地名大数据库解决方案设计

长春地名数据库二期工程解决方案

引言

民政部门作为主管有关社会行政事务的政府组成部门,行使着国家管理的多

种重要职能,事关改革、发展、稳定的大局。民政信息化程度的高低带动着民政工作的效率和质量，影响着民政事业发展的速度和水平。地名及楼门牌管理建

设是民政工作的一个重点，影响着民政部门在社会行政事务中作用的发挥。顺

应时代湖流，满足长春市地名楼门牌工作可持续发展的要求，进一步加强政务

电子化，管理信息化的建设步伐已成为民众所需。

本文所描述的区划楼门牌管理项目建立在区划楼门牌地名数据库一期工程

之上，针对区划楼门牌管理需求重点加强拓展了诸多新模块和子系统。为区划

地名电子政务的信息化、门户化和地名楼门牌管理的移动便携智能化提供完善

的解决方案。

系统设计依据

本系统基于地名楼门牌数据库一期工程，作为一个完整的门户型电子政务解决方案，在系统总体设计中应该坚持以下几个原则：

标准性和开放性：门户型政务系统是利用网络技术发展起来的服务系统，它最大限度地利用信息流改造并加速传统政务模式。本系统所提供的服务超越地域界限、时间界限，通过网络将各种不同的计算机系统的信息流连接在一起；由于IT技术的发展日新月异，各种新技术层出不穷，考虑到电子政务系统的服务延续性，新建电子政务系统应该尽量行业内软件开发标准。系统的软、硬件平台必须具有一定的开放性方便随着需求的进步而持续完善。

实用性和易用性：服务是门户型政务系统的主要职责，良好的实用性和易用性有助于展示民政部门在科学发展观新时代的风采。本系统坚持界面设计简洁大气，布局时尚富有科技感，大量使用新技术方便用户操作。

先进性：本系统采用线上GIS系统，富客户端异步加载技术，JavaEE企业级技术体系，在线地址服务解析，海量数据处理，在线导航线路解析，DES对称加密算法等最新技术，保障系统的快速和稳健。

安全性：安全是政务门户网站的一个基本要求。本系统采用严格的权限审核制度，每个模块节点进行用户资料过滤检查，关键信息采用广泛使用在金融行业的DES对称加密算法进行保护。保障项目的安全运行。

