老旧小区改造项目监管系统设计与实现

文｜济南市房产测绘研究院 解斌 李春光 王雅楠 汪红梅 金崇林

引言

近几年我国对老旧小区改造项目监管的力度不断加大，使得老旧小区的改造工作面临一些实际问题[1]，包括：

（1）数据调度困难，无法及时准确的掌握各个项目进展情况。

（2）只能根据视觉与感官对其进行监管，缺乏科学、合理的监管手段，无法有效发挥监管工作的作用。

（3）老旧小区改造工作涉及几百个单位，包括市、区县相关部门、街道办事处以及建设单位等，要实现全面协同管理存在困难。

老旧小区改造工作主要依靠提交的相关资科、检查结果或偶尔抽检进行，检查结果不能真实反映现场建设状况。日常工作中，建设单位容易出现麻痹松懈思想，对老旧小区监管工作重视程度有所下降等问题。

目前，我国老旧小区改造项目监管系统的建设仍处于初级阶段，老旧小区改造管理系统的建设，应以老旧小区改造内容为重点，将改造项目、改造内容与数字线划图落地关联，实现老旧小区改造项目与改造内容的可视化、查询、统计、分析与管理。因此设计一款智能的老旧小区改造项目监管系统，对管理者实时掌握管理区域的改造项目有重要的应用价值。

1.系统设计

1.1 框架设计

该系统采用浏览器/服务器（B/S）框架，系统架构包括：用户层、表现层、业务层和数据层，如图1所示。

图1 系统架构图

用户层以平板电脑、PC电脑作为载体，将包含改造楼幢、楼幢普查和改造内容等信息的空间地理要素加载到浏览器中，可实现空间数据的可视化和查询。

表现层为网络端实现的基木功能，包括空间数据的展示、统计数据分析、要素关联和场景浏览等。

业务层进行业务逻辑处理，主要由网络端和服务器端共同完成。网络端负责对数据的操作、为用户层提供交互界面，为实现系统功能的具体技术及服务提供支持。服务端的功能则主要包括数据接收与传输，数据存取，数据检索以及提供二三维地理场景服务。

数据层包括属性数据、空间数据和三 维模型数据，主要为业务层提供数据支持。 其中，属性数据库使用Mysql数据库管理系统；地图服务和三维场景分别采用能提供网络空间数据服务的Arcgis和Cesium平台进行发布，三维模型通过IIS（Internet Information Services）发布到网络上，用于Cesium API调用。

1.2 数据库设计

老旧小区改造项目监管模式决定了改造数据具有多层次、时空性的特点，数据库设计为属性数据库和空间数据库。

属性数据库涵盖与老旧小区改造有关的基本信息，具体包括：历年老旧小区项目信息表、加装电梯信息表、老旧小区改造楼幢信息表、2020年改造项目改造内容表、2021年改造项目改造内容表和“十四五”改造项目改造内容表。老旧小区项目信息表记录以片区为概念的项目名称信息、所属区县、四至范围，建设批次、改造楼门牌号，改造户数、改造建筑面积等信息，为各区县用户老旧小区监管提供主体信息；老旧小区改造楼幢信息表记录楼幢编码、楼幢坐落、区县编号、街道编号、所在小区序号、楼号、套数、建筑面积、改造时间以及各类改造服务是否到位等信息，是老旧小区改造的基本要素；加装电梯信息表与老旧小区改造楼幢信息表关联，主要记录改造楼幢单元加装电梯信息；改造项目改造内容表与老旧小区项目信息关联，主要记录具体的改造内容，改造项目建设进度以及项目备案数据。

空间数据库为老旧小区项目监管系统的统计分析提供空间楼幢面数据、为构建三维场景提供改造项目三维模型、地形模型和高清影像地图数据。根据需求，将三维场景分为4个图层：楼幢点图层、地物模型图层、影像图层和地形模型图层，构建的矢量图层和模型分别以3Dtiles格式存储。其中，图层包含形状、经纬度、属性表关联主键等空间属性，图层要素通过属性表关联主键和对应属性数据建立关联。

1.3 功能设计

根据需求分析和业务逻辑，老旧小区改造监管系统分为三大模块，即业务监管和统计分析模块、改造项目基础信息管理和改造项目申报管理模块。系统功能结构如图2。

图2 系统功能结构图

2.系统建设方法

2.1 二维场景搭建

老旧小区改造项目关联数据类型较多，需要将多类型数据与空间数据关联。以老旧小区改造楼幢为例，开发老旧小区改造楼幢落图工具，界面采用左图表右表的布局，如图3所示。操作人员根据改造项目四至范围、改造楼门牌号等信息找到改造楼幢，点击该改造楼幢面，将楼幢信息添加到右侧列表汇总。右侧列表存储了改造楼幢面的唯一标识码、中心点经纬度信息，点击确认按钮，可将改造楼幢信息保存到项目表中，以此实现改造项目与改造楼幢的关联。

