市容环卫数字化管理平台设计与实现

冯文涛

(天津天成测绘服务有限公司, 天津 300170)

0 引言

城市的市容环境是城市的展示窗口,反映了城市的文明程度,良好的城市市容环境有利于宜居城市、文明城市的建设以及城市的经济发展[1]。近年来,随着城市的快速发展,城市人口和规模不断增加和扩大。与此同时,城市的市容环境问题也日益突出,如:流动商贩无序或占道经营、临街建筑物乱画乱贴、毁绿种菜、违法房屋任意建造、生活垃圾乱丢乱放等。这些问题极大地影响了城市的市容市貌,降低了人们的生活质量,提高城市管理水平势在必行[2]。目前,许多城市的市容环境管理部门管理方法较为运动式、突击式和粗放式,信息化程度较低,无法对城市市容环境问题做出全方位分析和快速响应,因此,有必要引入先进的技术和管理方法来提高城市市容环境的管理水平。本文利用地理信息系统(Geographic Information System,GIS)、连续运行卫星定位服务参考站(Continuously Operating Reference Stations,CORS)高精度定位、无线通信、移动互联等先进技术,结合城市管理对象精确定位的万米单元网格法和城市部件管理法,构建了市容环卫管理大数据库,综述了市容环卫数字化管理平台实现框架、功能及关键技术,实现市容环卫管理监督服务的一体化,甩开职责不清的弊端,真正解决实际问题,对提高政府的公共管理水平,改善社会服务质量,构建和谐社会具有借鉴作用。

1 需求分析

市容环卫数字化管理平台主要应用于某市、区两级市容环卫管理部门,通过信息化的手段,实现各类市容环卫部件落位、展示以及管理精细化、规范化,最终达到提高居民生活质量和城市管理水平的目的。

从数据管理角度分析,对市容环卫部件数据进行收集、整理、处理以及入库,如:环卫部件、渣土部件、户外广告部件、摊亭部件等,并在平台上进行展示,让市容环卫的管理人员实时了解市容环卫部件的点位分布、运行状态、责任单位、权属单位等信息,方便设备的更新、改造、拆除、重置计划等日常管理工作;从平台功能角度分析,以基础地理信息数据和市容业务数据为基础,实现市容环卫的日常管理功能,如:办公自动化(Office Automation,OA)管理、案件管理、部件管理、指挥调度管理、考核评价管理、移动巡查管理等;从市容管理角度分析,将城市划分为四级单元网格(区、街道、社区和社区万米单元网格),依据人员职责到网格、考核到网格的原则,确保城市市容管理区域全覆盖,建立市容管理巡查和考核机制,实现城市管理从粗放到精细、从静态到动态、从开环到闭环、从分散到集中的转变,全面提高市容环卫的管理水平。

2 总体架构设计

市容环卫数字化管理平台总体框架设计包括四部分:基础设施层(IaaS),数据资源层(DaaS),基础服务层(PaaS)以及应用层(SaaS)[3]。平台框架设计示意图如图1所示。

IaaS是平台的软硬件支撑,包括物理资源、资源池以及基础软件,如:服务器、存储设备、网络设备、操作系统等,并且通过虚拟化的方式,形成资源池,有效地提高了服务器的运用效率;DaaS是数据资源中心,包括基础地理信息数据、市容环卫空间数据、市容环卫业务数据、网格专题数据、元数据和用户数据等,为平台的展示提供数据支持;PaaS基于面向服务的架构(Service-Oriented Architecture，SOA),将功能封装成具有统一接口的服务,包括地图服务、OA服务、查询服务、统计分析服务、视频监控服务等,通过这些服务降低不同功能模块协同的难度;SaaS是数字化管理平台进行部件展示和日常业务管理的窗口,包括了市容环卫部件管理、案件管理、OA管理、指挥调度管理、考核评价管理、移动巡查管理以及用户管理等,可在PC端和移动端进行操作。两侧是保证市容环卫数字化管理平台运行的标准规范体系和安全保障体系。

