市容環(huán)衛(wèi)數(shù)字化管理平臺設(shè)計與實現(xiàn)

馮文濤

(天津天成測繪服務(wù)有限公司, 天津 300170)

0 引言

城市的市容環(huán)境是城市的展示窗口,反映了城市的文明程度,良好的城市市容環(huán)境有利于宜居城市、文明城市的建設(shè)以及城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展[1]。近年來,隨著城市的快速發(fā)展,城市人口和規(guī)模不斷增加和擴(kuò)大。與此同時,城市的市容環(huán)境問題也日益突出,如:流動商販無序或占道經(jīng)營、臨街建筑物亂畫亂貼、毀綠種菜、違法房屋任意建造、生活垃圾亂丟亂放等。這些問題極大地影響了城市的市容市貌,降低了人們的生活質(zhì)量,提高城市管理水平勢在必行[2]。目前,許多城市的市容環(huán)境管理部門管理方法較為運動式、突擊式和粗放式,信息化程度較低,無法對城市市容環(huán)境問題做出全方位分析和快速響應(yīng),因此,有必要引入先進(jìn)的技術(shù)和管理方法來提高城市市容環(huán)境的管理水平。本文利用地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System,GIS)、連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)參考站(Continuously Operating Reference Stations,CORS)高精度定位、無線通信、移動互聯(lián)等先進(jìn)技術(shù),結(jié)合城市管理對象精確定位的萬米單元網(wǎng)格法和城市部件管理法,構(gòu)建了市容環(huán)衛(wèi)管理大數(shù)據(jù)庫,綜述了市容環(huán)衛(wèi)數(shù)字化管理平臺實現(xiàn)框架、功能及關(guān)鍵技術(shù),實現(xiàn)市容環(huán)衛(wèi)管理監(jiān)督服務(wù)的一體化,甩開職責(zé)不清的弊端,真正解決實際問題,對提高政府的公共管理水平,改善社會服務(wù)質(zhì)量,構(gòu)建和諧社會具有借鑒作用。

1 需求分析

市容環(huán)衛(wèi)數(shù)字化管理平臺主要應(yīng)用于某市、區(qū)兩級市容環(huán)衛(wèi)管理部門,通過信息化的手段,實現(xiàn)各類市容環(huán)衛(wèi)部件落位、展示以及管理精細(xì)化、規(guī)范化,最終達(dá)到提高居民生活質(zhì)量和城市管理水平的目的。

從數(shù)據(jù)管理角度分析,對市容環(huán)衛(wèi)部件數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理、處理以及入庫,如:環(huán)衛(wèi)部件、渣土部件、戶外廣告部件、攤亭部件等,并在平臺上進(jìn)行展示,讓市容環(huán)衛(wèi)的管理人員實時了解市容環(huán)衛(wèi)部件的點位分布、運行狀態(tài)、責(zé)任單位、權(quán)屬單位等信息,方便設(shè)備的更新、改造、拆除、重置計劃等日常管理工作;從平臺功能角度分析,以基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和市容業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),實現(xiàn)市容環(huán)衛(wèi)的日常管理功能,如:辦公自動化(Office Automation,OA)管理、案件管理、部件管理、指揮調(diào)度管理、考核評價管理、移動巡查管理等;從市容管理角度分析,將城市劃分為四級單元網(wǎng)格(區(qū)、街道、社區(qū)和社區(qū)萬米單元網(wǎng)格),依據(jù)人員職責(zé)到網(wǎng)格、考核到網(wǎng)格的原則,確保城市市容管理區(qū)域全覆蓋,建立市容管理巡查和考核機(jī)制,實現(xiàn)城市管理從粗放到精細(xì)、從靜態(tài)到動態(tài)、從開環(huán)到閉環(huán)、從分散到集中的轉(zhuǎn)變,全面提高市容環(huán)衛(wèi)的管理水平。

2 總體架構(gòu)設(shè)計

市容環(huán)衛(wèi)數(shù)字化管理平臺總體框架設(shè)計包括四部分:基礎(chǔ)設(shè)施層(IaaS),數(shù)據(jù)資源層(DaaS),基礎(chǔ)服務(wù)層(PaaS)以及應(yīng)用層(SaaS)[3]。平臺框架設(shè)計示意圖如圖1所示。

