市容環衛數字化管理平臺設計與實現

馮文濤

(天津天成測繪服務有限公司, 天津 300170)

0 引言

城市的市容環境是城市的展示窗口,反映了城市的文明程度,良好的城市市容環境有利于宜居城市、文明城市的建設以及城市的經濟發展[1]。近年來,隨著城市的快速發展,城市人口和規模不斷增加和擴大。與此同時,城市的市容環境問題也日益突出,如:流動商販無序或占道經營、臨街建筑物亂畫亂貼、毀綠種菜、違法房屋任意建造、生活垃圾亂丟亂放等。這些問題極大地影響了城市的市容市貌,降低了人們的生活質量,提高城市管理水平勢在必行[2]。目前,許多城市的市容環境管理部門管理方法較為運動式、突擊式和粗放式,信息化程度較低,無法對城市市容環境問題做出全方位分析和快速響應,因此,有必要引入先進的技術和管理方法來提高城市市容環境的管理水平。本文利用地理信息系統(Geographic Information System,GIS)、連續運行衛星定位服務參考站(Continuously Operating Reference Stations,CORS)高精度定位、無線通信、移動互聯等先進技術,結合城市管理對象精確定位的萬米單元網格法和城市部件管理法,構建了市容環衛管理大數據庫,綜述了市容環衛數字化管理平臺實現框架、功能及關鍵技術,實現市容環衛管理監督服務的一體化,甩開職責不清的弊端,真正解決實際問題,對提高政府的公共管理水平,改善社會服務質量,構建和諧社會具有借鑒作用。

1 需求分析

市容環衛數字化管理平臺主要應用于某市、區兩級市容環衛管理部門,通過信息化的手段,實現各類市容環衛部件落位、展示以及管理精細化、規范化,最終達到提高居民生活質量和城市管理水平的目的。

從數據管理角度分析,對市容環衛部件數據進行收集、整理、處理以及入庫,如:環衛部件、渣土部件、戶外廣告部件、攤亭部件等,并在平臺上進行展示,讓市容環衛的管理人員實時了解市容環衛部件的點位分布、運行狀態、責任單位、權屬單位等信息,方便設備的更新、改造、拆除、重置計劃等日常管理工作;從平臺功能角度分析,以基礎地理信息數據和市容業務數據為基礎,實現市容環衛的日常管理功能,如:辦公自動化(Office Automation,OA)管理、案件管理、部件管理、指揮調度管理、考核評價管理、移動巡查管理等;從市容管理角度分析,將城市劃分為四級單元網格(區、街道、社區和社區萬米單元網格),依據人員職責到網格、考核到網格的原則,確保城市市容管理區域全覆蓋,建立市容管理巡查和考核機制,實現城市管理從粗放到精細、從靜態到動態、從開環到閉環、從分散到集中的轉變,全面提高市容環衛的管理水平。

2 總體架構設計

市容環衛數字化管理平臺總體框架設計包括四部分:基礎設施層(IaaS),數據資源層(DaaS),基礎服務層(PaaS)以及應用層(SaaS)[3]。平臺框架設計示意圖如圖1所示。

IaaS是平臺的軟硬件支撐,包括物理資源、資源池以及基礎軟件,如:服務器、存儲設備、網絡設備、操作系統等,并且通過虛擬化的方式,形成資源池,有效地提高了服務器的運用效率;DaaS是數據資源中心,包括基礎地理信息數據、市容環衛空間數據、市容環衛業務數據、網格專題數據、元數據和用戶數據等,為平臺的展示提供數據支持;PaaS基于面向服務的架構(Service-Oriented Architecture，SOA),將功能封裝成具有統一接口的服務,包括地圖服務、OA服務、查詢服務、統計分析服務、視頻監控服務等,通過這些服務降低不同功能模塊協同的難度;SaaS是數字化管理平臺進行部件展示和日常業務管理的窗口,包括了市容環衛部件管理、案件管理、OA管理、指揮調度管理、考核評價管理、移動巡查管理以及用戶管理等,可在PC端和移動端進行操作。兩側是保證市容環衛數字化管理平臺運行的標準規范體系和安全保障體系。

