國(guó)土空間規(guī)劃實(shí)施移動(dòng)巡查系統(tǒng)研究

時(shí)間:2022-09-07 10:39:33

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國(guó)土空間規(guī)劃實(shí)施移動(dòng)巡查系統(tǒng)研究

摘要:近年來(lái),隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化水平不斷提高,我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新階段。為了提升國(guó)土空間規(guī)劃的約束力和執(zhí)行力,嚴(yán)打嚴(yán)控違法建設(shè)現(xiàn)象,以信息化促進(jìn)監(jiān)管智能化,進(jìn)一步提升和完善我國(guó)國(guó)土空間治理能力、協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展與綠色發(fā)展關(guān)系,本文結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)技術(shù),提出基于Android的移動(dòng)端平臺(tái),以網(wǎng)絡(luò)電子地圖技術(shù)為核心,以監(jiān)管業(yè)務(wù)需求為導(dǎo)向,實(shí)現(xiàn)空間地理信息與專項(xiàng)業(yè)務(wù)有機(jī)結(jié)合的技術(shù)路線,并依托信息綜合管理平臺(tái)擴(kuò)展開發(fā)政務(wù)外網(wǎng)智能移動(dòng)終端巡查軟件,提供規(guī)劃信息服務(wù)和移動(dòng)調(diào)查、采集工具,服務(wù)于國(guó)土空間規(guī)劃巡查工作。

關(guān)鍵詞:國(guó)土空間規(guī)劃;Android移動(dòng)端;信息管理

近年來(lái),隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化水平的不斷提高,我國(guó)經(jīng)濟(jì)已由高速增長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段。新的階段對(duì)規(guī)劃的約束力和執(zhí)行力提出了新的要求,面對(duì)用地供需矛盾突出、違法建設(shè)形勢(shì)嚴(yán)峻以及生態(tài)保護(hù)等問(wèn)題,國(guó)土空間規(guī)劃是優(yōu)化生態(tài)環(huán)境保護(hù)、促進(jìn)國(guó)土資源集約利用的國(guó)家意志導(dǎo)向,是推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的關(guān)鍵舉措[1],是我國(guó)政府國(guó)土資源監(jiān)管與治理能力的重要體現(xiàn)[2]。因此,加強(qiáng)國(guó)土空間規(guī)劃實(shí)施監(jiān)管,促進(jìn)國(guó)土空間規(guī)劃科學(xué)實(shí)施對(duì)完善我國(guó)空間治理體系、協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展與綠色發(fā)展關(guān)系具有重要意義[3]。為了落實(shí)有關(guān)決策部署,結(jié)合當(dāng)前生態(tài)環(huán)境整治計(jì)劃和空間規(guī)劃管控、監(jiān)測(cè)督察需要,依托當(dāng)前信息綜合管理平臺(tái),擴(kuò)展開發(fā)了基于政務(wù)網(wǎng)的智能移動(dòng)終端軟件(手機(jī)APP),建立起省、市縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村(網(wǎng)格員)四級(jí)的空間規(guī)劃管控、監(jiān)測(cè)督察管理模式,讓規(guī)劃監(jiān)管更加迅速、便捷。規(guī)劃實(shí)施移動(dòng)巡查系統(tǒng)依托于移動(dòng)終端,采用移動(dòng)采集技術(shù),以電子地圖為核心,結(jié)合專項(xiàng)工作的需求,增強(qiáng)專項(xiàng)業(yè)務(wù)與電子地圖的交互,形成一系列的通用地圖工具和定制化專項(xiàng)模塊。電子地圖與專項(xiàng)業(yè)務(wù)的有機(jī)結(jié)合,借助空間維度的可視化、分析、存儲(chǔ)等技術(shù),作為提升專項(xiàng)工作效率、可靠性的輔助手段。

