上海市“七人普”建筑物清查信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

禹 雷,馮 冰

(1.上海市測(cè)繪院，上海 200063;2.江蘇省測(cè)繪資料檔案館，江蘇 南京 210013)

0 引 言

人口普查是全面掌握人口狀況的重要手段，也是最基本、最重要的國情國力調(diào)查。定期開展人口普查，可以查清我國人口在數(shù)量、結(jié)構(gòu)、分布和居住環(huán)境等方面的變化情況，為科學(xué)制定國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展規(guī)劃、統(tǒng)籌安排人民物質(zhì)和文化生活提供科學(xué)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐[1-2]。

2020年，我國迎來第七次全國人口普查，這是黨的十九大后開展的首次人口普查，是決勝全面建成小康社會(huì)、推進(jìn)社會(huì)主義現(xiàn)代化國家建設(shè)新征程的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作[3]。為全面做好上海市第七次全國人口普查準(zhǔn)備工作，明確普查區(qū)邊界，落實(shí)普查機(jī)構(gòu)和普查人員職責(zé)范圍，上海市開展了第七次人口普查建筑物清查工作[4]。

與以往的人口普查工作方式不同，第七次全國人口普查采用信息化技術(shù)進(jìn)行電子數(shù)據(jù)采集[5-6]。目前，國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)各種普查工作(例如地理國情普查、地下管線普查等)研發(fā)了許多適用性較好的地理信息系統(tǒng)，但是專門針對(duì)人口普查工作(尤其是普查區(qū)劃分和建筑物標(biāo)繪)的WebGIS系統(tǒng)目前還不多見[7-13]?？紤]到人口普查各階段工作的銜接性和可操作性，依據(jù)建筑物清查工作的內(nèi)容和流程，設(shè)計(jì)并研發(fā)了適用于上海市市情的建筑物清查信息系統(tǒng)，有效提高了上海市“七人普”建筑物清查工作的效率和質(zhì)量。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 業(yè)務(wù)流程

根據(jù)建筑物清查工作的流程和內(nèi)容，可細(xì)分為3個(gè)部分：邊界線核實(shí)、建筑物標(biāo)繪和普查小區(qū)劃分(圖1)。

圖1 上海市“七人普”建筑物清查工作流程圖

邊界線核實(shí)涉及村居委、街鎮(zhèn)、區(qū)級(jí)和市級(jí)4個(gè)級(jí)別用戶：首先，由區(qū)級(jí)用戶協(xié)助市級(jí)用戶核實(shí)區(qū)邊界，如果存在問題，由市級(jí)用戶進(jìn)行區(qū)邊界調(diào)整。然后，由街鎮(zhèn)用戶協(xié)助區(qū)級(jí)用戶核實(shí)街鎮(zhèn)邊界，如果存在問題，由區(qū)級(jí)用戶進(jìn)行街鎮(zhèn)邊界調(diào)整。接著，由村居委用戶協(xié)助街鎮(zhèn)用戶核實(shí)街鎮(zhèn)邊界，如果存在問題，由街鎮(zhèn)用戶進(jìn)行村居委邊界調(diào)整。最后，村居委用戶核實(shí)查看本村居委邊界的最終調(diào)整結(jié)果。

建筑物標(biāo)繪涉及普查指導(dǎo)員、村居委、街鎮(zhèn)、區(qū)級(jí)和市級(jí)5個(gè)級(jí)別用戶。普查指導(dǎo)員作為責(zé)任主體進(jìn)行建筑物標(biāo)繪、屬性信息填寫，完成后將結(jié)果提交至村居委用戶和街鎮(zhèn)用戶。村居委用戶負(fù)責(zé)對(duì)普查指導(dǎo)員提交的結(jié)果進(jìn)行審核并修改，然后街鎮(zhèn)用戶負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行街鎮(zhèn)用戶級(jí)別的審核，同時(shí)街鎮(zhèn)用戶可以查看當(dāng)前街鎮(zhèn)所有村居委建筑物標(biāo)繪的進(jìn)度，區(qū)級(jí)和市級(jí)用戶主要負(fù)責(zé)建筑物標(biāo)繪結(jié)果查看、統(tǒng)計(jì)和進(jìn)度統(tǒng)籌。