3 關鍵技術

3.1 基于萬米單元網格法的責任網格管理技術

萬米單元網格法是采用網格技術,以大約一萬平方米作為一個基礎管理單元,將城市管理區域劃分為若干網絡狀的單元[4],如:某市朝陽區面積24 km2劃分了1 600個網格單元,指定專人作為網格單元的負責人,對分管的網格單元進行全時段的監控,并且將市容環衛的部件數據,按照地理坐標進行定位,以圖形的方式在平臺進行顯示,從而實現市容環衛管理的精準性。責任網格管理采用萬米單元網格法進行劃分,城市管理區域由區、街道、社區三個層次變為區、街道、社區和社區萬米單元網格四個層次,相應的責任人也由三級變為四級,進一步明確了管理的責任[5]。責任網格管理方法將過去市容環衛管理較粗放、管理的對象空間位置不準確、時間不準確、責任不準確轉變為管理對象、空間、時間、責任上有清晰定位,實現市容環衛管理由粗放轉向精準。

3.2 基于網格的標記點聚合技術

市容環衛部件信息和違法信息等標記點數據量較大,當在地圖上可視化時,會出現標記點之間遮蓋或者重疊等現象,展示的效果差且市容管理人員很難從當前的區域找到有效和具體的數據信息,嚴重影響管理效率[6]。因此,本文對密集點數據可視化問題進行研究,根據實際應用,采用基于網格的標識點聚合技術解決該問題。其基本原理:一是將地圖范圍劃分成若干網格,這里采用責任網格管理法劃分的四級網格;二是根據地圖縮放的級別,確定密集點聚合的級別,即:區聚合、街道聚合、社區聚合、社區萬米單元網格聚合,根據設置的網格距離，判斷密集點是否聚合;三是標記點聚合展示[7]。基于網格的標記點聚合算法流程圖如圖2所示。

圖2 基于網格的標記點聚合算法流程圖

3.3 工作足跡定位技術

工作足跡定位技術是利用COSR高精度位置定位服務技術,以地圖為依托,一方面是記錄巡查人、清掃車輛的實時行程軌跡和歷史軌跡等信息[8],方便巡查人員查看自身的工作行程記錄以及軌跡,與此同時,也方便市容管理人員對工作進行指揮調度、督查和考核;另一方面是對市容環衛違法事件進行高精度定位,使數據可視化效果更加直觀和準確。

4 數據庫建設

4.1 建設內容

構建市容環衛管理大數據庫是平臺建設的基礎,理清楚數據庫建設內容和數據結構可以有效提高平臺開發的效率。本文采用ArcSDE和Oracle數據庫對數據進行管理和存儲,其中ArcSDE為空間數據引擎,用來管理空間數據,Oracle關系數據庫則用來存儲屬性數據。市容環衛管理大數據庫建設包括六大數據庫:基礎地理信息數據庫、市容環衛空間數據庫、市容環衛業務數據庫、網格專題數據庫、元數據數據庫以及用戶管理數據庫。市容環衛管理大數據庫建設內容如圖3所示。

圖3 市容環衛管理大數據庫建設內容示意圖

4.2 概念設計

實體-關系(E-R)方法是描述現實世界概念結構模型的有效方法,是表示概念模型的一種方式,用各種框圖表示出來[9]。為了能更好梳理市容環衛數據之間關系,采用E-R圖表示。以市容環衛網格專題數據庫為例,E-R示意圖如圖4所示。

圖4 市容環衛網格專題數據E-R示意圖

5 平臺實現

市容環衛數字化管理平臺采用面向服務(Service-Oriented Architecture,SOA)的架構,采用瀏覽器/服務器模式(Browser/Server,B/S)和服務器/客戶機(Client/Server,C/S)混合架構進行搭建。B/S端服務器操作系統為windows Server/2012 R2 x86_64(64Bit),瀏覽器端采用java script腳本進行開發,GIS的功能實現采用ArcGIS API for JavaScript4.1。C/S端采用visualStudio2015和ArcGIS Engine10.5結合開發。市容環衛空間數據處理采用ArcGIS Desktop10.5,數據庫采用ArcSDE+Oracle11.g[10]。平臺核心功能主要包括:市容環衛部件管理、案件管理、指揮調度管理以及移動巡查管理等。