图3 图属关联工具界面

2.2 三维场景构建

老旧小区改造项目改造范围广、地形精度高，其特点是三维地形数据量大、地物模型多，同时又需要保证三维数据网络传输的流畅。Cesium平台支持海量三维空间数据的存储和快速访问，可在加载地物模型时通过可视距离灵活地切换不同级别的地物纹理[2]，能够将三维数据进行网络发布并以流方式进行网络传输。为加快响应速度，本研究选取Cesium作为三维数据的管理平台。该平台支持将三维数据缓存保存在客户端上，加快了三维场景的加载速度，给予用户良好的交互感受。设计流程如图4所示。

图4 三维要素服务发布流程图

1）地形模型

采用无人机航拍获取改造区域高分辨率的数字高程模型DEM和数字正射影像DOM。通过投影变换[3]、几何校正和裁切对DEM和DOM数据进行处理[4-5]，然后使用色彩增强和渲染等方法来改善DOM的视觉效果。将处理后的数据导入CesiumLab中，DEM作为场景地形图层，DOM作为栅格影像图层充当DEM纹理，构建高精度的带有空间参考的3Dtiles格式模型。

2）地物模型

建筑物等简略模型可在SketchUp中制作，重点建筑物等精细模型在3d Max中制作。将实地采集的各类建筑的照片进行拼接，并调整图片的色彩和分辨率，然后将处理后的图片贴在三维模型上作为模型纹理[6]。地物模型摆放完成后，可以通过CesiumLab的转换工具将地物模型的文件格式转为可以进行层次细节分级显示的3Dtiles格式，该格式的模型可以根据可视距离自动调整纹理的精细度以提高模型在三维场景中的加载速度。

3）三维场景发布

将带有坐标数据的建筑物、倾斜摄影模型3Dtiles数据，通过IIS发布到网络上。发布后的场景可通过Cesium API加载到浏览器中进行查看。通过在线网络三维虚拟地理场景中集成老旧小区倾斜摄影模型、加装电梯要素点和改造项目点等功能，使管理人员能随时随地查看改造项目改造信息。

2.3 项目申报监管

该模块主要为建设单位提供项目信息修改的申请服务。当建设项目因特殊原因需要进行调整时，建设单位可酌情修改项目部分信息，修改完成后交付上级主管部门审核，该模块为自下而上的任务流程，设置两级填报和两级审核，模块流程设计如图5所示。

图5 申报监管流程

3.系统研发与工程实践

3.1 系统部署

第一，为了提高数据获取的实时性和安全性，Web服务和数据库部署在同一台服务器上。优点：Web服务可以快速获取数据库中数据，可以通过网络服务器发布IIS，以便网络端调取实时数据。第二，由于三维数据数据量大、数据处理困难，为提高三维场景的加载速度和三维数据查询速度，故将三维模型单独部署在一台服务器上。

3.2 监管系统功能实现

3.2.1 改造项目基础信息管理

改造项目基础信息管理模块可查询建设项目最新信息以及历史数据，根据多条件查询可以准确筛选出某时间段内项目建设的最新情况。项目管理模块包含：全市老旧小区项目信息管理、全市改造楼幢调查信息管理、加装电梯信息管理、业务数据落图、省厅对接数据关联与管理。另外设计报表打印输出，利用多条件查询将亟待解决的项目详情打印输出。效果图如图6所示。

图6 环境监测数据效果图

3.2.2 改造项目申报管理

该模块是老旧小区改造项目管理系统中的项目申报模块，此程序主要包含以下模块：项目实施、征集民意、方案设计、招标投标、竣工验收、储备信息填报和改造楼幢关联；每个模块包含新增、编辑、删除以及多条件查询等功能。效果图如图7所示。

图7 改造项目申报管理

3.2.3 业务监管和统计分析

主要包括老旧小区改造信息数据驾驶舱、改造项目信息统计（各区县改造户数统计、各区县改造项目数统计、各区县加装电梯数据统计、各区县改造建筑面积统计）、多条件查询统计以及空间可视化模块，前台通过数据解析和处理将结果通过Echart展示在地理场景中[7]。

如图8所示。其中空间可视化模块包括地图可视化（主要包括老旧小区项目分布图、加装电梯分布专题图、济南市房屋面和改造楼幢分布图）和三维空间可视化（部分改造小区倾斜摄影模型展示），如图9和图10所示。地图可视化模块将调查数据与房屋面作关联，实现调查楼幢信息展示、调查图片展示以及倾斜摄影模型定位。

图8 数据驾驶舱监管

图9 一张图监管

图10 三维空间可视化监管

4.结语

本文提出并实现了基于WebGIS的老旧小区改造项目监管系统，结合改造项目实际需求，通过研究二三维地理场景搭建、智能监管和空间数据融合等方法，实现了改造楼幢数据、楼幢普查数据、加装电梯数据、改造项目和改造内容的空间可视化。更重要的是，通过系统业务调度模块，使市级、区县各相关部门可以对辖区改造项目进行全方位的协同管理，提高信息交流的效率和共享程度，将项目改造全流程中的征集民意、方案设计、招标投标、项目实施、竣工验收和储备信息填报等模块与改造项目依次关联，实现全方位的监控及指挥调度，打造身临其境的监管体验，提高项目管理效率，辅助科学决策。