工程建設項目“多測合一”信息管理系統的設計與實現

李彬彬 馬曉輝 王曉旭 趙明輝

(1. 雄安城市規劃設計研究院有限公司, 河北 雄安, 071700; 2. 河北雄安新區管理委員會規劃建設局, 河北 雄安, 071700; 3. 廣東南方數碼科技股份有限公司, 廣東 廣州, 510510)

0 引言

工程建設項目“多測合一”是貫徹落實黨中央、國務院深化“放管服”改革和優化營商環境要求,推行工程建設項目審批制度改革的一項重要內容。2018年以來,國內各地方先后出臺了“多測合一”相關制度體系,涉及行政主管部門、建設單位和測繪作業單位等“多測合一”工作相關的多方用戶參與工作流程、共享數據資料[1],這就需要同步配套建立信息化系統,為制度落地、業務辦理、行業管理、質量監督以及成果應用提供重要支撐,從而提高工程建設項目審批制度改革中的測繪服務效率。

國內學者和軟件開發企業對“多測合一”信息化系統建設開展了相關研究[2-9],例如，以優化管理、數據共享為切入點建設面向客戶的“多測合一”信息化管理平臺,利用地理信息系統(geographic information system, GIS)、云計算等技術實現“多測合一”信息管理、“一張圖”展示、業務受理、并聯審批、成果匯交等功能,研發二、三維多源異構數據自適配模型以及智能化空間數據處理模型等。以上系統建設通過信息化手段賦能工程建設項目審批制度改革[10],為工程建設項目驗收提供了測量數據支撐[11],對“多測合一”業務順利開展起到了重要作用,但對于如何生產統一標準的測繪成果、開展高效數據質檢以及實現“一測多用”的成果共享目標,仍需進一步探索。

針對上述問題,本文設計實現工程建設項目全類型、全審批階段涉及測繪服務事項的全流程“多測合一”信息管理系統,開發統一標準的數據生產軟件和智能數據質檢模塊,通過“互聯網+政務服務”、深度對接相關業務系統,打破測繪數據應用壁壘,實現“多測合一”成果數據的標準生產、匯聚管理、高度共享與深度應用。

1 總體設計

1.1 “多測合一”需求分析

“多測合一”信息管理系統建設的初衷使命是為“多測合一”相關制度標準落地提供全面信息化支撐,達到降低辦事成本、縮減測繪環節和時限、共享數據資源、提高測繪服務水平與測繪成果質量的目標。主要有以下五個方面需求。

(1)為建設單位提供在線業務辦理服務,可以查看業務辦理進度、測繪作業單位名錄信息,了解相關政策、操作指南,在線反饋業務滿意度并提出相關建議。

(2)為測繪作業單位提供“多測合一”數據生產軟件,涵蓋數據采集、編輯、處理,最終輸出滿足數據入庫標準及共享應用的測繪數據。

(3)為審核單位提供質檢、審核模塊,能夠實現人機交互測繪成果審核,提高測繪成果質量審核效率。

(4)為行政主管部門提供電子化管理和監督,將項目流程所涉及的各個部門、各項工作進行有效銜接,加強對“多測合一”市場監管。

(5)為數字城市建設打造交互共享平臺,與建筑信息模型(building information modeling, BIM)及相關業務系統深度對接,實現“多測合一”成果共享與廣泛應用。

1.2 總體業務流程

根據以上需求分析,設計通用的業務流程,使得建設單位能便捷委托,測繪作業單位能高效完成測繪成果生產和提交,審核單位能準確完成質量檢查、成果審核,行政主管部門能開展監督、監管工作,能靈活對接第三方系統、共享“多測合一”成果。整個業務流程(圖1)分為五個階段：項目委托階段、測繪作業階段、成果提交審核階段、成果入庫階段、成果共享階段。

圖1 總體業務流程

1.3 總體框架設計

系統總體框架(圖2)設計為基礎設施層、數據資源層、平臺服務層、應用層、用戶層五大層次以及標準規范和安全保障體系、交互共享平臺。

圖2 總體框架設計

1.3.1基礎設施層

基礎設施層是整個上層應用系統和基礎支撐平臺運行支撐環境,包括硬件支撐環境、軟件運行環境支撐、網絡基礎設施。硬件支撐環境指服務器、存儲設備等基礎計算機設施;軟件運行環境支撐指數據庫、GIS平臺等;網絡基礎設施指交換機、防火墻等構成的內、外網網絡環境。

