基于引擎式開發的城中村改造數字化平臺的設計與實現

陳艷華 王迪 韓群 李春光

(1.濟南市房產測繪研究院；2.濟南市城鄉建設發展服務中心)

城中村是我國環境發展轉型和快速城市化進程中一種特有現象[1]，是指在城市建成區內，土地權屬、戶籍管理、行政體制[2]上仍保留農村模式的區域。在這些區域，大部分農用地已被征收，部分未轉為城鎮戶籍的農村居民成為“種田無地、就業無崗、社保無份”的邊緣群體[3]，普遍存在著房屋安全和消防隱患多、公共衛生安全風險大、配套設施落后、環境臟亂差、社會治理難等突出問題，成為制約城市合理有序健康發展的瓶頸。因此，為有效提升城市品質，最大限度地保障城中村人居環境的安全、舒適和便捷，開展城中村改造成為一種必然選擇。

2023 年7 月21 日，《關于在超大特大城市積極穩步推進城中村改造的指導意見》在國務院常務會議上審議通過。會議指出，在超大特大城市積極穩步實施城中村改造是改善民生、擴大內需、推動城市高質量發展的一項重要舉措。2023 年10 月24 日，山東省人民政府辦公廳印發《山東省城市更新行動實施方案》，指出在濟南、青島等市穩步推進城中村改造和規劃建設保障性住房工作，以城市政府為主體，采取拆除新建、整治提升、拆整結合三類方式，積極穩妥推進城中村改造。

濟南市作為全國第六特大城市，高度重視城中村改造工作，把城中村改造列為濟南市的重要工作之一。然而，傳統的城中村改造方式存在信息不對稱、決策效率低下[4]、規劃管理粗放、公眾參與不足等問題，為提高城中村改造的工作效率，提高決策的科學性和公正性，增強公眾參與度，優化資源配置，實現智慧化管理，構建城中村改造數字化平臺勢在必行。

本文基于引擎式開發模式，運用GIS、大數據、物聯網、實景三維等技術，建設城中村改造項目庫，打造城中村改造一張圖，構建濟南市城中村改造數字化平臺。將濟南市城市管理基礎數據、城中村現狀數據、城鄉規劃數據和城市更新數據等資源要素進行整合，強化城中村改造項目全生命周期監管，為城中村改造提供精準化數據服務和智能化決策支持。

1.系統架構

濟南市城中村改造數字化平臺以創新城中村改造管理模式為驅動，積極推進城中村改造信息化管理，科學統籌項目實施，使城中村改造工作更高效，決策更科學，村民更滿意，為現代城市的可持續發展注入新的活力，平臺總體架構如圖1 所示。

圖2 濟南市城中村改造數字化平臺時空數據中心

圖3 濟南市城中村改造數字化平臺項目庫管理

圖4 濟南市城中村改造數字化平臺報表管理

圖5 濟南市城中村改造數字化平臺全生命周期管理

圖6 濟南市城中村改造數字化平臺一張圖

基礎設施層。基于濟南市政務云資源、國家電子政務網、運營商鏈路和災備中心，搭建城中村改造云平臺中心，包括計算機資源、通信網絡、網絡安全資源、存儲中心、虛擬化資源等基礎設施，是平臺管理和運行的信息化基礎設施支撐。

數據資源層。基于空間實體和業務串聯的統一編碼融合方法，構建“時空-實體-業務”數據組織模型，將城中村改造相關的基礎數據庫、業務數據庫、空間地理信息數據庫和服務數據庫等相關數據資源進行圖形融合、要素分級、屬性重構，實現多源異構時空數據的高效融合，構建完整的城中村改造基礎數據資源體系，打造城中村改造時空數據中心。

服務支撐層。基于濟南市“智慧住建”相關數據成果和技術成果，搭建城中村改造信息資源目錄服務、數據歸集、交換、治理、對接、共享、探查、比對等服務，為城中村改造提供通用的、基礎性服務支撐。

系統應用層。基于移動技術、大數據、GIS、三維實景、物聯網等先進技術[5]，構建完整的城中村改造功能應用體系，以整合資源，優化資源配置，全過程支撐城中村改造決策、實施與管理，并對城中村改造實施過程進行監督。

用戶場景層。基于用戶在使用產品或服務時的具體情境和交互，為政府部門、社會組織、科研機構和公眾等群體提供系統與用戶的個性化交互服務。

標準規范體系。城中村改造相關的技術標準和管理規范，包括數據結構標準、數據交換標準、應用集成和接口標準等，以及項目管理、質量管理、風險管理等規范，確保系統的統一性、互操作性和可擴展性。

