基于“一張圖”的日照港地理信息共享平臺建設(shè)

陳許霞，季民，寧方志，盧志偉

（山東科技大學(xué)測繪科學(xué)與工程學(xué)院，山東青島 266590）

基于“一張圖”的日照港地理信息共享平臺建設(shè)

陳許霞*，季民，寧方志，盧志偉

（山東科技大學(xué)測繪科學(xué)與工程學(xué)院，山東青島 266590）

港區(qū)土地資源作為日照港業(yè)務(wù)運(yùn)行的載體，合理進(jìn)行貨物布局，提高土地利用率，對港口經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有十分重要的影響。以日照港高分辨率衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)以及土地利用現(xiàn)狀信息為基礎(chǔ)，疊加水系、設(shè)備、工礦設(shè)施等主要港口要素，從地理要素分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)的制定、專題地圖制作、地理信息共享服務(wù)展示和庫管軟件開發(fā)四方面實(shí)現(xiàn)港口資源監(jiān)管“一張圖”共享平臺的建設(shè)。

地理信息；“一張圖”；港口；更新維護(hù)

1　引 言

日照港是伴隨著我國改革開放誕生、成長起來的新興沿海港口，經(jīng)過多年的發(fā)展，目前已擁有眾多子公司，每個子公司針對自身的業(yè)務(wù)開發(fā)了相應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)。這些應(yīng)用系統(tǒng)雖然很好解決了各個公司自身業(yè)務(wù)運(yùn)行問題，但由于缺乏統(tǒng)一的規(guī)范和設(shè)計，構(gòu)建出的系統(tǒng)平臺形式多種多樣，造成日照港各個公司部門信息管理五花八門，不便于全局指揮、預(yù)測分析及展示，而且平臺間信息互動困難，制約了港口信息共享。

自從我國國土資源部提出了國土資源“一張圖”的管理方式，即土地管理方式從傳統(tǒng)的人工管理模式轉(zhuǎn)向了計算機(jī)化管理，許多城市相繼進(jìn)行“一張圖”工程建設(shè)［1］，取得較好的效果，為日照港地理信息共享平臺的建設(shè)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

基于“一張圖”進(jìn)行信息管理可以向指揮人員實(shí)時展現(xiàn)真實(shí)分布的日照港基礎(chǔ)地理信息、堆場資源信息、視頻信息、港口泊位信息等，增強(qiáng)各單位之間地理信息數(shù)據(jù)資源的流動性，提升數(shù)據(jù)共享和綜合利用水平［2］，大幅度提升日照港集團(tuán)地理信息公共服務(wù)能力，提高集團(tuán)規(guī)劃、建設(shè)和管理的數(shù)字化水平和信息化水平，為日照港社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)。

2　日照港地理信息共享平臺整體設(shè)計

2.1平臺框架結(jié)構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)建設(shè)的目的是通過整合日照港基礎(chǔ)空間地理信息，建立一個服務(wù)于日照港口的信息資源綜合管理及共享平臺，為各部門的分散數(shù)據(jù)提供一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)跨部門、跨平臺的空間信息共享與交互，從而推動日照港集團(tuán)信息化建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。整個系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)層、應(yīng)用服務(wù)層、客戶層以及技術(shù)支撐層。

數(shù)據(jù)層:在研究制定日照港地理信息編碼規(guī)則的基礎(chǔ)上，對日照港口20多平方千米范圍內(nèi)的高分辨率衛(wèi)星遙感影像圖、1∶500的CAD地形圖、矢量數(shù)據(jù)（海圖數(shù)據(jù)、道路數(shù)據(jù)）以及各類業(yè)務(wù)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，通過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換以及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)疊加建立港口專題圖的制作。

應(yīng)用服務(wù)層:即日照港地理信息共享平臺所要展現(xiàn)的內(nèi)容，將制作好的港口專題要素圖通過ArcGIS 10.2發(fā)布為可用的服務(wù)，展示在系統(tǒng)界面上，實(shí)現(xiàn)用戶與數(shù)據(jù)的交互，實(shí)現(xiàn)專題圖服務(wù)、業(yè)務(wù)運(yùn)行數(shù)據(jù)（車輛信息、船舶信息）查看、數(shù)據(jù)更新維護(hù)等。