1總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

規(guī)劃實(shí)施移動(dòng)巡查系統(tǒng)的應(yīng)用架構(gòu)包含基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層、展示層和用戶層。基礎(chǔ)設(shè)施層是整個(gè)項(xiàng)目的基礎(chǔ)支撐,為系統(tǒng)部署、運(yùn)行及管理維護(hù)提供所需的軟硬件設(shè)施和環(huán)境等。基礎(chǔ)設(shè)施層依托政務(wù)云計(jì)算中心,實(shí)現(xiàn)計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安全等各類資源的池化,對(duì)外提供統(tǒng)一資源調(diào)度接口,統(tǒng)籌電子政務(wù)外網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等多種數(shù)據(jù)資源特征。包括支持關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)、文件數(shù)據(jù)庫(kù)的混合存儲(chǔ)框架和支持高性能計(jì)算、并行計(jì)算和分布式計(jì)算混合計(jì)算框架,為上層分布式應(yīng)用提供基礎(chǔ)支撐。數(shù)據(jù)層包含支撐規(guī)劃實(shí)施移動(dòng)巡查系統(tǒng)運(yùn)行的外部信息數(shù)據(jù)、APP采集及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。其中外部信息數(shù)據(jù)主要包括:來(lái)自天地圖·海南的地圖瓦片數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)等;APP采集及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)主要是指在巡查過(guò)程中采集的多媒體數(shù)據(jù)、上報(bào)的圖形數(shù)據(jù)、錄入的巡查屬性數(shù)據(jù)以及相關(guān)日志、簽到、工作流流轉(zhuǎn)等數(shù)據(jù)。業(yè)務(wù)層是數(shù)據(jù)加工者,主要就是從數(shù)據(jù)層獲取數(shù)據(jù),然后經(jīng)過(guò)業(yè)務(wù)邏輯處理后轉(zhuǎn)化成展示層需要的數(shù)據(jù)。規(guī)劃實(shí)施移動(dòng)巡查系統(tǒng)以各類數(shù)據(jù)服務(wù)以及APP采集及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)了個(gè)人工作臺(tái)、GIS地圖、綜合查詢、任務(wù)管理、系統(tǒng)管理等業(yè)務(wù)應(yīng)用。展示層定義了使用規(guī)劃實(shí)施移動(dòng)巡查系統(tǒng)的業(yè)務(wù)界面,系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際操作習(xí)慣,以靈活性、易用性為根本設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)層各業(yè)務(wù)需求的UI設(shè)計(jì)。用戶層定義了使用規(guī)劃實(shí)施移動(dòng)巡查系統(tǒng)的界面和接口調(diào)用的用戶或系統(tǒng),主要包括網(wǎng)格化巡查業(yè)務(wù)人員及規(guī)劃監(jiān)管工作人員。規(guī)劃實(shí)施移動(dòng)巡查系統(tǒng)以“天地圖”地圖瓦片數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)以及空間規(guī)劃成果服務(wù)為基礎(chǔ),采用WebGIS技術(shù)架構(gòu),提供可視化、信息查詢、空間分析等能力的電子地圖;結(jié)合規(guī)劃管控工作需求,接入遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),定制化業(yè)務(wù)表單及對(duì)接外部系統(tǒng)接口,為外部系統(tǒng)提供移動(dòng)工作終端。核查數(shù)據(jù)定期接入地圖,體現(xiàn)業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)流的雙導(dǎo)向性,構(gòu)成了一個(gè)閉合完整的回路體系。系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)如圖1所示。

2關(guān)鍵技術(shù)

2.1原生與HTML5混合開發(fā)原生應(yīng)用是移動(dòng)平臺(tái)

(比如iOS或安卓)所特有的,使用相應(yīng)平臺(tái)支持的開發(fā)工具和語(yǔ)言。原生應(yīng)用的運(yùn)行速度快、性能高,滿足良好的用戶體驗(yàn);可調(diào)用設(shè)備硬件功能如攝像頭、GPS、傳感器等硬件,以滿足更高的功能要求;應(yīng)用資源已安裝到設(shè)備本地,在無(wú)網(wǎng)或弱網(wǎng)的場(chǎng)景下體驗(yàn)好,離線功能基本也使用原生開發(fā)。HTML5應(yīng)用開發(fā)是利用Web技術(shù)進(jìn)行的App開發(fā),支持設(shè)備范圍廣,可以跨平臺(tái),編寫的代碼可以同時(shí)在Android、IOS、Windows上運(yùn)行;開發(fā)成本低、周期短、成果體量小,便于移植復(fù)用;但需要設(shè)備提供瀏覽器支持才能展示和交互。本系統(tǒng)APP采用Android原生與HTML5混合開發(fā)方式,通過(guò)JSBridge通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)交互[4-5]。基礎(chǔ)功能和專項(xiàng)業(yè)務(wù)使用原生開發(fā),提升軟件性能和用戶體驗(yàn)。電子地圖使用HTML5技術(shù)開發(fā),WEB端和移動(dòng)端可使用同一地圖模塊。

