面向城市基礎設施管理的決策支持系統研究與應用

吳艷林 吳志成 朱玉明 彭新玲 陳元

[摘 要]隨著信息化與政府監管活動的密切結合，政府服務過程中產生的各類數據反映了監管服務規律，隱含了與規劃、建設、管理業務相關的信息，已成為政府高效監管和服務的手段，可通過數據資源整合、深度挖掘和再處理等方法，推進各類信息的協同應用，為政府進行服務決策提供了輔助。文章從城建行業主管部門的信息化現狀出發，研究了決策支持系統的組成，設計了面向城市基礎設施管理的決策支持系統，初步探討和分析了在城建行業信息化中的應用，為后續政府推進信息化建設提供了參考。

[關鍵詞]城市基礎設施管理;決策支持;數據倉庫;數據分析

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2021.10.088

1 引言

為適應城市治理信息化發展的需求，國內許多大中型城市建立了城建大數據平臺行業信息管理系統，在燃氣、熱力、道路、橋梁、停車場、污水、排水、黑臭水體、園林綠化、環境衛生等多個行業領域實現了信息化、規范化和精細化的管理，各行業從規劃、建設、管理形成一個有機整理，解決了規劃超前、協同建設、管理銜接、資金調配的問題，最大化地利用社會資源、政府資源，實現了城市的高速運轉。隨著信息系統應用的逐步深入，這些數據逐漸被遺棄在各個不同的數據庫中，不僅占用了大量的存儲空間，而且數據背后的有價值的信息和知識沒有得到很好的挖掘和應用，無法為政府協同監管、服務和決策提供科學的依據，已成為目前政府迫切需要解決的問題[1]。

數據倉庫、數據集成、聯機分析處理等技術的興起，為決策支持系統的發展提供了重要支撐，決策支持系統通過合理運用這些技術為城市在監督、管理、服務過程中從大量數據中獲取知識與規律提供了重要的支撐。決策支持系統應從總體架構、數據預處理、數據模型、數據展現、數據應用平臺等方面進行設計，結合城建業務信息系統（政府常用的系統），對城市各行業的規劃、建設、管理等方面的決策分析進行應用研究。

2 決策支持系統研究

決策支持系統是以計算機為基礎，充分挖掘和分析各種數據為決策層、管理層和應用層用戶提供輔助決策信息的方法，廣泛應用于行業規劃、建設、管理全生命周期服務等各個過程，能夠以人機交互方式輔助決策者解決結構化、半結構化和非結構化的業務決策問題。目前，決策支持系統與數據倉庫技術逐漸融合，形成智能決策支持平臺，包括數據倉庫、數據集成、聯機分析處理等內容，支持數據存儲、轉換、集成、分析、挖掘等多種功能，形成敏捷、高效的綜合分析平臺，已成為政府監管、政務服務中決策分析、協同工作的重要工具。

（1）數據集成。數據集成是把不同來源、格式、特點、性質的數據在邏輯上或物理上有機地集中，從而為數據倉庫和數據分析提供全面的數據應用。數據集成通常包括服務總線、消息總線、適配器、數據路由等部分，將各類基礎數據、主題數據以服務的形式發布到總線上[2]，支持業務數據的共享、交換與集成，將數據統一存儲到數據倉庫中，降低集成復雜度。作為數據交互的中心通訊樞紐，數據集成為業務系統數據和數據倉庫提供穩定的消息交互傳輸服務。

（2）數據倉庫。數據倉庫不是簡單的數據匯集，而是面向主題的、穩定的、集成的、隨時間變化的數據集合，通過集成各類應用系統數據，從大量的操作型數據庫中抽取數據，將其清理、校驗、加工和重新組織為適合數據倉庫的存儲形式，提供集成化和歷史化的數據，并從業務類別、時間和空間角度來組織和存儲數據，供數據協同應用和輔助決策分析使用。使多源異構數據集成到數據倉庫，并最終成為決策分析的基礎[3]。

（3）聯機分析處理。聯機分析處理是針對特定問題的聯機數據訪問和數據分析而產生的一種軟件技術，以數據倉庫為基礎，對數據倉庫提供的面向主題的數據，采用各種統計分析算法進行分析處理，最終將分析結果提供給決策者。聯機分析處理采用的是一種多用戶的三層客戶機/服務器體系結構，第一層為客戶機，實現最終用戶功能，能夠方便地瀏覽數據倉庫中的數據，能夠生成立方體，為決策者實施決策提供決策支持。第二層為OLAP服務器，集中存放應用邏輯和綜合數據，提供高效的數據存取。第三層是企業服務器，存儲數據倉庫中的細節數據。