普查小區(qū)劃分涉及村居委、街鎮(zhèn)、區(qū)級(jí)和市級(jí)4個(gè)級(jí)別用戶。村居委作為普查小區(qū)劃分的實(shí)施責(zé)任主體，街鎮(zhèn)用戶負(fù)責(zé)對(duì)村居委用戶劃分的結(jié)果進(jìn)行審核，區(qū)級(jí)和市級(jí)用戶主要負(fù)責(zé)對(duì)結(jié)果進(jìn)行查看、進(jìn)度統(tǒng)計(jì)等。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

建筑物清查系統(tǒng)基于B/S架構(gòu)，用戶通過互聯(lián)網(wǎng)訪問系統(tǒng)，并根據(jù)行政區(qū)劃名稱或者行政區(qū)劃代碼進(jìn)行登錄，各級(jí)用戶在所管轄范圍內(nèi)進(jìn)行系統(tǒng)操作。

信息系統(tǒng)建設(shè)采用數(shù)據(jù)-服務(wù)-應(yīng)用三層體系架構(gòu)。其中，數(shù)據(jù)層包括基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)和清查專題數(shù)據(jù)。具體包括：① 大比例尺基礎(chǔ)地圖以及高分辨率航空影像數(shù)據(jù)；② 全市各級(jí)行政區(qū)劃數(shù)據(jù)(市、區(qū)、街鎮(zhèn)、村居委)；③ 全市建筑物數(shù)據(jù)；④ 全市普查小區(qū)數(shù)據(jù)；⑤ 各級(jí)用戶信息數(shù)據(jù)(市、區(qū)、街鎮(zhèn)、村居委、普查指導(dǎo)員)。

服務(wù)層基于Restful Service技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)層與應(yīng)用層的分離，主要包含：① 大比例尺基礎(chǔ)地圖與高分辨率航空影像切換顯示服務(wù)；② 用戶登錄以及密碼修改服務(wù)；③ 行政區(qū)多邊形編輯(拆分、挖洞、合并)以及區(qū)劃名稱添加服務(wù)；④ 普查指導(dǎo)員新增、刪除、修改密碼服務(wù)；⑤ 建筑物新增、刪除、圖形編輯以及屬性修改服務(wù)；⑥ 建筑物屬性批量導(dǎo)入導(dǎo)出服務(wù)；⑦ 建筑物標(biāo)繪結(jié)果一鍵審核服務(wù)；⑧ 各級(jí)用戶轄區(qū)范圍內(nèi)建筑物屬性統(tǒng)計(jì)分析服務(wù)；⑨ 普查小區(qū)劃分(拆分、挖洞、合并)以及名稱添加服務(wù)；⑩ 在線地圖打印服務(wù)。

應(yīng)用層負(fù)責(zé)與用戶的交互，主要包括用戶登錄、地圖顯示、行政區(qū)邊界調(diào)整、普查指導(dǎo)員新增、建筑物標(biāo)繪與屬性修改、建筑物屬性統(tǒng)計(jì)分析、普查小區(qū)劃分等功能。

1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

建筑物清查系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫采用MySQL進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)可分為空間數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)兩種。

空間數(shù)據(jù)主要包括基礎(chǔ)底圖數(shù)據(jù)、行政區(qū)邊界數(shù)據(jù)、建筑物數(shù)據(jù)以及普查小區(qū)數(shù)據(jù)：

(1)基礎(chǔ)底圖數(shù)據(jù)。包括大比例尺矢量地圖和高分辨率航空影像，通過地圖切片發(fā)布服務(wù)方式在建筑物清查系統(tǒng)中進(jìn)行調(diào)用并顯示，主要用于空間定位和地理信息參考。