1.3.2數據資源層

數據資源層主要包括測繪成果數據、各類業務數據、文檔附件類數據以及系統運行數據,為“多測合一”業務提供數據資源支撐。

1.3.3平臺服務層

平臺服務層主要包含單點登錄、權限服務、報表服務、工作流引擎、功能服務、消息服務、數據服務、GIS服務、共享服務和安全服務等各類平臺級服務,通過統一的應用程序編程接口提供支撐。

1.3.4應用層

針對不同應用層面進行定制,形成不同的模塊或子系統,具備數據生產、網上辦事、數據統計、業務流轉、成果提交、質檢審核、成果管理與共享等豐富功能。

1.3.5用戶層

用戶層提供多類型終端,面向多元化用戶對象,包括建設單位、測繪作業單位、成果審核單位、行政主管部門等各類業務人員。根據不同的人員設置不同權限,建設單位主要進行發起委托業務,開展測繪成果的查詢、下載、確認等;測繪作業單位主要進行接收任務業務,開展資料下載、成果制作、成果提交等;行政主管部門主要進行統一監管,對所管轄業務進行查詢和閱覽,開展測繪作業單位名錄庫審核、管理和信用評價等。

1.3.6標準規范和安全保障體系

整個系統的開發建設和運行管理遵循統一標準規范體系和合理的安全保障體系。

1.3.7交互共享平臺

與工程建設項目審批的其他環節、其他相關系統進行數據互通、信息共享,一是從審批業務中獲取工程建設項目的相關信息和資料,二是將“多測合一”成果共享給竣工驗收、房屋管理、不動產登記等相關業務部門使用。

同時,操作系統使用可重新分發的開源操作系統,開發語言選擇具有面向對象、分布式、安全性、動態性等特點的Java編程語言,數據存儲采用國產數據庫,架構設計為多網絡、多元化用戶對象以及多類型使用終端。

1.4 數據庫設計

數據建庫(圖3)內容主要分為空間數據和非空間數據。空間數據包括測繪成果中空間數據及其屬性數據;非空間數據包括結構化數據及非結構化數據,結構化數據主要是指有一定結構、可以劃分出固定基本組成要素、以表格形式表達的數據,可用關系數據庫的表、視圖等表示,如各種業務信息數據、管理統計數據等;非結構化數據是包括測繪成果中的文件、圖片、文檔等文件資源,通常沒有明顯結構,無法劃分出固定基本組成元素的數據,如申請材料、成果文檔、圖片等。

圖3 數據存儲體系

針對不同的數據在數據組織和存儲時采用不同的策略。空間數據及其對應的屬性數據利用GIS平臺空間數據引擎存儲到PostgreSQL(一種特性非常齊全的自由軟件的對象-關系型數據庫管理系統)數據庫中;結構化數據直接以表形式存儲到MySQL(瑞典MySQL AB 公司開發的一個關系型數據庫管理系統)和MongoDB(基于分布式文件存儲的數據庫)關系型數據庫中;而非結構化的文件數據采用數據庫存儲文件的路徑,采用對象存儲方式存儲實際的文件。

按照產生和使用的數據設計數據庫(圖4),包括管理數據庫、業務數據庫、測繪成果數據庫、空間成果數據庫。管理數據庫存儲支持系統運行的環境配置數據以及工作流表單定義數據;業務數據庫存放在系統運行中所產生的、對用戶有使用價值的數據,通過表單展示并收集;測繪成果數據庫主要存放用數據生產軟件得到的測繪成果空間圖層和表數據,以獨立的數據庫文件存儲;空間成果數據庫主要存儲系統運行中必要的業務管理數據、在空間數據庫中產生的、對用戶有使用價值的數據,通過空間圖展示并收集。

圖4 數據庫設計

2 關鍵技術

2.1 圖庫一體化技術

基于圖庫一體化技術,定制結構化、標準化的“多測合一”數據生產軟件,真正實現生產一套數據,數據結構滿足入庫的標準化規范、數據符號化顯示效果滿足出圖的要求,減少冗余輔助實體、精簡數據、優化內存使用。出圖、入庫使用同一套數據,也徹底解決庫體數據和制圖數據分離的難題。