2.2基于SpringBoot框架服務(wù)端應(yīng)用

系統(tǒng)采用SpringBoot框架構(gòu)建服務(wù)端應(yīng)用。SpringBoot使用“習(xí)慣優(yōu)于配置”的設(shè)計(jì)理念,避免煩瑣笨重的配置工作、低下的開發(fā)效率、復(fù)雜的部署流程以及第三方技術(shù)集成難度大等問(wèn)題,讓更專注于業(yè)務(wù)邏輯而非環(huán)境配置。應(yīng)用集成SpringDataJPA做為持久層,SpringData簡(jiǎn)化了基于Spring框架應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn),提供統(tǒng)一的Repository接口實(shí)現(xiàn)CRUD、分頁(yè)、排序等相關(guān)操作,也提供了統(tǒng)一的模板類;遵循JPA規(guī)范,簡(jiǎn)化了現(xiàn)有持久化的開發(fā),使用注解即可滿足大多數(shù)據(jù)庫(kù)操作,同時(shí)支持原生SQL實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯操作。采用基于Spring框架的WEB應(yīng)用安全性解決方案SpringSecurity實(shí)現(xiàn)用戶認(rèn)證和方法級(jí)授權(quán)功能。形成前后端分離的應(yīng)用模式,使開發(fā)和部署更加高效、更加靈活。

2.3SpringSecurity與JWT身份認(rèn)證

JsonWebToken(JWT),是為了在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境間傳遞聲明而執(zhí)行的一種基于JSON的開放標(biāo)準(zhǔn)。JWT由頭部(header)、載荷(payload)和簽證(signature)組成,頭部聲明類型和加密算法;載荷存放有效信息,一般被用來(lái)在身份提供者和服務(wù)提供者間傳遞被認(rèn)證的用戶身份信息;簽證存放JWT的簽發(fā)和認(rèn)證信息。利用SpringSecurity的Filter特性自定義一個(gè)請(qǐng)求攔截器,在Securit配置安全請(qǐng)求外的請(qǐng)求都將先進(jìn)入攔截器,可以驗(yàn)證JWT荷載的用戶身份、登錄時(shí)間等信息是否有效,繼而判斷是否繼續(xù)執(zhí)行。SpringSecurity和JWT身份認(rèn)證避免服務(wù)端保留大量認(rèn)證信息或會(huì)話信息,適合用于前后端分離、單線登錄、分布式部署等場(chǎng)景。

2.4Oracle和Redis存儲(chǔ)技術(shù)

系統(tǒng)采用Oracle和redis混合存儲(chǔ)技術(shù)。Oracle是常有的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù),提供系統(tǒng)持久化底層支持,OracleSpatial插件提供了在Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中快速有效地存儲(chǔ)、訪問(wèn)和分析空間數(shù)據(jù)的能力。Redis是一種運(yùn)行在內(nèi)存中的key-value數(shù)據(jù)庫(kù),性能極高,能支持超過(guò)100K+每秒的讀寫頻率;且數(shù)據(jù)類型豐富,支持二進(jìn)制案例的Strings、Lists、Hashes、Sets及OrderedSets數(shù)據(jù)類型操作。基于兩種數(shù)據(jù)庫(kù)特性,Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)用于系統(tǒng)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的持久化,Redis數(shù)據(jù)庫(kù)用于高頻讀取低頻寫入的數(shù)據(jù),以提高數(shù)據(jù)訪問(wèn)效率。

3數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

規(guī)劃實(shí)施移動(dòng)巡查系統(tǒng)的數(shù)據(jù)由運(yùn)維數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)三部分組成。運(yùn)維數(shù)據(jù)指能支撐系統(tǒng)正常運(yùn)行的最基本的數(shù)據(jù)集合,主要包括用戶表、角色表、部門表、崗位表、日志表等。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是用戶使用系統(tǒng)產(chǎn)生的過(guò)程或成果數(shù)據(jù),包括用戶產(chǎn)生的地圖查詢數(shù)據(jù)、核查數(shù)據(jù)、巡查數(shù)據(jù)等等;空間數(shù)據(jù)主要是WMS和WMTS數(shù)據(jù)服務(wù),包括天地圖影像、矢量地圖服務(wù),國(guó)土空間規(guī)劃成果地圖服務(wù)以及遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)服務(wù)。系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)表格見(jiàn)表1至表5。

