基于眾包技術的小城鎮智慧管理系統及其應用

藍玉良，陳俊文，黃正東，3

（1．深圳大學建筑與城市規劃學院智慧城市研究院，廣東深圳 518060；2．湖北省城市規劃設計研究院，湖北武漢 430071；3．武漢大學城市設計學院，湖北武漢 430072）

智慧城市是利用信息技術對城市管理與服務領域進行智慧化提升，從而實現城市科學發展、管理高效和市民生活更美好的目標［1］。近年來，我國智慧城市建設如火如荼，自2012年以來國家層面就提出了十多個關于推進智慧城市規劃建設的相關政策文件，智慧城市逐步向規范化的方向發展［2］，與此相對應，智慧化特征正逐步滲透到城市的方方面面，如智慧交通、智慧醫療、智慧教育、智慧政務等等［3-8］，然而，這些智慧城市的相關應用目前仍以大城市為主，中小城鎮尚處于初步探索的階段。2014年3月，國務院發布了《國家新型城鎮化規劃（2014—2020年）》，強調了促進各類型城市的協調發展，尤其是要加快中小城市和城鎮的發展步伐，這就意味著推進小城鎮的智慧規劃管理對于實現新型城鎮化也至關重要。但小城鎮的智慧化道路不同于大城市，小城鎮的智慧化建設受建設成本不足、基礎設施較差、專業技術及人員缺乏等諸多方面因素的制約，使得大城市的智慧化道路難以適用于小城鎮。總的來說，現階段小城鎮的城鎮化道路趨向于高成本、粗放式和同質化，人居環境質量低、環境代價大、風貌喪失、違規建設頻出等不可持續問題也越來越突出［9-11］。因此，要促進小城鎮的可持續發展，提升小城鎮規劃管理的有效性，本文認為應從違法建設管理、環境保護管理、應急防災管理、交通運行管理以及基礎設施管理等幾個方面進行智慧化建設。雖然運用感知設備和先進的網格管理技術能夠很好地實現這些需求，但對于資源條件有限的小城鎮來說，要建立完善的感知網和數據接收、存儲、處理平臺，目前來看還很困難。在這樣的背景下，本文嘗試引入移動終端眾包技術來初步探究小城鎮智慧規劃管理的建設，以實現面向小城鎮需求、相對低成本投入的智慧規劃管理技術。

1 城市管理技術

我國在城市規劃領域的關注點經歷了從規劃建設到規劃管理再到城市治理的演變過程［12］，城市管理或治理的技術在城市規劃領域頗具重要性。城市網格管理技術是目前發展較為成熟、針對專業管理人員的管理技術，以自上而下的管理為主，實現了城市管理的精細化；移動眾包技術則充分利用了大眾的力量，擴充了大眾對規劃管理的參與度。兩種城市管理技術的特征比較如表1所示。

表1 城市網格管理技術與移動眾包技術特征對比

1．1 城市網格化管理技術

在公共管理難題、基層社會秩序面臨挑戰、信息技術革新等多重背景下，城市網格化管理技術應運而生［18］。城市網格化管理將管理轄區作為一個整體，按照一定的標準劃分成單元網格并編碼，輸入網格化管理信息系統，并指派網格管理員隨時巡查網格內的情況，從而實現城市管理的主動化、動態化和精細化［19］。這種管理技術依靠多種數字城市技術和專業的管理人員，能夠實現高效能的協同管理和分工配合。這種技術在很多大城市已經運用成熟，然而在小城鎮，有限的技術資源和人才資源使得網格化管理技術難以實踐。

1．2 移動眾包技術

移動眾包技術結合了移動GIS和眾包技術的優點。其中，移動GIS就是以無線網絡為支撐，以移動智能終端為載體的GIS系統，包括移動終端平臺、無線通信網絡、地理信息服務器、地理信息數據庫和定位系統，具有移動性、服務實時性、信息載體多樣性等特點，在傳統信息行業、城市規劃管理中都得到了廣泛的應用［20-21］。最常見的移動終端平臺就是智能手機和平板電腦。眾包是一種分布式問題解決模式［22］。在互聯網環境下，將工作任務分配給網絡大眾去完成，這可以大大降低人力、時間成本，發揮公眾參與的力量，同時還可以提高解決問題的效率［17，23］。目前，眾包技術在網絡平臺上的信息交互、計算機數據任務、災情信息收集、醫療系統、交通網絡以及城市規劃管理等方面應用較為廣泛。移動眾包技術的引入能夠彌補小城鎮人力、經濟資源的不足，發動廣大群眾，共同促進小城鎮的智慧化規劃管理，為我們探索小城鎮的智慧規劃管理提供了契機。