5.1 案件管理

案件管理包括案件受理、案件處理和案件歸檔。案件受理可以通過投訴電話、舉報、局長接待日、來訪接待、人民網投訴、微信公眾號等多種渠道受理市容和環境問題;案件處理是當指揮調度中心通過平臺接到案件派單后,直接通過對講系統進行調度,如:經舉報,發現在人民大街和南湖大路交匯處有大量垃圾,指揮中心通過對講機直接聯系該網格責任人進行現場處理;案件辦理完成后,案件從辦理人逐級向上進行反饋,并歸檔。通過案件管理的處理流程,保證各類案件處理的規范性,避免不必要的糾紛,提升市容環衛部門的社會形象和服務水平。

5.2 市容環衛部件管理

市容環衛部件管理是平臺建設的核心功能之一,包括地圖管理、部件管理以及網格管理。地圖管理提供地圖基本操作、屬性查詢、多屏對比等功能,地圖基本操作可以對大比例地形圖、遙感影像數據和部件數據等數據進行放大、縮小、平移、標注、收藏、距離量測、面積量測等操作;屬性查詢可以對某部件數據進行點選查詢,查詢結果以圖和文字的形式進行展示;多屏對比可同時在多個子窗口打開不同的基礎地理信息數據,拖動一個數據,其數據跟隨移動,方便進行對比分析;部件管理目前實現對市容部件的展示、查詢和統計以及對公廁、清掃保潔、垃圾處理的詳細管理,如:公廁管理一是對公廁進行了詳細分類,包括水沖公廁、社會開放、旱廁等;二是對每個公廁進行了詳細的屬性信息錄入,包括標識碼、所在責任網格歸屬、負責人、位置、照片、運行狀態等;三是對公廁進行詳細統計,包括按照行政區域和網格統計、按照用途統計等。網格管理包括網格劃分管理、網格信息管理以及日常巡查,其目的是明確職責,做到市容環衛轄區全覆蓋。

5.3 指揮調度管理

指揮調度管理包括對講管理和視頻監控管理等。對講管理是指揮中心接到案件派單后,直接通過對講機調度該網格責任人,督促其進行現場處理,提高案件處理效率。視頻監控管理一方面是對部件進行視頻監控,查看部件運行狀況,另一方面是通過視頻進行車輛清掃指揮調度、日常巡檢等業務,提高了日常巡查的頻度和處理問題的時效性。

5.4 移動巡查管理

移動巡查管理包括巡查內容管理、巡查人員管理、巡查路線規劃以及巡查軌跡管理。巡查內容管理一是對市容環衛部件巡查,二是對市容環衛違法事件進度巡查,三是指揮中心派單巡查等;巡查人員管理是對巡查人員信息管理和職責管理;巡查路線規劃是根據巡查內容,規劃一條巡查路線,確保巡查內容不丟失;巡查軌跡管理一方面是巡查人員查看路徑,確保巡查路線正確,另一方面是將巡查的路線保留下來,用于后期考核評價。

6 結束語

本文基于GIS技術、COSR高精度定位技術以及無線通信技術,結合市容環衛信息化管理的實際需求,設計并實現集市容環衛部件展示、日常管理、信息查詢、分析和統計為一體的數字化管理平臺。目前平臺運行良好,能夠滿足市容環衛部門的日常使用需求,但也存在如下不足,一是大比例尺地形圖更新不及時,常出現清掃車輛在錯誤或者無圖區行駛;二是基層辦事人員巡查發現違法建設填寫內容不完善或者標記位置不準確。下一步將以此為基礎,在功能開發、信息共享交換、服務對象等方面做進一步的擴充和完善,如:增加三維部件模型管理、與天地圖對接,為公眾提供市容環衛服務等。市容環衛數字化管理平臺的建設使市容環衛的管理監督服務一體化,城市環境大大改善,政府辦事效率和市民參與度得到提高,基層管理單位的業務管理能力得到提升,同時城市管理水平的提高,將促進城市生活環境和投融資環境的改善,增加城市的綜合競爭力。