3 关键技术

3.1 基于万米单元网格法的责任网格管理技术

万米单元网格法是采用网格技术,以大约一万平方米作为一个基础管理单元,将城市管理区域划分为若干网络状的单元[4],如:某市朝阳区面积24 km2划分了1 600个网格单元,指定专人作为网格单元的负责人,对分管的网格单元进行全时段的监控,并且将市容环卫的部件数据,按照地理坐标进行定位,以图形的方式在平台进行显示,从而实现市容环卫管理的精准性。责任网格管理采用万米单元网格法进行划分,城市管理区域由区、街道、社区三个层次变为区、街道、社区和社区万米单元网格四个层次,相应的责任人也由三级变为四级,进一步明确了管理的责任[5]。责任网格管理方法将过去市容环卫管理较粗放、管理的对象空间位置不准确、时间不准确、责任不准确转变为管理对象、空间、时间、责任上有清晰定位,实现市容环卫管理由粗放转向精准。

3.2 基于网格的标记点聚合技术

市容环卫部件信息和违法信息等标记点数据量较大,当在地图上可视化时,会出现标记点之间遮盖或者重叠等现象,展示的效果差且市容管理人员很难从当前的区域找到有效和具体的数据信息,严重影响管理效率[6]。因此,本文对密集点数据可视化问题进行研究,根据实际应用,采用基于网格的标识点聚合技术解决该问题。其基本原理:一是将地图范围划分成若干网格,这里采用责任网格管理法划分的四级网格;二是根据地图缩放的级别,确定密集点聚合的级别,即:区聚合、街道聚合、社区聚合、社区万米单元网格聚合,根据设置的网格距离，判断密集点是否聚合;三是标记点聚合展示[7]。基于网格的标记点聚合算法流程图如图2所示。

图2 基于网格的标记点聚合算法流程图

3.3 工作足迹定位技术

工作足迹定位技术是利用COSR高精度位置定位服务技术,以地图为依托,一方面是记录巡查人、清扫车辆的实时行程轨迹和历史轨迹等信息[8],方便巡查人员查看自身的工作行程记录以及轨迹,与此同时,也方便市容管理人员对工作进行指挥调度、督查和考核;另一方面是对市容环卫违法事件进行高精度定位,使数据可视化效果更加直观和准确。

4 数据库建设

4.1 建设内容

构建市容环卫管理大数据库是平台建设的基础,理清楚数据库建设内容和数据结构可以有效提高平台开发的效率。本文采用ArcSDE和Oracle数据库对数据进行管理和存储,其中ArcSDE为空间数据引擎,用来管理空间数据,Oracle关系数据库则用来存储属性数据。市容环卫管理大数据库建设包括六大数据库:基础地理信息数据库、市容环卫空间数据库、市容环卫业务数据库、网格专题数据库、元数据数据库以及用户管理数据库。市容环卫管理大数据库建设内容如图3所示。

图3 市容环卫管理大数据库建设内容示意图

4.2 概念设计

实体-关系(E-R)方法是描述现实世界概念结构模型的有效方法,是表示概念模型的一种方式,用各种框图表示出来[9]。为了能更好梳理市容环卫数据之间关系,采用E-R图表示。以市容环卫网格专题数据库为例,E-R示意图如图4所示。

图4 市容环卫网格专题数据E-R示意图

5 平台实现

市容环卫数字化管理平台采用面向服务(Service-Oriented Architecture,SOA)的架构,采用浏览器/服务器模式(Browser/Server,B/S)和服务器/客户机(Client/Server,C/S)混合架构进行搭建。B/S端服务器操作系统为windows Server/2012 R2 x86_64(64Bit),浏览器端采用java script脚本进行开发,GIS的功能实现采用ArcGIS API for JavaScript4.1。C/S端采用visualStudio2015和ArcGIS Engine10.5结合开发。市容环卫空间数据处理采用ArcGIS Desktop10.5,数据库采用ArcSDE+Oracle11.g[10]。平台核心功能主要包括:市容环卫部件管理、案件管理、指挥调度管理以及移动巡查管理等。

