省域測量標(biāo)志動態(tài)監(jiān)管信息系統(tǒng)研究
——以山東省為例

宋擁軍，王鳳嬌，劉現(xiàn)印

(山東省國土測繪院，山東 濟南250013)

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省域測量標(biāo)志動態(tài)監(jiān)管信息系統(tǒng)研究
——以山東省為例

宋擁軍，王鳳嬌，劉現(xiàn)印

(山東省國土測繪院，山東 濟南250013)

測量標(biāo)志是控制點成果的物質(zhì)載體，信息化監(jiān)管是加強測量標(biāo)志管護的重要手段。本文采用SOA架構(gòu)、Web Services、GIS及移動終端采集等技術(shù)，設(shè)計了省域測量標(biāo)志動態(tài)監(jiān)管信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了測量標(biāo)志信息的分布式集中統(tǒng)一管理，以及省、市、縣、所(分局)4級用戶的信息互連互通，滿足了測量標(biāo)志分級分類管理原則和業(yè)務(wù)需求，提高了測量標(biāo)志管理的工作效率。

測量標(biāo)志；信息化；動態(tài)監(jiān)管

一、引 言

測量標(biāo)志是標(biāo)定陸地和海洋測量控制點位置的標(biāo)石、覘標(biāo)及其他輔助設(shè)施等，是維持國家坐標(biāo)系統(tǒng)、高程系統(tǒng)、重力系統(tǒng)及其框架的基礎(chǔ)設(shè)施，對國民經(jīng)濟與國防建設(shè)、社會發(fā)展和科學(xué)研究發(fā)揮了重要的空間定位基準(zhǔn)作用。國家、省、市等各級政府十分重視測量標(biāo)志保護工作，出臺了系列法律法規(guī)，基本建立了分級分類管護制度。但由于測量標(biāo)志保護涉及面廣，存在問題比較多，測量標(biāo)志保護狀況不容樂觀[1]，尤其是“十二五”期間國家確定的現(xiàn)代化測繪基準(zhǔn)體系基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對測量標(biāo)志管護提出了更高要求。各地除了加強常規(guī)的定期巡查、維護、宣傳等措施外，信息化手段也日益成為重要支撐和選擇，不少地區(qū)和學(xué)者對標(biāo)志管理系統(tǒng)進行了研究和探討[2-4]，也基本實現(xiàn)了測量標(biāo)志信息的集中管理。由于有些系統(tǒng)架構(gòu)單一或封閉、功能設(shè)計側(cè)重于數(shù)據(jù)庫管理，忽視了各級測量標(biāo)志管理業(yè)務(wù)聯(lián)系，導(dǎo)致了數(shù)據(jù)庫更新維護不及時、不統(tǒng)一、不動態(tài)等問題，使得標(biāo)志分級管理對象和信息不準(zhǔn)確，在一定程度上影響了測量標(biāo)志的管護工作。針對這些問題，不少地方開始了新的探索，山東省也進行了一些嘗試。

鑒于山東省國土資源管理涵蓋土地、礦產(chǎn)和測繪3類行政管理職能，以及國土資源業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)基本延伸到基層單位(國土資源管理分局或所)的現(xiàn)狀和加強測量標(biāo)志管護的迫切需求，本文提出了一種基于SOA架構(gòu)和B/S模式的測量標(biāo)志動態(tài)監(jiān)管信息系統(tǒng)建設(shè)方法，可實現(xiàn)測量標(biāo)志信息分布式集中統(tǒng)一管理、互連互通和信息直報，提高省域測量標(biāo)志管理的工作效率。

二、系統(tǒng)設(shè)計

1.設(shè)計思路

基于省域國土資源業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，以及省、市(縣)地理信息公共服務(wù)平臺，構(gòu)建全省標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一和信息聯(lián)通的各級測量標(biāo)志數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建全省測量標(biāo)志動態(tài)監(jiān)管信息平臺，開發(fā)測量標(biāo)志綜合監(jiān)管等功能，橫向上實現(xiàn)與同級國土資源綜合監(jiān)管平臺集成，縱向上實現(xiàn)省、市、縣3級測量標(biāo)志管理部門的系統(tǒng)互聯(lián)和數(shù)據(jù)動態(tài)同步更新，促進測量標(biāo)志管理的規(guī)范化、巡查信息化、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化、信息更新的同步化、準(zhǔn)實時化，提升全省測量標(biāo)志管理、維護、巡查、使用、遷建等信息化水平。

