数字化城市管理新模式信息系统设计与开发.doc

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1、数字化城市管理新模式信息系统设计与开发摘要：本文探讨了数字化城市管理新模式信息系统设计的一般原则、总体架构和主要子系统，并对SOA、WebGIS、工具化构建技术等关键技术和技术特点进行了具体阐述。关键词：城市管理数字化新模式SOAWebGISAjax引言数字化城市管理新模式中，基于城市电子政务专网和无线通讯网，运用空间网格技术、地理编码技术、嵌入式地理信息引擎技术以及WebGIS技术，以数字城市技术和数字化城市管理新模式业务为依托建设而成的数字化城市管理信息系统发挥了重大作用。本文在承担多个试点城市（城区）的系统建设经验基础上，归纳系统建设的一般原则，总体架构设计、关键技术、主要子系统构成，以

2、及构建技术应具备的特点。一、总体设计原则以数字化为手段，充分挖掘、利用现有城市管理资源，如政府公开热线电话等，对人员、设备、信息等进行整合，建立一个功能先进、责任明确、流程合理、责权利一体化、监督考评与处置结果挂钩的数字化城管系统。系统的主要设计原则如下：1.标准化原则：系统建设应严格遵循有关国家标准、行业标准和地方标准，特别是住房和城乡建设部发布的与数字化城市管理新模式相关的一系列行业标准。2.先进性原则：在系统的总体设计上，应采用先进且成熟的技术，使得设计尽可能合理、先进。3.安全性原则：由于系统所涉及数据的安全性至关重要，系统应提供完善的安全和保密体系，以解决外部非法用户访问网络，内部合

3、法用户的越权访问，意外的数据损害，用户误操作等安全问题。4.扩展性原则：系统设计中要保证系统结构模块化、服务化，软件平台可以积木式拼装，保证系统具有较长的生命力和扩展能力，满足系统不断升级的要求，以适应后续工程、有关政策法规、信息技术的发展变化。5.稳定性原则：稳定性是指系统的正确性、健壮性两个方面，一方面系统在提交之前应该进行各种标准测试，把错误减少到最低程度，保证系统的正常的运转；另一方面，系统必须有足够的健壮性，有很好的容错能力。二、总体架构设计系统采用面向服务的应用程序开发方法进行设计，遵循SOA（ServiceOrientedArchitecture）架构1、强调各类基础资源的复用和

4、可扩展性，以服务应用的方式完成系统功能，采用门户技术实现对现有系统和资源的整合与集成。系统的总体架构如图1所示，从系统外部来看，主要是交互接入系统和各个业务应用子系统；从系统内部来看，主要是依托于企业服务总线（ESB）2的应用集成。系统核心层为基础服务组件单元，底层组件按照功能需求进行服务的封装、注册、发布、暴露，各个业务应用子系统通过对服务的配置管理，形成业务功能模块。（如图1）系统总体架构建筑在层次模型之上，包括接入层、应用层、服务层、数据层和硬件网络层五个层次。系统各个层次具体说明如下：接入层。主要提供城管通、电话、大屏幕、视频监控、业务终端等多种接入方式，面向系统管理员、监督员、监督中

5、心、指挥中心、各专业单位、各级领导和社会公众提供相应的服务。各种终端用户通过统一门户来登录到各个应用系统。用户认证基于CA身份认证体系，屏蔽外部非法用户访问。用户只要通过CA登录后，就可在各应用系统间相互切换而无需多次重复登录，不同应用系统对通过CA身份认证的用户，根据权限划分分别赋予相应的权限，避免合法用户的越权访问。应用层。主要包含业务应用系统，为系统用户提供业务处理、交互服务的工作平台。按照住房和城乡建设部的系列行业标准的规定，业务应用系统可分为九个标准子系统，即监管数据采集子系统、监督中心受理子系统、协同工作子系统、地理编码子系统、监督指挥子系统、综合评价子系统、应用维护子系统、基础数