用戶管理層:即用戶界面層。由于港口信息具有保密性，需要對平臺的各類安全信息進(jìn)行有效的管理。通過設(shè)置用戶管理層進(jìn)行用戶的添加和刪除以及用戶的權(quán)限設(shè)置。同時為了權(quán)限管理的方便，系統(tǒng)允許設(shè)定不同的角色，通過角色管理，靈活管理權(quán)限的授予和收回。

技術(shù)支撐層:平臺基于Microsoft Visual Studio 2013開發(fā)環(huán)境，運(yùn)用.NET中的C#語言進(jìn)行二次開發(fā)。利用ArcGIS 10.2進(jìn)行服務(wù)的發(fā)布，使用空間數(shù)據(jù)庫引擎（SDE）連接Oracle數(shù)據(jù)庫，從而對對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取和存儲?！耙粡垐D”總體構(gòu)架如圖1所示。

2.2平臺主要功能設(shè)計

（1）信息資源可視化展現(xiàn)

“一張圖”的建設(shè)首先是進(jìn)行專題地圖的建設(shè)，即根據(jù)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)一、圖層劃分，符號制作以及地圖渲染，從而掌握信息之間的有機(jī)聯(lián)系。

制作好的港區(qū)專題地圖不僅能夠顯示基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)（包括居民地、水系境界等），還能通過渲染突出顯示港區(qū)內(nèi)專題要素（主要是港區(qū)內(nèi)土地利用狀況、道路、泊位信息、設(shè)備等），從而摒棄以往使用紙質(zhì)圖件造成的數(shù)據(jù)查詢、瀏覽、編輯、更新以及傳送的不便，使港口信息管理人員能夠快速的了解港區(qū)內(nèi)的各類資源信息，為科學(xué)規(guī)劃以及優(yōu)化利用有限土地提供依據(jù)［3］。

圖1　系統(tǒng)總體構(gòu)架圖

信息資源展示界面能夠?qū)虞d的地圖進(jìn)行放大、縮小、平移、全圖顯示以及進(jìn)行要素的屬性查詢；能夠進(jìn)行矢量地圖和影像圖的疊加展示并且可以通過查詢圖層屬性表定位查詢要素；能夠打開，關(guān)閉以及調(diào)整圖層順序；可以通過捕捉地圖上的點(diǎn)進(jìn)行距離及面積的量算；可以通過連接數(shù)據(jù)庫動態(tài)刷新當(dāng)前車輛、船舶的位置信息以及垛位中貨物的現(xiàn)狀信息；同時系統(tǒng)提供調(diào)用視頻信息的接口，接入實(shí)時監(jiān)控數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)港區(qū)360°實(shí)時安保監(jiān)控并在地圖上顯示。

（2）數(shù)據(jù)的更新維護(hù)

為了保證數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性，需要建立港區(qū)“一張圖”動態(tài)更新維護(hù)機(jī)制。數(shù)據(jù)更新包括定期數(shù)據(jù)更新和日常更新兩部分，以便能夠全面準(zhǔn)確及時的保證數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性。

定期數(shù)據(jù)更新主要是定期獲取遙感影像，對于集團(tuán)和重點(diǎn)地區(qū)每年覆蓋一次，地形圖更新不超過3年。

為了避免入庫數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，造成格式多種多樣從而影響數(shù)據(jù)質(zhì)量以及增加數(shù)據(jù)入庫的工作量，在定期更新數(shù)據(jù)庫之前，需要按照提前制定的地圖分層方式及編碼標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)正確性和完整性檢查。檢查無誤后，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入日照港空間數(shù)據(jù)庫［1］。

日常數(shù)據(jù)更新是對港區(qū)小范圍、小規(guī)模數(shù)據(jù)的更新，更新的數(shù)據(jù)包括堆場、道路、磅房、設(shè)備、攝像頭等。例如港區(qū)內(nèi)某個位置添加攝像頭，利用數(shù)據(jù)庫管理軟件編輯功能中的添加數(shù)據(jù)進(jìn)行攝像頭的添加。

（3）應(yīng)用系統(tǒng)的安全管理

管理平臺設(shè)置了用戶管理功能以保證港口信息的安全性，該功能將根據(jù)平臺使用者不同，將用戶分為三類類:領(lǐng)導(dǎo)人員、港口信息管理人員和不同公司及部門使用人員。根據(jù)系統(tǒng)使用用戶的不同，用戶權(quán)限也不同。

港口信息管理人員使用權(quán)限最高，可以任意查看內(nèi)部信息，系統(tǒng)投入使用后負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的更新維護(hù)，同時可以根據(jù)需要進(jìn)行訪問用戶的添加和刪除。

