市縣地理國情普查成果應(yīng)用平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

李福洪，朱雪虹

(1.江蘇省基礎(chǔ)地理信息中心，江蘇 南京 210013；2.南京師范大學(xué)虛擬地理環(huán)境教育部重點(diǎn)實驗室，江蘇 南京 210023)

0 引 言

為全面掌握我國地理國情現(xiàn)狀，滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)需要，國務(wù)院決定于2013—2015年開展第一次全國地理國情普查工作[1]。隨著各市縣地理國情普查工作的逐步完成，普查產(chǎn)生了以地理國情要素數(shù)據(jù)與地表覆蓋分類數(shù)據(jù)[2]、統(tǒng)計表格、專題地圖及文檔為主的多樣化類型成果數(shù)據(jù)。目前對成果的數(shù)據(jù)管理有：針對內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)管理、質(zhì)檢和處理的數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)系統(tǒng)[3]，面向地理國情要素、地表覆蓋、變化監(jiān)測和專題數(shù)據(jù)發(fā)布的地理國情成果在線發(fā)布平臺[4]，發(fā)布展示普查圖件、統(tǒng)計圖表、分析報告的地理國情統(tǒng)計分析信息發(fā)布服務(wù)系統(tǒng)[5]，側(cè)重地圖產(chǎn)品展示與專題圖制作功能的地理國情服務(wù)在線發(fā)布系統(tǒng)[6]。但這些成果數(shù)據(jù)庫能力單一、應(yīng)用簡單，不同類型數(shù)據(jù)通過不同系統(tǒng)管理，無法發(fā)揮地理國情普查成果數(shù)據(jù)的巨大價值。因此如何將這些多源數(shù)據(jù)直觀、快速、有效地呈現(xiàn)給政府部門，已成為當(dāng)前地理國情普查成果深入應(yīng)用中亟待解決的核心問題。

基于此，本文以“文”(成果文檔)、“表”(基本統(tǒng)計表)、“圖”(專題地圖)、“庫”(普查數(shù)據(jù)庫)的方式組織市縣地理國情普查成果，研發(fā)了市縣地理國情普查成果應(yīng)用平臺。

1 系統(tǒng)框架與關(guān)鍵技術(shù)

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

市縣地理國情普查成果應(yīng)用平臺由運(yùn)行支撐層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和應(yīng)用層4個具有內(nèi)在聯(lián)系、結(jié)構(gòu)分明的層次有機(jī)組成(圖1)。

本文以Microsoft Visual Studio 2010與ArcGIS Server為開發(fā)環(huán)境，基于B/S(瀏覽器/服務(wù)器)體系結(jié)構(gòu)，采用C#和JavaScript語言進(jìn)行開發(fā)，實現(xiàn)了可擴(kuò)展、易維護(hù)的成果應(yīng)用平臺，提供成果管理、基本統(tǒng)計、專題分析、數(shù)據(jù)對比等功能，拓展了地理國情普查成果的使用范圍，提升了它的應(yīng)用水平。

圖1 體系架構(gòu)

1.2 實時在線基本統(tǒng)計技術(shù)

基本統(tǒng)計是地理國情普查工作的重要內(nèi)容，是根據(jù)地理國情普查采集的點(diǎn)、線、面等幾何特征類型和地理實體對象，以規(guī)則地理格網(wǎng)單元、行政區(qū)劃與管理單元、地形單元為統(tǒng)計單元，進(jìn)行地形地貌、植被覆蓋、荒漠與裸露地表、水域、交通網(wǎng)絡(luò)、居民地與設(shè)施、地理單元的數(shù)量、密度、位置、高程、范圍等內(nèi)容的統(tǒng)計[7]。

平臺依據(jù)《地理國情普查基本統(tǒng)計技術(shù)規(guī)定》(GDPJ02-2013)，服務(wù)端基于ArcGIS Server 10.1 SOE擴(kuò)展，采用C#語言開發(fā)實現(xiàn)；客戶端采用Javascript、AJAX、Bootstrap等前端技術(shù)來實現(xiàn)，完成了支持行政區(qū)劃與管理單元、規(guī)則格網(wǎng)單元和地形單元的地理國情普查基本統(tǒng)計功能模塊。

用戶在客戶端瀏覽器的地圖上選擇相應(yīng)統(tǒng)計單元，客戶端腳本(Javascript)監(jiān)測到用戶請求后，把用戶繪制的區(qū)域(Geometry)通過Ajax傳到服務(wù)端，服務(wù)端接收到用戶請求后開始計算，待計算結(jié)束，結(jié)果以Json的格式返回至客戶端，客戶端Ajax接收到Json數(shù)據(jù)后對其進(jìn)行解析，然后把結(jié)果在前端界面以表格、圖表形式展示(圖2)。

圖2 基本統(tǒng)計流程圖

1.3 綜合空間分析技術(shù)