6、据资源管理子系统、数据交换子系统3，以及其他扩展子系统，如移动督办子系统、视频监控子系统以及各专业管理子系统等。其中，数据交换子系统是一个重要的子系统，在数据管理服务和接口管理服务的支撑下实现市、区两级平台数据库与应用系统之间的数据交换、流程衔接。应用层是整个系统的业务逻辑集中点，直接为用户提供服务。在SOA体系架构下，应用层可以十分灵活地按需进行扩展。服务层。是业务应用系统的运行平台，由各种中间件、服务组件和接口组成。主要包括工作流服务、业务操作服务、GIS应用服务、地理编码服务、查询统计服务、数据管理服务、认证管理服务、用户管理服务、权限管理服务、配置管理服务、应用管理服务、接口管理服务。

7、服务层是整个业务实现的支撑，也是将来系统功能扩展的基础。服务层为系统的模块高复用性和功能可扩展性提供保障。数据层。包含系统的数据库资源，包括与城市管理相关的多个数据库的建设，涉及内容和领域广泛，既包括各种类型空间数据库的建设，如基础地理空间框架、单元网格、城市部件、地理编码等数据库的建设，又包括城市管理业务数据库的建设，如工作流数据库、组织结构数据库、城市管理上报问题（部件问题和事件问题）数据库、城市管理指标评价库等。硬件网络层。主要是系统的运行保障层，包括公众因特网、无线通信网和政务专网等网络资源，还包括机房系统、网络管理系统、统一接入系统（呼叫中心）、服务器系统、存储系统、备份系统等，为系

8、统提供通信、安全等基础设施。系统建设在标准体系、信息安全体系的框架内，通过中心数据库群把系统用到的数据进行集中统一管理，在工作流引擎、GIS平台和中间件构成的运行平台基础上，实现数字化城市管理应用系统的各项功能。安全保障贯穿于系统的整个建设过程，系统建设严格按照政务信息化安全建设方面的规定，进行安全保障系统建设。三、关键技术（一）采用面向服务的应用程序开发方法面向服务的应用程序开发（Services-orienteddevelopmentofapplication，SODA）是一种重要的开发模型，它使得系统建设能够在转换到面向服务架构的过程中调整业务流程4-5。对SODA而言，所有资源（从前端

9、的UI组件到与后端外部业务合作伙伴的交互）都被认为是服务。SODA开发人员更多地注重应用程序内部及其相互之间的数据流和流程流。（二）采用SOA体系架构实现系统的服务化、组件化考虑到数字化城市管理新模式建设的复杂性，可以扩展的体系架构具有较强的生命力，因此采用SOA体系架构，实现系统的服务化和组件化，更好地整合信息资源。SOA是一种构造分布式系统的方法，它将业务应用功能以服务的形式提供给最终用户应用或其他服务，图2为SOA参考体系架构6。采用这种体系架构，有助于在变化迅速的环境中取得成功，能够充分利用现有资源、更易于集成和管理，减少成本，增加复用。（如图2）各子系统访问和调用的服务组件主要包括：

10、工作流服务、业务操作服务、GIS应用服务、地理编码服务、查询统计服务、数据管理服务、认证管理服务、用户管理服务、权限管理服务、配置管理服务、应用管理服务、接口管理服务，详见表1。（三）采用无线数据采集技术实现问题快速上报监管数据无线采集子系统采用了移动通讯技术、移动定位技术、嵌入式地理信息发布技术、高可靠性的数据压缩和加密技术以及多媒体信息采集技术等先进技术,通过这些先进的技术和手段形成科学的数据采集和更新机制，为政府城市管理的应用提供实时高效的多媒体信息采集手段。监管数据无线采集子系统具有如下特点：表1数字化城市管理信息系统服务组件实时通讯：移动终端和后台服务端之间能够在任何时候、任何地方进

