疊加顯示等功能。

應(yīng)急數(shù)據(jù)編輯，各用戶能夠在線進(jìn)行空間和屬性數(shù)據(jù)的增、刪、改、查操作，實(shí)現(xiàn)動態(tài)維護(hù)，數(shù)據(jù)庫的及時更新。

圖4 系統(tǒng)截圖

圖5 系統(tǒng)截圖

4.2 應(yīng)急指揮決策子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要用于應(yīng)急事件的預(yù)防與處置，提供了應(yīng)急信息查詢、最近路徑規(guī)劃、數(shù)據(jù)報表匯總、輔助決策分析、應(yīng)急預(yù)案查看、地圖打印輸出等功能。

指揮決策子系統(tǒng)在應(yīng)急事件發(fā)生后，能夠及時快速地調(diào)閱系統(tǒng)中的應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行處理，在地圖上查詢應(yīng)急數(shù)據(jù)，并分析受影響范圍和最近緩沖區(qū)的應(yīng)急資源，統(tǒng)計受災(zāi)和救援詳細(xì)數(shù)據(jù)[6]，制定最近最省時的路線，保證最優(yōu)出行、及時到達(dá)。同時，輔助領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行態(tài)勢標(biāo)注，及時輸出應(yīng)急地圖，進(jìn)行掛圖指揮，為信息及時傳達(dá)，救援準(zhǔn)時到位，提供了技術(shù)支持和保障。

圖6 系統(tǒng)截圖

5 結(jié)束語

本文研究了城市應(yīng)急資源如何在地理信息的支持下更好處置應(yīng)急事件的問題，空間化了應(yīng)急數(shù)據(jù)資源，解決了城市海量應(yīng)急數(shù)據(jù)動態(tài)采集和更新的難題，實(shí)現(xiàn)了城市應(yīng)急資源的一張圖管理，為應(yīng)急事件處置提供了地理信息技術(shù)保障。

[1]孫紅春．提高城市空間基礎(chǔ)地理信息服務(wù)水平[J]．中國測繪,2002(4)：22-24．

[2]胡冰,黃全義．地理信息在城市公共安全應(yīng)急系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]．地理空間信息,2005,3(4)：12-13．

[3]蒲鵬先,王勇． 應(yīng)急地理信息整合平臺系統(tǒng)架構(gòu)初探[J]． 地理信息世界,2008(6),39-44．

[4]石麗紅,張清浦,劉紀(jì)平，等．面向突發(fā)事件的防范應(yīng)急GIS 系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J]．測繪科學(xué),2005, 30(1)：66-68．

[5]衛(wèi)東． 山西省地理信息應(yīng)急服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J]． 測繪通報,2012(9)：83-86．

[6]陳秀萬,楊凱欣,方裕,等．基于空間信息技術(shù)的城市應(yīng)急救援聯(lián)動系統(tǒng)研究[J]．地理與地理信息科學(xué), 2003,19(4)：49-52．

李旭（1985―）,男,工程師,主要從事地理信息技術(shù)的研究應(yīng)用與數(shù)字城市建設(shè)推廣工作。 E-mail：xust_lixu@163.com