论文部分内容阅读
摘 要：为了实现对智慧城市的科学建设和可持续发展，基于智慧城市中各行各业产生的海量数据，采用SpringMVC和MyBatis框架、PostgreSQL数据库、GIS技术搭建可视化平台。以西安市为例，将西安市各领域大数据的多维度统计分析及数据分析结果进行平台可视化展示。该开发应用实现了对城市公共开放数据进行综合可视化分析，为智慧城市管理、规划提供了参考建议。
关键词：智慧城市;大数据;系统可视化;SpringMVC;平台开发;公共开放数据
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2020）02-0-03
0 引 言
随着移动互联网、物联网等新兴信息技术不断应用在智慧城市的建设与管理中，城市各行各业相关数据海量喷发，这些数据是智慧城市建设的有力支撐。探索智慧城市各行各业大数据的应用，能够有效地推进城市数据资源的整合与共享，消除行业数据孤立的现象，实现智慧城市各类数据的汇总、利用和融合，对政府服务决策、城市行业规划布局以及居民的衣食住行有着至关重要的现实意义[1]。而大数据的错综复杂不仅表现在庞大的数据量上，还表现在所包含信息类别的繁多和信息量的复杂程度上。因此，将复杂抽象的数据信息进行可视化分析成为了从数据到信息理解之间的桥梁[2]。
目前国内可视化分析的研究应用大多在诸如交通行业、国家统计行业内部，以及高德等GIS领域相关企业，针对城市公共开放数据进行综合可视化分析的研究相对较少[3]。本文以智慧城市背景下产生的各行各业信息数据为基础，通过对数据的分析、汇总，建立可视化平台，将复杂抽象的信息以直观形象的方式展现出来。该平台系统展现了城市业态、市场评估、企业产业分布、生活金融、社区医疗、综合市场、商业测评、楼宇经济、绿地广场等数据的分析、汇总和评估。
1 平台搭建
本平台系统基于Java语言开发，采用Java强大的API功能，使用PostgreSQL数据库存储、管理数据。WebGIS采用GeoServer和OpenLayers，可以实现迅速共享空间地理信息，并且利用GIS技术进行城市地理信息空间计算。前台界面通过SpringMVC和MyBatis框架来实现，用Java加载类库并对相应的数据库进行访问，然后通过数据可视化前端Echarts调用结果生成可交互的可视化图表。
1.1 SpringMVC
友好的用户界面是平台搭建的关键，本平台界面采用SpringMVC作为系统的整体基础架构，用于控制业务跳转及MVC的分离。SpringMVC是一种以Java为基础实现MVC设计模式的请求驱动型Web应用框架，即通过MVC架构模式的思想，将Web层进行职责解耦，相应的页面控制器处理来自不同请求映射规则的请求[4]，是当前比较流行的视图层MVC框架，其目的是帮助简化开发。SpringMVC执行流程如图1所示。
1.2 MyBatis
MyBatis是一个优秀的持久层框架，可以支持SQL操作、存储数据以及高级映射。本平台利用MyBatis框架来对持久层提供支持，对于数据库数据、JDBC代码、结果集的检索，MyBatis都不需要手动设置参数，而是使用XML代码进行配置及相关数据库连接[5-6]。和持久层框架Hibernate相比，MyBatis不是一个标准ORM框架（对象关系映射），其只需将Java对象和SQL语句映射生成最终执行的SQL，最后将SQL执行的结果再映射生成Java对象即可，所以MyBatis具有简单易学、灵活度高的优点。最后通过Spring这个Java轻量级的Web框架对SpingMVC和MyBatis进行整合与管理，结合数据可视化图表库ECharts，开发设计操作容易的用户界面，以及简洁明了的后台界面。
2 数据采集与分析
在建设智慧城市的过程中，公共服务、政府企业、交通行业等各个领域都产生了大量数据，如何利用这些数据，分析数据所呈现的规律趋势成为了发展智慧城市的关键。本系统将从城市空间结构、城市产业、城市可达性这三个不同维度进行数据采集与分析。
2.1 城市空间路网
