利用GIS进行城市老旧小区改造动态管理

王米山

(山东省地质矿产勘查开发局第七地质大队, 山东 临沂 276006)

0 引言

城市老旧小区是指建造时间超过20年以上、公共服务较为缺项以及市政配套设施老化等问题比较突出的居住小区[1]。它存在既有管理体制上的原因,也有思想观念的原因,即:老旧小区建成年代早,配套指标和建设标准偏低;一些开发建设单位不按规划建设相应的配套设施,造成配套设施不全;缺乏完善的保养维护和管理服务机制以及相应的监督机制,使得房屋建筑本体和附属设备严重老化;老旧小区内大部分居民受福利制传统意识影响,缺乏消费者付费观念。因此,国家对城市老旧小区改造都给予了高度的关注,并将城市老旧小区改造纳入政府公共服务。2019年4月,住房和城乡建设部办公厅、国家发展改革委办公厅、财政部办公厅联合印发《关于做好2019年老旧小区改造工作的通知》,全面推进城镇老旧小区改造[2-3]。本论文借助地理信息系统(Geographic Information System, GIS)、云计算、物联网等先进技术,探索城市老旧小区改造项目从规划、审批、施工、验收及维护的全过程管理流程,开发城市老旧小区改造动态管理平台,在“一张图”上,直观展示老旧小区改造工程的整个流程,视频监控城市老旧小区项目改造情况,实现以图管理城市老旧小区改造的新手段,确保改造工程的顺利实施。

1 设计思路

1.1 构建以“一张图”管理城市老旧小区改造项目的动态管理模式

传统城市老旧小区改造项目的信息都是用纸质管理,缺乏用信息化的手段,对各个改造项目的进展也无法统一进行展示,本论文采用以1∶500大比例尺地形图、遥感影像数据、地名地址数据等基础地理信息数据为底图,在统一坐标系下,结合规划图、管线图、施工图等专题地图,形成城市老旧小区改造项目“一张图”。在“一张图”的基础上,叠加项目的审批信息,改造小区信息、房屋信息、施工信息等数据,实现改造项目的动态管理。

1.2 构建多源多尺度的城市老旧小区全周期数据库

对城市老旧小区的小区数据、房屋数据、人口数据、设施数据、审批数据等进行梳理和检查,将属性数据进行空间化,挂接到“一张图”中,建立图与项目,图与小区,图与图之间联系,形成城市老旧小区全周期数据库。

1.3 基于SOA架构,搭建城市老旧小区改造动态管理平台

面向服务架构(Service-Oriented Architecture,SOA架构)可实现平台标准开发,高稳定可用。它既能够有效整合当前包括数据、功能、业务等各类既有的信息化资源,同时也支持未来其他资源的便捷接入,并能跟随大数据、云计算、移动互联全新IT时代的潮流趋势。因此,城市老旧小区改造动态管理平台具有可扩展、可决策、可展示的能力,满足老旧小区改造的需求[4]。

1.4 建立健全的老旧小区管理机制

为了巩固老旧小区改造成果,维护良好的居住环境,要在尊重群众意愿、考量居民支付能力的基础上,基于城市老旧小区改造动态管理平台,逐步建立改造后老旧小区的维护管理长效机制[5]。

2 平台设计

2.1 城市老旧小区改造项目流程设计

城市老旧小区改造项目流程包括四个阶段:前期规划阶段、项目审批阶段、项目实施阶段和项目验收及维护阶段。前期规划阶段是成立城市改造小组,对城市内的老旧小区进行初步筛选,通过政策宣传和民意调查等手段,选择出问题突出的老旧小区纳入改造规划中,并确定改造方案和实施方案;项目审批阶段是对改造项目进行可研分析和调研,优化方案,对提出的改造项目设计及概算进行审批,并再次优化方案。方案通过后,一方面申请资金,另一方面确定施工图和各方面预算,最后对改造项目进行招标;项目实施阶段包括两部分,一部分是改造项目施工和竣工,一部分是进行老旧小区动态管理平台的开发,并最终完成。项目验收及维护阶段是完成项目改造和平台验收,并根据小区现状结合民意,选择后续老旧小区管理模式,其结果是做好老旧小区改造后续的管理工作。图1是城市老旧小区改造项目流程设计图。

