新形势下城市更新数字化平台建设的初步探索与思考

文/朱亦锋

引言

为深入贯彻习近平总书记关于网络强国、数字中国、智慧社会的重要思想，践行“人民城市人民建、人民城市为人民” 重要理念，上海市委、市政府2020年底公布《关于全面推进上海城市数字化转型的意见》（以下简称《意见》），要求深刻认识上海进入新发展阶段全面推进城市数字化转型的重大意义，明确城市数字化转型的总体要求，上海的各项工作自此全面进入数字化时代。2021年9月1日出台的《上海市城市更新条例》（以下简称《条例》），不仅在城市更新体系方面提出了新的构架，还要求构建城市更新数字化平台（即上海市城市更新信息系统），以便更好地对城市更新各项工作起到积极作用。本文从城市更新数字化平台建设的必要性入手，提出数字化平台构建的基本设想，对数字化平台的运用作出初步探索，并提出相应思考。

一、城市更新数字化平台建设的必要性

（一）各项政策法律要求的必要性

2020年底公布的《意见》指出坚持整体性转变，推动“经济、生活、治理”全面数字化转型；坚持全方位赋能，构建数据驱动的数字城市基本框架；坚持革命性重塑，引导全社会共建共治共享数字城市；同时，创新工作推进机制，科学有序全面推进城市数字化转型。由此看出，在城市数字化不断发展的大背景下，全面推进数字化转型是面向未来塑造城市核心竞争力的关键之举，也是超大城市治理体系和治理能力现代化的必然要求。上海目前正在重点推进政务服务“一网通办”和城市运行“一网统管”的数字化平台工作，可为城市数字化转型打下坚实基础。

2021年9月1日出台的《条例》第十条要求本市要依托“一网通办”“一网统管”平台，建立全市统一的城市更新信息系统。一方面，将城市更新指引、更新行动计划、更新方案以及城市更新有关技术标准、政策措施等通过城市更新信息系统向社会公布；另一方面，市、区人民政府及其有关部门依托城市更新信息系统，对城市更新活动进行统筹推进、监督管理，为城市更新项目的实施和全生命周期管理提供服务保障。

图1 《条例》系统要求示意图

可以看出在整体数字化发展趋势的背景下，城市更新数字化平台建设具有非常重要的作用和意义。

（二）城市更新工作需求的必要性

《条例》的出台对于上海市城市更新工作带来几方面的变革。管理上，加强对总体城市更新工作的领导，建立城市更新协调推进机制。体系上，构建“城市更新指引—更新行动计划—更新方案”的三级体系，对应不同管理层级。内容上，包含人居环境改善、公共空间提升、历史风貌重塑、产业转型升级、公共服务配套设施优化等全口径多方面的更新内容，并分为两个大的范畴——区域更新和零星更新，其中区域更新更加强调区域统筹的概念，由更新统筹主体负责推动更新区域内的各项更新活动，同时赋予更新统筹主体各项职能和相应的政策支持。

对于更新统筹主体而言，为有效推动区域城市更新工作，对城市更新工作过程中的各项流程进行监管，起到全生命周期管理的作用，结合信息化手段、构建相应的城市更新数字化平台也是非常必要的。

图2 《条例》出台之后产生的变革

二、城市更新数字化平台建设的初步探索

（一）数字化平台应用的对象和需求

城市更新数字化平台应用的对象解读是最为关键的第一步，也就是数字化平台的应用主体问题，因为不同主体的应用需求不尽相同。《条例》中明确，对于整个上海市层面需要构建全市统一的城市更新信息系统，应用对象主要为上海市人民政府、区人民政府及其有关部门，总体要求是依托城市更新信息系统，对城市更新活动进行统筹推进、监督管理，为城市更新项目的实施和全生命周期管理提供服务保障。同时需通过城市更新信息系统将有关城市更新的各项政策和措施等向社会公布。因此，数字化平台的主要功能可概括为发布和管理两方面。