城市路网是城市系统中一个重要组成部分，其决定着城市的功能设施空间和结构层次[7]，并且城市的路网形态反应了城市空间布局规律，因此，本文通过采集城市基础路网来探索分析城市空间规划。通过高德地图API接口采集城市基础路网，包括城市快速路、城市主干道、次干道、支路以及公园、小区等所有供居民通行的小路，将这些路网作为城市空间分析底图载入可视化平台。
2.2 城市产业数据
随着互联网、物联网等信息技术的迅速发展，各类城市大数据成为研究智慧城市发展的热点。在城市大数据中，有一类对公众开放且可以表征城市地理空间信息和位置属性的数据—城市兴趣点（Point of Interest，POI）[8]。本平台是利用POI涵盖信息详细、抓取方便的优点来分析研究城市各类产业发展形势。通过网络电子地图提供的API接口采集了购物商业、餐饮服务、生活服务、商务办公、文化教育、医疗卫生、文娱设施、银行金融、汽车服务、公共设施、住宅等POI数据。
2.3 城市可达性
智慧城市的发展规模在一定程度上取决于城市的可达性。可达性表示从一个给定区域到达另一个给定区域的便捷程度[9]。城市可达性分析对于智慧城市科学规划、产业逐步升级、资源合理整合等具有重大意义。本平台基于GIS技术分析了步行可达性、驾车可达性、公交可达性、地铁可达性、建筑体可达性、商圈可达性等对城市发展的影响。图2是西安市钟楼商圈可达性得分结果图。图中显示了钟楼商圈的步行、驾车、公交、地铁可达性得分分别为76，91，96，99，通过后台计算得出钟楼商圈可达性综合得分为89。表明了虽然钟楼的步行可达性与其他可达性相比较差，但是钟楼商圈可达性的综合得分良好，总体来说钟楼商圈各种设施比较健全，具有良好的便捷度。 3 可视化界面设计
数据可视化技术正在逐步成为推动智慧城市发展的前沿技术，它是一种利用图形化方式，将数据转化为形象直观的图形显示在界面上，并以交互方式处理的技术方法[10-11]。通过数据可视化技术可以简洁明了、直观有效地了解大数据的内在规律和分析结果。
本平台利用数据可视化技术，将智慧城市背景下产生的错综复杂的数据以统计图形和分析图表这种鲜明直观的方式呈现。用户可以通过登录城市大数据可视化平台，快速了解城市中住房情况、餐饮服务、生活服务、文化教育分布等公共服务数据的直观统计情况。图3为西安市公共服务数据可视化的一个方面，主要展现了西安市各行政区住宅分布、文化教育情况，以及城市中各行业统计情况。
同时本可视化平台还可以展现城市中企业产业分布情况、市场评估状态、产业测算情况等数据分析结果。图4为企业产业可视化分布图，该页面采用统计图表清晰地呈现出西安市各个行政区的企业占比，办公环境，注册年代、规模及企业类型的占比与数量。图5为市场评估可视化结果，页面左侧为住宅、商务办公、企业等城市公共服务行业，通过属性选择即可看到页面右侧对应行业的热力图分布，颜色越暖表明市场评估得分越高。
产业测算涵盖了生活金融、社区医疗、综合市场、商业测评、樓宇经济、绿地广场、影院评估等方面。以西安市生活金融测算为例，点击首页的生活金融便可跳转到银行分布页面。该页面可根据当前城市及所选择的条件标注出对应的银行点位图，可以查看到该银行的覆盖面积及周边住宅距离银行的最远和最近距离，以及详细的统计信息和测算情况，如图6所示。
4 结 语
本文基于Java语言，采用SpringMVC MyBatis的设计模式作为服务器端的开发框架，用PostgreSQL做后台数据库，结合GIS技术搭建平台，实现将智慧城市背景下各行各业产生的大数据统一管理、可视化呈现，使得用户可以通过浏览器快速、直观地了解城市中城市业态、市场评估、企业产业分布、生活金融、社区医疗、综合市场、商业餐饮、楼宇经济等数据的统计规律和数据分析结果。基于城市多维度大数据的可视化平台能够帮助政府对智慧城市的建设、管理和规划做出更好的决策，可以为人才需求等多个行业的大数据提供快速展示，极大地提高了智慧城市管理质量以及公共服务水平。
参 考 文 献
[1]翟亚奇，杨颖辉.大数据背景下郑州新型智慧城市建设研究[J].河南牧业经济学院学报，2019，32（4）：68-71.
