MAPGIS市政公用数据中心集成开发平台.pdf

32建设科技 特 别 关 注 The Special Focus 数 字 城 市 市政设施是城市建设的重要内容， 加强市政设施的管理， 提高设施运营服务水平， 对城市的安全和发展具有重大意义。 当前我国城市化水平不断提高， 基础设施建设发展迅速， 城市 地下空间已形成大规模的错综复杂的供水、 排水、 燃气等管线， 地上则有路灯、公交站台、 道路、 桥梁等。 市政设施具有明显 的空间地理特征， 市政设施采用地理信息系统进行管理已经形 成了广泛的共识， 如供水管网地理信息系统已经在我国供水企 业得到了广泛的应用。 目前， 我国很多市政管理部门已经意识 到人工传统的管理方式已经跟不上城市经济与社会发展的需 要， 建设了面向专业管理需要的地理信息系统， 大大提高了管 理效率与水平。 市政行业G I S 信息系统建设的行业数据库G I S 格式不同、 技 术体系差异、 缺乏统一的规范标准， 造成了市政行业G I S 各自为 政， 形成了信息孤岛， 数据利用率不高。 而市政设施是一个有机 的整体， 市政设施管理工作中， 往往需要了解整个市政设施的空 间位置、 分布情况， 避免施工和维修造成不必要的损失。 如何解决市政数据集成共享程度不高与市政设施综合服务之 间的矛盾， 政府及市政设施主管部门如何有效集成海量市政设施 数据， 如何创新管理， 提高市政设施运行管理水平， 改善服务质 量已经迫在眉睫。 体系结构 我们按照多层体系结构建立M A P G I S 市政公用数据中心集成 MAPGIS市政公用数据中心 集成开发平台 □ 武汉中地数码科技有限公司 张忠贵 □ 中国地质大学信息工程学院 曾文 本文重点阐述了市政数据中心集成平台的体系结构、 关键技术以及平台特点。 基于市政数据 中心集成平台的应用， 使市政综合监管部门、 市政行业主管单位之间达成数据共享和功能集成， 企业可以在平台上有针对性地开发和使用业务系统。 形成了市政设施数据共享与集成的完整解 决方案，解决了市政设施数据难以共享，数据利用率不高的缺点，该平台多层次、多元化的信 息服务，为各项市政业务提供了有力支撑，是构建数字市政的理想平台。 开发平台（以下简称 M A P G I S市政数据中心平台） 。M A P G I S市 政数据中心平台主要由集成开发平台层 （简称数据中心） 、 市政设 施管理平台层、 市政设施运营平台层等三个部分组成， 各层都以 其下层提供的服务或标准为基础， 如图1 所示。 图1 MAPGIS市政公用数据中心集成开发平台体系结构 数据中心是中地公司的新一代G I S 构架技术， 提供数据仓库、 方法仓库、 流程库、 中间件目录、 系统目录、 用户目录的管理和 可视化表达， 方便进行系统搭建。 搭建式配置式系统构建模式相 对于传统的程序员编码开发方式，实现了 “零编程、 巧组合、 易 搭建” 的可视化开发， 用户和技术支持人员也可参与到系统构建 过程中来。 数据中心增强了G I S 适应需求不断变化的能力， 降低 了市政行业和综合应用系统的开发难度， 规定了数据组织协议、 组件接口标准、 中间件框架标准， 为市政行业和综合应用系统提 供了运行环境和配置工具。 建设科技33 研 究 篇 市政设施管理平台主要提供市政基础设施管理的基础支撑， 提供基础数据模型、 元数据管理、 功能仓库、 数据交换更新机制 等基础管理功能。 基础功能库包含数据管理基础功能库、 数据更 新基础功能库、 数据分析基础功能库、 市政设施三维模型、 市政 设施编码引擎等。 市政设施管理平台提供了市政基础设施元数据 标准， 通用的市政基础设施基础数据模型， 及可面向整个市政设 施应用的通用功能库。 市政设施运营平台主要满足市政行业和综合设施业务管理和 应用的需要， 包含市政行业数据模型、 应用功能库、 业务流程库、 运营数据接口等。 市政行业数据模型以市政基础数据模型为基础， 包含管网数据模型、 路灯数据模型、 公交数据模型、 路网数据模 型、 园林数据模型等， 在行业数据模型基础上构建面向各个行业 的信息系统。 