基于市縣地理國情普查成果，實現(xiàn)小學(xué)可達(dá)性分析(道路/小學(xué))、景區(qū)可達(dá)性分析(景區(qū)/路網(wǎng))、路網(wǎng)密度分析(路網(wǎng)/行政區(qū)劃)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)綠化面積分析(草地/行政區(qū)劃)等專題分析，生成相應(yīng)的專題地圖。

以小學(xué)可達(dá)性為例，分析步驟如下。

(1)收集縣域內(nèi)所有小學(xué)的空間信息，建立小學(xué)分布圖層。

(2)根據(jù)道路圖層，建立道路時間成本圖層。

(3)利用可達(dá)性分析方法，計算小學(xué)可達(dá)性，生成小學(xué)可達(dá)性柵格，總體把握小學(xué)可達(dá)性分布情況。

(4)劃分每個小學(xué)的腹地范圍，利用zonal statistics as table命令對各自腹地范圍內(nèi)的小學(xué)可達(dá)性柵格進(jìn)行統(tǒng)計分析，統(tǒng)計每個小學(xué)腹地的柵格數(shù)及平均值，計算各個腹地范圍的面積占比、最長時間、平均時間等指標(biāo)。

1.4 在線比對分析技術(shù)

地理國情普查數(shù)據(jù)包含耕地、園地、林地、草地、房屋建筑(區(qū))、道路、人工堆掘地、荒漠與裸露地表、水域、地理單元與地形共12個一級類，58個二級類，135個三級類[2]，[8]。國土第二次土地調(diào)查成果(以下簡稱“二調(diào)”)數(shù)據(jù)包含耕地、園地、林地、草地、城鎮(zhèn)村及工礦用地、交通運(yùn)輸用地、水域及水利設(shè)施用地與其他土地共8個一級類，38個二級類[9-10]。

將地理國情普查數(shù)據(jù)與二調(diào)數(shù)據(jù)進(jìn)行實時在線比對分析，挖掘兩套不同分類體系、不同時間下同一地區(qū)的內(nèi)在差異及數(shù)據(jù)演化情況。該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)自定義區(qū)域的對比分析，可在線生成對比分析報告(表1)。

表1 比對分析的對象及指標(biāo)

(1)以二調(diào)數(shù)據(jù)為參考，將地表覆蓋分類數(shù)據(jù)與其對應(yīng)。通過計算將地理國情普查數(shù)據(jù)中相對變化量統(tǒng)計出來。

(2)根據(jù)子類逐級合并。由于兩個分類體系的一級類含義不完全一致[11]，建議對應(yīng)關(guān)系時，先做三級子類對應(yīng)，再逐級匯總，形成一級類對應(yīng)關(guān)系。

在比對分析前，需要對兩套數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。如將國普分類中園地分類下的苗圃歸并到其他林地中，與二調(diào)的林地面積進(jìn)行對比等。將兩個圖層數(shù)據(jù)合并后，按照兩者分類字段進(jìn)行頻數(shù)統(tǒng)計、分類匯總。其中符合兩者分類對應(yīng)關(guān)系的即為未變部分。最后在線輸出報表、報告。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

平臺依托數(shù)字城市建設(shè)，結(jié)合已有地理國情普查成果和部分經(jīng)濟(jì)社會統(tǒng)計數(shù)據(jù)，建立起兼具地理國情普查成果管理、信息服務(wù)共享和運(yùn)維管理的多功能、綜合性地理國情普查成果信息管理體系。平臺由門戶系統(tǒng)、平臺寶典系統(tǒng)、信息服務(wù)系統(tǒng)、運(yùn)維管理系統(tǒng)、成果管理系統(tǒng)、基本統(tǒng)計系統(tǒng)、專題分析系統(tǒng)與數(shù)據(jù)比對系統(tǒng)組成。

門戶系統(tǒng)(圖3)是在線服務(wù)系統(tǒng)的集中表現(xiàn)，為用戶提供一站式地理信息服務(wù)，包括用戶注冊與登錄、新聞中心、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)、平臺交流、平臺寶典、平臺應(yīng)用、系統(tǒng)和功能入口、網(wǎng)站查詢等功能模塊。

圖3 門戶系統(tǒng)界面

平臺寶典是平臺的百科全書，涵蓋各個子系統(tǒng)的幫助文檔，解決用戶在平臺使用過程中遇到的所有問題。

信息服務(wù)系統(tǒng)展示和管理平臺相關(guān)的地理信息服務(wù)資源，為平臺二次開發(fā)提供服務(wù)描述、服務(wù)調(diào)用方法、二次開發(fā)接口及相應(yīng)的示例代碼，包括數(shù)據(jù)服務(wù)接口、應(yīng)用服務(wù)接口、二次開發(fā)接口等220多個接口及描述，以Web Service的方式對外提供地理信息服務(wù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和應(yīng)用的分離。

