利用GIS進行城市老舊小區改造動態管理

王米山

(山東省地質礦產勘查開發局第七地質大隊, 山東 臨沂 276006)

0 引言

城市老舊小區是指建造時間超過20年以上、公共服務較為缺項以及市政配套設施老化等問題比較突出的居住小區[1]。它存在既有管理體制上的原因,也有思想觀念的原因,即:老舊小區建成年代早,配套指標和建設標準偏低;一些開發建設單位不按規劃建設相應的配套設施,造成配套設施不全;缺乏完善的保養維護和管理服務機制以及相應的監督機制,使得房屋建筑本體和附屬設備嚴重老化;老舊小區內大部分居民受福利制傳統意識影響,缺乏消費者付費觀念。因此,國家對城市老舊小區改造都給予了高度的關注,并將城市老舊小區改造納入政府公共服務。2019年4月,住房和城鄉建設部辦公廳、國家發展改革委辦公廳、財政部辦公廳聯合印發《關于做好2019年老舊小區改造工作的通知》,全面推進城鎮老舊小區改造[2-3]。本論文借助地理信息系統(Geographic Information System, GIS)、云計算、物聯網等先進技術,探索城市老舊小區改造項目從規劃、審批、施工、驗收及維護的全過程管理流程,開發城市老舊小區改造動態管理平臺,在“一張圖”上,直觀展示老舊小區改造工程的整個流程,視頻監控城市老舊小區項目改造情況,實現以圖管理城市老舊小區改造的新手段,確保改造工程的順利實施。

1 設計思路

1.1 構建以“一張圖”管理城市老舊小區改造項目的動態管理模式

傳統城市老舊小區改造項目的信息都是用紙質管理,缺乏用信息化的手段,對各個改造項目的進展也無法統一進行展示,本論文采用以1∶500大比例尺地形圖、遙感影像數據、地名地址數據等基礎地理信息數據為底圖,在統一坐標系下,結合規劃圖、管線圖、施工圖等專題地圖,形成城市老舊小區改造項目“一張圖”。在“一張圖”的基礎上,疊加項目的審批信息,改造小區信息、房屋信息、施工信息等數據,實現改造項目的動態管理。

1.2 構建多源多尺度的城市老舊小區全周期數據庫

對城市老舊小區的小區數據、房屋數據、人口數據、設施數據、審批數據等進行梳理和檢查,將屬性數據進行空間化,掛接到“一張圖”中,建立圖與項目,圖與小區,圖與圖之間聯系,形成城市老舊小區全周期數據庫。

1.3 基于SOA架構,搭建城市老舊小區改造動態管理平臺

面向服務架構(Service-Oriented Architecture,SOA架構)可實現平臺標準開發,高穩定可用。它既能夠有效整合當前包括數據、功能、業務等各類既有的信息化資源,同時也支持未來其他資源的便捷接入,并能跟隨大數據、云計算、移動互聯全新IT時代的潮流趨勢。因此,城市老舊小區改造動態管理平臺具有可擴展、可決策、可展示的能力,滿足老舊小區改造的需求[4]。

1.4 建立健全的老舊小區管理機制

為了鞏固老舊小區改造成果,維護良好的居住環境,要在尊重群眾意愿、考量居民支付能力的基礎上,基于城市老舊小區改造動態管理平臺,逐步建立改造后老舊小區的維護管理長效機制[5]。

2 平臺設計

2.1 城市老舊小區改造項目流程設計

城市老舊小區改造項目流程包括四個階段:前期規劃階段、項目審批階段、項目實施階段和項目驗收及維護階段。前期規劃階段是成立城市改造小組,對城市內的老舊小區進行初步篩選,通過政策宣傳和民意調查等手段,選擇出問題突出的老舊小區納入改造規劃中,并確定改造方案和實施方案;項目審批階段是對改造項目進行可研分析和調研,優化方案,對提出的改造項目設計及概算進行審批,并再次優化方案。方案通過后,一方面申請資金,另一方面確定施工圖和各方面預算,最后對改造項目進行招標;項目實施階段包括兩部分,一部分是改造項目施工和竣工,一部分是進行老舊小區動態管理平臺的開發,并最終完成。項目驗收及維護階段是完成項目改造和平臺驗收,并根據小區現狀結合民意,選擇后續老舊小區管理模式,其結果是做好老舊小區改造后續的管理工作。圖1是城市老舊小區改造項目流程設計圖。

