智慧城市管理共享系统的设计与实现

韩清莹

(山西省遥感中心，山西 太原 030001)

随着社会经济的发展，地理空间信息已经成为城市管理、大众日常生活不可缺少的组成部分，地理空间信息为资源、环境、灾害、交通、城市发展等诸多与社会可持续发展密切相关的领域提供全新的技术支持和全方位的信息服务，在很大程度上改变了诸多行业的生产方式，有力地推动了社会经济的全面发展。近年来，太原市的城市信息化建设快速发展，已经初具规模，但时空数据标准不够完善、数据更新不够智能及时态数据缺乏等问题尚存，一定程度上制约了城市管理智能化发展的进程。为加快推进智慧城市管理建设进程，满足城市运行、管理与服务的自动化、智能化需求，改变单一底图的共享模式，2015年7月，智慧太原时空信息云平台正式启动实施建设，其中智慧城市管理共享系统是智慧太原时空信息云平台(政务版)的重要应用示范系统，系统的建成实现了基于时空实体对象的双向和多向信息共享，解决了数据时空特征关联融合、动态增量更新等问题，充分运用大数据、物联网、云计算等先进技术，为智慧太原的探索与建设提供时空信息服务，推动形成更为先进的城市发展理念和模式[1-4]。截至2017年底，项目一期工程已经建设完成，本文结合工作实际阐述了智慧城市管理共享系统的建设思路。

1 系统建设目标

智慧城市是数字城市发展的高级形态[5]，智慧城市建设是推动城镇化发展的重要动力[6]。智慧太原管理共享系统，首先充分利用数字太原地理信息公共平台的数据和成果，搭建三维城市管理基础平台，实现城市管理部件的二三维可视化，地下管线的三维可视化，城市传感器的在线监测等功能。实现智慧太原时空云平台和数字化城管两个系统之间共享数据的同步，将智慧太原时空云平台中传感器的实时动态数据同步到数字化城管系统中，实现两个系统之间共享数据的同步。

2 系统建设内容

在现有数字城管的基础上进行数据资源的整合共享，主要包括：

(1) 资源整合共享。进行资源整合共享包括基础网络资源、数字城管系统软硬件设备资源等的整合共享。

(2) 智慧城市管理共享数据库建设。建设智慧城市管理共享数据库，包括基础数据资源、单元网格数据库、城市部件数据库、城管事件数据库、三维和地下管网数据库等数据库的整合与建设。

(3) 智慧城市管理系统建设。

a. 城市管理部件监控：集成数字化城市管理系统中已有的城市部件数据、已建成的视频信号，共享视频监控资源；结合GIS应用系统，实现对城市部件的全方位、全时段的可视化显示。

b. 城市管理事件监控：集成数字化城市管理系统中已有的城市事件数据，结合GIS应用系统，实现对城市事件的全方位、全时段的可视化显示。

c. 城市管理人员监控：集成城市管理通的实时动态监控数据，结合GIS应用系统，实现对城市管理人员的定位情况显示。

d. 物联网监控：集成物联网在线监测数据，结合GIS应用系统，可以实现数字化城市管理系统中的监测传感器数据的接入和定位显示。

e. 地下管线展示：集成地下管网数据，结合GIS应用系统，可以实现太原市地下管线数据的浏览、查询。

f. 数据共享交换：将太原市最新的地下管线系统中的地下管线数据，实时更新到智慧太原时空数据库中，把数字化城市管理系统的城市部件及传感器的更新数据，实时更新到智慧太原时空数据库中。将智慧太原平台中传感器的实时动态数据同步到数字化城市管理系统中，保持两个系统之间共享数据的同步。

3 系统总体设计

3.1 总体框架

云平台采用四层结构和三类支撑，分别是基础设施层、时空数据层、功能软件层、开发接口层和知识引擎的支撑、运维与监管的支撑、政策法规与标准规范的支撑[7-8]，如图1所示。

图1 系统总体架构

基础设施层是云平台的运行硬件、网络及虚拟化环境；时空数据层是部署在云中的时空信息数据和物联网节点地址数据，以服务的形式向外提供；功能软件层不仅包括地图类的功能软件，还包括一个开放环境，供各专业部门功能软件寄存在云中；开发接口层是部署在云中的各类二次开发API接口。知识引擎在汇聚功能软件、开发接口和时空数据特征，以及专题应用需求的基础上，建立知识库，形成具有一定学习能力的驱动引擎，根据用户提供的关键信息，实现资源的自动或智能组装，按需提供服务；运维与监管确保整个云平台持续更新和安全运行，同时分级对用户进行授权、监督和管理。政策法规与标准规范是维护国家安全、促进资源共享和运营服务的保障。

3.2 技术路线

智慧太原时空信息云平台中智慧城市共享系统采用B/S的方式，J2EE技术平台，基于SOA的体系架构，数据库采用Oracle Database Enterprise Edition 11 G，应用服务器采用Tomcat、JBOSS、Weblogic，应用支撑层采用ESB企业服务总线技术，如图2所示。

图2 系统总体技术架构

3.3 软件部署设计

智慧城市管理共享系统部署在政务云环境中，系统可以通过接口调用数字太原和智慧太原时空信息云平台最新的数据，可以实现城市部件管理及地上、地下的三维浏览，为将来的智慧城市管理系统提供基础的平台功能，为管理者提供更加直观的数据依据。