(2)行政區(qū)邊界數(shù)據(jù)。以上海市第四次全國經(jīng)濟(jì)普查(簡(jiǎn)稱“四經(jīng)普”)成果為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在拓?fù)錂z查(是否重疊、是否有空隙、圖層之間是否無縫嵌套)和屬性檢查(屬性是否完整、是否準(zhǔn)確)之后導(dǎo)入空間數(shù)據(jù)庫，用于邊界線核實(shí)。

(3)建筑物數(shù)據(jù)。采用地理國情普查獲取的全市建筑物空間數(shù)據(jù)成果，在拓?fù)錂z查(是否重疊、是否自相交)和屬性檢查之后導(dǎo)入空間數(shù)據(jù)庫，作為建筑物標(biāo)繪工作的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

(4)普查小區(qū)數(shù)據(jù)。采用邊界線核實(shí)工作完成后生成的全市村居委邊界數(shù)據(jù)作為本底數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上通過普查小區(qū)劃分操作得到全市普查小區(qū)邊界數(shù)據(jù)。

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)主要包括上海市行政區(qū)劃表、用戶信息表等。其中行政區(qū)劃表包含村居委名稱、村居委行政區(qū)劃代碼、街鎮(zhèn)名稱、街鎮(zhèn)行政區(qū)劃代碼、區(qū)級(jí)名稱、區(qū)級(jí)行政區(qū)劃代碼。用戶信息表包含用戶名稱、用戶密碼、用戶級(jí)別、用戶權(quán)限等級(jí)等信息。

1.4 功能設(shè)計(jì)

根據(jù)建筑物清查工作的流程和內(nèi)容，系統(tǒng)可細(xì)分為3個(gè)子系統(tǒng)：邊界線核實(shí)子系統(tǒng)、建筑物標(biāo)繪子系統(tǒng)(移動(dòng)端和PC端)和普查小區(qū)劃分子系統(tǒng)。系統(tǒng)的主要功能如下：

(1)登錄管理。市級(jí)、區(qū)級(jí)、街鎮(zhèn)用戶根據(jù)行政區(qū)劃名稱登錄，村居委用戶根據(jù)行政區(qū)劃代碼登錄，初始密碼為系統(tǒng)統(tǒng)一預(yù)設(shè)密碼。同時(shí)為了數(shù)據(jù)安全，系統(tǒng)提供密碼修改功能。

(2)地圖顯示與影像切換。為了清晰顯示地物信息，便于各級(jí)用戶準(zhǔn)確核實(shí)區(qū)劃邊界和建筑物位置，系統(tǒng)以大比例尺切片地圖和高分辨率航空影像作為系統(tǒng)底圖，同時(shí)提供地圖和影像的快速切換顯示功能。

(3)村居委邊界顯示。普查指導(dǎo)員登錄系統(tǒng)后，系統(tǒng)自動(dòng)檢索用戶對(duì)應(yīng)的村居委，然后調(diào)取并顯示村居委邊界。

(4)建筑物顯示與拾取。普查指導(dǎo)員登錄系統(tǒng)后，自動(dòng)加載村居委邊界范圍內(nèi)的建筑物。系統(tǒng)支持用戶拾取建筑物，以便修改建筑物圖形或填寫屬性信息。用戶拾取建筑物時(shí)，建筑物將會(huì)高亮顯示。

(5)建筑物信息錄入。用戶拾取建筑物之后，自動(dòng)加載建筑物的名稱、地址等信息。用戶填寫或修改建筑物屬性之后，可以提交修改結(jié)果至數(shù)據(jù)庫。

(6)新增建筑物。對(duì)于地圖上不存在的建筑物，用戶可以通過繪制空間圖形的方式自行添加，在錄入屬性信息后，將新增建筑物信息提交至數(shù)據(jù)庫。

(7)刪除建筑物。對(duì)于系統(tǒng)中預(yù)加載、但實(shí)際中不存在的建筑物，系統(tǒng)提供刪除建筑物的功能。為了防止誤刪除操作，系統(tǒng)提供刪除建筑物的一鍵還原功能，還原后的建筑物保留原有的信息。