圖1 城市老舊小區改造項目流程設計示意圖

2.2 框架設計

城市老舊小區改造項目采用“安全-豐富-高效”的框架設計(圖2),分別對應軟硬件支撐層、數據層、服務層、應用層以及用戶層。軟硬件支撐層包括PC端、移動端、服務器端設備、核心交換機、GIS軟件、數據庫軟件等,為整個平臺提供最基礎的軟硬件安全保障;數據層包括基礎地理信息數據、老舊小區改造項目數據、老舊小區專題數據、多媒體數據以及平臺運維管理數據,這些數據構成了城市老舊小區改造全周期數據庫,為平臺提供強有力的數據支撐;服務層包括GIS服務、消息服務、統計分析服務、數據共享服務、項

圖2 城市老舊小區改造動態管理平臺框架設計示意圖

目管理服務以及其他公共服務,通過SOA架構,搭建了應用層中的城市老舊小區改造動態管理平臺;用戶層是指平臺的管理或者使用用戶,包括城市管理部門、改造項目辦公室、街道辦事處、物業公司、小區住戶等人員。通過建立健全長效的城市老舊小區管理機制、標準規范以及保障體系,確保老舊小區后期的維護管理工作以及平臺的正常運行。

3 城市老舊小區改造全周期數據庫建設

3.1 數據庫建設內容

城市老舊小區改造全周期數據庫包括如下五類:基礎地理信息數據庫、老舊小區改造項目數據庫、老舊小區專題數據庫、多媒體數據庫、運維管理數據庫。基礎地理數據庫包含1∶500大比例尺地形圖、高分辨率遙感影像、地名地址數據等[6];老舊小區改造項目數據庫包括改造小區項目的空間數據,如:改造小區項目坐標數據、改造后的交通、綠地、水系、停車位數據等,改造小區項目所涉及的屬性數據,如:施工單位、改造動態以及改造計劃等;老舊小區專題數據庫包括小區數據、樓房數據、小區人員數據以及街道社區數據等[7];多媒體數據庫是在改造過程中積累下來的圖形數據、視頻數據、音頻數據以及文本數據等;運維管理數據庫則包括權限數據、用戶數據、角色數據以及日志數據等。城市老舊小區改造全周期數據庫如圖3所示。

3.2 數據庫E-R設計

實體-關系(Entity-Relationship Diagram, E-R)方法是描述現實世界概念結構模型的有效方法[8]。城市老舊小區改造數據種類多,數據量大,為了能更好梳理清楚數據之間關系,采用E-R圖表示。圖4為老舊小區改造項目的E-R圖。

4 城市老舊小區改造動態管理平臺設計與實現

城市老舊小區改造動態管理平臺基于SOA架構,采用了Spring MVC框架進行開發;GIS平臺軟件采用ArcGIS10.5以及利用ArcGIS API for Java Script進行Web開發;數據庫平臺采用Oracle11g+ArcSDE。平臺包括四大核心功能:老舊小區改造項目動態視圖管理、老舊小區改造項目信息上報管理、老舊小區改造項目計劃進度管理和老舊小區改造項目地圖管理。

圖3 城市老舊小區改造全周期數據庫示意圖

圖4 城市老舊小區改造項目的E-R圖

4.1 老舊小區改造項目動態視圖管理

動態視圖管理功能提供老舊小區改造時的各種動態視圖,包括老舊小區項目群視圖、老舊小區項目視圖、老舊小區改造單元視圖。老舊小區項目群視圖則是管理整個城市的所有老舊小區改造項目,可以查看每個改造小區的進展情況,對于項目滯后情況預警提示,并顯示改造工作的進展;老舊小區項目視圖是將一個改造項目的房屋、道路、綠地、水系、市政設施分割為數個改造單元,展示截止當前時間改造單元的概況信息。包括已改造的單元、未改造的單元、逾期未改造的單元等,根據逾期情況用不同顏色的圖標來自動告警,并在地圖上直觀展現,清晰展示改造單元管理工作的施工情況;老舊小區改造單元視圖可以查看每個改造單元的動態情況,包括改造單元的基本信息、重要事件、存在問題、下一步計劃等內容,實時監控著項目的進展。因此,老舊小區改造項目動態視圖管理是從改造小區項目群、改造小區項目、改造單元三個視角實時監控老舊小區改造的進展情況,確保工作的開展,工期順利完成。動態視圖管理功能如圖5所示。