2.總體架構(gòu)設(shè)計

根據(jù)標(biāo)志動態(tài)監(jiān)管的實際需求，系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計為6層：用戶層、表現(xiàn)層、應(yīng)用層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)層和基礎(chǔ)層(如圖1所示)。用戶是指本系統(tǒng)的省、市、縣(區(qū))、所(分局)級測量標(biāo)志管理及技術(shù)支撐用戶，通過不同角色完成特定功能和業(yè)務(wù)；表現(xiàn)層為用戶在客戶端Web瀏覽器中訪問標(biāo)志動態(tài)監(jiān)管信息系統(tǒng)網(wǎng)站時的界面，用戶根據(jù)界面中功能模塊進行可視化操作；應(yīng)用層為系統(tǒng)實現(xiàn)的各種功能模塊；服務(wù)層主要包括省、市級地理信息公共服務(wù)平臺遠(yuǎn)程提供的地圖可視化、數(shù)據(jù)與應(yīng)用分析服務(wù)等，以及本地開發(fā)的標(biāo)志專題地圖可視化、業(yè)務(wù)應(yīng)用、移動數(shù)據(jù)服務(wù)及空間數(shù)據(jù)引擎等，為應(yīng)用層提供支撐；數(shù)據(jù)層主要是指系統(tǒng)運行所需的公共地理框架數(shù)據(jù)(調(diào)用省、市級地理信息服務(wù)平臺提供的地圖服務(wù))、測量標(biāo)志專題和業(yè)務(wù)管理信息數(shù)據(jù)等；基礎(chǔ)層是整個系統(tǒng)研發(fā)和運維的基礎(chǔ)保障，它包括系統(tǒng)軟件(操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等)、應(yīng)用開發(fā)軟件(軟件開發(fā)平臺、GIS軟件等)、服務(wù)器，以及網(wǎng)絡(luò)通信、存儲備份、信息安全等系統(tǒng)。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

3.數(shù)據(jù)庫設(shè)計

系統(tǒng)數(shù)據(jù)主要包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、標(biāo)志專題信息和管理業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)等，后兩者通過測量標(biāo)志點的唯一的標(biāo)識進行關(guān)聯(lián)(如圖2所示)?；A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)主要來源于省級、地市級地理空間框架(地理信息公共平臺)中的電子地圖、地名地址、影像、興趣點(POI)等信息，為標(biāo)志管理提供了多尺度矢量或柵格地圖背景和較為準(zhǔn)確的標(biāo)志點定位服務(wù)。測量標(biāo)志專題信息數(shù)據(jù)來源于不同等級、不同類型標(biāo)志點的點之記等資料，主要包括標(biāo)志點概略空間位置信息及其點名、點號、類型、等級、建設(shè)時間、建設(shè)單位、所在地、所屬線路、完好情況、保管人等屬性信息。管理業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)主要包括標(biāo)志巡查、遷建審批、使用、維護、確權(quán)發(fā)證、費用、宣傳等管理業(yè)務(wù)信息和附件材料。

圖2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)

三、主要支撐技術(shù)

1.Web Services與服務(wù)式GIS技術(shù)

系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)采用面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)(SOA)、Web Services和服務(wù)式GIS等技術(shù)。SOA由各自獨立可復(fù)用的服務(wù)(接口)構(gòu)成系統(tǒng)功能，是粗粒度、松耦合的Web Services框架。Web Services是精確定義、封裝完善、獨立于其他服務(wù)所處環(huán)境和狀態(tài)的函數(shù)，各個服務(wù)可以通過標(biāo)準(zhǔn)接口進行通信，可以實現(xiàn)跨平臺異構(gòu)環(huán)境下的共享和復(fù)用[5]，逐步成為構(gòu)建跨平臺異構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)的主流技術(shù)。系統(tǒng)設(shè)計了標(biāo)志日常管理、巡查管理操作、遷建管理、門戶網(wǎng)站管理、費用管理、確權(quán)管理、使用管理、維護管理、系統(tǒng)管理等類函數(shù)和相應(yīng)的功能操作Web服務(wù)接口，軟件開發(fā)是通過對這些透明接口的調(diào)用來實現(xiàn)的。