11、行按需实时通讯，保证移动终端的数据信息始终和后台保持同步。移动办公：以GSM/GPRS/PSTN公网为传输介质，就目前而言GSM/GPRS网已遍及世界各个角落且几乎无盲点，也就是说，只要是电话（包括手机）所能到达的地方，就可以实现随时随地移动办公。动态更新：通过无线网络实现移动终端中空间数据和业务数据动态更新，实现“监管数据无线采集系统”软件动态更新。携带方便：数据查询、采集端体积小重量轻，携带非常方便。安全传输：对关键数据进行加密，保证数据传输安全。升级能力：只需对移动终端系统的软件进行升级，便可很方便的选择使用CDMA、GPRS及3G等多种无线通讯网络。（四）采用多种GIS技术实现地理信息

12、应用数字化城市管理新模式之所以运行有效，就在于对城市管理对象和责任区域的精细化管理，这其中，GIS技术发挥了十分重要的作用。数字化城市管理新模式用到的GIS相关技术包括WebGIS技术、地理编码技术、单元网格技术、嵌入式地理信息系统引擎技术等。WebGIS是指利用广域网向各类用户提供地理空间信息服务的地理信息系统，是Internet与GIS结合的产物7。WebGIS技术的瓶颈之一是如何解决海量空间数据的传输和存储问题，因此空间数据的组织与管理技术就显得尤为重要。需要选择一个好的空间数据引擎，采用无缝数据联结方式，使得数据的检索效率大大增强。问题发生位置的准确描述的方法之一是依托地理编码技术。该

13、技术提供一种把具有地理位置的信息资源赋予地理坐标、进而可以为计算机所识别的方式。通过地理编码，将城市地址空间化、数字化和规范化，在地址名称与地址实际空间位置之间建立起对应关系，实现地址空间的相对定位。地理编码可以使城市中的各种数据资源通过地址信息反映到空间位置上来，在各种空间区域内达到信息的整合。通过地理编码技术对城市部件、事件进行分类分项管理，实现城市管理由盲目到精确、由人工管理到信息化管理的转变。在城市管理中，为了分层次精确管理，还采用单元网格技术，以社区为基础，根据属地管理、地理布局、现状管理、方便管理、负载均衡、无缝拼接等原则，划分单元网格，同时，兼顾了建筑物、城市部件的完整性和便于管

14、理监督的考虑。通过地理单元网格的划分，将城市管理部件、道路、社区、门址、建筑物、企事业单位、地名等要素直接建立地理位置关系，使单元网格逐步成为城市各类要素与地理位置关联的重要基础。将城市划分为区（县）、街镇、社区和单元网格四个层次，分层、分级，实现主动式的城市管理模式。明确每个层次城市管理的责任，通过分区即时监控，随时掌握城市的现状，及时处理城市管理中发生的问题。嵌入式地理信息系统引擎安装在城管通中，用于城市管理监督员对各种事件和部件信息进行快速定位和查询。嵌入式地理信息系统引擎全面支持PocketPC,SmartPhone等各种智能手机平台，提供基本地图浏览功能，并结合城市管理需要，提供部件

15、、事件、网格定位功能和地理编码查询功能。同时，嵌入式地理信息系统引擎在“城管通”设备上保证问题定位快速准确。（五）采用Ajax技术增强用户体验在数字城管系统的应用过程中，主要使用浏览器调用表单、图片、地图等城管信息。目前网络传输主要采用的是HTTP协议，用户在进行调用服务页面的过程中，会遇到地图调用速度慢的情况，对于城市管理问题上报、传递和接收的及时性、可靠性造成一定的影响。对这一问题，可采用Ajax（AsynchronousJavaScriptandXML）技术来解决。Ajax的工作原理相当于在用户和服务器之间增加一个中间层，使用户操作与服务器响应异步化8-9。这样，不是所有的用户请求都提交