3 面向城市基礎設施管理的決策支持系統設計

（1）數據集成設計。城建業務系統、互聯網、統計年鑒以及第三方數據為數據源，通過ETL、語義識別、集成接口等方式加載到城建數據倉庫中，如圖1所示。

（2）數據倉庫設計。以業務場景為牽引，根據數據展現分析，初步梳理出城建綜合數據資源庫所需的業務數據，并將數據存儲分為三層，包括操作數據層、匯總數據層、應用決策層。

操作數據層重點集成管廊系統中形成的結果型數據，在集成過程中按照規則對明顯錯誤的數據進行剔除、補全等處理，數據結構與業務系統中數據結構完全一致，形成業務明細數據庫。

匯總數據層根據業務場景初步對相關的基礎層數據表進行關聯、匯總、加工，形成面向相對綜合的業務匯總數據庫，主要特點體現在涉及的基礎層業務表比較多，形成的匯總表字段較多，存在一定量的冗余數據，便于各類應用場景便捷地獲取所需的數據，如面向管廊周報形成專門的匯總數據庫。

應用決策層重點為面向相對單一、特定的應用場景，按照分析指標需求，形成面向特定業務分析應用的決策分析數據庫。

（3）數據展現設計。數據倉庫中存放的面向各主題分析的數據需要通過圖形定制工具，將適合各類領導關注的固定報表、即席查詢分析、儀表盤等信息以多樣化的圖表形式進行展現，使梳理出的KPI指標能夠通過點擊按鈕、拖拽控件、交互訪問等方式得到體現。

4 決策支持系統在城建領域中的應用

城建大數據平臺涉及市政交通、城鎮水務、園林綠化、環境衛生、社區建設等業務板塊，是城建行業監督、服務的重要手段和工具。在城市各類市政基礎設施的規劃、建設、管理過程中，通過對行業的不同階段進行比較，依據數據倉庫中各階段的歷史數據找出規劃的更改，對后續建設和管理所產生的影響加以分析計算就可以找到最優設計方案[4]。決策分析模型采用構建數據倉庫結構的星型模型，事實表分別連到各個維度表上，而維度表互相不連在一起。使用星型模型可以提高數據查詢的性能和便于用戶生成不同的查詢。其中系統方案為一個事實表，四個維度表分別為時間維度表、行政區劃維度表、所處階段維度表、項目投資維度表，對系統方案事實表和每一個維度表做連接操作，模型通過決策支持系統進行展現，通過即席查詢分析得到相關數據的值及對數據的多維描述，從而支持規劃設計的優化。

5 未來研究方向展望

（1）基于大數據的決策分析。隨著云計算、大數據的發展，存儲、服務器、網絡、平臺、數據等各類資源進行了有效的整合和共享，各類結構化、半結構化、非結構化數據進行了統一整合，數據采集、處理、聚合、分析、挖掘能力將大大提高，決策支持分析向智能化方向邁進。

（2）超時空的多維決策分析。在以空間信息為基礎的智慧城市建設過程中，增加時間、空間等多維要素，通過這些維度與傳統的行政區劃、設備、設施等維度有效結合，提高擴大分析角度，拋開傳統的模型分析及求解方法，突破時空限制，形成比較全面的決策認知，優化決策分析過程，提高決策響應及展現效果。

6 結語

文章結合城建業務信息化建設需求，分析了城建大數據平臺的數據資產現狀，研究了決策支持系統，初步開展了決策支持系統設計，并探討了系統在城市治理中的應用，為后續推進決策支持系統在城市監管、政務服務全生命周期中的應用，有利于加強數據資產使用，促進服務監管過程中信息協同，并為各級管理人員提供輔助決策信息，以便更好地提高政府服務和精細化管理水平。

參考文獻：

[1]孫峰.城建管理輔助決策支持系統研究[J].華南建設學院西院學報，1997（1）：4-11.

[2]趙賢.基于數據倉庫技術的政務數據匯集共享解決方案[J].計算機產品與流通，2019（2）：9.

[3]王瑞.基于數據倉庫的車間決策支持系統[J].大連交通大學學報，2007，28（2）：50-53.

[4]鄔倫.打造智慧城建 助力智慧宜昌[J].中國建設信息化，2017（5）：38-40.

[基金項目]中華人民共和國科學技術部2017年研究課題：城市地下綜合管廊安全防控技術研究及示范（項目編號：2017YFC0805000）;中國航天科工集團有限公司2019年研究課題：城建大數據平臺建設及應用研制（項目編號：2019-M-4）;中國航天科工集團有限公司2019年研究課題：城市治理基礎服務云平臺研究與典型業務應用（項目編號：2020-M-4）。

[作者簡介]吳艷林（1988—）， 男， 漢族， 山西晉中人，? 北京京航計算通訊研究所主管， 工程師， 本科，研究方向： 大數據技術與應用。