市政基础设施应用功能库包含分析功能库、 业务功 能库及专题图功能库。 业务流程库包含数据更新流程、 巡检流程、 事故处理等流程。 市政运营数据接口主要提供以下接口 营业系 统接口、 用户管理系统接口、 调度系统接口、 实时监控系统接口 等接口。 数据中心、 市政设施管理平台与市政设施运营平台共同提供 了常州市政行业和综合应用系统应用所需的模型、 功能及流程来 源， 市政公用系统用户或管理员通过数据中心设计器、 动态表单 设计器、 工作流设计器、 数据目录配置工具可生成X M L 文件格式 的解决方案， 通过数据中心逻辑生成市政综合信息系统和市政专 业信息系统， 提供市政设施综合和行业运营与服务。 关键技术 1、 多层多类数据组织 城市市政设施数据具有海量数据、 关系复杂、 专业众多等特 点， 有效、 直观地对各种数据进行组织就显得尤为重要。 如果可 以分层和分类管理， 这样数据管理起来一目了然， 也便于查找， 分 类和分层是由用户自定义， 进行数据个性化管理的方法。 用户自 定义的分类和分层可以删除和修改。 例如，对于地图数据，您可以建立“地形图数据”分类，建 立“行政图”和“地形图”的分层，将“行政图”和“地形图” 分层拖拽到 “地图数据” 分类即可。 对于管网数据， 您可以建立 “综合数据” 分类， 建立 “污水管网” 、“燃气管网” 、“供水管网” 的分层， 将 “污水管网” 、“燃气管网” 、“供水管网” 分层拖拽到 “综合数据” 分类即可。 对于道路数据， 您可以建立 “道路数据” 分类， 建立 “现状道路” 、 “规划道路”的分层， 将 “现状道路” 、 “规划道路”分层拖拽到“道路数据”分类即可。对于空间位置 相关的非G I S 业务数据如工程数据， 您可以通过建立 “工程数据” 分类， 并将 “工程基本信息” 、 “工程外部矛盾” 分层拖拽到 “工 程数据” 中进行统一管理。 市政相关数据组织后在系统表现如图 2 所示。 2、GIS中间件支持的市政异构数据整合 各行业市政设施G I S 信息系统在建设过程中， 不可避免地 采用不同G I S 平台来构建市政G I S 应用系统。 传统的数据转换的 方式过程复杂，耗时较长， 不具备数据的现势性。异构G I S 数据 已经成为如何快捷方便地整合市政基础设施数据的主要障碍之一。 G I S 中间件不需要频繁进行数据格式转换又避免了很多重 复性劳动， 而且它允许用户在整合过程可以根据其管理不同层面 的需求筛选、清理、 过滤数据， 是解决异构G I S 数据带来的市政 基础设施整合困难的理想解决方案。 M A P G I S 市政数据中心平台的中间件目录对应于市政设施管 理常用的数据格式，提供A r c G I S 中间件、A u t o C A D 中间件、S D O 中间件等， 并且可以扩充其他数据格式的中间件， 为异构市政设 施数据的无缝集成提供基础。 3、地上、地面、地下三维模型 二维G I S 能够直观展现市政设施的位置及分布情况， 而桥梁、 路灯、 管线等相对地面的高程信息无法直观展现， 单纯从平面上 来看市政设施， 已经远远不能适应工作需要， 这就要求我们不但 要从平面， 更要从立体的角度去观察市政设施。 地上、 地面、 地下市政基础设施三维可视化可以直观再现城 市地上建筑物、 地面道路、 地下管线的真实分布， 有利于综合数 据的管理。 系统使用的空间建模方法通过高效的建模效率， 快速 建立三维型， 模拟虚拟现实景象， 能从不同角度观察地上、 地面、 地下市政设施的相对位置， 如图3 所示。 市政数据中心集成开发平台三维模型包含三维建模模块和三 维模型视图。 三维建模提供了多样的建模工具， 可以满足三维场 景模型构建需求。 包括 景观建模、 地形建模、 管线建模 （重点） 、 及第三方建模数据建模。 三维视图提供了三维场景的显示、 三维 场景交互漫游、 三维场景输出等功能。 对于三维场景的显示， 系 统提供了多种特殊效果的显示、 场景中光线的设置， 模型的材质 等设置， 能够使整个场景的显示效果更加真实， 更加符合用户的 要求。 