沈陽城市體檢信息平臺(tái)的建設(shè)與實(shí)施

杜博群，李司宇

(1.沈陽市勘察測繪研究院有限公司，遼寧 沈陽 110000； 2.遼寧省城市時(shí)空信息專業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心，遼寧 沈陽 110000)

1 引 言

城市體檢評估是以促進(jìn)城市人居環(huán)境高質(zhì)量發(fā)展為目標(biāo)，通過建立指標(biāo)體系，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)、大數(shù)據(jù)分析和社會(huì)滿意度調(diào)查等方法采集城市相關(guān)信息，對城市人居環(huán)境狀態(tài)、城市規(guī)劃建設(shè)管理工作成效等進(jìn)行定期分析、評估、監(jiān)測和反饋，把握城市發(fā)展?fàn)顟B(tài)，發(fā)現(xiàn)“城市病”，督促開展城市治理的活動(dòng)。

十九屆五中全會(huì)審議通過的《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二○三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》中的明確要求，“推進(jìn)以人為核心的新型城鎮(zhèn)化。實(shí)施城市更新行動(dòng)，推進(jìn)城市生態(tài)修復(fù)、功能完善工程，統(tǒng)籌城市規(guī)劃、建設(shè)、管理”。城市體檢評估作為全面系統(tǒng)了解城市發(fā)展規(guī)律、做好城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的有效方法，是推動(dòng)實(shí)施城市更新行動(dòng)的重要途徑和手段。

2019年沈陽市作為首批國家級試點(diǎn)城市率先開展了城市體檢工作。2020年在新冠疫情背景下，沈陽市以“防疫情、補(bǔ)短板、擴(kuò)內(nèi)需”為主題再次開展了城市體檢工作。伴隨著2021年城市體檢工作，運(yùn)用新一代信息技術(shù)，整合數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化產(chǎn)生的城市海量數(shù)據(jù)，建立城市體檢評估信息平臺(tái)非常有必要。

2 建設(shè)與實(shí)施

2.1 系統(tǒng)框架

沈陽市城市體檢評估信息平臺(tái)總體上由基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)服務(wù)、平臺(tái)服務(wù)、平臺(tái)應(yīng)用四個(gè)層級組成，上層建設(shè)依賴于下層，下層為上層級提供服務(wù)。平臺(tái)結(jié)構(gòu)體如圖1所示：

圖1 平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)圖

(1)基礎(chǔ)設(shè)施層

基礎(chǔ)設(shè)施為平臺(tái)運(yùn)行提供硬件基礎(chǔ)，包含服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、安全設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施五部分。本項(xiàng)目建設(shè)過程中采用融合架構(gòu)云服務(wù)器，由于融合基礎(chǔ)架構(gòu)，所以運(yùn)維過程劃分計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源復(fù)雜性大大降低，確保平臺(tái)高擴(kuò)展性和高可用性。

(2)數(shù)據(jù)服務(wù)層

數(shù)據(jù)服務(wù)為平臺(tái)提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問接口，內(nèi)部使用Redis服務(wù)優(yōu)化查詢性能，使用PostGIS管理地理空間數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)服務(wù)包含體檢分析數(shù)據(jù)和地理信息數(shù)據(jù)兩種，其中體檢分析數(shù)據(jù)包含社會(huì)調(diào)查問卷和政府部門上報(bào)表單，地理信息數(shù)據(jù)包含體檢專題數(shù)據(jù)、三維建筑模型、二維電子地圖和遙感影像數(shù)據(jù)。

(3)平臺(tái)服務(wù)層

平臺(tái)服務(wù)層接入統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問接口為應(yīng)用提供用戶認(rèn)證、數(shù)據(jù)處理、空間分析等服務(wù)。本項(xiàng)目建設(shè)過程中，平臺(tái)服務(wù)層采用微服務(wù)架構(gòu)進(jìn)行拆分，降低平臺(tái)服務(wù)之間耦合度。

(4)平臺(tái)應(yīng)用層

平臺(tái)應(yīng)用層直接面向用戶，對外提供生態(tài)宜居、健康舒適、安全韌性、交通便捷、風(fēng)貌特色、整潔有序、多元包容、創(chuàng)新活力八個(gè)方面的指標(biāo)分析、指標(biāo)管理、智能評估、系統(tǒng)管理等功能，還包含了歷史對比，橫向城市間比較等功能。

2.2 建設(shè)目標(biāo)

沈陽市城市體檢信息平臺(tái)以“多規(guī)合一”平臺(tái)為基礎(chǔ)信息平臺(tái)，把審批平臺(tái)、規(guī)劃管控?cái)?shù)據(jù)、城市體檢數(shù)據(jù)、體檢結(jié)果數(shù)據(jù)與“多規(guī)合一”結(jié)合起來，對城市體檢指標(biāo)進(jìn)行全面監(jiān)測，形成智慧規(guī)劃理念下的城市體檢評估數(shù)據(jù)庫。通過對體檢評估數(shù)據(jù)庫進(jìn)行專題數(shù)據(jù)分析，提供綜合評價(jià)、監(jiān)測預(yù)警等服務(wù)，輔助查找城市建設(shè)和發(fā)展中的短板和不足，制定改進(jìn)性措施，推動(dòng)城市高質(zhì)量、健康發(fā)展。