(8)建筑物圖形編輯。系統(tǒng)提供建筑物圖形編輯功能，用于對(duì)已有建筑物圖形進(jìn)行編輯。編輯功能包括添加節(jié)點(diǎn)、刪除節(jié)點(diǎn)、平移等功能。

(9)建筑物顏色標(biāo)識(shí)。為了區(qū)分不同建筑物的普查進(jìn)度，系統(tǒng)采用不同的顏色顯示建筑物圖形，例如用紅色表示未填寫屬性的建筑物、用黃色表示部分屬性未填寫的建筑物、用綠色表示全部屬性填寫完畢的建筑物。

(10)統(tǒng)計(jì)分析。建筑物核查工作進(jìn)度可按區(qū)、街鎮(zhèn)以及屬性等多種尺度或方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。通過查看普查指導(dǎo)員、街鎮(zhèn)、區(qū)級(jí)各級(jí)完成的情況，掌握建筑物核查工作的進(jìn)度。

(11)Excel數(shù)據(jù)導(dǎo)出。系統(tǒng)支持?jǐn)?shù)據(jù)以Excel方式批量導(dǎo)出?？捎糜谂坎榭唇ㄖ镄畔?，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)批量修改。

(12)Excel數(shù)據(jù)導(dǎo)入。系統(tǒng)支持?jǐn)?shù)據(jù)批量導(dǎo)入。在利用Excel數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能得到預(yù)設(shè)表格并進(jìn)行批量修改后，再導(dǎo)入系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)的批量更新。

(13)地圖打印。系統(tǒng)提供地圖顯示范圍的A4或A3紙打印功能，供村居委工作人員或者普查人員使用，用于工作溝通和標(biāo)記功能。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

基于Visual Studio開發(fā)平臺(tái)，以JavaScript和ASP.NET為主要開發(fā)語言，利用Bootstrap、Vue等前端開發(fā)框架以及Leaflet、OpenLayers等空間數(shù)據(jù)處理框架，利用WebGIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)了建筑物清查系統(tǒng)功能[14]。

2.1 邊界線核實(shí)子系統(tǒng)

邊界線核實(shí)子系統(tǒng)是基于系統(tǒng)預(yù)加載的“四經(jīng)普”行政邊界數(shù)據(jù)，由各級(jí)用戶依次對(duì)所管轄的下一級(jí)行政邊界進(jìn)行核實(shí)。如果發(fā)現(xiàn)與實(shí)際情況不一致，需要用戶對(duì)邊界進(jìn)行調(diào)整。

邊界線核實(shí)子系統(tǒng)的功能主要包括拆分、挖洞、合并以及添加名稱操作(圖2)。拆分是通過繪制拆分線將選中的圖形分割成兩部分，挖洞是通過在選中的圖形內(nèi)部繪制多邊形將圖形分割成兩部分，合并是將多個(gè)選中的圖形合并為一個(gè)整體圖形。在進(jìn)行拆分、挖洞或者合并操作后，需要通過“添加名稱”操作為新生成的圖形添加行政區(qū)劃名稱和行政區(qū)劃代碼。

圖2 上海市“七人普”邊界線核實(shí)子系統(tǒng)

2.2 建筑物標(biāo)繪子系統(tǒng)

建筑物標(biāo)繪子系統(tǒng)主要是針對(duì)系統(tǒng)預(yù)加載的建筑物進(jìn)行清查核實(shí)和屬性信息錄入。根據(jù)系統(tǒng)功能和操作用戶的不同，可分為面向普查指導(dǎo)員進(jìn)行外業(yè)信息采集的移動(dòng)端以及面向各級(jí)管理用戶進(jìn)行查詢和統(tǒng)計(jì)的PC端(圖3)。

圖3 上海市“七人普”建筑物標(biāo)繪子系統(tǒng)(移動(dòng)端)

