老舊小區改造項目監管系統設計與實現

文｜濟南市房產測繪研究院 解斌 李春光 王雅楠 汪紅梅 金崇林

引言

近幾年我國對老舊小區改造項目監管的力度不斷加大，使得老舊小區的改造工作面臨一些實際問題[1]，包括：

（1）數據調度困難，無法及時準確的掌握各個項目進展情況。

（2）只能根據視覺與感官對其進行監管，缺乏科學、合理的監管手段，無法有效發揮監管工作的作用。

（3）老舊小區改造工作涉及幾百個單位，包括市、區縣相關部門、街道辦事處以及建設單位等，要實現全面協同管理存在困難。

老舊小區改造工作主要依靠提交的相關資科、檢查結果或偶爾抽檢進行，檢查結果不能真實反映現場建設狀況。日常工作中，建設單位容易出現麻痹松懈思想，對老舊小區監管工作重視程度有所下降等問題。

目前，我國老舊小區改造項目監管系統的建設仍處于初級階段，老舊小區改造管理系統的建設，應以老舊小區改造內容為重點，將改造項目、改造內容與數字線劃圖落地關聯，實現老舊小區改造項目與改造內容的可視化、查詢、統計、分析與管理。因此設計一款智能的老舊小區改造項目監管系統，對管理者實時掌握管理區域的改造項目有重要的應用價值。

1.系統設計

1.1 框架設計

該系統采用瀏覽器/服務器（B/S）框架，系統架構包括：用戶層、表現層、業務層和數據層，如圖1所示。

圖1 系統架構圖

用戶層以平板電腦、PC電腦作為載體，將包含改造樓幢、樓幢普查和改造內容等信息的空間地理要素加載到瀏覽器中，可實現空間數據的可視化和查詢。

表現層為網絡端實現的基木功能，包括空間數據的展示、統計數據分析、要素關聯和場景瀏覽等。

業務層進行業務邏輯處理，主要由網絡端和服務器端共同完成。網絡端負責對數據的操作、為用戶層提供交互界面，為實現系統功能的具體技術及服務提供支持。服務端的功能則主要包括數據接收與傳輸，數據存取，數據檢索以及提供二三維地理場景服務。

數據層包括屬性數據、空間數據和三 維模型數據，主要為業務層提供數據支持。 其中，屬性數據庫使用Mysql數據庫管理系統；地圖服務和三維場景分別采用能提供網絡空間數據服務的Arcgis和Cesium平臺進行發布，三維模型通過IIS（Internet Information Services）發布到網絡上，用于Cesium API調用。

1.2 數據庫設計

老舊小區改造項目監管模式決定了改造數據具有多層次、時空性的特點，數據庫設計為屬性數據庫和空間數據庫。

屬性數據庫涵蓋與老舊小區改造有關的基本信息，具體包括：歷年老舊小區項目信息表、加裝電梯信息表、老舊小區改造樓幢信息表、2020年改造項目改造內容表、2021年改造項目改造內容表和“十四五”改造項目改造內容表。老舊小區項目信息表記錄以片區為概念的項目名稱信息、所屬區縣、四至范圍，建設批次、改造樓門牌號，改造戶數、改造建筑面積等信息，為各區縣用戶老舊小區監管提供主體信息；老舊小區改造樓幢信息表記錄樓幢編碼、樓幢坐落、區縣編號、街道編號、所在小區序號、樓號、套數、建筑面積、改造時間以及各類改造服務是否到位等信息，是老舊小區改造的基本要素；加裝電梯信息表與老舊小區改造樓幢信息表關聯，主要記錄改造樓幢單元加裝電梯信息；改造項目改造內容表與老舊小區項目信息關聯，主要記錄具體的改造內容，改造項目建設進度以及項目備案數據。

空間數據庫為老舊小區項目監管系統的統計分析提供空間樓幢面數據、為構建三維場景提供改造項目三維模型、地形模型和高清影像地圖數據。根據需求，將三維場景分為4個圖層：樓幢點圖層、地物模型圖層、影像圖層和地形模型圖層，構建的矢量圖層和模型分別以3Dtiles格式存儲。其中，圖層包含形狀、經緯度、屬性表關聯主鍵等空間屬性，圖層要素通過屬性表關聯主鍵和對應屬性數據建立關聯。

1.3 功能設計

根據需求分析和業務邏輯，老舊小區改造監管系統分為三大模塊，即業務監管和統計分析模塊、改造項目基礎信息管理和改造項目申報管理模塊。系統功能結構如圖2。

圖2 系統功能結構圖

2.系統建設方法

2.1 二維場景搭建

老舊小區改造項目關聯數據類型較多，需要將多類型數據與空間數據關聯。以老舊小區改造樓幢為例，開發老舊小區改造樓幢落圖工具，界面采用左圖表右表的布局，如圖3所示。操作人員根據改造項目四至范圍、改造樓門牌號等信息找到改造樓幢，點擊該改造樓幢面，將樓幢信息添加到右側列表匯總。右側列表存儲了改造樓幢面的唯一標識碼、中心點經緯度信息，點擊確認按鈕，可將改造樓幢信息保存到項目表中，以此實現改造項目與改造樓幢的關聯。