但是在具体应用操作的过程中，平台还需满足不同层级管理部门的使用要求，如市级管理部门对于数字化平台的需求主要集中在展示需求（即能够展示全市更新项目的总体数量、分布等）、监管需求（即对全市更新项目的更新进度进行监督管理）、审批需求（即对更新指引、更新行动计划、更新方案等进行审批审定）、分析评价需求（即对正在推进的更新项目或已完成的更新项目进行更新评价，并结合城市体检进行总体评价）。涉及市级相关部门及区级管理部门更多的是具体更新项目的审核需求和发布需求，并可将审核的结果上传至市级管理平台。对于具体推进更新工作的更新统筹主体（主要负责区域更新）和物业权利人（主要为零星更新的主体）而言，数字化平台需满足他们查看更新信息的需求、管理更新项目的需求、上传更新方案的需求和发布合作信息等需求。对于社会大众而言，更多的是查看更新政策和上传更新意见的需求。

因此，不同的平台应用对象使用需求是不同的，这决定了城市更新数字化平台的建设需要针对不同用户主体进行定制化建设，并要求做到不同平台之间的有效连接。

图3 应用对象和应用需求示意图

（二）数字化平台建设的总体构架

城市更新工作是一项非常复杂的系统性工程，涉及人居环境、公共空间、历史风貌、产业转型、商业商办、公共服务配套等多方面内容，考虑到不同管理主体对于城市更新项目全生命周期的管控，不同用户对于数字化平台应用的不同需求，搭建城市更新数字化平台最主要的特征体现在三个方面，即全要素、可视化和智能化。平台总体架构为“4+1”的数字化体系，具体内容如下：

“4”——搭建一个全要素覆盖的城市更新数据库。城市更新项目内容上包含人居、空间、风貌、产业、商办、公服等多种类型，要素上涉及规划、土地、房屋等多种分类，数据上又分为业务数据、空间数据、指标数据等不同属性，因此城市更新数据库的核心是将这些信息纳入统一的数据底板，将正在开展和计划开展的城市更新项目纳入，形成“一项目一档”，为后续精细化管理、信息化管理、多维度评价提供全面支撑。

实现一张图展示的可视化大屏。基于全要素数据库的建设将所有数据进行集成，通过一个可视化的大屏将城市更新项目各要素信息有效展示，植入多级下钻、分类展示、图层叠加、数据分析、交互应用、筛选查询等功能，并体现动态更新、多级展示、数据中台、统筹管控等特征，达到直观层面上动态监管的作用。

形成一套全过程可控的流程体系。《条例》第五十条要求本市对城市更新项目实行全生命周期管理。城市更新项目的公共要素供给、产业绩效、环保节能、房地产转让、土地退出等全生命周期管理要求，应当纳入土地使用权出让合同。同时市、区有关部门应当将土地使用权出让合同明确的管理要求以及履行情况纳入城市更新信息系统，通过信息共享、协同监管，实现更新项目的全生命周期管理。因此，对于更新项目过程中的不同流程节点，需进行拆解，做到项目前期准备、规划阶段、建设阶段甚至运营阶段的全流程管控。

建设一个全平台对接的业务管理平台。如前文所述，城市更新工作不仅涉及市、区各级人民政府，还涉及规划资源、住房城乡建设管理、经济信息化、商务、发展改革、房屋管理、交通、生态环境、绿化市容、水务、文化旅游、应急管理、民防、财政、科技、民政等多部门，因此任何一个数字化平台的建设都需要与其他平台进行对接，实现信息共享，共同构建数字化网络。

“1”——制定一套统一规范的业务标准。在构建数字化平台的过程中，对数据集成形式、流程管理模式、平台对接方式等都需要制定一套统一的规范标准，有利于各功能板块的搭建，实现数字化平台的标准化、体系化和规范化。

图4 数字化平台总体架构

（三）数字化平台建设技术构架

更新过程中，一方面亟须将现状基础数据进行收集以便形成基础数据库，另一方面需要通过以二维空间数据为底板、三维建模等辅助手段精准反映现状情况，制定精细化的更新路径。最后需实现各项管理要素的查询、统计和分析功能等。

因此，城市更新数字化平台需遵循MVC架构模式和SOA面向服务架构，并运用RESTful Api技术实现前后端数据的集成和展示，可将系统总体架构将分为基础设施层、数据资源层、支撑层、应用软件层和用户层。详细内容如下：

基础设施层：主要为城市更新区域管理系统提供运行环境，网络资源、存储资源等，还包括服务器、安全设备、边界设备等。

数据资源层：包括计划信息、项目基本数据、项目审批数据等各类核心数据，还包括规划数据、地形数据、社会经济数据、社会治理数据等，整体为系统运行提供基础数据、业务数据支撑。