移動(dòng)端通過掃描二維碼或者輸入網(wǎng)址的方式進(jìn)入系統(tǒng)頁面。根據(jù)普查指導(dǎo)員賬號(hào)和密碼進(jìn)行登錄，登錄系統(tǒng)后只顯示對(duì)應(yīng)村居委的邊界和建筑物信息，嚴(yán)格進(jìn)行權(quán)限控制。移動(dòng)端系統(tǒng)功能主要有建筑物增加、刪除、合并、移動(dòng)、節(jié)點(diǎn)編輯以及屬性填寫等。

PC端通過建筑物清查系統(tǒng)首頁鏈接跳轉(zhuǎn)的方式進(jìn)入，主要面向市、區(qū)、街鎮(zhèn)和村居委用戶。在輸入用戶名和密碼之后，顯示當(dāng)前用戶所管轄范圍內(nèi)的行政區(qū)劃列表，通過點(diǎn)擊行政列表的村居委節(jié)點(diǎn)，切換顯示對(duì)應(yīng)的建筑物圖形和屬性信息(圖4)。PC端系統(tǒng)功能不僅包含建筑物空間定位查詢、屬性修改、建筑物屬性列表批量上傳或下載，還可以實(shí)時(shí)查詢建筑物標(biāo)繪工作進(jìn)度、統(tǒng)計(jì)建筑物屬性信息等(圖5)。

圖4 上海市“七人普”建筑物標(biāo)繪子系統(tǒng)(PC端-在線地圖頁面)

圖5 上海市“七人普”建筑物標(biāo)繪子系統(tǒng)(PC端-統(tǒng)計(jì)頁面)

2.3 普查小區(qū)劃分子系統(tǒng)

普查小區(qū)劃分子系統(tǒng)是在邊界線核實(shí)和建筑物標(biāo)繪的成果基礎(chǔ)上，根據(jù)建筑物的戶數(shù)或者人數(shù)，將村居委邊界劃分為多個(gè)普查小區(qū)。

系統(tǒng)功能與邊界線核實(shí)子系統(tǒng)類似，主要包含拆分、挖洞、合并以及添加名稱功能。此外，系統(tǒng)還添加了實(shí)時(shí)顯示各普查小區(qū)人數(shù)/戶數(shù)的功能，可在村居委用戶劃分普查小區(qū)邊界時(shí)進(jìn)行參考(圖6)。

圖6 上海市“七人普”普查小區(qū)劃分子系統(tǒng)

在村居委完成普查小區(qū)劃分工作之后，需要將劃分結(jié)果提交到街鎮(zhèn)進(jìn)行審核，由街鎮(zhèn)確認(rèn)是否審核通過。與此同時(shí)，市級(jí)用戶和區(qū)級(jí)用戶可以查詢各個(gè)村居委的普查小區(qū)劃分工作進(jìn)度，包括村居委是否提交、街鎮(zhèn)是否審核通過、審核不通過的原因等等。此外，市級(jí)用戶還可以查看各區(qū)、各街鎮(zhèn)的工作進(jìn)度統(tǒng)計(jì)，包括村居委提交的進(jìn)度統(tǒng)計(jì)、街鎮(zhèn)審核的進(jìn)度統(tǒng)計(jì)等。

3 結(jié) 語

根據(jù)上海市“七人普”建筑物清查工作的流程和內(nèi)容，利用WebGIS技術(shù)設(shè)計(jì)并研發(fā)了建筑物清查信息系統(tǒng)，完成了行政區(qū)邊界核實(shí)與調(diào)整、建筑物標(biāo)繪和屬性填寫、普查小區(qū)劃分3個(gè)階段的信息數(shù)據(jù)采集與管理。隨著建筑物清查工作的開展與逐步推進(jìn)，系統(tǒng)的各項(xiàng)功能得到了項(xiàng)目檢驗(yàn)與不斷完善，達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)，很好地滿足了建筑物清查工作的實(shí)際需求，為各項(xiàng)工作內(nèi)容提供了便捷、高效、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐與技術(shù)支持。