安全保障體系。城中村改造相關的安全標準，包括身份認證、訪問控制、數據加密等，防止未經授權的訪問和數據泄密，確保系統的安全性和穩定性。

運維服務體系。城中村改造相關的運維規范，包括系統部署、監控、維護、升級等規范，確保系統在運行過程中保持高性能、高可用性和高穩定性。

2.關鍵技術

2.1 引擎式開發技術

濟南市城中村改造數字化平臺采用引擎式開發技術，基于一系列高度抽象的數據引擎、表單引擎、流程引擎、報表引擎、BI 引擎、任務引擎以及高級宏語言等，用場景配置、內嵌高級語言和流水線式開發等方式對復雜的業務系統進行快速構建。快速完成了城中村管理、安置房管理、安置人口管理、施工主體管理等表單管理功能的研發，實現自定義、多維度業務數據展示；完成了城中村改造審批管理、施工過程管理等流程管理功能的配置，實現流程設計、流程任務、流程監控、流程委托、流程變更、電子簽章等環節辦理；完成了城中村改造進度報表、改造戶數報表、安置人口報表等報表管理功能的構建，實現報表的自定義、交互性和自動化等功能。引擎式開發具有可視化操作、高度抽象、快速開發、靈活性和可擴展性等特點，實現了輕量化、便捷式、隨場景而異的快速平臺搭建。

2.2 數據集成與一致性處理技術

濟南市城中村改造數字化平臺對多源數據進行全方位分析，根據應用需求，構建數據集成和一致性處理流程，對數據進行驗證、清洗和標準化處理，保證數據的生產質量和精確性。由于坐標系、地圖投影、數據模型、資料運用情況和數據的生產與更新方式等方面的差異，多源數據主要表現為幾何位置不一致、屬性特征不一致和要素關系不一致三個方面。對此，平臺采用空間基準轉換、數學基礎變換和幾何位置糾正等方式進行多源時空數據的幾何位置一致性處理，采用屬性特征映射轉換和屬性特征合并更新等方式進行多源時空數據和業務數據的屬性特征一致性處理，采用基于拓撲關系矩陣差的要素關系沖突處理方式進行多源時空數據的要素關系一致性處理，提高了數據的生產質量、保障了數據更新的精確性。數據集成與一致性處理技術為平臺提供了更加準確、一致、可靠的數據支持，進一步提高了平臺數據分析和決策的準確性。

2.3 矢量瓦片服務技術

濟南市城中村改造數字化平臺采用矢量瓦片服務技術，優化地圖服務數據預處理過程和管理工藝，提高服務數據處理效率和對外服務的現勢性。傳統的柵格瓦片服務數據以離散文件形式進行存儲，存儲與管理負擔過大，且柵格瓦片進行切片時耗時久、更新慢，嚴重影響對外服務的現勢性。而矢量瓦片將地圖數據被按照一定的數學規則分層，并從每層的左上角開始，按照從左至右、從上到下的順序切割成相同大小的正方形地圖瓦片，構成一層一層的瓦片矩陣，形成瓦片金字塔，具有更高的生成效率和更低的體積，并可實現快速的數據訪問和渲染。對此，平臺采用矢量瓦片服務技術，對原始的濟南市基礎地理底圖、城市更新圖、城中村專題圖、三區三線圖等矢量地圖數據進行橫向分幅和縱向分級的索引構建，并在索引構建過程中基于視覺綜合分級進行要素的抽稀與簡化，在降低數據體量的同時，提高后續動態渲染效率，縮短了服務數據的處理周期，提高了對外服務的現勢性。

2.4 Elasticsearch 高效檢索技術

濟南市城中村改造數字化平臺采用Elasticsearch 高效檢索技術，基于倒排索引和分布式架構實現快速、準確、高效的數據檢索。平臺將所有的文檔信息寫入到倒排索引的數據結構中，建立索引詞與包含索引詞的文檔之間的映射關系，面向索引詞而不是面向文檔進行檢索，從而大大提高了檢索速度。同時，由于Elasticsearch 在多個節點上分散和復制數據，可以將數據存儲和檢索進行并行處理，又支持結構化查詢、全文查詢、地理位置查詢、時間序列查詢等多種查詢類型，還提供了強大的聚合、統計等數據分析功能，大大提高了平臺快速響應、精確匹配、實時更新和分布式擴展的要求，滿足了用戶的各種高級需求。

3.系統實現

城中村改造工作是一個綜合性的系統治理工程，濟南市城中村改造數字化平臺，構建了完整的城中村改造工作管理體系，為政府部門、科研機構提供數字化管理和規劃輔助決策，促進了濟南市城中村改造工作的科學、高效開展。