[2]李谦升.城市信息可视化设计研究[D].上海：上海大学，2017.
[3]庄海燕.数据可视化分析再创新城市建设中的应用探析[J].无线互联科技，2019，16（3）：119-122.
[4]付晓倩，刘志强，刘晓静.基于MVC的教学数据可视化平台研究[J].现代计算机（专业版），2018（19）：97-100.
[5]李迎正，孙岩，宋保，等.基于SpringMVC及MyBatis的地图定位实现[J].电脑编程技巧与维护，2019（4）：144-145.
[6]孙浩.基于SpringMVC及MyBatis框架的在线教育平台的设计与实现[D].沈阳：沈阳师范大学，2019.
[7]徐鹏，陈芬菲.城市功能布局与路网结构相互关系探析[J].建材与装饰，2019（20）：262-263.
[8]施歌，江南，姚恋秋.基于GIS和兴趣点（POI）数据的城市中心体系识别方法研究：以上海市为例[J].现代测绘，2017，40（6）：27-30.
[9]李平华，陆玉麒.城市可达性研究的理论与方法综述[J].城市问题，2005（1）：69-74.
[10]迈克尔·巴蒂，安德鲁·哈德逊-史密斯，陈宇琳.城市设计中的可视化分析、智慧城市与大数据[J].城市设计，2016（3）：6-15.
[11]马庆峰.数据挖掘技术在智能电网可视化平台的应用[C]//智能电网发展研讨会论文集中国电力科学研究院.北京：太极计算机培训中心，2017：3.
关键词：智慧城市;大数据;系统可视化;SpringMVC;平台开发;公共开放数据
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2020）02-0-03
0 引 言
随着移动互联网、物联网等新兴信息技术不断应用在智慧城市的建设与管理中，城市各行各业相关数据海量喷发，这些数据是智慧城市建设的有力支撐。探索智慧城市各行各业大数据的应用，能够有效地推进城市数据资源的整合与共享，消除行业数据孤立的现象，实现智慧城市各类数据的汇总、利用和融合，对政府服务决策、城市行业规划布局以及居民的衣食住行有着至关重要的现实意义[1]。而大数据的错综复杂不仅表现在庞大的数据量上，还表现在所包含信息类别的繁多和信息量的复杂程度上。因此，将复杂抽象的数据信息进行可视化分析成为了从数据到信息理解之间的桥梁[2]。
目前国内可视化分析的研究应用大多在诸如交通行业、国家统计行业内部，以及高德等GIS领域相关企业，针对城市公共开放数据进行综合可视化分析的研究相对较少[3]。本文以智慧城市背景下产生的各行各业信息数据为基础，通过对数据的分析、汇总，建立可视化平台，将复杂抽象的信息以直观形象的方式展现出来。该平台系统展现了城市业态、市场评估、企业产业分布、生活金融、社区医疗、综合市场、商业测评、楼宇经济、绿地广场等数据的分析、汇总和评估。
1 平台搭建
本平台系统基于Java语言开发，采用Java强大的API功能，使用PostgreSQL数据库存储、管理数据。WebGIS采用GeoServer和OpenLayers，可以实现迅速共享空间地理信息，并且利用GIS技术进行城市地理信息空间计算。前台界面通过SpringMVC和MyBatis框架来实现，用Java加载类库并对相应的数据库进行访问，然后通过数据可视化前端Echarts调用结果生成可交互的可视化图表。
1.1 SpringMVC