2 基于移動終端眾包技術的小城鎮智慧規劃管理系統設計

2．1 系統設計目標和原則

本系統設計的目標是基于移動眾包技術，提供一個面向小城鎮需求、相對低成本投入的智慧規劃管理系統，能夠為小城鎮的規劃管理提供智慧化的支撐，提高整個管理工作的有效性，形成一個參與性廣、交流性強的規劃管理體系。具體系統設計原則包括：（1）實用性，即系統中各模塊充分與小城鎮發展建設的現狀需求緊密結合，保證系統功能全面而完善；（2）用戶多樣性，即系統既面向普通公眾，也面向各類專業管理人員，實現各類用戶之間的協調、合作與交互；（3）可擴展性，即系統保留后續升級和進一步開發的可能性；（4）穩定性，即在系統維護方面確保各項數據的安全可靠，并能夠在系統故障后及時有效地恢復已有數據。

2．2 系統總體架構設計

基于以上設計目標和原則，本研究提出以5個子系統為核心的眾包技術總體邏輯架構（如圖1），5個子系統建立在信息通信技術（ICT）及地理空間數據庫系統基礎上，具備普通公眾和專業管理人員兩種接口，并與傳統可用的規劃建設管理系統進行對接。5個子系統的內容如下：

（1）違法用地監督舉報子系統。利用面向多用戶群的建設用地動態監測技術，通過移動終端對建設用地范圍、用地性質、建設強度等進行取證上報，并與方案進行關聯歸檔和對比。

（2）違法建設監督舉報子系統。利用面向多用戶的違法建設動態監測技術，通過移動終端對占地范圍、建筑間距、建筑高度、建筑退讓、建筑立面、建筑色彩等進行取證上報，并與方案進行關聯歸檔和上傳。

（3）災情實時報警子系統。利用移動終端采集數據的新型管理模式，研發災情實時發布技術，發動普通民眾及時上報突發災情信息，提高災害防御和應對能力。

（4）交通路況信息實時反饋子系統。研發交通路況信息實時發布技術，當發生交通擁堵時，公眾可通過移動智能終端對交通擁堵情況、停車場使用情況等信息進行取證上報并歸檔，然后由系統發布路況信息數據，對路況進行公示。

（5）基礎設施故障反饋子系統。研發基礎設施故障反饋系統，當基礎設施被損壞時，公眾通過移動智能終端對路面破損、管道破損、電力通信設施損壞、市容環境破壞等情況進行取證上報并歸檔，然后由系統發布基礎設施故障信息，提高有關部門的維修效率。

圖1 小城鎮智慧規劃管理系統功能結構

2．3 公眾監督系統平臺設計

公眾監督系統平臺包含基于移動終端的公眾監督APP和公眾監督數據管理系統（如圖2），能夠實現普通民眾的事件上報、事件查詢和提問功能以及管理人員的數據管理等功能，其中普通民眾的APP端能夠實現公眾的實時事件上報，而規劃管理人員的公眾監督數據管理系統端能夠對上報的事件數據進行有效的收集和分析，為規劃決策提供支撐。

圖2 小城鎮智慧規劃管理公眾監督系統平臺功能結構

3 案例實踐——以神農架林區為例

3．1 研究區域

神農架林區位于湖北省“一帶兩圈”戰略中的鄂西生態文化旅游圈內，2009年獲批國家可持續發展實驗區，同時具有山區、林區、自然保護區的特征，面臨著城鎮發展和生態環境保護的雙重壓力；同時，林區也是我國中西部欠發達地區以生態建設帶動旅游產業的示范和樣板區，能夠很好地發揮集群效應。此外，2013年7月，由湖北省測繪信息地理中心承接的《數字神農架地理空間框架建設》為本研究奠定了基礎。本文將以神農架林區的政治經濟中心松柏鎮作為實踐點推廣應用公眾監督APP。