3.1 時空數據中心

形成全面詳實的城中村改造時空數據中心。平臺基于濟南市“智慧住建”成果，編制了完整的數據生產規范與數據共享標準，對數據采集標準、數據格式和命名規范、數據清洗和處理流程、數據存儲和安全管理、數據質量和準確性要求、數據處理和分析方法等方面均進行了嚴格要求。并在此基礎上，進一步進行資源整合，匯集濟南市最新0.5m 分辨率遙感影像 10244.86 平方千米；2006 年至今全市的遙感影像數據50 余期；片區控規、村莊規劃、三區三線、趵突泉重點滲漏帶、城市更新、征收拆遷、老舊小區、安置房、保障房等專題圖層120 余個；全市市-區縣-街道-社區四級行政界線、物業區域、社區網格、480 余萬幢房屋基礎數據、保障安置等20 余類業務相關數據資源3800 余萬條，為濟南市城中村改造工作提供可靠的數據支持。

3.2 項目庫管理

搭建城中村改造項目庫管理。平臺依據城中村改造時空數據中心，對全市城中村項目進行管理，包括項目名稱、改造方式、改造資金、改造時間、實施主體、責任主體、涉及行政村、涉及房屋、涉及戶數、涉及人口、安置房規劃建設情況、保障房建設情況等信息，同時可通過項目名稱、推進狀態、是否在泉水滲漏帶范圍、是否在城鎮開發邊界內、是否在中心城區、是否在二環內、是否完成安置房及保障房建設、是否完成美麗鄉村建設等10 余個字段為條件進行篩選、查詢與統計，為優化項目資源配置、跟蹤與監控項目進展、識別與管控項目風險提供科學的信息服務。

3.3 報表管理

搭建城中村改造項目報表管理。平臺依托UReport 報表引擎，添加對MySQL 數據庫、PostgreSQL 數據庫等的支持，使平臺無縫對接數據庫，實現根據區縣、街鎮、改造進度、改造方式、改造戶數、改造人數等的快速統計，并以直觀的圖表、圖形和儀表盤等方式展現出來。在報表管理模塊，還通過精細的權限控制，確保數據的安全性；通過對比分析、預測分析等數據分析工具，幫助用戶理解數據背后的趨勢；通過模型定制，確保數據的準確性和處理效率。報表管理為相關主體全面掌握城中村改造工作信息和推進情況提供了一個全面、強大的數據管理工具。

3.4 全生命周期管理

搭建城中村改造項目全生命周期管理。平臺依托城中村改造數據標準、時空數據中心、項目改造業務信息等，統一項目編碼，串聯改造計劃、改造補償方案、規劃設計、拆遷安置、土地征收、項目招標、建設實施、環境整治、竣工驗收、監督評估等過程形成城中村改造項目全生命周期管理，對改造過程進行全流程監管，全方位為業務部門提供數字化管理和規劃輔助決策，促進城中村改造工作向高效、高質量方向發展。

3.5 城中村改造一張圖

搭建城中村改造一張圖。平臺依托電子地圖、遙感影像、三維實景地圖等多類型、多尺度、多時態空間數據，疊加濟南市域范圍內的社區圖斑、小區圖斑、網格圖斑、樓幢面圖斑、城市更新圖斑、三區三線范圍、片區控規等圖層形成城中村改造一張圖基礎底圖，然后在基礎底圖上疊加各種城中村改造業務數據，根據改造方式、區縣、建筑面積、改造戶數、改造人口等出具各種統計信息，根據業務需求進行數據瀏覽、地圖定位、查詢分析、對比展示，形成城中村改造一張圖。通過城中村改造一張圖可以直觀展示城中村改造的整體布局、改造規劃、改造進展、資源配置等情況，實現對城中村改造狀況的整體感知。

4.結論

城中村改造涉及政府部門、科研機構、社會組織、社區、公眾等多個主體，同時也面臨著社會應用場景復雜、數據動態多變等挑戰。本文整合濟南市現有城市管理及城中村改造相關基礎數據，構建了濟南市城中村改造數字化平臺，為城中村改造工作提供了跨部門、跨層級、跨群體的服務，為推動具有泉城特色的“1+N”城中村改造政策體系[6]的制定，提高城中村改造的信息化、智能化和精細化程度，促進政府決策的科學化和精準化提供了有力支撐。

未來，隨著技術的不斷進步和應用場景的不斷拓展，平臺還需克服技術、數據、政策等方面的挑戰，不斷完善自身的功能和性能，以更好地服務于濟南市城中村改造工作，為城市可持續發展和社會和諧做出更大貢獻。