4系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

規(guī)劃實(shí)施移動(dòng)巡查系統(tǒng)分為WEB端、移動(dòng)端和服務(wù)端,采用前后端分離的應(yīng)用模式。數(shù)據(jù)層面采用主流Oracle數(shù)據(jù)庫(kù),集成OracleSpatial插件管理和存儲(chǔ)地理信息數(shù)據(jù),使用Redis數(shù)據(jù)庫(kù)作為緩存支持。WEB端使用Vue.js框架快速構(gòu)建應(yīng)用,基于axois實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互,開發(fā)包括用戶體系配置、資源配置、關(guān)聯(lián)配置等運(yùn)維系統(tǒng)主體功能。移動(dòng)端基于Android平臺(tái)開發(fā),采用原生與H5的混合開發(fā)模式。原生開發(fā)搭建AndroidMVP架構(gòu),集成Okhttp3、Retrofit2、Rxjava2等技術(shù),H5部分使用Openlayers構(gòu)建電子地圖,結(jié)合GPS定位、攝像頭、方向傳感器等硬件設(shè)備,實(shí)現(xiàn)GIS地圖、個(gè)人工作臺(tái)、綜合查詢等功能,而且定制了專項(xiàng)督查任務(wù),為督查工作提供移動(dòng)終端。服務(wù)端基于SpringBoot架構(gòu)構(gòu)建,集成了SpringDataJPA、SpringSecurity等技術(shù),提供rest、restful風(fēng)格的服務(wù)支撐。除了滿足Web端和移動(dòng)端提供數(shù)據(jù)接口,服務(wù)端還實(shí)現(xiàn)了外部系統(tǒng)用戶體系同步、專項(xiàng)督查接口對(duì)接等功能。系統(tǒng)基于用戶體系運(yùn)行,根據(jù)不同角色權(quán)限分配相應(yīng)資源,構(gòu)建針對(duì)不同用戶群體的移動(dòng)端應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制需求。本篇只介紹系統(tǒng)主要功能的實(shí)現(xiàn)。

4.1數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)

系統(tǒng)數(shù)據(jù)主要來(lái)源于用戶請(qǐng)求、數(shù)據(jù)采集、運(yùn)維管理和外部數(shù)據(jù)同步。用戶請(qǐng)求主要是用戶對(duì)電子地圖使用標(biāo)繪、屬性查詢、綜合查詢等常規(guī)地圖操作所產(chǎn)生的用戶數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)采集是用戶執(zhí)行巡查任務(wù)或?qū)m?xiàng)督查核查任務(wù)時(shí),在現(xiàn)場(chǎng)采集的空間目標(biāo)數(shù)據(jù);運(yùn)維管理是系統(tǒng)管理員通過(guò)后臺(tái)為系統(tǒng)注冊(cè)相關(guān)資源包括地圖服務(wù)、專線模塊等,并維護(hù)用戶與資源的關(guān)聯(lián),針對(duì)不同群體定制移動(dòng)應(yīng)用;外部數(shù)據(jù)同步是接入外部業(yè)務(wù)時(shí)需要兼容以保障業(yè)務(wù)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),主要是外部業(yè)務(wù)的用戶體系數(shù)據(jù),如圖2所示。

4.2電子地圖模塊

電子地圖是移動(dòng)端的核心模塊,地圖加載是電子地圖顯示的核心功能。電子地圖引用了Openlayers開源JS庫(kù),加載WMS、WMTS、IME等格式的地圖服務(wù)。地圖提供瀏覽、定位、量測(cè)、標(biāo)繪、圖層開關(guān)等工具,實(shí)現(xiàn)了空間對(duì)象信息展示和空間數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出等功能,并且封裝部分功能接口供模塊間使用。用戶登錄后獲取該用戶角色可讀取的地圖服務(wù)清單并逐個(gè)載入,完成電子地圖構(gòu)建,可瀏覽單個(gè)服務(wù)或多服務(wù)疊加展示,可加載多期歷年影像對(duì)比展示。通過(guò)選取空間圖形對(duì)象并發(fā)送請(qǐng)求,調(diào)取WMS服務(wù)空間查詢接口查得結(jié)果,根據(jù)服務(wù)配置封裝屬性信息和空間位置并返回移動(dòng)端,然后用圖形高亮和信息板的方式同步展示。