支撑层：主要为管理平台，通过组件服务完成统一身份认证，为业务管理、业务集成提供技术支撑。

应用软件层：根据本项目需求，结合二维数据库成果、三维数据库成果、现状管理模块、政策汇编模块和用户权限模块五大业务模块，统一调用下层引擎，并配以相关的业务逻辑和流程，实现系统的整体关键功能。

用户层：为各应用系统使用用户，用户可细分为管理方、实施方、保障方。

图5 数字化平台总体构架图

三、城市更新数字化平台建设的辅助手段

考虑到城市更新项目精细化管理的总体要求，城市更新数字化平台建设亦可运用多种技术手段进行辅助，笔者结合项目经验总结了以下几种方式。

（一）二维可视化数据库

由于城市更新项目现状信息普遍较为复杂，包含基础信息、现状信息、权属信息、使用信息等，首先可通过二维可视化设计，构建可视化数据库，通过地图可视化、界面交互应用、统计图表可视化等手段反映核心特征，使用户快速了解区域总体情况。

可视化数据库基于GIS平台将信息数据进行集成，不仅可将所有地理信息进行分图层展示，如基础图层、规划图层、现状利用图层、配套设施图层等，还可在展示效果上体现多个维度，从区域层面到街坊层面到地块层面甚至到建筑层面，实现“一项目一档”、“一街坊一档”，或者“一楼一档”。通过建设城市更新智能管控系统，构建“一户一档”基础信息库，为城市更新决策提供实时、准确、科学的支撑信息，实现城市更新全过程精准化、智能化管理。（詹景祥，2021）

图6 一楼一档图表示意图

实现手段上可通过时间轴功能、无人机、全景地图等功能充分展示现状情况。其中，时间轴功能将历史信息与当前信息在时间维度上进行展示，显示不同时间下现状建筑的变化情况，亦可将更新之后的信息纳入，体现更新的“昨天、今天、明天”。无人机功能将集成无人机飞行影像资料，通过点击无人机飞行路径，从天空角度直观查看更新项目的现状，形成对整体的直观视觉感受。全景地图功能可将全景相机拍摄的影像资料纳入，通过点击全景相机拍摄路径，查看对应点位的影像资料。

图7 时间轴展示示意图

图8 无人机展示示意图

图9 全景地图展示示意图

（二）三维可视化数据库

三维可视化数据库可通过三维场景建设，将三维模型数据和GIS底图数据，在WEB浏览器端加载预览，显示更新区域的全貌。用户可通过鸟瞰、巡航、旋转等方式更立体直观地查看更新区域内的建筑特征和空间分布特征等。

图10 三维场景效果示意图

单体建筑三维可视化能够在线加载预览单栋建筑的精细化三维模型，同时将模型与单栋建筑现状信息、使用情况和功能业态进行关联，通过UI功能按钮、鼠标经过、点击弹窗等多种交互方式，结合模型颜色渲染、模型视角转换和悬浮标签等标注模型信息，同时可提供三维模型分层展示功能，向用户精准还原楼幢情况。

图11 单栋建筑三维模型效果示意图

图12 分层三维模型效果示意图

四、城市更新数字化平台建设的初步思考

平台建设的功能组成上，笔者认为城市更新数字化平台主要由数据综合展示、业务流程管理系统、城市更新一张图等应用功能组成。平台建设以目前主流的B/S结构模式进行搭建，开发语言主要为Java。平台架构框架则以SpringMvc/SpringBoot为基础，同时整合各类组件以满足系统各项功能需求。前端框架以JSP/VUE为基础，组合其他功能插件以满足系统UI要求。平台提供Web API的方式，对外提供服务交互的各类接口应用。

平台开发的应用需求上，城市更新过程中涉及的不同行业主管部门均会提出相应的管理要求（张莉，2021），城市更新数字化平台旨在辅助不同管理部门及各城市更新应用对象对城市更新项目进行监管，如《上海市城市更新条例》要求上海市层面构建全市统一的城市更新信息系统。但实际面向不同层级的应用对象时，又会有不同的功能使用需求，因此需结合实际情况构建不同深度和要求的数字化平台。

