对现代社区管理信息系统的介绍

罗利霞
（广西地图院 广西南宁 530023）

【摘　要】　软件平台的整体结构特征、空间地理信息库和虚拟三维空间构建等基本问题决定着社区智能化管理信息系统建设的成败。本文介绍了系统软件平台的整体结构特征和运行机制，供现代社区管理系统建设参考。
【关键词】　现代社区管理系统 SOA 数据库 建模

　　1 引言
　　数字社区建设的目的就是利用现代化的管理理念、管理工具和管理手段，创造一个“和谐、优雅、舒适、便利和安全”的社区生存环境，提高人们对应急、消防、交通、供电、煤气、自来水及电话等公用事业的运作效率和服务水平。要实现这些目标，必须建立高标准、高质量、高效率的现代化社区管理信息系统。
　　现代化社区管理信息系统要求提供海量数据管理，完备的分析功能和全面的Web服务，能很好的支撑空间信息网格（Spatial Information Grid，SIG）的建立，并在SIG节点中作为支撑平台得到了很好的应用，可以实现数据的地域分布，信息应用的行业分布，用户都是网格上的一个节点，通过网格提出应用要求，在网络管理系统的调度下，网格中的众多节点协同工作共同完成任务。
　　2 系统整体结构特征
　　2.1 运行机制—--协同工作环境
　　社区是由管理部门、公共服务部门、单位、住户、行业服务部门组成的城区基本单元，社区的管理工作和各种服务都是在相互配合、相互协作的情形下完成，用户通过需求提出—--响应—--服务实施而形成的管理和服务关系建立起来的以社区管理部门为中心的多部门、多行业的网络结构，每个用户都是网格上的一个节点，用户通过网格提出应用要求，在网络管理系统的调度下，网络中的共同节点协同工作，共同完成任务。因此数字社区智能化管理信息系统的体系结构应该是开放的、可扩展的、面向对象的，系统所要解决的主要是以广泛分布为基础的，能够方便、灵活地支持社区大规模的各类资源的共享问题。同时，系统必须是开放性的、社会性的、分布式的、协调式的空间型管理信息系统，具有办公自动化（OA）和地理信息系统（GIS）相融合的明显特点，既要保证软硬件具有可靠运行环境，又要兼顾其未来升级换代的可行性。
　　基于SOA技术的分布式GIS实现了面向对象及其关系的数据组织、高效海量数据的存储与索引、多尺度多维动态信息数据库、三维实体虚拟建模和分析，在局域和广域网环境下实现数据的分布式计算处理和更新，实现分布式信息分发与共享服务，各个工作部门使用各自的信息终端，在工作过程中将自己部门资料的更新数据录入“数据库”，从而保证数据库中的资料随社区改造而同步更新；同时各部门又可及时取得那些属于其他部门负责维护更新但与自己工作相关的资料数据。
　　换言之，在SOA技术的支持下，“数据库”实际上相当于一个能够反映社区真实情形的数字化“社区模型”，各个工作部门都能够以各自熟悉的工作方式，在自己的工作岗位上，通过“协同工作环境”对“社区模型”中各自负责的数据进行更新操作及获取信息，提高资料更新速度，建立起对数字资料进行“集中管理”，但又允许不同行业、部门在不同地点分布使用和分布维护更新。
　　2.2 系统整体特征
　　基于服务体系架构（Service Oriented Architecture，SOA）技术的分布式GIS，解决了系统异构兼容性、系统集成、互操作和软件集成问题，能够迅速便捷的构建开放的、模块化的、组件式应用软件，实现跨平台互操作，并进一步实现业务环境中的事务机制、安全机制和业务流程。
　　系统整体结构主要特点：
　　1、实现跨平台的异构兼容性和互操作性；
　　2、实现跨平台的数据共享和实时交换；
　　3、实现互联网上的分布式分析、计算和处理；
　　4、创造协同工作环境，实现网上数据集成；
　　5、实现网上分布式（搭建式）二次开发和组件式应用软件集成；
　　6、纵向多层、横向网格的系统结构。
　　2.3 系统纵向结构特征
　　基于SOA技术的分布式WEBGIS系统显著特征就是横向网格结构，纵向多层结构，纵向结构实质上就是主节点（SIG）结构，由客户浏览器、Web服务器、GIS服务器、数据服务器构成，如图。