服務(wù)式GIS融合了SOA、Web Services相關(guān)理念和技術(shù)，把GIS全部功能封裝為目錄、數(shù)據(jù)(WMS、WMT-S、WFS、WCS等)和功能(信息處理和空間分析服務(wù))等Web服務(wù)[6]，可被多種分布異構(gòu)平臺客戶端調(diào)用，并具備多源數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)聚合能力，改變了GIS應(yīng)用開發(fā)方式和信息共享模式。在本系統(tǒng)中，底圖數(shù)據(jù)服務(wù)和個別功能服務(wù)(路徑分析等)主要來源于省、市級服務(wù)式GIS(地理信息公共服務(wù)平臺)發(fā)布的服務(wù)，標(biāo)志地圖數(shù)據(jù)服務(wù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用功能服務(wù)分別來源于本地服務(wù)式GIS和Web服務(wù)器發(fā)布的服務(wù)。

2.信息分布式組織與集成技術(shù)

測量標(biāo)志分級管理的特點使得信息數(shù)據(jù)組織宜采用物理上分布、邏輯上集中的數(shù)據(jù)庫組織模式。作為測量標(biāo)志空間定位背景的基礎(chǔ)地理信息分別通過調(diào)用省、市級地理信息公共服務(wù)平臺提供的數(shù)據(jù)服務(wù)接口獲取的。標(biāo)志專題空間數(shù)據(jù)庫采用Oracle+ArcSDE模式在省、市級管理部門分別建立，Oracle是大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，與其他常用數(shù)據(jù)庫相比，支持海量數(shù)據(jù)、分布式、混合結(jié)構(gòu)、多開發(fā)工具等特點，具有高可用性、可擴展性、數(shù)據(jù)安全性、穩(wěn)定性等優(yōu)點。SDE空間數(shù)據(jù)庫引擎可以方便地管理和操作存儲在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，還可以滿足桌面版GIS軟件對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)進行訪問、調(diào)用等，制作成相應(yīng)可視化地圖文檔(MXD)并在本級服務(wù)式GIS服務(wù)器中發(fā)布。管理業(yè)務(wù)信息一般采用Oracle數(shù)據(jù)表形式在本地進行存儲和管理，對于附件材料等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以文件(JPG、DOC、XML)形式按規(guī)定目錄存儲。專題信息數(shù)據(jù)與管理業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)之間通過測量標(biāo)志點的唯一標(biāo)識碼與測量標(biāo)志專題數(shù)據(jù)庫進行關(guān)聯(lián)；省級標(biāo)志專題信息通過服務(wù)的方式供市、縣級監(jiān)管系統(tǒng)集成使用，反之亦然。

3.基于Android移動終端的巡查信息采集與直報技術(shù)

隨著移動終端技術(shù)的不斷發(fā)展，智能手機、平板電腦等移動終端逐漸具備了較強的計算、存儲和處理能力，以及觸摸屏、定位、視頻攝像頭等功能組件，擁有了智能操作系統(tǒng)和開放的軟件平臺。Android是比較流行的移動終端操作系統(tǒng)，擁有Linux核心、系統(tǒng)運行庫、應(yīng)用框架、應(yīng)用程序4層結(jié)構(gòu)[7]，具有開放性、不受束縛、方便開發(fā)等特點，擁有更多的開發(fā)者和消費者。本文設(shè)計的基于Android智能移動終端的實地巡查信息數(shù)字化采集技術(shù)實現(xiàn)了野外現(xiàn)場標(biāo)志信息的采集和存儲，并可通過GPRS、VPDN等技術(shù)或WiFi等無線局域網(wǎng)等在線或離線模式實現(xiàn)信息從移動端到服務(wù)器端的傳輸，基于統(tǒng)一的信息審核上報流程，形成了巡查信息從“所—縣—市—省”的逐級實時或準(zhǔn)實時直報和數(shù)據(jù)更新，實現(xiàn)了測量標(biāo)志管護現(xiàn)狀信息的及時同步。

四、系統(tǒng)功能設(shè)計與實現(xiàn)

1.系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境和工具

動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)采用了B/S模式的可視化界面設(shè)計，在Windows XP系統(tǒng)下的Visual Studio環(huán)境中，使用面向?qū)ο蟮腣isual C#語言進行開發(fā)；使用ArcGIS 服務(wù)器版軟件作為服務(wù)式GIS開發(fā)平臺，ArcGIS桌面版為數(shù)據(jù)處理平臺，利用ArcSDE提供的編程接口調(diào)用存儲在Oracle中的測量標(biāo)志專題數(shù)據(jù)。因此，系統(tǒng)開發(fā)所使用的開發(fā)環(huán)境和工具主要有Visual Studio 2008、ArcGIS Server 10.0、Oracle 10g、ArcSDE for Oralce 10g、Windows Server 2003中文企業(yè)版。