日照港區(qū)各部門分管不同的業(yè)務(wù)，不同部門需求不同，系統(tǒng)的使用權(quán)限也不同。不同部門人員使用用戶名和密碼登錄系統(tǒng)后，系統(tǒng)會顯示該人員能夠查看的信息，從而進(jìn)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)操作。例如，日照港三公司人員通過密碼登錄時，系統(tǒng)只顯示基礎(chǔ)信息以及三公司業(yè)務(wù)范圍內(nèi)的信息。

公司領(lǐng)導(dǎo)可以查看所有的數(shù)據(jù)信息，從而從全局進(jìn)行監(jiān)管、分析與決策。

3　關(guān)鍵技術(shù)

3.1標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)

港區(qū)“一張圖”匯集了不同種類格式的數(shù)據(jù)，不僅包括數(shù)字、文字和文檔等屬性信息，而且還包括大量的空間圖形信息，具有數(shù)據(jù)海量、全覆蓋、空間性強(qiáng)、動態(tài)變化、類型和結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)［4］，為了避免平臺開發(fā)數(shù)據(jù)共享困難，依據(jù)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式和分類編碼、地理空間定位基準(zhǔn)以及命名規(guī)則等制定［5］了一套完善的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。針對港區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及專題數(shù)據(jù)將地圖要素分為七大類，分別是:道路、居民地、水系、土地利用狀況、管線、設(shè)備和，通過對這些要素類的命名格式和代碼進(jìn)行統(tǒng)一，確保平臺共享程度唯一，提高了數(shù)據(jù)成果的利用性。

要素命名采用該要素大類首字母簡稱+'_'+要素分層拼音首字母簡稱+要素類型的規(guī)則，根據(jù)不同要素設(shè)置不同的屬性，并確定屬性字段類型和字段長度。如表1為碼頭要素數(shù)據(jù)庫設(shè)計。

要素名稱及編碼沿用與國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相容的分類與名稱［6］，將數(shù)據(jù)要素分為大類、中類和小類，分類代碼采用六位數(shù)字層次碼組成。大類即上述七類要素，分別以01、11、21、31、41、51、61作為專業(yè)代碼，空位以0補(bǔ)齊；依據(jù)《全國土地利用分類與編碼細(xì)析》以及《地形圖圖式》進(jìn)行中類和小類的劃分，代碼在大類基礎(chǔ)上以01、02等開始，空位以0補(bǔ)齊。中類和小類在設(shè)計時要留足夠的空位碼，以便將來數(shù)據(jù)擴(kuò)充時能夠滿足擴(kuò)充需求。如表2為部分要素編碼表。

碼頭要素數(shù)據(jù)庫設(shè)計 表1

部分要素編碼表　表2

3.2地圖內(nèi)容的建設(shè)

地圖是信息平臺建設(shè)的核心，通過地圖可視化原理將港區(qū)情況以電子地圖的形式可視化顯示。將港區(qū)信息分為基礎(chǔ)地理信息（道路、設(shè)備設(shè)施、土地利用現(xiàn)狀、水系、居民地等）、各類管線數(shù)據(jù)（供電、自來水、石油、通訊等11類）以及海圖數(shù)據(jù)等主要地理信息。通過設(shè)定圖層的先后順序，分層設(shè)色顯示，地圖符號以及注記幾方面從而使得地圖美觀大方。

地圖要素統(tǒng)一在ArcGIS中進(jìn)行分組顯示，為了避免要素之間出現(xiàn)壓蓋現(xiàn)象，需要按照點(diǎn)層在上，線層在點(diǎn)層下面，面層在最下面的原則，借助圖層先后順序表達(dá)制作效果。同時為了分層顯示清晰，需要制定不同的比例尺，使地圖能夠隨著比例尺的變化，詳細(xì)程度以及顯示類別都隨之變化。

為了直觀的展示港區(qū)特定要素，使用ArcGIS提供的符號管理器設(shè)計了特定的要素符號。例如，使用不同的線符號表示不同類型的道路，不同的面符號代表不同的土地利用狀況。

地圖渲染即地圖色彩的設(shè)計，設(shè)計時基礎(chǔ)底圖可以模仿、參照自然景物的顏色，運(yùn)用對比、協(xié)調(diào)、象征等來達(dá)到色彩所表示的實(shí)物效果［7］，專題要素不僅要使用與基礎(chǔ)要素相適應(yīng)的顏色，而且還要飽和度表較高，以便于突出顯示。例如海洋要素采用藍(lán)色系，為了突出顯示等深線，采用深藍(lán)色表示；作為重點(diǎn)關(guān)注的船只采用黃色顯示。