此外,支持打開個人地理數據庫(personal geodatabase, MDB)、文件地理數據庫(file geodatabase, GDB)、矢量圖形文件(Shapefile, SHP)、設計圖形文件(drawing, DWG)、圖像文件(ima-ge, IMG)等多種存儲格式數據,不同格式、標準、數學基礎的多源數據可在同一工作空間中疊加繼承,極大地方便了內業作圖,從根本上減輕了測繪作業員的工作量,全面提高工作效率和質量。同時,支持DWG文件與SHP文件同時讀取修改,生產的數據關聯關系強、邏輯清晰,將測繪成果百分之百結構化,大大提升“多測合一”成果的數據價值及共享效率。

2.2 二、三維可視化技術

基于應用商店和抽屜式可視化技術,在啟動界面快速、動態展示和加載所有數據生產模塊。已加載模塊的功能及菜單可視化展示在“多測合一”目錄樹中,按照實體節點展示相關的作業邏輯,如模塊節點、自然幢節點、邏輯幢節點,車位、綠化、消防等圖層實體節點,提高業務操作的可視化程度。通過“多測合一”目錄樹進入到臨時工作區,將樓層按照抽屜式展開,可以有效屏蔽其他不相關的圖層實體的作業干擾,更詳細地繪制樓層及層內面積線實體,提高作業效率和精細程度。

基于三維可視化技術,根據要素圖層、要素屬性以及分戶圖等測繪數據實現房產面積測繪成果三維可視化,建立三維可視化樓盤表,更加直觀展示房產樓盤的空間位置、樓層內的戶室結構和戶室信息,同時結合戶室列表,實現圖、表的雙向交互查詢,解決二維樓盤表難以表達樓棟、樓層、戶室之間空間關系的問題。

2.3 智能數據質檢引擎技術

基于智能數據質檢引擎技術,實現高度定制化的數據質檢。系統內嵌智能數據質檢引擎,將“多測合一”成果數據質檢的過程可視化、簡單化、用戶化。數據質檢引擎適用性廣、靈活性強且易于修改,適用于多種類、復雜型“多測合一”成果數據質檢。通過元規則和可視化界面,豐富數據質檢流程的可能性,形成定制化程度高、方案式的數據質檢方式。

3 系統實現

“多測合一”信息管理系統通過對“多測合一”業務流程和復雜類型測繪數據的梳理整合,以工程建設項目全類型、全審批階段涉及測繪服務事項的數據生產、質檢、提交、審核、管理、共享為主線,構建了數據處理、網上辦事、業務辦理、成果管理、數據共享等功能為一體的全流程解決方案,目前已在雄安新區工程建設項目“多測合一”工作中實現并應用。

雄安新區工程建設項目“多測合一”,是指按照“統一標準、多測合并、成果共享”要求和“應合盡合、能合則合”原則,對同一工程建設項目各個階段的多項測繪服務事項進行整合優化的測繪服務和管理模式,實現工程建設項目涉及的測繪服務事項統一管理、測繪過程統一規程、測繪數據統一標準、成果共享統一平臺[12]。雄安新區“多測合一”信息管理系統則是所有環節落地的信息化抓手。

3.1 總體功能架構

雄安新區“多測合一”信息管理系統(圖5)包括五大部分：數據處理系統、網上辦事大廳、業務辦理系統、成果管理系統以及數據共享接口,其中數據處理系統為單獨的服務器-客戶機(client/server, C/S)架構軟件工具,網上辦事大廳、業務辦理系統、成果管理系統為連貫的瀏覽器-服務器架構(browser/server, B/S)線上系統,開發數據共享接口對接多個第三方平臺。

圖5 系統總體功能架構

3.2 功能設計與實現

3.2.1數據處理系統

系統對雄安新區工程建設項目8種工程類型在立項用地規劃許可、工程規劃許可、工程建設許可與施工監督、竣工驗收、不動產登記5個工程建設階段涉及的測繪服務事項進行數據生產,如表1所示。