图 系统纵向多层结构

　　2.3.1 客户浏览器
　　客户浏览器是交互操作的工具，负责数据结果的显示和用户请求的提交，通过面向对象层面来认识和使用系统。系统窗口要求：界面友好、亲和度强、有针对性、交互性强、方便使用。对社区管理者而言，要求提高社区管理的自动化程度和社区救助响应度，为提高服务质量提供快捷、科学、方便的管理工具。对用户而言，也无需了解系统的结构层次、系统技术节点等具体的实现细节，只需为用户的工作、学习、科研、生活等提供方便的、易于理解的、使用快捷的、满足个性需求的直观界面和使用支撑就可以了。客户浏览器还必须具有输入更新数据的功能，根据管理权限和授权情形及时输入新数据，确保数据库数据的实时性，保证系统的实用性。
　　2.3.2 Web服务器
　　Web服务器是网络管理工具和网格的调度者，负责响应和处理客户浏览器的请求，实现跨平台的异构兼容性和互操作性。基于SOA技术的分布式WEBGIS系统分为不同的逻辑模块和网格节点，层次非常清晰，有利于软件的重复使用，提高开发效率，将开发和计算分析的工作向GIS服务器转移，将存储和管理的工作转向数据库服务器，使得数据分布处理成为可能，管理和维护变得相对简单，管理主要是通过网络管理和网格调度，对各种资源进行有序管理和有效控制；对各层次的需求提供统一的接口，方便对资源的访问与使用。
　　2.3.3 GIS服务器
　　GIS服务器主要实现网上分布式（搭建式）二次开发和组件式应用软件集成，实现互联网上的分布式分析、计算和处理。GIS服务器由分布式模型群、模型仓库和仓库管理组成，GIS服务器提供各种各样的GIS应用模型，构建并提供集成的、高效的、趋于合理和完善的工作环境并使之得以充分利用，便捷地实现社区智能化管理功能。
　　数据分析处理、分布式计算则是由模型仓库和分布式模型群来实现的。以往的WebGIS并没有考虑如何将分布在不同社区的GIS模型库进行管理和利用，当用户需要某些GIS模型时，只能临时研究，临时构建，而这些GIS模型在其他的GIS模型库中已经存在。结果造成了GIS模型的重复建造，浪费人力、物力和时间。因此，需要建立模型仓库，使用元数据对不同社区的GIS模型进行管理。模型仓库包括元数据管理、模型格式转换、模型分析等。分布式模型群是模型仓库的模型来源，是分布在不同社区中的GIS应用模型。
　　2.3.4 数据服务器
　　数据服务器构建协同工作环境，实现网上数据集成，实现跨平台的数据共享和实时交换。数据服务器由分布式数据群、数据库和仓库管理等组成。
　　分布式数据群包括了不同数据结构、不同版本的数据库。如：一幅社区的地图数据，分布在不同地方的数据库中，而这些数据库的类型又不一定相同，有的是SQL Sever2000，有的是MapInfo公司的Spatial Ware，有的是0racle公司的Oracle GIS Spatial等。又如：当客户需要××社区的地图数据时，数据库收到查询请求后，根据元数据信息找到××社区的数据库，并把这些地图数据经过一系列的计算与处理，返回符合客户要求的数据。通过数据库和分布式数据群实现了数据的分布存储和管理。
　　总之，基于SOA技术的分布式GIS实现了分布式管理，分布式控制，分布式分析、计算和处理，大大减轻了服务器的负担，大大增强了网络的流量和安全性，即使Web服务器受到病毒攻击，也不会因此造成数据丢失和系统瘫痪。
　　3 空间地理数据库
　　社区智能化管理信息系统主要为社区处理紧急事务、内部交通运输、设施规划与管理、社区政府运作服务和公共事业提供管理工具，社区管辖范围小，管理工作具体，要求场景逼真，直观形象，可操作性强，这些主要决定于社区采用的地理空间数据的比例尺，不同比例尺的地理数据具有不同的详细程度，一般情况下，社区地理数据应满足社区智能化管理信息系统功能的要求。
