楊磊，王琳，呂玉香，董從銀，胡雪梅，孫峰

(1.山東建筑大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，山東 濟(jì)南 250101;2.山東建筑大學(xué) 建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，山東 濟(jì)南 250101;3.山東建筑大學(xué) 外國(guó)語(yǔ)學(xué)院，山東 濟(jì)南 250101;4.國(guó)家信息通信國(guó)際創(chuàng)新園管理委員會(huì)，山東 濟(jì)南 250100)

0 引言

2011 年9 月國(guó)家教育部批復(fù)了《關(guān)于當(dāng)前教育基本建設(shè)工作若干問(wèn)題的建議》。《建議》明確提出要加快教育基本信息化建設(shè)，打造教育基本建設(shè)科學(xué)管理平臺(tái)。教育部發(fā)布的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011—2020)》中明確指出推動(dòng)學(xué)校管理信息系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用。目前，數(shù)字城市代表了城市信息化的發(fā)展方向，是推動(dòng)整個(gè)國(guó)家信息化的重要手段。而如何開(kāi)發(fā)科學(xué)、高效、直觀、智能的“學(xué)校建設(shè)規(guī)劃地理信息系統(tǒng)”是新時(shí)代賦予教育規(guī)劃建設(shè)與管理工作的歷史使命。結(jié)合教育事業(yè)需要，我們開(kāi)發(fā)了相關(guān)系統(tǒng)，通過(guò)電子地圖直觀地對(duì)教育規(guī)劃基建工作進(jìn)行管理［1］，對(duì)項(xiàng)目審批和投資進(jìn)行決策和監(jiān)管，保證資源均衡配置。研究項(xiàng)目系統(tǒng)將電子地圖、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與云計(jì)算技術(shù)相結(jié)合，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)互聯(lián)與數(shù)據(jù)互通，建設(shè)橫向關(guān)聯(lián)、縱向貫通的教育基本建設(shè)信息化平臺(tái)，在國(guó)內(nèi)少見(jiàn)報(bào)道［2］。

1 系統(tǒng)總體規(guī)劃

系統(tǒng)側(cè)重于通過(guò)地理信息技術(shù)呈現(xiàn)學(xué)校布局規(guī)劃和項(xiàng)目建設(shè)規(guī)劃，并對(duì)此進(jìn)行管理，其主要使用者是政府層的決策者、管理者，是各級(jí)政府和教育行政部門(mén)實(shí)施教育規(guī)劃和投資決策與管理的主要平臺(tái)。系統(tǒng)規(guī)劃方案為:

(1)通過(guò)建立學(xué)校建設(shè)規(guī)劃的電子沙盤(pán)、地圖和預(yù)案，利用電子地圖開(kāi)發(fā)技術(shù)以直觀形象化手段展示學(xué)校布局規(guī)劃和建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃信息，規(guī)范引導(dǎo)學(xué)校建設(shè)有序進(jìn)行;

(2)采用SaaS 私有云方式，解決三維模型數(shù)據(jù)出現(xiàn)爆炸性增長(zhǎng)問(wèn)題;

(3)利用國(guó)家測(cè)繪地理信息局建設(shè)的地理信息綜合服務(wù)網(wǎng)站——天地圖提供的服務(wù)接口，將“天地圖”的服務(wù)資源嵌入應(yīng)用系統(tǒng)中。對(duì)目前正在使用的系統(tǒng)中存在的信息孤島進(jìn)行集成，以解決現(xiàn)有數(shù)據(jù)與原有數(shù)據(jù)的無(wú)縫聯(lián)接，向上與國(guó)家地理信息系統(tǒng)、國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)人口信息系統(tǒng)銜接，向下延伸為學(xué)?；ü芾硐到y(tǒng)(如圖1 所示)。

學(xué)校基建管理系統(tǒng)是我們開(kāi)發(fā)的基于虛擬現(xiàn)實(shí)的學(xué)?；ㄐ畔⒐芾砥脚_(tái)，側(cè)重于學(xué)校內(nèi)部的校園建設(shè)規(guī)劃與基本建設(shè)項(xiàng)目的規(guī)劃、建設(shè)與管理，其主要使用者是學(xué)校層的管理者。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與管理信息系統(tǒng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了校園景觀展示、規(guī)劃方案展示等功能。點(diǎn)擊虛擬場(chǎng)景中的任一建筑物，可以顯示出該建筑物的相關(guān)信息，如建設(shè)單位、建筑面積、基建檔案等(如圖2 所示)。