運(yùn)維管理系統(tǒng)集中實現(xiàn)平臺相關(guān)部門、用戶、權(quán)限、網(wǎng)站、界面、應(yīng)用等資源的管理與監(jiān)控，保證市縣地理國情普查成果應(yīng)用平臺的穩(wěn)定性、安全性。該系統(tǒng)主要包括安全認(rèn)證管理、門戶信息管理、幫助文檔管理、服務(wù)管理等功能模塊。

以下主要介紹成果管理、基本統(tǒng)計、專題分析、數(shù)據(jù)比對4個子系統(tǒng)。

2.1 成果管理

成果管理系統(tǒng)為現(xiàn)有多源地理國情普查成果提供了一個信息化的展示窗口，圍繞庫(普查數(shù)據(jù))、圖(專題地圖)、表(統(tǒng)計表格)、文(成果文檔)進(jìn)行地理國情普查成果的發(fā)布與展示，以多種形式向用戶展示最新地理國情普查信息。

系統(tǒng)提供地圖瀏覽、空間查詢、分類查詢、基本統(tǒng)計、在線制圖、專題圖展示、統(tǒng)計圖表展示、成果文檔展示等功能。

2.2 基本統(tǒng)計

基本統(tǒng)計系統(tǒng)根據(jù)地理國情普查采集的點(diǎn)、線、面等幾何特征類型和地理實體對象，對行政區(qū)劃與管理單元、自定義統(tǒng)計單元進(jìn)行數(shù)據(jù)、密度、位置、范圍等內(nèi)容的統(tǒng)計，提供數(shù)據(jù)服務(wù)加載、自定義基本統(tǒng)計、行政區(qū)基本統(tǒng)計、報表打印、數(shù)據(jù)查詢等功能。

在常規(guī)基本統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，根據(jù)市縣地理國情普查實際需求，設(shè)計自定義統(tǒng)計單元，即以矩形、圓形、三角形、多邊形等任意畫出的區(qū)域作為統(tǒng)計單元，對該區(qū)域的地理國情普查數(shù)據(jù)進(jìn)行基本統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果以圖表形式展現(xiàn)并支持保存。自定義基本統(tǒng)計是平臺的特色功能之一，為了解普查區(qū)內(nèi)任意區(qū)域的市縣情信息提供了便捷通道。

2.3 專題分析

專題分析系統(tǒng)基于地理國情普查成果，結(jié)合地區(qū)特色，從公共服務(wù)、基礎(chǔ)設(shè)施、資源承載專題角度，以圖配文的形式進(jìn)行分析評價。專題分析系統(tǒng)為領(lǐng)導(dǎo)“讀圖”和決策提供高質(zhì)量的成果，同時彌補(bǔ)了從測繪地理信息角度制作傳統(tǒng)專題地圖的不足，將成果數(shù)據(jù)的利用提升到新的高度，也為地理國情普查分析評價提供有益探索和基礎(chǔ)軟件支撐。系統(tǒng)提供資源承載分析、基礎(chǔ)設(shè)施分析、公共服務(wù)分析等功能模塊。

2.4 數(shù)據(jù)比對

系統(tǒng)面向地表覆蓋數(shù)據(jù)與土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，自動分析兩套不同分類體系、不同時期數(shù)據(jù)間的差異，實現(xiàn)基于行政區(qū)劃與管理單元、自定義統(tǒng)計單元的實時在線比對分析，并自動生成比對分析報告，為市縣數(shù)據(jù)變化檢測提供定量化支撐。系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)對比等功能。

3 結(jié) 語

(1)市縣地理國情普查成果應(yīng)用平臺發(fā)展了數(shù)字城市地理信息公共服務(wù)平臺的技術(shù)，提出了市縣地理國情普查成果應(yīng)用平臺構(gòu)建的理念，設(shè)計了應(yīng)用平臺的架構(gòu)、結(jié)構(gòu)與功能，形成了市縣地理國情普查成果應(yīng)用的方法體系，從庫、圖、表、文的視角將多源普查成果數(shù)據(jù)直觀、快速、有效地呈現(xiàn)給政府部門，不僅拓展了地理國情普查成果的使用范圍，而且深化了地理國情普查成果的應(yīng)用價值。

(2)市縣地理國情普查成果應(yīng)用平臺可以作為地理國情普查信息發(fā)布的工具載體，共享各類普查空間信息服務(wù)，同時也能為具體的專題應(yīng)用和其他系統(tǒng)提供地理國情數(shù)據(jù)支持與軟件支持。平臺通過普查數(shù)據(jù)發(fā)布、展示、管理、分析，提供地理國情公共服務(wù)，為公眾了解市縣基本情況提供了透明窗口，為政府部門的決策提供有力保障。

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