　　能以图形化界面查询与社区空间数据相关的信息。
　　查询结果可以用常见的表格、文字、图形、图表及多媒体等多种形式反映出来，同时能根据信息内容的差异形成不同的决策系统。
　　能以地理信息系统为纽带连接各种专业信息，使得各种信息可以相互对比、叠加显示，并通过社区智能化管理信息系统来完成对信息的集成、报送、检索查询等。
　　能满足社区智能化管理信息系统的空间分析功能，利用空间数据与非空间数据的结合，为社区管理决策提供数据和依据。
能根据社区空间数据相关的专业信息形成各种应急预案。
　　还有就是能直接形成三维虚拟空间，直观、形象地再现社区真实三维景观，使用者自如地在虚拟的三维社区数字空间里访问、巡查和漫游，提取、处理社区的实时信息（各种专业信息），及时发现异常情况，并及时提供精确的地理空间位置和直观的三维图象，确保各种服务准确到位；另外还可以通过摄像头获取实时的动态信息，并与社区地理数据、其他相关的专业信息叠加结合生成各种应急预案。
　　据此，社区空间地理数据的比例尺要适当，比例尺过小不能满足系统的所有功能的要求，比例尺过大造成数据冗余量大，降低系统的运行效率，一般选择1：1000～1：500比例尺的社区地理空间数据比较恰当，在没有上述比例尺的社区也可用1：2000比例尺地理数据制作，甚至更小的比例尺的地理数据来代替，也基本满足社区管理的要求。
　　4 社区建模
　　4.1 地形三维模型
　　地形模型可以采用地理空间信息库的高程数据生成。三维地形模型的建立分为两个步骤：地面模型生成(DEM)和三维视图显示。用矢量化好的等高线作为建立地面模型的数据基础，并在GIS中赋予相应的高程值，利用GIS提供的菜单工具形成三维视图。三维地形模型视图显示以地面模型为基础，然后按照需要在地面模型上贴上纹理，进行光照处理，这样就形成了所需要的三维视图。
　　4.2 建筑物三维模型
　　社区建筑物主要包括楼房、道路、管线等要素，建筑物的虚拟三维模型是社区景观的主要内容，首先要对建筑物进行三维建模，建筑物模型可以视为由顶面和各个铅垂侧面组成，利用所获取的矢量线划数据对建筑物边界多边形进行三角剖分，然后将其拉伸到一定的高度，形成三维实体，顶面信息则主要从大比例尺航空相片或遥感数据获取，根据建筑物的饰材纹理和颜色贴上对应的纹理即可。道路、水系、绿地、消防设施、通讯设施、电力设施、自来水设施等其他自然要素或人文要素的三维建模方法与建筑物三维建模一样，不再详述。楼房还要进行室内结构建模，室内模型往往要求比较精细，所以室内建模一般借助于成熟的商业软件，如：3DMAX、AutoCAD再将模型文件转换为可视化可读格式。

【参考文献】
[1] 陈述彭等.地理信息系统导论.北京，科学技术出版社，2000
[2] 李德仁等.空间信息系统的集成与实现.武汉，武汉测绘科技大学出版社，2000
[3] 吴信才等.WEBGIS开发技术分析与系统实现.计算机工程与应用2001，5
[4] 池天河等.中国可持续发展信息共享系统的WEBGIS解决方案.资源科学，2001，23
[5] 乔彦友等.分布式空间数据管理技术技术研究中国图象图形学报，2001，6
[6] 张迪校等.WEBGlS技术现状与发展趋势探析测绘通报，2002，6
[7] 彭明军等.WEBGIS实现技术及发展研究测绘信息与工程，2001
[8] 张晶.WEBGIS实现技术研究.系统仿真学报，2002
[9] 谢忠等.基于ASP组件技术的WEB-GIS解决方案.中国图象图形学报，2001，6
[10] 常乐等.WEBGIS应用系统设计.计算机工程，2001，27
[11] 邬伦等.基于WEBGIS体系结构研究.地理学与国土研究，2001，17
[12] 周炎坤等.大型空间数据仓库初探.测绘学报，2000，8