移動端巡查信息采集與直報系統(tǒng)在Android 3.2操作系統(tǒng)下的Eclipse+adt開發(fā)環(huán)境中采用Java語言進行開發(fā)，數(shù)據(jù)庫采用SQLite。

2.系統(tǒng)功能設(shè)計與實現(xiàn)

系統(tǒng)設(shè)計了省、市2個版本，版本間除管理、審批范圍和業(yè)務(wù)流程等略有差異外，功能基本相似，主要包括測量標(biāo)志日常管理、巡查管理、遷建管理、用地確權(quán)管理、使用管理、維護管理、科普宣傳、費用管理、系統(tǒng)管理9個模塊及基于Android系統(tǒng)巡查信息采集直報等。

(1) 日常管理

主要包括測量標(biāo)志信息的空間可視化管理、定位導(dǎo)航、編輯、查詢和專題匯總統(tǒng)計等功能。通過測量標(biāo)志專題圖層的選擇、放大、縮小、平移、空間量算等操作實現(xiàn)空間可視化管理。通過標(biāo)志點坐標(biāo)、名稱和路徑分析等實現(xiàn)測量標(biāo)志快速定位和導(dǎo)航功能；通過空間幾何選擇和屬性條件實現(xiàn)標(biāo)志的查詢，并導(dǎo)出保存為Excel文件；通過標(biāo)志點的添加、刪除、修改等編輯，以及審核、瀏覽、查看等功能實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫維護(如圖3所示)；根據(jù)不同地市、區(qū)縣、標(biāo)志類型、標(biāo)志等級、標(biāo)志狀況等條件對測量標(biāo)志信息進行匯總和統(tǒng)計分析，并生成專題統(tǒng)計圖表(如圖4所示)。

圖3 測量標(biāo)志點的編輯

圖4 測量標(biāo)志專題統(tǒng)計分析

(2) 巡查管理

根據(jù)分類保護的原則，一、二、三類管護對象巡查的周期分別為季度、半年、一年，圍繞測量標(biāo)志的標(biāo)石、標(biāo)志、附屬設(shè)施及周邊環(huán)境的變化影響程度設(shè)計巡查信息表，包括文字屬性和近景、遠(yuǎn)景照片。巡查信息的采集與錄入由基層單位(國土資源所等)通過基于智能手機終端的采集填報和基于傳統(tǒng)采集手段的網(wǎng)絡(luò)填報兩種途徑完成，并通過縣、地市級用戶審核匯總后上報省級用戶?；竟δ馨ǎ貉膊闃?biāo)志點列表、巡查記錄的編輯、查看、對比分析、審核與上報；巡查臺賬填寫與生成；巡查信息抽查與記錄；巡查統(tǒng)計與分析等(如圖5所示)，為測量標(biāo)志定期巡查和督導(dǎo)檢查提供技術(shù)手段。

(3) 遷建管理

根據(jù)分級管理的原則，省、市、縣三級標(biāo)志遷建管理的對象范圍不同。屬于本級管轄的對象按程序在本級范圍流轉(zhuǎn)并審批(如D級GPS點)，屬于上級管理的對象按規(guī)定程序流轉(zhuǎn)并報上級審批(如C級GPS點需報省級審批)?；竟δ馨ǎ狠爡^(qū)標(biāo)志點列表、申請資料受理與編輯(表單填寫、材料掃描上傳等)、遷建審核(初審、復(fù)審、審批等)(如圖6所示)、結(jié)果通告、遷建項目管理和統(tǒng)計分析等。