第一部分

基于在线GIS平台的地名楼门牌电子政务门户解决方案

1 、总体框架

系统总体架构以地名数据库一期工程为基础,基于软硬件和网络支撑体系,通过区划地名门户整合信息和应用资源形成结构化的，有效的业务数据。通过

信息发布平台、交流互动平台、网上服务平台和内部管理平台及各种类型的子

系统来提供综合的区划地名电子政务服务。

此区划地名政务门户系统面向市、区县等级别地名信息服务的载体，是地名

主管部门在城市建设过程中为满足社会对生活范围内区域地名信息需求而实施

的系统工程，并提供众多服务于政府、社会公众和企业的信息资源，涉及各行

各业，实时提供多种信息的服务。

改进地名审批业务系统，通过地名命名、更名等业务及时更新地名数据库，实现地名审批数据库的动态更新。

建立现状地名库、历史地名库。根据纸质档案、电子地名图等信息建立空

间数据库，把每一个地名的相关信息录入到数据库中，同时建立图形与属性信

息的关联关系。实现地名档案信息的浏览、查询、统计等功能。实现门牌业务

办理，以及门牌信息的入库、浏览、查询、统计等功能。实现地名信息与其他

业务信息互查功能。结合网络运行方式发布信息，从而实现信息共享，将地名

数据作为基础的信息与各处室、各区县共享，同时，进行地名相关信息的社会

发布工作。

2、主体模块方案

首页分为上中下三个框架页：top页包括地名网logo和导航;main页包括

登陆、模块相同的类、门牌办理、电子地图;foot页包括友情链接和版权备案等。如图1-1所示。

主页由用户登录栏，工作动态栏，文件公告栏，站内搜索栏，综合信息栏，长春区划栏，资料中心栏，企业风采栏，长春人文栏，友情链接栏等模块拼接

而成。页面由专业UI团队设计，在配色保证足够的视觉冲击力同时弱化了网站浓郁所带来的颜色疲劳，再加上充实的内容和紧凑的布局，体现了市区划地名

的现代化信息化工作风格。

3、技术设计方案

（1）AJAX封装引擎异步交互网页展示技术：

页面采取Ajax封装引擎异步交互技术，AJAX 在浏览器与 Web 服务器之间

使用异步数据传输（HTTP 请求），这样就可使网页从服务器请求少量的信息，而不是整个页面。

在网页被载入时，若干个AJAX请求会去请求站点的最新数据内容，数据以JSON形式返回，尽量减少空白页面的用户等待时间，保证用户体验。

AJAX应用可以仅向服务器发送并取回必需的数据,它使用SOAP或其它一些

基于XML的WebService接口,并在客户端采用JavaScript处理来自服务器的响应.因为在服务器和浏览器之间交换的数据大量减少,结果就能体会到响应更快

的应用,同时很多的处理工作可以在发出请求的客户端机器上完成,所以Web服

务器的处理时间也减少了.

AJAX应用模型通过在用户和服务器之间引入一个AJAX引擎,这个引擎负责

绘制用户界面以及与服务器端通讯. AJAX引擎允许用异步的方式实现用户与程

序的交互,不用等待服务器的通讯,所以用户再不用打开一个空白窗口,看到等待光标不断地转,等待服务器完成后再响应.

传统的Web应用通常要产生一个HTTP请求的用户动作,现在通过

JavaScript调用AJAX引擎来代替,任何用户动作的响应不再要求直接传到服务器.例如简单的数据校验、内存中的数据编辑,甚至一些页面导航等,引擎自己就可以处理它. 如果引擎需要从服务器取数据来响应用户动作,假设它提交需要处理的数据,载入另外的界面代码,或者接收新的数据,引擎可让这些工作异步进行,使用XML, 不用再担误用户界面的交互.

（2）在线GIS系统综合处理技术

在线GIS地图是现有纸质地图经扫描、图像处理、几何纠正处理后得到的

栅格数据文件,在内容、几何精度和色彩上与国家基本比例尺地形图保持一致。DRG很容易实现多重信息高精度配准,进行多重信息综合分析。针对扫描地形图

的系统和局部几何畸变,设计了改正模型,改正几何和辐射畸变,提出一套实用的、高精度的生产制作方法和技术流程。

通过图幅定向可以将扫描坐标转换成高斯平面坐标,使得数字栅格地图和纸

质地图一样,具有大地坐标可量测性。图幅定向具体是通过四个内图廓点来实现的,图纸变形很小或者对几何精度要求不高的情况下,通过图幅定向改正整体畸变,就可以扫描后影像转换成数字栅格地图。如果误差比较大或者对几何精度要

求很高,就需要在图幅定向的基础上,将扫描的图纸划分成若干个小块,再对这些局部区域进行精纠正,改正局部畸变。通常采用地形图上的方里格网作为最小局部纠正区域,根据图幅定向建立起的高斯平面坐标和影像坐标间的几何位置关系,自动确定公里格网的概略图像坐标,再通过人工交互精确定位公里格网位置;而每个格网点的理论高斯地面坐标可由图廓点坐标和格网间距计算出来。

如下图被项目在楼门牌在线审理时对栅格状在线地图处理样张

（3）地名楼门牌坐标批量转换技术

成千上万的地名楼门牌录入起来非常耗费人力，本系统包含一项重要技术就是地名楼门牌批量坐标解析转化技术。在线GIS数据管理的核心就是对工作区的操作。工作区是一个数据池, 存放实体的空间数据、拓扑数据、图形数据和属性数据, 每个工作区都对应于一个GIS数据文件。在线GIS数据操作的基本单位是空间实体, 每个实体在工作区中都存储有对应的空间数据、拓扑数据、图形参数及属性记录, 不同类型实体的相关数据。

本项目坐标转换程序采用多源空间数据无缝集成技术进行实现。在SIMS框架中, 定义了一个虚拟空间数据引擎(VirtualDataEngine, VDE) , 它由一组虚函数的基类(Base Class)组成,具体处理数据访问功能的代码在SIMS的外围实现。针对MapGIS加密二进制数据格式, 本研究从VDE基类派生出一个实现类, 实现基类中定义的各种函数接口, 成为一个Map2GIS数据引擎(DataEngine, DE) ,采用SIMS技术, 每增加一种数据格式, 可以按照上述方法实现一个新的数据引擎, 则GIS软件的核心代码无需改变, 就实现了一种新的数据格式的支持, 提高了程序的可扩展性。