友好的用户界面是平台搭建的关键，本平台界面采用SpringMVC作为系统的整体基础架构，用于控制业务跳转及MVC的分离。SpringMVC是一种以Java为基础实现MVC设计模式的请求驱动型Web应用框架，即通过MVC架构模式的思想，将Web层进行职责解耦，相应的页面控制器处理来自不同请求映射规则的请求[4]，是当前比较流行的视图层MVC框架，其目的是帮助简化开发。SpringMVC执行流程如图1所示。
1.2 MyBatis
MyBatis是一个优秀的持久层框架，可以支持SQL操作、存储数据以及高级映射。本平台利用MyBatis框架来对持久层提供支持，对于数据库数据、JDBC代码、结果集的检索，MyBatis都不需要手动设置参数，而是使用XML代码进行配置及相关数据库连接[5-6]。和持久层框架Hibernate相比，MyBatis不是一个标准ORM框架（对象关系映射），其只需将Java对象和SQL语句映射生成最终执行的SQL，最后将SQL执行的结果再映射生成Java对象即可，所以MyBatis具有简单易学、灵活度高的优点。最后通过Spring这个Java轻量级的Web框架对SpingMVC和MyBatis进行整合与管理，结合数据可视化图表库ECharts，开发设计操作容易的用户界面，以及简洁明了的后台界面。
2 数据采集与分析
在建设智慧城市的过程中，公共服务、政府企业、交通行业等各个领域都产生了大量数据，如何利用这些数据，分析数据所呈现的规律趋势成为了发展智慧城市的关键。本系统将从城市空间结构、城市产业、城市可达性这三个不同维度进行数据采集与分析。
2.1 城市空间路网
城市路网是城市系统中一个重要组成部分，其决定着城市的功能设施空间和结构层次[7]，并且城市的路网形态反应了城市空间布局规律，因此，本文通过采集城市基础路网来探索分析城市空间规划。通过高德地图API接口采集城市基础路网，包括城市快速路、城市主干道、次干道、支路以及公园、小区等所有供居民通行的小路，将这些路网作为城市空间分析底图载入可视化平台。
2.2 城市产业数据
随着互联网、物联网等信息技术的迅速发展，各类城市大数据成为研究智慧城市发展的热点。在城市大数据中，有一类对公众开放且可以表征城市地理空间信息和位置属性的数据—城市兴趣点（Point of Interest，POI）[8]。本平台是利用POI涵盖信息详细、抓取方便的优点来分析研究城市各类产业发展形势。通过网络电子地图提供的API接口采集了购物商业、餐饮服务、生活服务、商务办公、文化教育、医疗卫生、文娱设施、银行金融、汽车服务、公共设施、住宅等POI数据。
2.3 城市可达性
智慧城市的发展规模在一定程度上取决于城市的可达性。可达性表示从一个给定区域到达另一个给定区域的便捷程度[9]。城市可达性分析对于智慧城市科学规划、产业逐步升级、资源合理整合等具有重大意义。本平台基于GIS技术分析了步行可达性、驾车可达性、公交可达性、地铁可达性、建筑体可达性、商圈可达性等对城市发展的影响。图2是西安市钟楼商圈可达性得分结果图。图中显示了钟楼商圈的步行、驾车、公交、地铁可达性得分分别为76，91，96，99，通过后台计算得出钟楼商圈可达性综合得分为89。表明了虽然钟楼的步行可达性与其他可达性相比较差，但是钟楼商圈可达性的综合得分良好，总体来说钟楼商圈各种设施比较健全，具有良好的便捷度。 3 可视化界面设计
数据可视化技术正在逐步成为推动智慧城市发展的前沿技术，它是一种利用图形化方式，将数据转化为形象直观的图形显示在界面上，并以交互方式处理的技术方法[10-11]。通过数据可视化技术可以简洁明了、直观有效地了解大数据的内在规律和分析结果。