4.3數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出

系統(tǒng)提供空間數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出功能。數(shù)據(jù)導(dǎo)入支持SHAPE、DWG、KML、TXT、CSV等格式文件,坐標(biāo)系支持海南海口平面坐標(biāo)系、海南瓊中平面坐標(biāo)系、海南三亞平面坐標(biāo)系和海南昌江平面坐標(biāo)系四大坐標(biāo)系。文件經(jīng)過(guò)服務(wù)端轉(zhuǎn)換后返回WKT字符串并存儲(chǔ)在移動(dòng)端本地SQLite數(shù)據(jù)庫(kù),支持對(duì)導(dǎo)入數(shù)據(jù)的定位、查詢和刪除。數(shù)據(jù)導(dǎo)出支持SHAPE、KML、CSV格式文件,選取本地?cái)?shù)據(jù)列表中的若干條空間數(shù)據(jù),指定存儲(chǔ)位置和文件格式即可導(dǎo)出空間數(shù)據(jù)。

4.4綜合查詢

綜合查詢的原理是將一個(gè)面狀圖形與目標(biāo)服務(wù)進(jìn)行空間比對(duì)并計(jì)算其空間關(guān)系。綜合查詢提供了站點(diǎn)查詢和范圍查詢兩種方式,站點(diǎn)查詢是以用戶選取的空間位置為中心,向外緩沖一定距離構(gòu)成查詢對(duì)象;范圍查詢是以用戶在地圖上自行任意繪制一個(gè)多邊形為查詢對(duì)象。利用ArcGISrestfulapi的空間分析能力,計(jì)算用戶查詢對(duì)象與總體規(guī)劃數(shù)據(jù)、歷年地表覆蓋數(shù)據(jù)、歷年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、歷年影像數(shù)據(jù)的空間關(guān)系,統(tǒng)籌各類相交區(qū)域的類型和面積,最終形成一張圖表結(jié)合的分析報(bào)告,且可生成綜合查詢報(bào)告書。查詢記錄與用戶關(guān)聯(lián),支持用戶對(duì)查詢結(jié)果列表管理,支持對(duì)查詢結(jié)果的查看詳情、刪除和下載。4.5數(shù)據(jù)采集任務(wù)管理除了支持本地業(yè)務(wù),還開通了對(duì)外部系統(tǒng)的業(yè)務(wù)對(duì)接。專項(xiàng)督查模塊是參考外部WEB端系統(tǒng),結(jié)合實(shí)際的業(yè)務(wù)需求,開發(fā)定制化表單及流程。專項(xiàng)模塊與電子地圖交互實(shí)現(xiàn)圖斑定位、屬性查詢等功能,充分發(fā)揮空間優(yōu)勢(shì)。定制化表單不僅提供基礎(chǔ)屬性采集,還借助GPS、攝像頭、方向傳感器、存儲(chǔ)等硬件設(shè)備,采集帶方位角的照片、視頻等多媒體資料。服務(wù)端集成外部系統(tǒng)提供的接口,實(shí)現(xiàn)專項(xiàng)數(shù)據(jù)條件查詢、詳情查詢、數(shù)據(jù)保存,為專項(xiàng)督查提供移動(dòng)端工作平臺(tái)。

5結(jié)束語(yǔ)

規(guī)劃實(shí)施移動(dòng)巡查系統(tǒng)經(jīng)過(guò)持續(xù)拓展和優(yōu)化已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),并且已投入實(shí)際使用階段。系統(tǒng)面向不同用戶群體提供定制化功能模塊組合,不僅滿足用戶對(duì)空間信息的基本需求,還結(jié)合專項(xiàng)督查模塊充分發(fā)揮電子地圖的優(yōu)勢(shì),為專項(xiàng)督查工作提供有效的支撐和輔助作用。為保證系統(tǒng)保持耐久、鮮活的生命力,未來(lái)將繼續(xù)優(yōu)化服務(wù)效率,強(qiáng)化兼容性、擴(kuò)展性,提升用戶體驗(yàn),在保障系統(tǒng)穩(wěn)定前提下,提供更多樣化的功能工具,持續(xù)開放外部業(yè)務(wù)對(duì)接入口,為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的交互體驗(yàn)和更可靠的輔助支持。

作者:陳德勝 張苗 黃偉招 譚武 王春曉 單位:自然資源部海南基礎(chǔ)地理信息中心