4 数据库设计

4.1 数据库建设要求

智慧城市管理共享数据库是在已有数字城管系统的基础上，对基础地理信息数据和数字城管专题数据进行整合共享。基础地理数据库是智慧城市管理平台建设的基础，内容涵盖了太原市基础、环境、城市建设、历史文化保护、人文、社会经济等众多的空间信息和非空间信息；智慧城市管理专题数据库共分为4大模块，包含单元网格数据库、城市部件数据库、城管事件数据库、三维和地下管线数据库。

4.2 数据库建设内容

4.2.1 基础地理信息数据

太原市利用已有的各比例尺、各类型的基础地理信息数据建立的覆盖全市域、多尺度、多类型的基础地理信息数据库；太原市建城区利用基础地理信息框架数据生产的三维精细建模成果数据；数字太原建成的煤炭工业管理系统、环保监测系统、基准地价管理系统、数字城管系统等应用示范系统集成的各行业数据；同时基于GeoStar建成了天地图·太原服务平台，为解决各部门之间的数据孤立、单一、不能共享的问题提供了基础，提高了政府部门的工作效率，增强了决策的科学性，促进了太原市信息资源共享和充分利用。

4.2.2 数字城管专题数据

太原市于2009年建成覆盖全市的数字化城市管理信息系统，以1×104km2为基本单位在全市范围内划分网格单元，同时将城市部件信息逐一编码、定位，将城市管理区域按照部门职责逐一细分，科学整合电子政务网、劳动保障网和12345便民服务热线，形成“大城管”格局和“一站化”业务模式[9-11]。为了进一步扩展数字化城市管理系统的管理内容，提升城市管理综合水平，在太原市已建成的数字化城市管理系统基础上，深入调研全市供水、供暖和供气等地下管网现状，整合共享现有的信息资源，开发系统接口与数字化城市管理系统进行有效对接，地下管网基础设施纳入数字化城市管理系统内管理，实现对地下管网在线智能检测与综合管理，达到覆盖地上地下智慧城市综合数字化管理目标。

5 系统功能建设

通过应用、整合智慧太原提供的各项技术进行智慧城市管理建设，创新城市管理体制，优化再造城市管理流程，提升对辖区居民、企业的服务水平，提高服务效率，建立创新的服务机制，为广大市民、企业提供良好的生活、居住和工作环境，建立城市网格化管理与服务系统，提升城市精细化管理和服务水平，实现城市管理资源共享。通过智慧城市管理共享系统负责完成数据库的日常维护、数据更新、用户管理等工作。实现基于GIS地理系统进行城管事部件信息查询，视频监控点的接入、查询，人员轨迹查询等功能。

5.1 二维地图

通过获取数字城管系统数据，完成在二维地图上进行城管事件、城管部件信息的展示和查询浏览功能。在二维地图中进行事件信息的查询、定位及详细信息的查看；进行部件信息的查询、定位及详细信息的查看。

5.2 三维地图

实现地图浏览能够实现地图的放大、缩小，漫游地图、鹰眼功能、全图显示、前一视图/后一视图切换、地图比例尺设置、当前状态显示、地图切换和地图刷新等功能;能够实现按道路名称、按单位、按图幅号等条件实现对地图的快速检索与调图操作。支持在三维模型中任意的浏览移动。系统要求具备地上、地下的三维切换功能，可以在三维环境下同时查看地上和地下的情况，实现三维可视化查询和定位功能，如图3所示。

图3 城市管线分布三维可视化地图

5.3 二三维联动

系统应能整合各类基础信息和业务信息，叠加数字太原提供的最新影像数据和城市三维模型数据，完成二维地图与三维数据集成，实现二三维联动。

5.4 监督指挥

集成“城管通”的实时动态监控数据，实现在智慧太原云平台对城管人员的定位情况显示。

5.5 视频监控

在智慧城市管理共享系统中，结合GIS应用系统，实现视频监控的接入和可视化。并可以对数据进行维护。

5.6 资源管理

系统可以获取数字化城管系统中城市部件数据，并对获取的数据进行维护；可以获取数字化城管系统中单元网格划分数据，并对获取的数据进行维护；可以获取数字化城管系统中事部件类别数据，并对获取的数据进行维护；可以获取数字化城管系统中地理编码数据，并对获取的数据进行维护。

5.7 系统管理

系统管理包括个人信息维护、用户管理、机构管理、角色管理、系统字典管理等功能。

6 结 语

太原市的智慧城市管理共享系统通过采用时空数据的组织、管理与查询，资源的按需配置和动态调度，个性化平台与应用的按需定制及地理信息功能、数据、界面的云服务等技术，建立了智慧城市管理的分析模型和辅助决策系统，基于智慧太原时空信息云平台，实现了城市管理与其他行业间的信息共享和相互协作，使城市管理实现了由部件管理到事件管理、由粗放管理到精细管理、由多头管理到统一管理、由被动管理到主动管理、由事后管理到事前管理，进一步优化了城市资源的配置，有效地提高政府工作效率、提升城市管理水平，提升政府服务功能，促进社会和谐发展；对于太原市扭转资源、环境双重约束，突破资源型城市的多种束缚，推进经济建设向低碳经济、绿色经济转型，实现城市的可持续发展具有重要作用。