圖3 圖屬關聯工具界面

2.2 三維場景構建

老舊小區改造項目改造范圍廣、地形精度高，其特點是三維地形數據量大、地物模型多，同時又需要保證三維數據網絡傳輸的流暢。Cesium平臺支持海量三維空間數據的存儲和快速訪問，可在加載地物模型時通過可視距離靈活地切換不同級別的地物紋理[2]，能夠將三維數據進行網絡發布并以流方式進行網絡傳輸。為加快響應速度，本研究選取Cesium作為三維數據的管理平臺。該平臺支持將三維數據緩存保存在客戶端上，加快了三維場景的加載速度，給予用戶良好的交互感受。設計流程如圖4所示。

圖4 三維要素服務發布流程圖

1）地形模型

采用無人機航拍獲取改造區域高分辨率的數字高程模型DEM和數字正射影像DOM。通過投影變換[3]、幾何校正和裁切對DEM和DOM數據進行處理[4-5]，然后使用色彩增強和渲染等方法來改善DOM的視覺效果。將處理后的數據導入CesiumLab中，DEM作為場景地形圖層，DOM作為柵格影像圖層充當DEM紋理，構建高精度的帶有空間參考的3Dtiles格式模型。

2）地物模型

建筑物等簡略模型可在SketchUp中制作，重點建筑物等精細模型在3d Max中制作。將實地采集的各類建筑的照片進行拼接，并調整圖片的色彩和分辨率，然后將處理后的圖片貼在三維模型上作為模型紋理[6]。地物模型擺放完成后，可以通過CesiumLab的轉換工具將地物模型的文件格式轉為可以進行層次細節分級顯示的3Dtiles格式，該格式的模型可以根據可視距離自動調整紋理的精細度以提高模型在三維場景中的加載速度。

3）三維場景發布

將帶有坐標數據的建筑物、傾斜攝影模型3Dtiles數據，通過IIS發布到網絡上。發布后的場景可通過Cesium API加載到瀏覽器中進行查看。通過在線網絡三維虛擬地理場景中集成老舊小區傾斜攝影模型、加裝電梯要素點和改造項目點等功能，使管理人員能隨時隨地查看改造項目改造信息。

2.3 項目申報監管

該模塊主要為建設單位提供項目信息修改的申請服務。當建設項目因特殊原因需要進行調整時，建設單位可酌情修改項目部分信息，修改完成后交付上級主管部門審核，該模塊為自下而上的任務流程，設置兩級填報和兩級審核，模塊流程設計如圖5所示。

圖5 申報監管流程

3.系統研發與工程實踐

3.1 系統部署

第一，為了提高數據獲取的實時性和安全性，Web服務和數據庫部署在同一臺服務器上。優點：Web服務可以快速獲取數據庫中數據，可以通過網絡服務器發布IIS，以便網絡端調取實時數據。第二，由于三維數據數據量大、數據處理困難，為提高三維場景的加載速度和三維數據查詢速度，故將三維模型單獨部署在一臺服務器上。

3.2 監管系統功能實現

3.2.1 改造項目基礎信息管理

改造項目基礎信息管理模塊可查詢建設項目最新信息以及歷史數據，根據多條件查詢可以準確篩選出某時間段內項目建設的最新情況。項目管理模塊包含：全市老舊小區項目信息管理、全市改造樓幢調查信息管理、加裝電梯信息管理、業務數據落圖、省廳對接數據關聯與管理。另外設計報表打印輸出，利用多條件查詢將亟待解決的項目詳情打印輸出。效果圖如圖6所示。

圖6 環境監測數據效果圖

3.2.2 改造項目申報管理

該模塊是老舊小區改造項目管理系統中的項目申報模塊，此程序主要包含以下模塊：項目實施、征集民意、方案設計、招標投標、竣工驗收、儲備信息填報和改造樓幢關聯；每個模塊包含新增、編輯、刪除以及多條件查詢等功能。效果圖如圖7所示。

圖7 改造項目申報管理

3.2.3 業務監管和統計分析

主要包括老舊小區改造信息數據駕駛艙、改造項目信息統計（各區縣改造戶數統計、各區縣改造項目數統計、各區縣加裝電梯數據統計、各區縣改造建筑面積統計）、多條件查詢統計以及空間可視化模塊，前臺通過數據解析和處理將結果通過Echart展示在地理場景中[7]。

如圖8所示。其中空間可視化模塊包括地圖可視化（主要包括老舊小區項目分布圖、加裝電梯分布專題圖、濟南市房屋面和改造樓幢分布圖）和三維空間可視化（部分改造小區傾斜攝影模型展示），如圖9和圖10所示。地圖可視化模塊將調查數據與房屋面作關聯，實現調查樓幢信息展示、調查圖片展示以及傾斜攝影模型定位。

圖8 數據駕駛艙監管

圖9 一張圖監管

圖10 三維空間可視化監管

4.結語

本文提出并實現了基于WebGIS的老舊小區改造項目監管系統，結合改造項目實際需求，通過研究二三維地理場景搭建、智能監管和空間數據融合等方法，實現了改造樓幢數據、樓幢普查數據、加裝電梯數據、改造項目和改造內容的空間可視化。更重要的是，通過系統業務調度模塊，使市級、區縣各相關部門可以對轄區改造項目進行全方位的協同管理，提高信息交流的效率和共享程度，將項目改造全流程中的征集民意、方案設計、招標投標、項目實施、竣工驗收和儲備信息填報等模塊與改造項目依次關聯，實現全方位的監控及指揮調度，打造身臨其境的監管體驗，提高項目管理效率，輔助科學決策。