圖1 學(xué)校基建管理系統(tǒng)關(guān)系圖

2 系統(tǒng)功能

學(xué)校建設(shè)規(guī)劃地理信息系統(tǒng)集成各級(jí)各類(lèi)學(xué)校的地理位置、空間信息、環(huán)境信息和規(guī)劃建設(shè)信息，直觀形象地展示學(xué)校布局規(guī)劃和建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃兩個(gè)層面的成果，從而使學(xué)校布局調(diào)整和基本建設(shè)的目標(biāo)、過(guò)程都在規(guī)劃的引導(dǎo)和約束之下［3－4］。

圖2 學(xué)校基建管理系統(tǒng)界面圖

2.1 學(xué)校布局規(guī)劃管理

學(xué)校布局規(guī)劃管理模塊具有推動(dòng)學(xué)校布局規(guī)劃的科學(xué)化和規(guī)范化、作為管理布局規(guī)劃調(diào)整的平臺(tái)等功能。學(xué)校布局規(guī)劃成果的呈現(xiàn)是建立在學(xué)校分類(lèi)和信息標(biāo)注的基礎(chǔ)上的，首先要在地圖上用不同的圖標(biāo)標(biāo)識(shí)出各級(jí)各類(lèi)學(xué)校的位置，然后點(diǎn)擊圖標(biāo)可以彈出信息顯示學(xué)校的代碼、位置、規(guī)模、學(xué)生數(shù)、教師數(shù)、建筑面積等信息。所有信息可以通過(guò)分級(jí)、對(duì)比、分類(lèi)、定點(diǎn)等不同方式呈現(xiàn)出來(lái)(如圖3 所示)。

圖3 學(xué)校布局規(guī)劃布點(diǎn)圖

分級(jí)呈現(xiàn)即可查看本級(jí)行政區(qū)劃及下屬各級(jí)行政區(qū)劃的學(xué)校規(guī)劃布局。如:可以先進(jìn)入全國(guó)行政區(qū)劃界面，可查看全國(guó)學(xué)?，F(xiàn)狀及布局規(guī)劃概況，逐級(jí)點(diǎn)擊要查看的省、市、縣地圖，可查看區(qū)域內(nèi)學(xué)校布局規(guī)劃概況。

對(duì)比呈現(xiàn)即系統(tǒng)提供按不同的篩選條件對(duì)比呈現(xiàn)區(qū)域?qū)W校布局。點(diǎn)擊查看現(xiàn)狀圖，可直觀地掌握本區(qū)域?qū)W校的現(xiàn)狀布局，可以對(duì)比查看區(qū)域內(nèi)新建、改擴(kuò)建、閑置校舍改造等學(xué)校的分布情況可以同時(shí)查看現(xiàn)狀圖和規(guī)劃圖，從總體上把握區(qū)域?qū)W校布局規(guī)劃是否合理。也可查看現(xiàn)狀與規(guī)劃對(duì)比柱狀圖，直觀顯示現(xiàn)狀與規(guī)劃的數(shù)據(jù)對(duì)比情況。

分類(lèi)呈現(xiàn)即系統(tǒng)提供分類(lèi)呈現(xiàn)方式，如按照規(guī)劃方式呈現(xiàn)區(qū)域?qū)W校布局總圖，或根據(jù)管理者需要，分別呈現(xiàn)新建、改擴(kuò)建、閑置校舍改造等學(xué)校的布局情況。

定點(diǎn)查詢即管理者可以通過(guò)地圖布點(diǎn)鏈接、行政區(qū)劃目錄樹(shù)、快速訪問(wèn)下拉菜單、關(guān)鍵詞搜索等多種途徑實(shí)現(xiàn)規(guī)劃建設(shè)學(xué)校的定點(diǎn)查詢，從而呈現(xiàn)每一個(gè)學(xué)校的相關(guān)規(guī)劃信息。

2.2 建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃管理

學(xué)校建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃管理模塊重點(diǎn)突出項(xiàng)目規(guī)劃和投資計(jì)劃管理兩個(gè)要素，主要有推動(dòng)項(xiàng)目規(guī)劃的建設(shè)科學(xué)化和規(guī)范化、作為建設(shè)項(xiàng)目投資依據(jù)、作為建設(shè)項(xiàng)目管理的平臺(tái)等功能。在地理信息系統(tǒng)上標(biāo)示規(guī)劃建設(shè)的項(xiàng)目信息，如項(xiàng)目名稱、項(xiàng)目類(lèi)型、資金來(lái)源、投資計(jì)劃、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、進(jìn)展情況等，通過(guò)對(duì)上述信息的分類(lèi)查詢和組合式查詢，建設(shè)項(xiàng)目布局規(guī)劃可以按資金來(lái)源、按投資計(jì)劃呈現(xiàn)，也可以按項(xiàng)目類(lèi)型分類(lèi)呈現(xiàn)，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)比呈現(xiàn)，或者查詢點(diǎn)擊某建設(shè)項(xiàng)目布點(diǎn)，顯示其相關(guān)信息，如圖4 所示。