IaaS是平臺的軟硬件支撐,包括物理資源、資源池以及基礎(chǔ)軟件,如:服務(wù)器、存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、操作系統(tǒng)等,并且通過虛擬化的方式,形成資源池,有效地提高了服務(wù)器的運用效率;DaaS是數(shù)據(jù)資源中心,包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、市容環(huán)衛(wèi)空間數(shù)據(jù)、市容環(huán)衛(wèi)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、網(wǎng)格專題數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)等,為平臺的展示提供數(shù)據(jù)支持;PaaS基于面向服務(wù)的架構(gòu)(Service-Oriented Architecture，SOA),將功能封裝成具有統(tǒng)一接口的服務(wù),包括地圖服務(wù)、OA服務(wù)、查詢服務(wù)、統(tǒng)計分析服務(wù)、視頻監(jiān)控服務(wù)等,通過這些服務(wù)降低不同功能模塊協(xié)同的難度;SaaS是數(shù)字化管理平臺進(jìn)行部件展示和日常業(yè)務(wù)管理的窗口,包括了市容環(huán)衛(wèi)部件管理、案件管理、OA管理、指揮調(diào)度管理、考核評價管理、移動巡查管理以及用戶管理等,可在PC端和移動端進(jìn)行操作。兩側(cè)是保證市容環(huán)衛(wèi)數(shù)字化管理平臺運行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和安全保障體系。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 基于萬米單元網(wǎng)格法的責(zé)任網(wǎng)格管理技術(shù)

萬米單元網(wǎng)格法是采用網(wǎng)格技術(shù),以大約一萬平方米作為一個基礎(chǔ)管理單元,將城市管理區(qū)域劃分為若干網(wǎng)絡(luò)狀的單元[4],如:某市朝陽區(qū)面積24 km2劃分了1 600個網(wǎng)格單元,指定專人作為網(wǎng)格單元的負(fù)責(zé)人,對分管的網(wǎng)格單元進(jìn)行全時段的監(jiān)控,并且將市容環(huán)衛(wèi)的部件數(shù)據(jù),按照地理坐標(biāo)進(jìn)行定位,以圖形的方式在平臺進(jìn)行顯示,從而實現(xiàn)市容環(huán)衛(wèi)管理的精準(zhǔn)性。責(zé)任網(wǎng)格管理采用萬米單元網(wǎng)格法進(jìn)行劃分,城市管理區(qū)域由區(qū)、街道、社區(qū)三個層次變?yōu)閰^(qū)、街道、社區(qū)和社區(qū)萬米單元網(wǎng)格四個層次,相應(yīng)的責(zé)任人也由三級變?yōu)樗募?進(jìn)一步明確了管理的責(zé)任[5]。責(zé)任網(wǎng)格管理方法將過去市容環(huán)衛(wèi)管理較粗放、管理的對象空間位置不準(zhǔn)確、時間不準(zhǔn)確、責(zé)任不準(zhǔn)確轉(zhuǎn)變?yōu)楣芾韺ο?、空間、時間、責(zé)任上有清晰定位,實現(xiàn)市容環(huán)衛(wèi)管理由粗放轉(zhuǎn)向精準(zhǔn)。

3.2 基于網(wǎng)格的標(biāo)記點聚合技術(shù)

市容環(huán)衛(wèi)部件信息和違法信息等標(biāo)記點數(shù)據(jù)量較大,當(dāng)在地圖上可視化時,會出現(xiàn)標(biāo)記點之間遮蓋或者重疊等現(xiàn)象,展示的效果差且市容管理人員很難從當(dāng)前的區(qū)域找到有效和具體的數(shù)據(jù)信息,嚴(yán)重影響管理效率[6]。因此,本文對密集點數(shù)據(jù)可視化問題進(jìn)行研究,根據(jù)實際應(yīng)用,采用基于網(wǎng)格的標(biāo)識點聚合技術(shù)解決該問題。其基本原理:一是將地圖范圍劃分成若干網(wǎng)格,這里采用責(zé)任網(wǎng)格管理法劃分的四級網(wǎng)格;二是根據(jù)地圖縮放的級別,確定密集點聚合的級別,即:區(qū)聚合、街道聚合、社區(qū)聚合、社區(qū)萬米單元網(wǎng)格聚合,根據(jù)設(shè)置的網(wǎng)格距離，判斷密集點是否聚合;三是標(biāo)記點聚合展示[7]。基于網(wǎng)格的標(biāo)記點聚合算法流程圖如圖2所示。

圖2 基于網(wǎng)格的標(biāo)記點聚合算法流程圖

3.3 工作足跡定位技術(shù)