專題地圖顯示效果如圖2所示:

圖2　專題地圖顯示效果

3.3專題要素實(shí)時動態(tài)顯示

港口專題要素有很多，需要實(shí)時動態(tài)顯示的要素包括當(dāng)前車輛、船舶的位置信息以及垛位中貨物的現(xiàn)狀信息。其中當(dāng)前車輛、船舶的位置通過RTK（Realtime kinematic）實(shí)時動態(tài)測量，將以經(jīng)緯度的形式傳回，存儲在Oracle數(shù)據(jù)庫中。通過GIS技術(shù)編程實(shí)現(xiàn)圖層的生成。首先進(jìn)入數(shù)據(jù)庫讀取車輛和船舶數(shù)據(jù)表，根據(jù)指定得字段獲得經(jīng)緯度，之后生成動態(tài)圖層顯示在“一張圖”上，并且每10 s更新一次，實(shí)現(xiàn)對車輛和船舶的實(shí)時跟蹤。垛位數(shù)據(jù)讀取和顯示方法同上，只是更新速度比較慢。專題要素實(shí)時動態(tài)刷新為日照港區(qū)合理的制定堆場的作業(yè)計劃，港口船舶靠泊計劃，運(yùn)輸車輛運(yùn)輸計劃提供依據(jù)，從而提高港區(qū)經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)時動態(tài)圖層生成圖解模型如圖3所示。

圖3　圖層動態(tài)生成過程

動態(tài)生成顯示船舶位置及船舶相關(guān)信息結(jié)果如圖4所示:

圖4　船舶信息的動態(tài)顯示

4　結(jié) 論

港口資源管理專業(yè)性強(qiáng)，業(yè)務(wù)管理過程復(fù)雜，工作量很大。日照港港口資源“一張圖”的實(shí)現(xiàn)主要是把與港口有關(guān)的各類信息有機(jī)整合到一張地圖上，從而實(shí)現(xiàn)專題要素的查詢及空間分析指揮決策功能，簡化管理過程。隨著日照港地理信息共享平臺投入使用，更多的系統(tǒng)功能模塊還將進(jìn)一步開發(fā)，為推動日照港集團(tuán)信息化建設(shè)和信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展服務(wù)。

［1］董士玲.國土資源“一張圖”系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)［D］.成都：電子科技大學(xué)，2012.

［2］胡軍勝.江西省交通運(yùn)輸綜合地理信息平臺建設(shè)思考［J］.地理信息世界，2015，22（5）：76～81.

［3］郭強(qiáng).國家級新區(qū)“一張圖”管地信息系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)研究［D］.重慶：西南大學(xué)，2013.

［4］王成亮，張定強(qiáng)，倪宇智等.基于“一張圖”的金土工程建設(shè)模式探討［J］.地理信息世界，2013，20（2）：89～93.

［5］楊燕景.基于MapGIS的江西省國土資源“一張圖”建設(shè)的技術(shù)研究［D］.南昌：東華理工大學(xué)，2013.

［6］李瑞敏，陸化普，郭敏.城市道路基礎(chǔ)地理要素編碼方法研究［J］.公路工程，2009，34（5）：37～40.

［7］岑萍.防洪工程專題地圖的制作實(shí)踐與色彩設(shè)計［J］.水利水電工程設(shè)計，2014，33（4）：44～46+53.

Construction of Geo-Information Sharing and Serving Platform Based on a Sheet of Map

Chen Xuxia，Ji Min，Ning Fangzhi，Lu Zhiwei
（Geomatics College of Shandong University of Science and Technology，Qingdao 266590，China）

The land resources in port area as the main carrier of business operations of Rizhao Port，reasonable layout of goods to increase land use efficiency is very important to the development of port economy.Using high resolution satellite remote sensing data and land use status information，overlay water system，equipment，industrial and mining facilities. Then from classes and code of element，making thematic map，display geographic information and data base management system software development four aspects to realize construction of sharing platform.

geographic information；a Sheet of Map；port；updating maintenance

1672-8262（2016）04-41-04

P208.2

A

2016—03—17

陳許霞（1990—），女，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榈乩硇畔⑾到y(tǒng)理論研究。

國家自然科學(xué)基金項目（41471330）資助。