5.1 案件管理

案件管理包括案件受理、案件处理和案件归档。案件受理可以通过投诉电话、举报、局长接待日、来访接待、人民网投诉、微信公众号等多种渠道受理市容和环境问题;案件处理是当指挥调度中心通过平台接到案件派单后,直接通过对讲系统进行调度,如:经举报,发现在人民大街和南湖大路交汇处有大量垃圾,指挥中心通过对讲机直接联系该网格责任人进行现场处理;案件办理完成后,案件从办理人逐级向上进行反馈,并归档。通过案件管理的处理流程,保证各类案件处理的规范性,避免不必要的纠纷,提升市容环卫部门的社会形象和服务水平。

5.2 市容环卫部件管理

市容环卫部件管理是平台建设的核心功能之一,包括地图管理、部件管理以及网格管理。地图管理提供地图基本操作、属性查询、多屏对比等功能,地图基本操作可以对大比例地形图、遥感影像数据和部件数据等数据进行放大、缩小、平移、标注、收藏、距离量测、面积量测等操作;属性查询可以对某部件数据进行点选查询,查询结果以图和文字的形式进行展示;多屏对比可同时在多个子窗口打开不同的基础地理信息数据,拖动一个数据,其数据跟随移动,方便进行对比分析;部件管理目前实现对市容部件的展示、查询和统计以及对公厕、清扫保洁、垃圾处理的详细管理,如:公厕管理一是对公厕进行了详细分类,包括水冲公厕、社会开放、旱厕等;二是对每个公厕进行了详细的属性信息录入,包括标识码、所在责任网格归属、负责人、位置、照片、运行状态等;三是对公厕进行详细统计,包括按照行政区域和网格统计、按照用途统计等。网格管理包括网格划分管理、网格信息管理以及日常巡查,其目的是明确职责,做到市容环卫辖区全覆盖。

5.3 指挥调度管理

指挥调度管理包括对讲管理和视频监控管理等。对讲管理是指挥中心接到案件派单后,直接通过对讲机调度该网格责任人,督促其进行现场处理,提高案件处理效率。视频监控管理一方面是对部件进行视频监控,查看部件运行状况,另一方面是通过视频进行车辆清扫指挥调度、日常巡检等业务,提高了日常巡查的频度和处理问题的时效性。

5.4 移动巡查管理

移动巡查管理包括巡查内容管理、巡查人员管理、巡查路线规划以及巡查轨迹管理。巡查内容管理一是对市容环卫部件巡查,二是对市容环卫违法事件进度巡查,三是指挥中心派单巡查等;巡查人员管理是对巡查人员信息管理和职责管理;巡查路线规划是根据巡查内容,规划一条巡查路线,确保巡查内容不丢失;巡查轨迹管理一方面是巡查人员查看路径,确保巡查路线正确,另一方面是将巡查的路线保留下来,用于后期考核评价。

6 结束语

本文基于GIS技术、COSR高精度定位技术以及无线通信技术,结合市容环卫信息化管理的实际需求,设计并实现集市容环卫部件展示、日常管理、信息查询、分析和统计为一体的数字化管理平台。目前平台运行良好,能够满足市容环卫部门的日常使用需求,但也存在如下不足,一是大比例尺地形图更新不及时,常出现清扫车辆在错误或者无图区行驶;二是基层办事人员巡查发现违法建设填写内容不完善或者标记位置不准确。下一步将以此为基础,在功能开发、信息共享交换、服务对象等方面做进一步的扩充和完善,如:增加三维部件模型管理、与天地图对接,为公众提供市容环卫服务等。市容环卫数字化管理平台的建设使市容环卫的管理监督服务一体化,城市环境大大改善,政府办事效率和市民参与度得到提高,基层管理单位的业务管理能力得到提升,同时城市管理水平的提高,将促进城市生活环境和投融资环境的改善,增加城市的综合竞争力。