工作足跡定位技術(shù)是利用COSR高精度位置定位服務(wù)技術(shù),以地圖為依托,一方面是記錄巡查人、清掃車輛的實時行程軌跡和歷史軌跡等信息[8],方便巡查人員查看自身的工作行程記錄以及軌跡,與此同時,也方便市容管理人員對工作進(jìn)行指揮調(diào)度、督查和考核;另一方面是對市容環(huán)衛(wèi)違法事件進(jìn)行高精度定位,使數(shù)據(jù)可視化效果更加直觀和準(zhǔn)確。

4 數(shù)據(jù)庫建設(shè)

4.1 建設(shè)內(nèi)容

構(gòu)建市容環(huán)衛(wèi)管理大數(shù)據(jù)庫是平臺建設(shè)的基礎(chǔ),理清楚數(shù)據(jù)庫建設(shè)內(nèi)容和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以有效提高平臺開發(fā)的效率。本文采用ArcSDE和Oracle數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和存儲,其中ArcSDE為空間數(shù)據(jù)引擎,用來管理空間數(shù)據(jù),Oracle關(guān)系數(shù)據(jù)庫則用來存儲屬性數(shù)據(jù)。市容環(huán)衛(wèi)管理大數(shù)據(jù)庫建設(shè)包括六大數(shù)據(jù)庫:基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、市容環(huán)衛(wèi)空間數(shù)據(jù)庫、市容環(huán)衛(wèi)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)格專題數(shù)據(jù)庫、元數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫以及用戶管理數(shù)據(jù)庫。市容環(huán)衛(wèi)管理大數(shù)據(jù)庫建設(shè)內(nèi)容如圖3所示。

圖3 市容環(huán)衛(wèi)管理大數(shù)據(jù)庫建設(shè)內(nèi)容示意圖

4.2 概念設(shè)計

實體-關(guān)系(E-R)方法是描述現(xiàn)實世界概念結(jié)構(gòu)模型的有效方法,是表示概念模型的一種方式,用各種框圖表示出來[9]。為了能更好梳理市容環(huán)衛(wèi)數(shù)據(jù)之間關(guān)系,采用E-R圖表示。以市容環(huán)衛(wèi)網(wǎng)格專題數(shù)據(jù)庫為例,E-R示意圖如圖4所示。

圖4 市容環(huán)衛(wèi)網(wǎng)格專題數(shù)據(jù)E-R示意圖

5 平臺實現(xiàn)

市容環(huán)衛(wèi)數(shù)字化管理平臺采用面向服務(wù)(Service-Oriented Architecture,SOA)的架構(gòu),采用瀏覽器/服務(wù)器模式(Browser/Server,B/S)和服務(wù)器/客戶機(jī)(Client/Server,C/S)混合架構(gòu)進(jìn)行搭建。B/S端服務(wù)器操作系統(tǒng)為windows Server/2012 R2 x86_64(64Bit),瀏覽器端采用java script腳本進(jìn)行開發(fā),GIS的功能實現(xiàn)采用ArcGIS API for JavaScript4.1。C/S端采用visualStudio2015和ArcGIS Engine10.5結(jié)合開發(fā)。市容環(huán)衛(wèi)空間數(shù)據(jù)處理采用ArcGIS Desktop10.5,數(shù)據(jù)庫采用ArcSDE+Oracle11.g[10]。平臺核心功能主要包括:市容環(huán)衛(wèi)部件管理、案件管理、指揮調(diào)度管理以及移動巡查管理等。

5.1 案件管理

案件管理包括案件受理、案件處理和案件歸檔。案件受理可以通過投訴電話、舉報、局長接待日、來訪接待、人民網(wǎng)投訴、微信公眾號等多種渠道受理市容和環(huán)境問題;案件處理是當(dāng)指揮調(diào)度中心通過平臺接到案件派單后,直接通過對講系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度,如:經(jīng)舉報,發(fā)現(xiàn)在人民大街和南湖大路交匯處有大量垃圾,指揮中心通過對講機(jī)直接聯(lián)系該網(wǎng)格責(zé)任人進(jìn)行現(xiàn)場處理;案件辦理完成后,案件從辦理人逐級向上進(jìn)行反饋,并歸檔。通過案件管理的處理流程,保證各類案件處理的規(guī)范性,避免不必要的糾紛,提升市容環(huán)衛(wèi)部門的社會形象和服務(wù)水平。