三维场景交互漫游分别提供在二维底图、 三维场景中拾取 漫游路径功能， 支持用户创建并编辑漫游路径 ； 在漫游过程中， 用 户还可以利用界面控制条设置漫游方向、 漫游加速度等。 三维场 图2 多层多类数据组织 34建设科技 特 别 关 注 The Special Focus 数 字 城 市 景输出支持把场景中的三维模型数据导出为标准格式， 以便在建 模软件中进行编辑， 支持高分辨出图和三维场景的录制。 4、多层体系的信息发布平台 基于多层体系建立信息发布平台， 能够将数据服务、 业务 处理和 w e b 服务分离开。数据服务层负责空间数据的存储管 理，G I S 服务层负责事务处理、监控、信息排队，W e b 服务主 要负责响应用户的请求， 并将应用层处理结果返回到客户端。 G I S 服务层隔离了客户直接对数据服务器的访问， 保护了数据 库的安全， 基于多层分布体系， 当用户数量增大时， 可以部署 更多的G I S 服务器， 提高对客户端的响应， 而所有变化对客户 端透明， 通过负载均衡以及中间层缓存数据能力， 可以提高对 客户端的响应速度。 平台特点 1、市政多源异构数据集成 M A P G I S 市政数据中心平台内建了数据中心的构架和技术， 提供了市政多源异构空间数据与市政业务数据分布式集成和功能 整合的解决方案。 数据中心提供的数据仓库， 将分散于各个市政行业系统数据 库的数据采用U R L 协议逻辑组织起来， 可以定位到各种数据。 功 能仓库采用了绑定与代理技术， 支持U R L 协议标志的数据绑定多 个功能， 数据绑定的功能可以由各个系统开发商提供， 中间件目 录提供基础驱动工具和数据引擎， 以便对数据库进行逻辑和语义 层面的访问。 2、高度可配置 软件需要通过编码、 编译等一系列流程通过可执行程序的方 式提供给用户， 软件的修改需要软件提供商修改和发布， 其流程 往往较长， 并需要一定的费用。 基于M A P G I S 市政数据中心平台的市政公用信息系统，采用 系统设计器搭建形成，与传统软件的提供 方式存在差异，得益于平台内置的搭建配 置工具和运行时逻辑，市政公用信息系统 以解决方案（一系列 X M L 文件）的形式发 布，解决方案定义了市政公用信息系统软 件的行为与界面，用户可以自行修改解决 方案即可达到修改系统的目的。 M A P G I S市政数据中心平台采用解决 方案发布系统， 而不是传统的可执行程序， 决定了系统部分行为和界面的改变不需要 通过软件开发商即可完成，从而具备高度 的可配置性， 对于用户来来讲， 缩短了应用 的周期， 节省了成本。 图3 地上、地面、地下三维模型 图4 全生命周期的市政设施管理与运营 c 用户可配置的内容包括 系统初始化过程、 批处理过程、 应 用标题、 系统菜单、 工具条、 状态栏、 弹出菜单、 界面角色， 通 过可配置的内容用户可以自定义系统。 3、全生命周期的市政设施管理与运营 M A P G I S 市政数据中心平台可对市政全生命周期的管理和 运营提供支撑， 从规划设计到工程建设到运营维护到资产处置， 如图 4 所示。 规划设计。 平台的功能仓库可提供设计范围现状地图、 拆 迁分析、 项目投资估算、规划管理、 水力计算、 区域道路分析 等专业分析模型服务来辅助设计。 工程建设。 平台的功能仓库和流程仓库可提供工程管理、 道路与管线横纵断面服务来为工程建设提供支持， 提供离线编 辑、 数据编辑工具、 数据更新流程来录入工程竣工数据保证数 据的现势性， 从而更好地对工程建设进行管理。 运营维护。 平台的功能仓库和流程仓库可提供查询统计引 擎、 移动巡检养护、巡检大屏幕监控、 实时数据监控、 辅助事 故处理、 用户统一管理与分析、 维修管理等服务来辅助管理部 门对市政设施的巡检养护、 运行状态、 用户服务、 设施维修等 市政运营维护关键业务进行更精细化的控制。 资产处置。 平台的功能仓库和流程仓库提供资产统计、 设 施老化预警、 运营状况评估、 资产报废辅助管理部门更科学地 对市政设施资产进行处置。