16、给服务器，像一些数据验证和数据处理等都交给Ajax。利用Ajax技术可以把服务器负担的一些工作转移到客户,以使系统正常运行，保证页面的连贯性、快速响应，以提高工作效率。四、构建技术的特点住房和城乡建设部先后公布的三批共51个试点城市（城区），覆盖了全国25个省市自治区。这些东部西部、南方北方的城市（城区）因管理内容、管理基础、投资规模等方面的差异，存在着不同管理模式和不同应用需求。为使系统能够适应各类城市试点实践中管理模式发展的需要，系统应具备如下几方面技术特点：（一）采用工具化构建技术实现业务和数据扩展。系统提供的“应用维护子系统”和“基础数据维护子系统”基于工具化构建理念开发，可以使系统管

17、理员在不用编码、不用了解系统的详细结构情况下，通过简单的可视化界面操作完成系统与数据的日常维护和不断扩展，具体包括部件事件分类、部件事件处置标准、专业部门、业务人员、流程、表格、地图等信息配置，使系统数据和功能在应用过程中得到逐步扩展，保证系统具有良好的扩展性。（二）灵活的工作流引擎和业务模型，能够适应不同类型的数字化城市管理模式。经过数字化城市管理系统试点实践，已经形成区级一级监督一级指挥、市区协同一级监督两级指挥、市区协同两级监督两级指挥、市区协同一级监督一级指挥、县级一级监督一级指挥、县镇协同一级监督两级指挥等多种管理流程和业务模型，系统需要适应不同城市特点和变化发展的需求。（三）可扩展

18、的综合评价体系，全面支持住房与城乡建设部行业标准城市市政综合监管信息系统绩效评价（注：已通过审查，待发布实施。）的标准化综合评价体系，并能够根据不同地区、不同阶段对城市管理工作绩效评价的需求进行扩展。（四）强大的数据挖掘应用能力。对不断积累起来的大量的实时业务运行数据进行深化的量化分析，提供如问题高发区域分析、高发时段分析、趋势分析等功能，逐步为城市管理决策分析提供更多的信息支持。五、结束语数字化城市管理新模式信息系统的设计与开发除了需要选用良好的架构模式和先进的技术之外，还需要针对不同城市的特点，设计出适应性更强的系统。本文在系统设计上采用SOA架构，能够更好地实现系统服务化、组件化，有效地

19、整合多种信息技术和信息资源，包括空间网格技术、地理编码技术、嵌入式地理信息引擎技术以及WebGIS技术等，具有良好的扩展性，为新模式业务运行及不断发展的需要提供强有力的技术支撑，从而实现精确、敏捷、高效、全时段、全方位覆盖的城市管理模式。在系统的开发过程中，还需要考虑采用Ajax等技术带给用户更好的体验。参考文献：1.童鑫，李军义.面向SOA的企业服务总线研究与实现J计算机应用，2008，28（3）：819-822.2.BEA.企业门户集成和企业服务总线(ESB)EB/OL.2004-04-08/2008-05-25.3.CJJ/T106，城市市政综合监管信息系统技术规范S，中国建筑工业出版社

20、，2005.4.BEA.面向服务架构和面向服务的应用程序开发EB/OL.2005-11-01/2008-05-25.5.IBM.IBMWebSphere开发者技术期刊：WebSphereIntegrationReferenceArchitecture简介基于服务的企业级业务集成基础EB/OL.2005-08-17/2008-05-25.6.BEA.BEA的SOA参考架构：业务敏捷性的基础EB/OL.2008-05-20/2008-05-25.7.李飞雪，李满春，梁健.基于SOA的WebGIS框架探索J计算机应用，2006，26（9）：2225-2228.8.GarretJJ.Ajax：ANewApproachtoWebApplicationsEB/OL.2005-02-18/2008-05-25.9.MurrayGAsynchronousJavaScriptTechnologyandXML(AJAX)WithJava2PlatformEB/OL.2006-10/2008-05-25.