圖5 巡查信息統(tǒng)計與分析

圖6 測量標(biāo)志遷建審核界面

(4) 其他管理功能

主要是測量標(biāo)志用地確權(quán)管理、使用管理、維護管理、科普宣傳、費用管理、系統(tǒng)管理等。用地確權(quán)管理主要是標(biāo)志確權(quán)用地發(fā)證信息管理，包括確權(quán)信息的錄入、編輯、查詢?yōu)g覽、統(tǒng)計等功能。使用管理滿足了測量標(biāo)志“用前申請、用后監(jiān)管”的要求，強化測量標(biāo)志的規(guī)范使用，主要包括轄區(qū)標(biāo)志點列表、使用情況管理、使用情況臺賬和使用情況統(tǒng)計等功能。維護管理根據(jù)巡查情況制定維護計劃、生成維護項目并對維護項目進行審核、檢查、統(tǒng)計等管理。科普宣傳管理實現(xiàn)門戶網(wǎng)站的科普、法律法規(guī)、典型案例、景觀建設(shè)等普及和宣傳，包括添加、修改、刪除、查詢展示、列表等功能。費用管理包括測量標(biāo)志保管、維護、遷建及宣傳等方面費用的管理。系統(tǒng)管理主要包括用戶、角色、權(quán)限管理、密碼和日志等管理功能。

(5) 基于Android巡查信息采集系統(tǒng)

包括用戶登錄、待巡查標(biāo)志點獲取、巡查信息填報、巡查信息列表等功能。用戶登錄提供移動端用戶登錄，獲取對應(yīng)行政區(qū)編碼功能。待巡查標(biāo)志點獲取功能根據(jù)用戶的登錄信息，獲取該用戶需要巡查的所有測量標(biāo)志點，生成巡查列表。巡查信息填報功能是巡查人員從測量標(biāo)志點列表中選取待巡查的點，實地巡查后選擇標(biāo)志占地屬性、標(biāo)志占地面積、違規(guī)侵占測量標(biāo)志用地情況、標(biāo)志巡查情況、損毀原因、巡查后評價、負(fù)責(zé)人及電話、備注，以及帶日期水印近、遠(yuǎn)景照片等信息，選擇上傳或保存即可(如圖7所示)。巡查信息列表功能按照已上傳和未上傳分類查看巡查信息歷史記錄。

圖7 測量標(biāo)志巡查信息填報功能界面

3.系統(tǒng)運行環(huán)境與部署

系統(tǒng)運行網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是省國土資源業(yè)務(wù)網(wǎng)或電子政務(wù)內(nèi)網(wǎng)，省級電子政務(wù)內(nèi)網(wǎng)為國土資源業(yè)務(wù)網(wǎng)的備份網(wǎng)絡(luò)，兩者互連互通，可根據(jù)需要選擇部署網(wǎng)絡(luò)。考慮到各級政府信息化建設(shè)的實際，系統(tǒng)部署可采用省級、市級兩級節(jié)點(如圖8所示)。省級部署包括省級測量標(biāo)志專題數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序，系統(tǒng)用戶為省級測繪行政主管部門及其技術(shù)支持維護單位(后臺審核、管理等)；市級部署包括市本級管轄的標(biāo)志專題數(shù)據(jù)庫(含區(qū)、縣級)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序，應(yīng)用程序供市、縣、所3級國土資源或規(guī)劃部門使用和訪問，市級部門負(fù)責(zé)該節(jié)點系統(tǒng)的維護，但數(shù)據(jù)更新與審核分級各自管理，逐級上報。

五、結(jié)束語

本文設(shè)計實現(xiàn)的省域測量標(biāo)志動態(tài)監(jiān)管信息系統(tǒng)以省國土資源業(yè)務(wù)網(wǎng)和電子政務(wù)內(nèi)網(wǎng)為運行依托，以地理信息公共服務(wù)平臺的地圖服務(wù)為基礎(chǔ)，集成測量標(biāo)志專題數(shù)據(jù)和管理業(yè)務(wù)信息，形成標(biāo)志管理信息數(shù)據(jù)高度共享和按需分類逐級流轉(zhuǎn)；利用Web Services、服務(wù)式GIS、工作流、移動網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，采用完全面向?qū)ο笤O(shè)計，搭建了全省測量標(biāo)志業(yè)務(wù)動態(tài)監(jiān)管一體化信息平臺，改變了測量標(biāo)志巡查信息采集和逐級上報方式，實現(xiàn)了測量標(biāo)志監(jiān)管的信息化和多級互聯(lián)互通，促進了測量標(biāo)志監(jiān)管工作的科學(xué)、規(guī)范和高效運轉(zhuǎn)。

圖8 山東省測量標(biāo)志動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)部署結(jié)構(gòu)圖

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山東省“十二五”基礎(chǔ)測繪規(guī)劃項目

宋擁軍(1970—)，男，博士，研究員，主要從事GIS應(yīng)用研究。E-mail：yjsoon@163.com

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：0494-0911(2015)07-0094-05