5.2 市容環(huán)衛(wèi)部件管理

市容環(huán)衛(wèi)部件管理是平臺建設(shè)的核心功能之一,包括地圖管理、部件管理以及網(wǎng)格管理。地圖管理提供地圖基本操作、屬性查詢、多屏對比等功能,地圖基本操作可以對大比例地形圖、遙感影像數(shù)據(jù)和部件數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行放大、縮小、平移、標(biāo)注、收藏、距離量測、面積量測等操作;屬性查詢可以對某部件數(shù)據(jù)進(jìn)行點選查詢,查詢結(jié)果以圖和文字的形式進(jìn)行展示;多屏對比可同時在多個子窗口打開不同的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù),拖動一個數(shù)據(jù),其數(shù)據(jù)跟隨移動,方便進(jìn)行對比分析;部件管理目前實現(xiàn)對市容部件的展示、查詢和統(tǒng)計以及對公廁、清掃保潔、垃圾處理的詳細(xì)管理,如:公廁管理一是對公廁進(jìn)行了詳細(xì)分類,包括水沖公廁、社會開放、旱廁等;二是對每個公廁進(jìn)行了詳細(xì)的屬性信息錄入,包括標(biāo)識碼、所在責(zé)任網(wǎng)格歸屬、負(fù)責(zé)人、位置、照片、運行狀態(tài)等;三是對公廁進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)計,包括按照行政區(qū)域和網(wǎng)格統(tǒng)計、按照用途統(tǒng)計等。網(wǎng)格管理包括網(wǎng)格劃分管理、網(wǎng)格信息管理以及日常巡查,其目的是明確職責(zé),做到市容環(huán)衛(wèi)轄區(qū)全覆蓋。

5.3 指揮調(diào)度管理

指揮調(diào)度管理包括對講管理和視頻監(jiān)控管理等。對講管理是指揮中心接到案件派單后,直接通過對講機(jī)調(diào)度該網(wǎng)格責(zé)任人,督促其進(jìn)行現(xiàn)場處理,提高案件處理效率。視頻監(jiān)控管理一方面是對部件進(jìn)行視頻監(jiān)控,查看部件運行狀況,另一方面是通過視頻進(jìn)行車輛清掃指揮調(diào)度、日常巡檢等業(yè)務(wù),提高了日常巡查的頻度和處理問題的時效性。

5.4 移動巡查管理

移動巡查管理包括巡查內(nèi)容管理、巡查人員管理、巡查路線規(guī)劃以及巡查軌跡管理。巡查內(nèi)容管理一是對市容環(huán)衛(wèi)部件巡查,二是對市容環(huán)衛(wèi)違法事件進(jìn)度巡查,三是指揮中心派單巡查等;巡查人員管理是對巡查人員信息管理和職責(zé)管理;巡查路線規(guī)劃是根據(jù)巡查內(nèi)容,規(guī)劃一條巡查路線,確保巡查內(nèi)容不丟失;巡查軌跡管理一方面是巡查人員查看路徑,確保巡查路線正確,另一方面是將巡查的路線保留下來,用于后期考核評價。

6 結(jié)束語

本文基于GIS技術(shù)、COSR高精度定位技術(shù)以及無線通信技術(shù),結(jié)合市容環(huán)衛(wèi)信息化管理的實際需求,設(shè)計并實現(xiàn)集市容環(huán)衛(wèi)部件展示、日常管理、信息查詢、分析和統(tǒng)計為一體的數(shù)字化管理平臺。目前平臺運行良好,能夠滿足市容環(huán)衛(wèi)部門的日常使用需求,但也存在如下不足,一是大比例尺地形圖更新不及時,常出現(xiàn)清掃車輛在錯誤或者無圖區(qū)行駛;二是基層辦事人員巡查發(fā)現(xiàn)違法建設(shè)填寫內(nèi)容不完善或者標(biāo)記位置不準(zhǔn)確。下一步將以此為基礎(chǔ),在功能開發(fā)、信息共享交換、服務(wù)對象等方面做進(jìn)一步的擴(kuò)充和完善,如:增加三維部件模型管理、與天地圖對接,為公眾提供市容環(huán)衛(wèi)服務(wù)等。市容環(huán)衛(wèi)數(shù)字化管理平臺的建設(shè)使市容環(huán)衛(wèi)的管理監(jiān)督服務(wù)一體化,城市環(huán)境大大改善,政府辦事效率和市民參與度得到提高,基層管理單位的業(yè)務(wù)管理能力得到提升,同時城市管理水平的提高,將促進(jìn)城市生活環(huán)境和投融資環(huán)境的改善,增加城市的綜合競爭力。