上海市“七人普”建筑物清查信息系统设计与实现

禹 雷,冯 冰

(1.上海市测绘院，上海 200063;2.江苏省测绘资料档案馆，江苏 南京 210013)

0 引 言

人口普查是全面掌握人口状况的重要手段，也是最基本、最重要的国情国力调查。定期开展人口普查，可以查清我国人口在数量、结构、分布和居住环境等方面的变化情况，为科学制定国民经济和社会发展规划、统筹安排人民物质和文化生活提供科学准确的数据支撑[1-2]。

2020年，我国迎来第七次全国人口普查，这是党的十九大后开展的首次人口普查，是决胜全面建成小康社会、推进社会主义现代化国家建设新征程的一项基础性工作[3]。为全面做好上海市第七次全国人口普查准备工作，明确普查区边界，落实普查机构和普查人员职责范围，上海市开展了第七次人口普查建筑物清查工作[4]。

与以往的人口普查工作方式不同，第七次全国人口普查采用信息化技术进行电子数据采集[5-6]。目前，国内外学者针对各种普查工作(例如地理国情普查、地下管线普查等)研发了许多适用性较好的地理信息系统，但是专门针对人口普查工作(尤其是普查区划分和建筑物标绘)的WebGIS系统目前还不多见[7-13]。考虑到人口普查各阶段工作的衔接性和可操作性，依据建筑物清查工作的内容和流程，设计并研发了适用于上海市市情的建筑物清查信息系统，有效提高了上海市“七人普”建筑物清查工作的效率和质量。

1 系统设计

1.1 业务流程

根据建筑物清查工作的流程和内容，可细分为3个部分：边界线核实、建筑物标绘和普查小区划分(图1)。

图1 上海市“七人普”建筑物清查工作流程图

边界线核实涉及村居委、街镇、区级和市级4个级别用户：首先，由区级用户协助市级用户核实区边界，如果存在问题，由市级用户进行区边界调整。然后，由街镇用户协助区级用户核实街镇边界，如果存在问题，由区级用户进行街镇边界调整。接着，由村居委用户协助街镇用户核实街镇边界，如果存在问题，由街镇用户进行村居委边界调整。最后，村居委用户核实查看本村居委边界的最终调整结果。

建筑物标绘涉及普查指导员、村居委、街镇、区级和市级5个级别用户。普查指导员作为责任主体进行建筑物标绘、属性信息填写，完成后将结果提交至村居委用户和街镇用户。村居委用户负责对普查指导员提交的结果进行审核并修改，然后街镇用户负责对数据进行街镇用户级别的审核，同时街镇用户可以查看当前街镇所有村居委建筑物标绘的进度，区级和市级用户主要负责建筑物标绘结果查看、统计和进度统筹。

普查小区划分涉及村居委、街镇、区级和市级4个级别用户。村居委作为普查小区划分的实施责任主体，街镇用户负责对村居委用户划分的结果进行审核，区级和市级用户主要负责对结果进行查看、进度统计等。

1.2 系统架构

建筑物清查系统基于B/S架构，用户通过互联网访问系统，并根据行政区划名称或者行政区划代码进行登录，各级用户在所管辖范围内进行系统操作。

信息系统建设采用数据-服务-应用三层体系架构。其中，数据层包括基础地图数据和清查专题数据。具体包括：① 大比例尺基础地图以及高分辨率航空影像数据；② 全市各级行政区划数据(市、区、街镇、村居委)；③ 全市建筑物数据；④ 全市普查小区数据；⑤ 各级用户信息数据(市、区、街镇、村居委、普查指导员)。

服务层基于Restful Service技术实现数据层与应用层的分离，主要包含：① 大比例尺基础地图与高分辨率航空影像切换显示服务；② 用户登录以及密码修改服务；③ 行政区多边形编辑(拆分、挖洞、合并)以及区划名称添加服务；④ 普查指导员新增、删除、修改密码服务；⑤ 建筑物新增、删除、图形编辑以及属性修改服务；⑥ 建筑物属性批量导入导出服务；⑦ 建筑物标绘结果一键审核服务；⑧ 各级用户辖区范围内建筑物属性统计分析服务；⑨ 普查小区划分(拆分、挖洞、合并)以及名称添加服务；⑩ 在线地图打印服务。