表1 測繪服務事項

設計實現數據處理系統(圖6),按照雄安新區工程建設項目“多測合一”技術規程和成果數據標準[13]定制,采用圖庫一體的數據生產模式,為測繪作業人員提供一站式、標準化的數據生產服務,使用一種數據處理工具即可完成外業數據編輯、成果質量檢查及數據建庫工作,極大提高了數據生產效率。主要由數據生產模塊、數據檢查模塊和數據建庫模塊三部分組成。

圖6 數據處理系統功能模塊界面

(1)數據生產模塊：根據工程類型、工程建設階段和測繪服務事項的不同,設計了22個數據生產模塊,按照統一坐標體系、分類編碼和數據標準,統一整理和編輯各個階段多源格式的測繪數據(如大比例尺地形圖、竣工驗收測量成果、房產測繪成果),滿足了“多測合一”數據生產環節的軟件工具需要,完整高效地解決了數據生產難題,最終以MDB格式輸出,實現了“即生產、即入庫”的目標。

(2)數據檢查模塊：實現本地質檢和在線質檢兩種檢查模式。其中,本地質檢集成在數據處理系統,支持自動檢查和人機交互檢查兩種檢查方式;在線質檢集成在業務辦理系統,對上傳提交的測繪成果進行在線質檢,實現對測繪成果的完整性、合理性、規范性、拓撲一致性、內容一致性的自動檢查,并支持生成結構化質檢報告。

(3)數據建庫模塊：對不同測繪服務事項的數據成果建立各自的數據庫,生成統一的數據交換格式,實現了“標準統一、數據權威、即時高效、信息共享”的數據建庫標準。

3.2.2網上辦事大廳

設計實現網上辦事大廳,包括網頁端和小程序移動端,從兩種不同的終端為建設單位提供模式化的“多測合一”業務在線辦理。通過與雄安新區政務服務網以及政通雄安小程序深度融合,實現申報入口統一、用戶界面風格統一、用戶認證統一和用戶空間統一,極大地提升業務辦理效率。在網上辦事大廳,用戶可以開展業務委托、合同備案、項目進度查詢、滿意度評價、公示公告查看、操作指南下載和測繪作業單位名錄查詢。

3.2.3業務辦理系統

設計實現業務辦理系統,為“多測合一”業務辦理全過程提供電子信息化管理,支持業務受理、作業管理、成果上傳、在線質檢、成果提交、人工審核、成果抽查、項目監管、成果共享等功能。按照使用角色的不同,系統所有功能具體劃分為三個子系統,分別是測繪作業子系統、成果審核子系統和綜合管理子系統。

(1)測繪作業子系統用于測繪作業單位,提供單位備案、接辦委托、項目管理、成果上傳、在線質檢、成果提交、成果管理、成果蓋章等核心功能,充分保障從業務受理到成果蓋章的環節流轉需求,縮短業務辦理時間,提升測繪工作效率。

(2)成果審核子系統用于成果審核單位,對“多測合一”成果進行質量審核,出具審核結果,告知測繪作業單位。對于符合要求的測繪成果報告書,提供在線加蓋水印功能,防止審核通過的成果被修改。對于不符合要求的成果,支持按流程退回到“成果上傳”環節并保留每次退回的成果記錄,支持部分成果退回的功能。

(3)綜合管理子系統用于行政主管部門,實現項目管理、成果管理、合同備案管理、測繪作業單位管理、成果抽查、業務審批、統計分析等功能,信息量上涵蓋“多測合一”業務全流程,方便主管部門把握“多測合一”工作開展情況、監管項目進度以及監督成果質量。

3.2.4成果管理系統

設計實現成果管理系統,對各“多測合一”項目提交的測繪成果數據進行統一管理,并通過文件型成果管理子系統和空間型成果管理子系統分別實現文件成果和空間成果分類管理的功能。

(1)文件型成果管理子系統：對審核合格可歸檔的測繪項目成果文件(電子圖紙、成果表格、測量報告、原始數據、外業圖片等)進行統一組織、統一管理,實現成果自動歸檔、成果版本管理、成果分類、成果查找、成果查看、成果下載。