图1 城市老旧小区改造项目流程设计示意图

2.2 框架设计

城市老旧小区改造项目采用“安全-丰富-高效”的框架设计(图2),分别对应软硬件支撑层、数据层、服务层、应用层以及用户层。软硬件支撑层包括PC端、移动端、服务器端设备、核心交换机、GIS软件、数据库软件等,为整个平台提供最基础的软硬件安全保障;数据层包括基础地理信息数据、老旧小区改造项目数据、老旧小区专题数据、多媒体数据以及平台运维管理数据,这些数据构成了城市老旧小区改造全周期数据库,为平台提供强有力的数据支撑;服务层包括GIS服务、消息服务、统计分析服务、数据共享服务、项

图2 城市老旧小区改造动态管理平台框架设计示意图

目管理服务以及其他公共服务,通过SOA架构,搭建了应用层中的城市老旧小区改造动态管理平台;用户层是指平台的管理或者使用用户,包括城市管理部门、改造项目办公室、街道办事处、物业公司、小区住户等人员。通过建立健全长效的城市老旧小区管理机制、标准规范以及保障体系,确保老旧小区后期的维护管理工作以及平台的正常运行。

3 城市老旧小区改造全周期数据库建设

3.1 数据库建设内容

城市老旧小区改造全周期数据库包括如下五类:基础地理信息数据库、老旧小区改造项目数据库、老旧小区专题数据库、多媒体数据库、运维管理数据库。基础地理数据库包含1∶500大比例尺地形图、高分辨率遥感影像、地名地址数据等[6];老旧小区改造项目数据库包括改造小区项目的空间数据,如:改造小区项目坐标数据、改造后的交通、绿地、水系、停车位数据等,改造小区项目所涉及的属性数据,如:施工单位、改造动态以及改造计划等;老旧小区专题数据库包括小区数据、楼房数据、小区人员数据以及街道社区数据等[7];多媒体数据库是在改造过程中积累下来的图形数据、视频数据、音频数据以及文本数据等;运维管理数据库则包括权限数据、用户数据、角色数据以及日志数据等。城市老旧小区改造全周期数据库如图3所示。

3.2 数据库E-R设计

实体-关系(Entity-Relationship Diagram, E-R)方法是描述现实世界概念结构模型的有效方法[8]。城市老旧小区改造数据种类多,数据量大,为了能更好梳理清楚数据之间关系,采用E-R图表示。图4为老旧小区改造项目的E-R图。

4 城市老旧小区改造动态管理平台设计与实现

城市老旧小区改造动态管理平台基于SOA架构,采用了Spring MVC框架进行开发;GIS平台软件采用ArcGIS10.5以及利用ArcGIS API for Java Script进行Web开发;数据库平台采用Oracle11g+ArcSDE。平台包括四大核心功能:老旧小区改造项目动态视图管理、老旧小区改造项目信息上报管理、老旧小区改造项目计划进度管理和老旧小区改造项目地图管理。

图3 城市老旧小区改造全周期数据库示意图

图4 城市老旧小区改造项目的E-R图

4.1 老旧小区改造项目动态视图管理

动态视图管理功能提供老旧小区改造时的各种动态视图,包括老旧小区项目群视图、老旧小区项目视图、老旧小区改造单元视图。老旧小区项目群视图则是管理整个城市的所有老旧小区改造项目,可以查看每个改造小区的进展情况,对于项目滞后情况预警提示,并显示改造工作的进展;老旧小区项目视图是将一个改造项目的房屋、道路、绿地、水系、市政设施分割为数个改造单元,展示截止当前时间改造单元的概况信息。包括已改造的单元、未改造的单元、逾期未改造的单元等,根据逾期情况用不同颜色的图标来自动告警,并在地图上直观展现,清晰展示改造单元管理工作的施工情况;老旧小区改造单元视图可以查看每个改造单元的动态情况,包括改造单元的基本信息、重要事件、存在问题、下一步计划等内容,实时监控着项目的进展。因此,老旧小区改造项目动态视图管理是从改造小区项目群、改造小区项目、改造单元三个视角实时监控老旧小区改造的进展情况,确保工作的开展,工期顺利完成。动态视图管理功能如图5所示。