(1)按資金來(lái)源呈現(xiàn)布局

關(guān)注不同資金來(lái)源的項(xiàng)目如國(guó)家級(jí)管理者可以重點(diǎn)關(guān)注中央重點(diǎn)投資項(xiàng)目的布局，省級(jí)管理者可以重點(diǎn)關(guān)注地方財(cái)政投資項(xiàng)目的布局。為了對(duì)不同資金來(lái)源的項(xiàng)目進(jìn)行管理，管理者可查看轄區(qū)內(nèi)各類(lèi)資金來(lái)源的項(xiàng)目規(guī)劃布局情況。

圖4 建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃管理示意圖

(2)按投資計(jì)劃呈現(xiàn)布局

為了方便管理者階段性地開(kāi)展區(qū)域建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃的管理和監(jiān)控，系統(tǒng)提供規(guī)劃項(xiàng)目按投資計(jì)劃呈現(xiàn)方式。管理者既可以查看“十二五”期間所有年度的建設(shè)項(xiàng)目投資計(jì)劃，也可以查看某一年度的建設(shè)項(xiàng)目投資計(jì)劃。

(3)按項(xiàng)目名稱呈現(xiàn)布局

系統(tǒng)提供按不同的分類(lèi)呈現(xiàn)區(qū)域建設(shè)項(xiàng)目布局。如邊遠(yuǎn)艱苦地區(qū)農(nóng)村學(xué)校教師周轉(zhuǎn)宿舍建設(shè)項(xiàng)目，管理者可按照項(xiàng)目類(lèi)型查看區(qū)域內(nèi)周轉(zhuǎn)宿舍建設(shè)項(xiàng)目，也可同時(shí)查看區(qū)域內(nèi)學(xué)前教育推進(jìn)工程項(xiàng)目。

(4)對(duì)比呈現(xiàn)布局

系統(tǒng)提供按不同的篩選條件對(duì)比呈現(xiàn)區(qū)域?qū)W校布局。如對(duì)于學(xué)前教育推進(jìn)工程項(xiàng)目，管理者可以對(duì)比查看規(guī)劃前后布局圖，從總體上掌握區(qū)域建設(shè)項(xiàng)目布局規(guī)劃情況以及項(xiàng)目布局規(guī)劃是否符合政策要求等。系統(tǒng)還可對(duì)比呈現(xiàn)國(guó)家級(jí)貧困縣、邊境縣、革命老區(qū)縣等特殊地區(qū)和一般地區(qū)的學(xué)校布局規(guī)劃。

(5)單體項(xiàng)目信息查詢

管理者可以在轄區(qū)內(nèi)基本建設(shè)規(guī)劃項(xiàng)目布點(diǎn)圖上點(diǎn)擊相關(guān)項(xiàng)目布點(diǎn)，查看該項(xiàng)目的概況信息，如規(guī)劃建設(shè)方式、規(guī)劃建筑面積、資金計(jì)劃、項(xiàng)目設(shè)計(jì)等，還可以通過(guò)該項(xiàng)目的鏈接，查看該建設(shè)項(xiàng)目的詳細(xì)規(guī)劃信息，如結(jié)構(gòu)類(lèi)型、用途代碼、建筑物總層數(shù)、建筑面積、建設(shè)啟動(dòng)狀態(tài)等。

3 平臺(tái)優(yōu)勢(shì)

學(xué)校建設(shè)規(guī)劃管理系統(tǒng)集成了各級(jí)各類(lèi)學(xué)校的地理位置信息、空間信息、環(huán)境信息和規(guī)劃建設(shè)信息，有效地結(jié)合了GIS、虛擬現(xiàn)實(shí)、云計(jì)算和移動(dòng)計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)互聯(lián)與數(shù)據(jù)互通。