3．2 智慧管理平臺的事件分類

隨著近些年的發展，神農架林區在管理和建設方面的問題逐步凸顯，主要分為四大類（如表2）：（1）近年來城鎮迅速發展的同時違法建設問題也層出不窮，而林區目前缺乏有效的監管手段；（2）作為國內外知名旅游勝地，林區目前的道路交通系統已經不能滿足旅游旺季需求；（3）林區由于自然地質的原因常年出現滑坡、崩塌、山洪、泥石流等自然災害，卻缺乏有效的災情管理體系；（4）林區目前的基礎設施較為薄弱，跟不上城鎮發展的步伐。

表2 神農架林區建設管理的公眾監督平臺上報事件分類

3．3 實踐案例的數據分析

自2017年5月在神農架林區推廣應用上述公眾監督系統平臺至2018年4月，注冊用戶已達587人，收集到上報事件信息2 512條。以下將對這些數據進行初步分析。

3.3.1 上報事件描述性統計分析

上報事件分為大類、中類、小類3個層次，以下將從這3個層次進行分析。

（1）大類。從四大類事件來看(如圖3)，道路交通類上報事件所占比重最大，共1 101條，占比為43.83%；其次是市容于基礎設施故障類事件，共843條，占比為33.56%；第三是違法建設類事件，共560條，占22.29%；而林區污染于災害類事件上報數量較少，說明污染和災害在本研究調研階段不是主要問題。

圖3 神農架林區建設管理的公眾監督平臺各類上報事件數量（大類）

（2）中類。從一級分類來看(見圖4)，中類上報事件的整體趨勢和大類基本一致。其中，違法建設大類中以無證違建為主，而市容與基礎設施故障大類中以基礎設施為主。

（3）小類。從上報事件小類來看（見圖5），林區的違法建設類以亂搭亂建、臨時建筑預期未拆、建設超過限高、私改建筑外表以及建設項目證件未公示等現象為主，污染與災害則以滑坡為主，道路與交通類以亂停亂放現象為主，而市容與基礎設施故障類則以道路破損、井蓋破損、架空線纜損壞和垃圾渣土傾倒為主。

圖5 神農架林區建設管理的公眾監督平臺各類上報事件數量（小類）

3.3.2 上報事件空間分布特征分析

從上報事件點的空間分布來看，松柏鎮的上報事件點主要分布在鎮區主干道神農大道及其外延區域，事件點主要集中在鎮區中心區。為了總結并預測事件在空間上分布的概率大小，本文引入核密度分析法（KDE）來估計事件在研究范圍內的發生幾率。從核密度分析結果可以看出（如圖6），松柏鎮上報事件點呈現出多點集聚的空間分布特征，空間分布密度較大的區域主要集中在神農大道、中心街、張公路周邊，其他區域事件點空間分布密度較低。具體的，從各類型上報事件點的核密度分析來看，違法建設事件在神農架客運站、神農架林區財政局以及神農架林區廣電局周邊區域空間分布密度較大；污染與災害事件主要集中在神農架體育中心周邊區域；道路與交通事件主要集中在神農架客運站、中心街以及世紀金源假日酒店周邊區域；市容與基礎設施故障事件的空間分布較為分散，主要集中在神農大道沿線區域，另外在中心街、張公路以及松柏鎮衛生室周邊區域空間分布密度也較大。

圖6 神農架林區松柏鎮建設管理的上報事件點核密度分析

4 結論

本文所提出的基于移動終端的眾包技術為小城鎮的智慧化規劃管理提供了新的思路。該技術可以強化公眾與管理人員之間的交互，提升規劃管理的效率，能在較大程度上適應小城鎮的發展現狀和需求。為充分發揮該技術的優勢，未來尚需深入探討以下問題：（1）對接現有的規劃管理模式，實現公眾監督數據管理系統與傳統規劃管理系統的銜接與融合；（2）進一步提升用戶交互體驗，在移動終端成本、地圖信息量、用戶界面等方面提供多樣化的定制服務。