应用层负责与用户的交互，主要包括用户登录、地图显示、行政区边界调整、普查指导员新增、建筑物标绘与属性修改、建筑物属性统计分析、普查小区划分等功能。

1.3 数据库设计

建筑物清查系统数据库采用MySQL进行设计与实现。数据库中的数据可分为空间数据和业务数据两种。

空间数据主要包括基础底图数据、行政区边界数据、建筑物数据以及普查小区数据：

(1)基础底图数据。包括大比例尺矢量地图和高分辨率航空影像，通过地图切片发布服务方式在建筑物清查系统中进行调用并显示，主要用于空间定位和地理信息参考。

(2)行政区边界数据。以上海市第四次全国经济普查(简称“四经普”)成果为基础数据，在拓扑检查(是否重叠、是否有空隙、图层之间是否无缝嵌套)和属性检查(属性是否完整、是否准确)之后导入空间数据库，用于边界线核实。

(3)建筑物数据。采用地理国情普查获取的全市建筑物空间数据成果，在拓扑检查(是否重叠、是否自相交)和属性检查之后导入空间数据库，作为建筑物标绘工作的基础数据。

(4)普查小区数据。采用边界线核实工作完成后生成的全市村居委边界数据作为本底数据，在此基础上通过普查小区划分操作得到全市普查小区边界数据。

业务数据主要包括上海市行政区划表、用户信息表等。其中行政区划表包含村居委名称、村居委行政区划代码、街镇名称、街镇行政区划代码、区级名称、区级行政区划代码。用户信息表包含用户名称、用户密码、用户级别、用户权限等级等信息。

1.4 功能设计

根据建筑物清查工作的流程和内容，系统可细分为3个子系统：边界线核实子系统、建筑物标绘子系统(移动端和PC端)和普查小区划分子系统。系统的主要功能如下：

(1)登录管理。市级、区级、街镇用户根据行政区划名称登录，村居委用户根据行政区划代码登录，初始密码为系统统一预设密码。同时为了数据安全，系统提供密码修改功能。

(2)地图显示与影像切换。为了清晰显示地物信息，便于各级用户准确核实区划边界和建筑物位置，系统以大比例尺切片地图和高分辨率航空影像作为系统底图，同时提供地图和影像的快速切换显示功能。

(3)村居委边界显示。普查指导员登录系统后，系统自动检索用户对应的村居委，然后调取并显示村居委边界。

(4)建筑物显示与拾取。普查指导员登录系统后，自动加载村居委边界范围内的建筑物。系统支持用户拾取建筑物，以便修改建筑物图形或填写属性信息。用户拾取建筑物时，建筑物将会高亮显示。

(5)建筑物信息录入。用户拾取建筑物之后，自动加载建筑物的名称、地址等信息。用户填写或修改建筑物属性之后，可以提交修改结果至数据库。

(6)新增建筑物。对于地图上不存在的建筑物，用户可以通过绘制空间图形的方式自行添加，在录入属性信息后，将新增建筑物信息提交至数据库。

(7)删除建筑物。对于系统中预加载、但实际中不存在的建筑物，系统提供删除建筑物的功能。为了防止误删除操作，系统提供删除建筑物的一键还原功能，还原后的建筑物保留原有的信息。

(8)建筑物图形编辑。系统提供建筑物图形编辑功能，用于对已有建筑物图形进行编辑。编辑功能包括添加节点、删除节点、平移等功能。

(9)建筑物颜色标识。为了区分不同建筑物的普查进度，系统采用不同的颜色显示建筑物图形，例如用红色表示未填写属性的建筑物、用黄色表示部分属性未填写的建筑物、用绿色表示全部属性填写完毕的建筑物。