第二部分

基于IOS/Android移动操作系统的地名楼门牌移动便携管理解决方案

1、方案简述

目前，作为 GPS与GIS 典型集成应用系统（如个人导航系统、GPS 车辆监控系统等）的核心技术，都涉及到如何在移动环境下完成 GPS数据的采集与无

线网络传输。国内外对该技术的实现主要是采用笔记本电脑、 PDA或专用硬件

作为硬件平台，或者GPS 、GSM 或GPRS 等相关外设。由于系统涉及的硬件较多，项目投资和开发周期较长，使得这些系统只能局限于某些行业。

而目前，移动互联网的高速发展拓宽了人们对移动工作的认知和视野。采

用基于智能平台进行移动化办工作业有利于提高民政地名楼门牌的工作效率，

人员工作体验。

2、系统框架

本平台采用三层架构模式进行建设，具体分为：数据库服务层、应用服务

层和实现层。其中，数据库服务层主要提供各种空间数据服务、属性数据服务

和文档资料服务。应用服务层实现了各种地理信息服务接口，为服务管理子系

统和移动终端子系统提供功能服务接口，GIS 核心数据与功能服务利用 Google

GIS平台和长春地名数据库平台的部分接口实现。实现层主要包括服务管理子系统和移动终端子系统的具体功能实现。其中服务管理子系统在Google公共服务平台 Google Map 的基础上进行搭建，移动终端子系统利用Maps API for Ios/Android接口进行开发。

3、功能模块设计

（1）权限管理

完成对平台用户、系统角色、访问权限的统一管理，并利用终端设备的唯一标识码实现设备和用户的绑定。系统提供了终端设备与服务管理系统交互的服务接口。

（2）服务管理

服务管理是区划地名终端管理子系统的主要功能模块之一，该模块用于控制地名楼门牌门户平台涉及服务的增加、删除、编辑及服务的启动、停止等功能。另外，还实现了服务资源目录接口和终端访问控制接口，用于管理终端设备访问平台资源。

（3）文档资料管理

系统的文档资料包括地名资料文本、工作分析报告、民政法律法规、区划地图资料等,该模块实现了系统文档资料的查找、下载、上传、阅读、删除等功能。

（4）楼门申报管理

用户可根据手机所在位置，进行标准的楼门申报作业。通过智能手机的各

种定位途径获取当前的精确位置坐标，填写必要的楼门牌信息，将当前街道的

情况拍照上传，最后由区划地名数据库系统进行分析审核。

（5）日志管理

日志管理包括平台运行日志管理、服务日志管理及异常信息管理。通过对

日志的记录、统计、分析、审计从而跟踪系统的运行情况。运行日志管理主要

完成用户登记、查询、删除、统计、备份、恢复及打印等操作的日志记录、归

档和查询检索。服务日志管理包括服务访问日志的统计、分析，生成各类报表，指导平台优化。

（6）运行监控

实时查看在线用户访问情况，监控各类用户服务调用、并发访问、新增服

务的发现等内容；能够统计、分析服务调用状态（调用时间、调用次数），跟

踪服务使用流程，以便对服务内容和服务性能等进行优化调整。

（7）信息交互

该模块实现系统与终端设备间的信息交互，系统数据资源、系统功能的更

新信息通过消息发布接口及时传递到移动终端，在终端子系统中通过信息推送

等技术实现终端用户与系统管理员间的信息交互。

（8）更新维护

1）程序更新

移动终端子系统程序更新以后，通过管理子系统发布更新消息，终端用户

登录后自动检测更新，并提示用户下载安装。

2）数据更新

终端系统登录以后自动更新资源列表,并获取管理系统中最新发布的数据资源。

3，技术设计方案

（1）移动端精确位置获取技术

GPS定位

GPS系统包括三大部分：空间部分—GPS卫星星座；地面控制部分—地面监控系统；用户设备部分—GPS信号接收机。由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座，记作（21+3）GPS星座。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内。

GPS的基本定位原理是：卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置，三维方向以及运动速度和时间信息。

A-GPS技术

利用纯粹的GPS定位，可能要求多至几分钟来提供冷定位，这在有生命危

险的情况下是非常不适用的。为了解决以上问题，可采用A-GPS定位技术。由

集成在移动台上的GPS接收机和网络中的GPS辅助设备（如接收卫星信息的RGPS站），利用GPS系统实现对移动台的自定位。

它的基本原理是：网络向移动台提供辅助GPS信息，包括GPS伪距测量的

辅助信息（如GPS捕获辅助信息、GPS定位辅助信息、GPS灵敏度辅助信息、GPS卫星工作状况信息等）和移动台位置计算的辅助信息（如GPS历书以及修

正数据、GPS星历、GPS导航电文等）。利用这些信息，移动台可以很快捕获卫星并接收到测量信息，由此计算出移动台当前所处的位置或交后台定位中心计

算位置.