图5 城市老旧小区动态视图管理功能示意图

4.2 老旧小区改造项目信息上报管理

信息上报管理功能提供在老旧小区改造管理过程中重要事件上报并进行跟踪管理,包括两个方面:一方面是以周为单位,形成项目周边,对改造动态、重要事件、存在问题等进行上报管理。另一方面是实现对特定信息生成的重要事件发送给负责人员,及时督促事件处理。包括新增改造小区项目、查询或者修改已有的改造小区项目信息等。

4.3 老旧小区改造项目计划进度管理

计划进度管理功能提供编辑和管理每个老旧小区改造项目的计划表、进度表、关键节点、重要事件和存在问题等信息,满足决策者对城市老旧小区改造项目的管理,帮助决策者全面掌控进度情况,实现基于计划表对改造项目进度进行上报和监控,能够对比计划表、进度信息对出现滞后项目情况进行分析,依据逾期情况的不同对项目进行不同颜色图标标记告警,直观展示项目进度情况。

4.4 老旧小区改造项目地图管理

地图管理功能是整个平台展示的窗口,所有信息汇聚在这“一张图”上,提供GIS地图的相关功能,主要包括:地图和专题数据展示、地图图层控制、属性信息查询、分析和统计、地图量算和绘制。地图和专题数据展示实现对数据的放大、缩小、全图、漫游等;地图图层控制是在统一的坐标系下叠加1∶500地形图、遥感影像数据、地名地址数据、老旧小区改造项目数据等,通过图层按钮进行控制,实现地图数据的自由切换、透明度设置和多屏对比等功能[9]。属性信息查询、分析和统计功能是对动态视图的老旧小区改造项目群数据、老旧小区改造项目数据、老旧小区改造单元数据、计划进度数据、信息上报数据等进行查询、分析及统计,并可以生成查询和统计报表,便于项目管理。地图量算和绘制是可以在地图上进行量算长度和面积,绘制点、线和面图形等。

5 关键技术研究

5.1 基于SOA架构实现平台的稳定可用

SOA的一个自然特性是通过协作编排,充分复用已有的服务,对于信息系统的可持续发展来说,它是一种创新的、灵活的、可伸缩的方法。SOA方法强调在服务松耦合基础上的复用。松耦合减少了直接修改代码,避免软件代码出现盘根错节的局面[10]。SOA架构摆脱了具体的语言框架(如Java、Net、PHP),以服务契约的方式进行架构设计。通过更加合适的业务分析设计方法(BPM (业务流程管理，Business Process Modeling)、SOMA(一款手机即时应用软件))得到的成果,能够直接地接与服务对接。服务就作为业务与IT之间的桥梁。业务要求通过服务落地到IT实现上变得更加直接。IT也能够根据业务要求做出更快速地响应,提高了敏捷性。

5.2 基于内存数据库的高速数据存取技术

现有的各类应用系统越来越复杂,数据吞吐量不断加大。另一方面,用户体验要求越来越高,最终用户对超过3秒的系统响应一般都难以接受。在海量数据环境下,如何达到高性能的系统响应,这就必须引入内存数据库技术。在传统的应用中,由应用系统访问关系数据库系统(如Oracle)来实现数据的高性能存取访问。但是,在多节点、PB级海量数据面前,基于文件系统的关系数据库技术无论怎么调优,都很难满足用户的高性能体验要求。为解决这个问题,SAP公司推出的HANA(分析软件High-Performonce Analytic Appliance)内存数据库计算技术,可以实现分布在全球范围内的联机事务处理(On-Line Transaction Processing, OLTP)数据在秒级内的采集、入库和联机分析。在不同应用系统进行协同时,某个应用对数据的修改,需要马上被另一个应用所感知。以往基于关系数据库的技术难以实现实时性,内存数据库则可以马上得到反映。

6 结束语

“智慧城市”建设在各大城市展开建设,已经取得了巨大成果,为政府部门提供“一张图”服务,在此基础上,本论文研究了如何在城市老旧小区改造中,引入“一张图”,实现以图管理老旧小区改造项目。目前,平台运行良好,通过该平台,实现了老旧小区改造项目的管理,但也存在基础底图数据更新不及时,网络连接不稳定、老旧小区改造项目信息填写不规范等问题,下一步平台建设一方面加强网络建设、完善工作管理机制;另一方面完善平台功能,不断满足城市管理部门的需要。