圖5 城市老舊小區動態視圖管理功能示意圖

4.2 老舊小區改造項目信息上報管理

信息上報管理功能提供在老舊小區改造管理過程中重要事件上報并進行跟蹤管理,包括兩個方面:一方面是以周為單位,形成項目周邊,對改造動態、重要事件、存在問題等進行上報管理。另一方面是實現對特定信息生成的重要事件發送給負責人員,及時督促事件處理。包括新增改造小區項目、查詢或者修改已有的改造小區項目信息等。

4.3 老舊小區改造項目計劃進度管理

計劃進度管理功能提供編輯和管理每個老舊小區改造項目的計劃表、進度表、關鍵節點、重要事件和存在問題等信息,滿足決策者對城市老舊小區改造項目的管理,幫助決策者全面掌控進度情況,實現基于計劃表對改造項目進度進行上報和監控,能夠對比計劃表、進度信息對出現滯后項目情況進行分析,依據逾期情況的不同對項目進行不同顏色圖標標記告警,直觀展示項目進度情況。

4.4 老舊小區改造項目地圖管理

地圖管理功能是整個平臺展示的窗口,所有信息匯聚在這“一張圖”上,提供GIS地圖的相關功能,主要包括:地圖和專題數據展示、地圖圖層控制、屬性信息查詢、分析和統計、地圖量算和繪制。地圖和專題數據展示實現對數據的放大、縮小、全圖、漫游等;地圖圖層控制是在統一的坐標系下疊加1∶500地形圖、遙感影像數據、地名地址數據、老舊小區改造項目數據等,通過圖層按鈕進行控制,實現地圖數據的自由切換、透明度設置和多屏對比等功能[9]。屬性信息查詢、分析和統計功能是對動態視圖的老舊小區改造項目群數據、老舊小區改造項目數據、老舊小區改造單元數據、計劃進度數據、信息上報數據等進行查詢、分析及統計,并可以生成查詢和統計報表,便于項目管理。地圖量算和繪制是可以在地圖上進行量算長度和面積,繪制點、線和面圖形等。

5 關鍵技術研究

5.1 基于SOA架構實現平臺的穩定可用

SOA的一個自然特性是通過協作編排,充分復用已有的服務,對于信息系統的可持續發展來說,它是一種創新的、靈活的、可伸縮的方法。SOA方法強調在服務松耦合基礎上的復用。松耦合減少了直接修改代碼,避免軟件代碼出現盤根錯節的局面[10]。SOA架構擺脫了具體的語言框架(如Java、Net、PHP),以服務契約的方式進行架構設計。通過更加合適的業務分析設計方法(BPM (業務流程管理，Business Process Modeling)、SOMA(一款手機即時應用軟件))得到的成果,能夠直接地接與服務對接。服務就作為業務與IT之間的橋梁。業務要求通過服務落地到IT實現上變得更加直接。IT也能夠根據業務要求做出更快速地響應,提高了敏捷性。

5.2 基于內存數據庫的高速數據存取技術

現有的各類應用系統越來越復雜,數據吞吐量不斷加大。另一方面,用戶體驗要求越來越高,最終用戶對超過3秒的系統響應一般都難以接受。在海量數據環境下,如何達到高性能的系統響應,這就必須引入內存數據庫技術。在傳統的應用中,由應用系統訪問關系數據庫系統(如Oracle)來實現數據的高性能存取訪問。但是,在多節點、PB級海量數據面前,基于文件系統的關系數據庫技術無論怎么調優,都很難滿足用戶的高性能體驗要求。為解決這個問題,SAP公司推出的HANA(分析軟件High-Performonce Analytic Appliance)內存數據庫計算技術,可以實現分布在全球范圍內的聯機事務處理(On-Line Transaction Processing, OLTP)數據在秒級內的采集、入庫和聯機分析。在不同應用系統進行協同時,某個應用對數據的修改,需要馬上被另一個應用所感知。以往基于關系數據庫的技術難以實現實時性,內存數據庫則可以馬上得到反映。

6 結束語

“智慧城市”建設在各大城市展開建設,已經取得了巨大成果,為政府部門提供“一張圖”服務,在此基礎上,本論文研究了如何在城市老舊小區改造中,引入“一張圖”,實現以圖管理老舊小區改造項目。目前,平臺運行良好,通過該平臺,實現了老舊小區改造項目的管理,但也存在基礎底圖數據更新不及時,網絡連接不穩定、老舊小區改造項目信息填寫不規范等問題,下一步平臺建設一方面加強網絡建設、完善工作管理機制;另一方面完善平臺功能,不斷滿足城市管理部門的需要。