本平台利用数据可视化技术，将智慧城市背景下产生的错综复杂的数据以统计图形和分析图表这种鲜明直观的方式呈现。用户可以通过登录城市大数据可视化平台，快速了解城市中住房情况、餐饮服务、生活服务、文化教育分布等公共服务数据的直观统计情况。图3为西安市公共服务数据可视化的一个方面，主要展现了西安市各行政区住宅分布、文化教育情况，以及城市中各行业统计情况。
同时本可视化平台还可以展现城市中企业产业分布情况、市场评估状态、产业测算情况等数据分析结果。图4为企业产业可视化分布图，该页面采用统计图表清晰地呈现出西安市各个行政区的企业占比，办公环境，注册年代、规模及企业类型的占比与数量。图5为市场评估可视化结果，页面左侧为住宅、商务办公、企业等城市公共服务行业，通过属性选择即可看到页面右侧对应行业的热力图分布，颜色越暖表明市场评估得分越高。
产业测算涵盖了生活金融、社区医疗、综合市场、商业测评、樓宇经济、绿地广场、影院评估等方面。以西安市生活金融测算为例，点击首页的生活金融便可跳转到银行分布页面。该页面可根据当前城市及所选择的条件标注出对应的银行点位图，可以查看到该银行的覆盖面积及周边住宅距离银行的最远和最近距离，以及详细的统计信息和测算情况，如图6所示。
4 结 语
本文基于Java语言，采用SpringMVC MyBatis的设计模式作为服务器端的开发框架，用PostgreSQL做后台数据库，结合GIS技术搭建平台，实现将智慧城市背景下各行各业产生的大数据统一管理、可视化呈现，使得用户可以通过浏览器快速、直观地了解城市中城市业态、市场评估、企业产业分布、生活金融、社区医疗、综合市场、商业餐饮、楼宇经济等数据的统计规律和数据分析结果。基于城市多维度大数据的可视化平台能够帮助政府对智慧城市的建设、管理和规划做出更好的决策，可以为人才需求等多个行业的大数据提供快速展示，极大地提高了智慧城市管理质量以及公共服务水平。
参 考 文 献
[1]翟亚奇，杨颖辉.大数据背景下郑州新型智慧城市建设研究[J].河南牧业经济学院学报，2019，32（4）：68-71.
[2]李谦升.城市信息可视化设计研究[D].上海：上海大学，2017.
[3]庄海燕.数据可视化分析再创新城市建设中的应用探析[J].无线互联科技，2019，16（3）：119-122.
[4]付晓倩，刘志强，刘晓静.基于MVC的教学数据可视化平台研究[J].现代计算机（专业版），2018（19）：97-100.
[5]李迎正，孙岩，宋保，等.基于SpringMVC及MyBatis的地图定位实现[J].电脑编程技巧与维护，2019（4）：144-145.
[6]孙浩.基于SpringMVC及MyBatis框架的在线教育平台的设计与实现[D].沈阳：沈阳师范大学，2019.
[7]徐鹏，陈芬菲.城市功能布局与路网结构相互关系探析[J].建材与装饰，2019（20）：262-263.
[8]施歌，江南，姚恋秋.基于GIS和兴趣点（POI）数据的城市中心体系识别方法研究：以上海市为例[J].现代测绘，2017，40（6）：27-30.
[9]李平华，陆玉麒.城市可达性研究的理论与方法综述[J].城市问题，2005（1）：69-74.
[10]迈克尔·巴蒂，安德鲁·哈德逊-史密斯，陈宇琳.城市设计中的可视化分析、智慧城市与大数据[J].城市设计，2016（3）：6-15.
[11]马庆峰.数据挖掘技术在智能电网可视化平台的应用[C]//智能电网发展研讨会论文集中国电力科学研究院.北京：太极计算机培训中心，2017：3.