(2)空間型成果管理子系統：基于網絡地理信息系統實現瀏覽地圖、要素選擇、圖層控制、數據坐標轉換、書簽管理、數據查詢定位、空間統計分析、數據導出等常用功能;對已入庫的空間數據以項目范圍線為空間索引,建設“多測合一”項目一張圖,實現以圖管檔、圖上定位、圖上查找測繪成果;基于二維房產測繪成果,將樓棟、層、單元、戶室進行三維可視化,實現從房產信息到空間模型、從空間模型到樓盤信息的關聯,能夠同步查詢查看測繪項目信息、樓棟、戶室屬性以及成果附圖等。

3.2.5數據共享接口

設計實現數據交互和流程互動的共享接口,實現“多測合一”成果“一測多用”“數據在網上跑”代替“群眾在路上跑”[14]。

建設與雄安新區政務服務網、規劃建設BIM管理平臺、基礎地理信息系統、數字國土系統、智慧房屋管理系統、不動產登記系統、工程建設項目審批系統等相關業務系統的數據共享接口(圖7),與政務服務網深度融合統一身份認證登錄入口,研究實現竣工驗收測量成果的BIM審查指標共享,探索工程建設項目竣工地形圖聯動更新基礎地形圖數據庫的路徑,實現與不動產登記系統共享建設用地地籍調查成果、與數字國土系統共享竣工驗收測量成果、與智慧房屋管理系統共享房產面積測繪成果。

圖7 數據共享框架

3.3 應用成效

3.3.1系統應用成效

雄安新區“多測合一”信息管理系統運行以來,開展了充分的實踐應用,已被20多家建設單位、40多家測繪作業單位使用,完成了雄安新區安置房、郊野公園、商務服務中心、再生水廠、快速道路、變電站、燃氣管線、排水管網等各類重點工程建設項目的竣工驗收測量和房產面積測繪工作,已登記流轉500多個工程建設項目的“多測合一”成果,減少了建設單位、測繪作業單位的辦事難度,提高了“多測合一”工作效率。

3.3.2成果共享成效

截至2022年6月,已向雄安新區不動產登記系統和智慧房管系統共享900多棟樓、近5萬套住宅和商服的測繪數據,用于雄安新區工程建設項目竣工驗收、回遷安置、不動產登記等工作,實現了“多測合一”成果的“一測多用”。

3.3.3聯動更新成效

除日常定期修補測外,工程建設項目“多測合一”竣工驗收測量成果是雄安新區大比例尺基礎地形圖數據庫的重要數據更新來源。數據處理系統的基礎地形模塊數據標準與基礎地形圖數據庫標準保持一致,成果審核合格后,通過接口將竣工驗收測量地形圖成果及時共享至雄安新區基礎地理信息系統,以人機交互方式實現聯動更新基礎地形圖數據庫的目標[15]。

4 結束語

本文為工程建設項目全類型、全審批階段涉及的測繪服務事項,設計了一種集數據處理、網上辦事、業務辦理、成果管理、數據共享為一體的全流程系統建設方案,提高了“多測合一”工作效率,降低了建設單位和測繪作業單位的辦事難度,加強了行政主管部門對“多測合一”市場的監管,促進了“多測合一”成果數據的匯聚管理與共享應用,可為國內各地區“多測合一”相關系統建設提供模板和經驗。

在系統實踐應用時,存在工程建設項目各階段測繪成果關聯度不夠、二、三維數據融合性不強、數據生產質檢效率有待提高等問題,后續將從以下方向進一步探索和完善：①從空間位置出發,串聯工程建設項目涉及的全部測繪成果,形成工程建設項目測繪成果一張圖;②從現有數據類型出發,充分利用已有的二、三維數據,將工程建設項目真實直觀地展示在三維虛擬場景中;③從人機結合角度出發,將測量工具與系統平臺進行整合,開發外業巡查軟件,使測繪作業人員和審核人員可以便捷地在現場對標的物進行采集和審核,提高作業與審核效率;④對現有信用評價方式進行優化,采用生態式評價體系,從多個維度對測繪作業單位進行評價,避免單一關鍵績效指標(key performance indicator, KPI)式評價,使評價更加貼近測繪作業單位的真實表現;⑤“多測合一”成果數據如何與新型基礎測繪地理實體數據結合,服務實景三維中國建設。