平台搭建的系统架构上，可综合运用多元先进的数字化技术方法建立五维体系构架，包含一维基础信息数据库、二维GIS地理信息平台、三维BIM信息技术平台、四维时间更新体系和五维数据算法模型体系。

（一）一维基础信息数据库

一维基础信息数据库以业务数据为导向，通过“人—房—户—产—牌”、“所有权-使用权-经营权”为主线，将房屋权属、建筑使用功能、建筑保护改造方式、公服配套设施等属性数据以及数据、文件、图纸、影像等一维信息资料，建设成标准统一且完备的基础信息数据库，为城市更新项目的推进提供有效支撑。

图13 一维数据示意图

（二）二维GIS地理信息平台

通过二维GIS地理信息技术的开发，实现房-地信息在空间上的显示，通过地形图、卫星图、宗地图、专项图以及规划图等形式实现各类型图层的整合和叠加，并可通过模糊搜索和空间选取来进行查询，帮助用户在地图空间上直观了解项目区域内建筑物的空间位置和与之相关联的各类信息，在二维空间维度为城市更新提供数据支撑。

图14 二维数据展示

（三）三维BIM信息技术平台

三维BIM信息技术将一维基础信息数据和二维GIS地理信息数据进行整合，实现多维信息的可视化呈现。不仅在前期结合现有的实景扫描建模技术及360度全景照片技术记录建筑的现状情况，实现在计算机中浏览建筑内外空间的展示效果，而且可结合数据库技术，将建筑数据按专业、构建分类，并能够将相关信息输入BIM模型，实现建筑信息的全面采集和应用，实现实景浏览与BIM信息浏览的整合。

基于BIM信息技术的路径和关键技术可概括为信息数据采集、信息处理和数据应用。其中数据采集主要通过室内外扫描、无人机倾斜摄影对既有建筑进行室内、室外的数据采集，得到建筑空间等基本数据。信息处理是将采集的数据进行处理，如空间数据的整理、逻辑关系的梳理、关联关系的梳理等。数据应用是通过数据的处理，拟在测绘、设计、施工、运营阶段进行不同深度的应用，达到交互应用的效果。

图15 建筑测绘+BIM应用场景示意图

（四）四维时间更新体系

将三维BIM信息技术平台的立体模型与时间因素进行叠加就构成了四维时间体系，以此反映城市更新在时间维度上的变化情况，即更新之前的历史情况、更新的现状情况和更新之后的未来呈现。四维时间更新体系的应用也可通过数字化平台对项目实施过程进行信息共享、协同监管，在前期准备、规划阶段、建设阶段、运营管理等不同阶段实现更新项目全生命周期管理的最终目的。

图16 时间更新体系示意图

（五）五维数据算法模型体系

近年市场上商业、办公物业总体处于过剩状态，部分更新城市项目的收益状况不如预期（张永珍，2017）。城市更新项目的有效推动不应仅停留在规划设计层面，而应更加关注项目的实际操作性，尤其对于更新实施主体而言，城市更新过程中达到资金有效平衡和利益平衡是最为重要的，也是决定更新项目是否能真正落地的重要因素。上海的发展需要大量的更新实施项目作为抓手，促进其实施，还要推进社会多方力量沟通参与实施，需要平衡多方利益，实现多元利益的最小公约数（匡晓明，2017）。因此，结合数据算法模型（即数据分析）的五维体系构建更有助于解决这一难题，如在算法模块功能中输入项目基本信息（土地面积、建筑面积、容积率等）和变量信息（规划建筑面积、租金增长率、增量税收、基准利率等），即可通过算法模型生成内部收益率、净现值、回收期等反映投资收益水平的各项指标，为更新实施主体提供决策参考。

图17 五维算法模型示意图

五、总结

在城市更新中，对城市信息基础设施、智能化系统的升级与改造，是城市发展的重要内容。随着信息技术的快速发展，新应用、新需求不断涌现。信息化新技术为城市更新提供动力，催生了大量的智慧化应用。结合城市信息基础设施升级改造，分析智慧化应用新场景，提出智能化系统升级与改造方案（熊泽祝 等，2020），科学遵循城市运行和发展规律，用数字化方式和各项辅助手段使城市更新工作有序推进，并通过数字化平台对城市更新工作进行动态管控，达到全生命周期管理的作用，是至关重要的。