3.1 將地理信息技術(shù)引入學(xué)校建設(shè)規(guī)劃管理系統(tǒng)中

項(xiàng)目以GIS 技術(shù)為基礎(chǔ)，在地理空間上標(biāo)注學(xué)校的位置、規(guī)模、辦學(xué)條件、周邊環(huán)境等信息。并能根據(jù)教育規(guī)劃管理者的需求，按照學(xué)校性質(zhì)、規(guī)劃方式等標(biāo)準(zhǔn)呈現(xiàn)不同類(lèi)型的學(xué)校布局規(guī)劃地圖，按照項(xiàng)目年份、投資類(lèi)型、項(xiàng)目性質(zhì)等標(biāo)準(zhǔn)呈現(xiàn)不同類(lèi)型的建設(shè)項(xiàng)目布局規(guī)劃地圖。同時(shí)，利用國(guó)家測(cè)繪局“天地圖”提供的API(應(yīng)用程序編程接口)搭建新的GIS 應(yīng)用系統(tǒng)，與國(guó)家地理信息系統(tǒng)相銜接。

3.2 將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入規(guī)劃建設(shè)項(xiàng)目虛擬論證

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合電子地圖技術(shù)展示規(guī)劃和建設(shè)項(xiàng)目信息［5］。采用Virtual Reality Platorm(即)平臺(tái)進(jìn)行場(chǎng)景設(shè)計(jì)。VRP 是中視典公司獨(dú)立開(kāi)發(fā)的具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的虛擬現(xiàn)實(shí)軟件。在本項(xiàng)目設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)中，引入了該技術(shù)平臺(tái)，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)，設(shè)置了三維數(shù)字校園的接口，各級(jí)學(xué)校基建規(guī)劃管理者可以在三維虛擬校園中對(duì)多個(gè)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比選，使學(xué)校項(xiàng)目建設(shè)符合學(xué)校及區(qū)域總體規(guī)劃，提高項(xiàng)目投資決策水平。

3.3 采用了SaaS 服務(wù)模式

云計(jì)算在服務(wù)方面，主要以提供用戶基于云的各種服務(wù)為主，共包含3 個(gè)層次:軟件即服務(wù)(Software as a Service，即 SaaS)、平 臺(tái) 即 服 務(wù)(Platform as a Service，即PaaS)和基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(Infrastructure as a Service，即IaaS)。本系統(tǒng)基于SaaS 服務(wù)模式，采用Java EE、Struts2、MyBatis 等技術(shù)進(jìn)行編程，同時(shí)構(gòu)建基于Windows Azure 的私有云平臺(tái)［6－10］。

3.4 將移動(dòng)信息化技術(shù)應(yīng)用于基建管理

為了支持管理工作的實(shí)時(shí)性和方便性，我們開(kāi)發(fā)了手持終端系統(tǒng)。Andriod 為內(nèi)存受限的移動(dòng)設(shè)備設(shè)計(jì)，Android 包括操作系統(tǒng)、中間件和關(guān)鍵的應(yīng)用程序，還提供了API 與相應(yīng)的一系列工具Android SDK，我們利用它使用Java 進(jìn)行原生App 開(kāi)發(fā)?；贏ndriod 的移動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)理念是把服務(wù)器端分為業(yè)務(wù)邏輯層與數(shù)據(jù)持久層，業(yè)務(wù)邏輯層負(fù)責(zé)處理業(yè)務(wù)流程，提供計(jì)算能力，數(shù)據(jù)持久層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的整合與保存［11］。因此，手機(jī)客戶端作為展現(xiàn)層，主要完成界面、用戶操作與結(jié)果展示，根據(jù)云計(jì)算模式，把盡量多的計(jì)算、資源移至服務(wù)器端完成［12－13］。

4 結(jié)語(yǔ)

學(xué)校建設(shè)規(guī)劃地理信息系統(tǒng)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，結(jié)合電子地圖方式直觀形象地展示學(xué)校布局規(guī)劃和建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)信息，便于各級(jí)管理者監(jiān)督管理，規(guī)范學(xué)校設(shè)置和學(xué)校建設(shè)有序進(jìn)行［14］。在應(yīng)用創(chuàng)新方面，系統(tǒng)將SaaS 私有云方式與移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)和電子地圖與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合，解決了三維模型數(shù)據(jù)出現(xiàn)爆炸性增長(zhǎng)問(wèn)題，保證系統(tǒng)地理信息資源共享和高效利用，方便教育部、教育廳和相關(guān)政府部門(mén)對(duì)學(xué)校建設(shè)規(guī)劃的規(guī)范化管理。通過(guò)系統(tǒng)集成，建設(shè)了橫向關(guān)聯(lián)、縱向貫通的教育規(guī)劃信息化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了教育基本建設(shè)管理的信息化、規(guī)范化，促進(jìn)了我國(guó)教育事業(yè)的發(fā)展。

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