（2）移动图像传输技术

手机终端需要拍摄实际地理位置或者楼门牌等图像甚至录像数据上传至服

务器，那么图像信息传输技术是本系统必须跨越的技术点。本系统采用CDMA移动传输方案。

CDMA无线网络的移动传输技术具有很多优点:保密性好、抗干扰能力强、

抗多径衰落、系统容量的配置灵活、建网成本低等。CDMA采用MPEG-4压缩方式，用MPEG-4的CIF格式压缩图像，可以达到每秒2帧左右的速率;如果将图

像调整到QCIF格式，则可以达到每秒10帧以上。但是，对于安全防范系统来说，一般采用低传输帧率而保证传输的清晰度，因为只有CIF以上的图像清晰

度才可以满足调查取证的需要。如果希望进一步提高现场图像的实时传输速率，一个简单的方案是采用多个CDMA网卡捆绑使用的方式，用来提高无线信道的传输速率。目前市场上有2～3个网卡捆绑方式的路由器，增加网卡的代价是增加设备成本和使用成本。随着视频压缩技术的不断发展，单个网卡上3～4帧/秒

图像传输速率是可以实现的，如果每秒钟可以传输3～4帧CIF格式的图像，可以满足一般移动公共交通设施的安全监控的要求。

如果终端人员设备仅仅支持传统网络系统，那么也可以选择备选方案GPRS

网络传输方案。GPRS是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，支持特定的点

对点和点对多点服务，以“分组”的形式传送数据。GPRS峰值速率超过100

kbit/s，网络容量只在所需时分配，这种发送方式称为统计复用。GPRS最主要

的优势在于永远在线和按流量计费，不用拨号即可随时接入互联网，随时与网

络保持联系，资源利用率高。

（3）海量数据处理技术

由于大量的地名经纬度和楼门牌相关信息，在日常的使用中，一些高并发的查询、批量修改、批量导入甚至数据分析等工作会严重影响到硬件系统的工作性能。本系统针对地名楼门牌的大量坐标进行了特殊优化。采用hadoop解决方案。

hadoop是Google的MapReduce一个Java实现。MapReduce是一种简化的分布式编程模式，让程序自动分布到一个由普通机器组成的超大集群上并发执行。

Hadoop HDFS是Google GFS存储系统的开源实现，主要应用场景是作为并行计算环境（MapReduce）的基础组件，同时也是BigTable（如HBase、HyperTable）的底层分布式文件系统。HDFS采用master/slave架构。一个HDFS集群是有由一个Namenode和一定数目的Datanode组成。Namenode是一个中心服务器，负责管理文件系统的namespace和客户端对文件的访问。Datanode在集群中一般是一个节点一个，负责管理节点上它们附带的存储。在内部，一个文件其实分成一个或多个block，这些block存储在Datanode集合里。Namenode执行文件系统的namespace操作，例如打开、关闭、重命名文件和目录，同时决定block到具体Datanode节点的映射。Datanode在Namenode 的指挥下进行block的创建、删除和复制。Namenode和Datanode都是设计成可以跑在普通的廉价的运行Linux的机器上。HDFS采用Java语言开发，因此可以部署在很大范围的机器上。

结语

区划地名楼门牌移动管理解决方案是基于Android、IOS 和移动互联网等先进技术开发，是智能移动GIS的一个具体应用，通过该平台的建设，建立了一套高效、便捷、可移动的智能工作体系，提升了我市地名区划楼门牌政务水平，同时也是我市公共服务平台向移动平台的延伸。随着移动互联网的普及和智能终端设备的发展，特别是平板电脑、智能手机的流行，为移动GIS的推广应用提供了广阔的发展空间。更好地满足“数字城市”建设的需要，促进经济社会协调发展、方便群众生产、生活。为提升城市形象品位、创造良好发展环境、传播先进文化做出贡献。