(10)统计分析。建筑物核查工作进度可按区、街镇以及属性等多种尺度或方式进行统计分析。通过查看普查指导员、街镇、区级各级完成的情况，掌握建筑物核查工作的进度。

(11)Excel数据导出。系统支持数据以Excel方式批量导出。可用于批量查看建筑物信息，同时进行数据批量修改。

(12)Excel数据导入。系统支持数据批量导入。在利用Excel数据导出功能得到预设表格并进行批量修改后，再导入系统，完成数据的批量更新。

(13)地图打印。系统提供地图显示范围的A4或A3纸打印功能，供村居委工作人员或者普查人员使用，用于工作沟通和标记功能。

2 系统实现

基于Visual Studio开发平台，以JavaScript和ASP.NET为主要开发语言，利用Bootstrap、Vue等前端开发框架以及Leaflet、OpenLayers等空间数据处理框架，利用WebGIS技术实现了建筑物清查系统功能[14]。

2.1 边界线核实子系统

边界线核实子系统是基于系统预加载的“四经普”行政边界数据，由各级用户依次对所管辖的下一级行政边界进行核实。如果发现与实际情况不一致，需要用户对边界进行调整。

边界线核实子系统的功能主要包括拆分、挖洞、合并以及添加名称操作(图2)。拆分是通过绘制拆分线将选中的图形分割成两部分，挖洞是通过在选中的图形内部绘制多边形将图形分割成两部分，合并是将多个选中的图形合并为一个整体图形。在进行拆分、挖洞或者合并操作后，需要通过“添加名称”操作为新生成的图形添加行政区划名称和行政区划代码。

图2 上海市“七人普”边界线核实子系统

2.2 建筑物标绘子系统

建筑物标绘子系统主要是针对系统预加载的建筑物进行清查核实和属性信息录入。根据系统功能和操作用户的不同，可分为面向普查指导员进行外业信息采集的移动端以及面向各级管理用户进行查询和统计的PC端(图3)。

图3 上海市“七人普”建筑物标绘子系统(移动端)

移动端通过扫描二维码或者输入网址的方式进入系统页面。根据普查指导员账号和密码进行登录，登录系统后只显示对应村居委的边界和建筑物信息，严格进行权限控制。移动端系统功能主要有建筑物增加、删除、合并、移动、节点编辑以及属性填写等。

PC端通过建筑物清查系统首页链接跳转的方式进入，主要面向市、区、街镇和村居委用户。在输入用户名和密码之后，显示当前用户所管辖范围内的行政区划列表，通过点击行政列表的村居委节点，切换显示对应的建筑物图形和属性信息(图4)。PC端系统功能不仅包含建筑物空间定位查询、属性修改、建筑物属性列表批量上传或下载，还可以实时查询建筑物标绘工作进度、统计建筑物属性信息等(图5)。

图4 上海市“七人普”建筑物标绘子系统(PC端-在线地图页面)

图5 上海市“七人普”建筑物标绘子系统(PC端-统计页面)

2.3 普查小区划分子系统

普查小区划分子系统是在边界线核实和建筑物标绘的成果基础上，根据建筑物的户数或者人数，将村居委边界划分为多个普查小区。

系统功能与边界线核实子系统类似，主要包含拆分、挖洞、合并以及添加名称功能。此外，系统还添加了实时显示各普查小区人数/户数的功能，可在村居委用户划分普查小区边界时进行参考(图6)。

图6 上海市“七人普”普查小区划分子系统

在村居委完成普查小区划分工作之后，需要将划分结果提交到街镇进行审核，由街镇确认是否审核通过。与此同时，市级用户和区级用户可以查询各个村居委的普查小区划分工作进度，包括村居委是否提交、街镇是否审核通过、审核不通过的原因等等。此外，市级用户还可以查看各区、各街镇的工作进度统计，包括村居委提交的进度统计、街镇审核的进度统计等。

3 结 语

根据上海市“七人普”建筑物清查工作的流程和内容，利用WebGIS技术设计并研发了建筑物清查信息系统，完成了行政区边界核实与调整、建筑物标绘和属性填写、普查小区划分3个阶段的信息数据采集与管理。随着建筑物清查工作的开展与逐步推进，系统的各项功能得到了项目检验与不断完善，达到了系统设计的预期目标，很好地满足了建筑物清查工作的实际需求，为各项工作内容提供了便捷、高效、准确的数据支撑与技术支持。