2.3 總體技術(shù)路線

城市體檢評估信息平臺(tái)采用模塊化的思想、前后端分離的方式進(jìn)行開發(fā)，基于RESTful設(shè)計(jì)規(guī)范，不僅方便不同前端設(shè)備與后端進(jìn)行通信，也為后續(xù)分布式架構(gòu)、彈性計(jì)算架構(gòu)、微服務(wù)架構(gòu)、多端化服務(wù)做準(zhǔn)備。

2.4 關(guān)鍵技術(shù)

本項(xiàng)目建設(shè)中，涉及多來源的地理空間數(shù)據(jù)，由于其在時(shí)間、空間和屬性三個(gè)方面的固有特征，呈現(xiàn)出多維、語義、時(shí)空動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)的復(fù)雜性，因此需要平臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)層在數(shù)據(jù)組織及存儲(chǔ)方面進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化過程中主要采用了空間數(shù)據(jù)索引及矢量瓦片技術(shù)，保證數(shù)據(jù)服務(wù)始終處于最高效能。矢量瓦片類似柵格瓦片，是將矢量數(shù)據(jù)用多層次模型分割成瓦片文件存儲(chǔ)在服務(wù)器端，矢量瓦片包含圖形與屬性信息，具有數(shù)據(jù)量小、更新速度快、互動(dòng)性強(qiáng)特征，本平臺(tái)地圖服務(wù)器程序接入空間數(shù)據(jù)庫(PostGIS)動(dòng)態(tài)生成矢量切片，在地圖客戶端利用WebGL技術(shù)生成分類、拉伸渲染專題圖及三維體塊模型，最大可能地還原真實(shí)世界中的實(shí)際場景。

2.5 平臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)

沈陽市城市體檢平臺(tái)建設(shè)總體上分為數(shù)據(jù)庫建設(shè)、體檢指標(biāo)計(jì)算、可視化分析演示三部分，本文重點(diǎn)介紹可視化分析演示建設(shè)。

體檢可視化分析演示建設(shè)過程中，著重注意指標(biāo)顯示過程中的視覺沖擊力，將體檢結(jié)果直觀鮮活地呈現(xiàn)給軟件使用用戶，預(yù)留了數(shù)據(jù)對接接口，實(shí)現(xiàn)體檢結(jié)果多部門間的共享與發(fā)布，由此實(shí)現(xiàn)本平臺(tái)與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的無縫對接集成。體檢可視化分析演示由整體概覽、用戶滿意度調(diào)查結(jié)果概覽、分類指標(biāo)專題等模塊組成，具體實(shí)現(xiàn)方式如下。

(1)體檢指標(biāo)概覽模塊

體檢指標(biāo)概覽模塊按住建部門制定的八大方面與城市特色指標(biāo)進(jìn)行展示，整體上對體檢實(shí)施過程中涉及的指標(biāo)名稱、指標(biāo)值、指標(biāo)目標(biāo)值、變化趨勢進(jìn)行展示，同時(shí)該模塊播放城市行政區(qū)簡介動(dòng)畫，達(dá)到宏觀概覽的作用。同時(shí)該模塊預(yù)留橫向縱向擴(kuò)展接口，支持多年度指標(biāo)值與行政區(qū)級別指標(biāo)值展示，如圖2所示。

圖2 指標(biāo)概覽模塊

(2)社會(huì)滿意度調(diào)查模塊

社會(huì)滿意度調(diào)查模塊接入調(diào)查問卷真實(shí)數(shù)據(jù)，通過對調(diào)查問卷的城市整體評價(jià)類、居住區(qū)周邊評價(jià)類、個(gè)人情況和生活評價(jià)類問題進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗、一致性檢查、最后進(jìn)行整理分析獲得滿意度相關(guān)信息。平臺(tái)通過對受訪者問卷進(jìn)行整理分析對調(diào)查用戶男女比例、調(diào)查用戶學(xué)歷情況占比、受訪者職業(yè)分布情況、受訪者關(guān)心的城市生活問題等方面進(jìn)行了圖表可視化顯示，并且對受訪者填報(bào)問卷時(shí)錄入的空間位置進(jìn)行地圖展示，如圖3所示。

圖3 社會(huì)滿意度調(diào)查

(3)三維數(shù)據(jù)展示模塊

平臺(tái)利用矢量切片快顯技術(shù)與Mapbox GL地圖引擎實(shí)現(xiàn)了海量建筑體塊模型展示。首先利用Mapbox GL地圖引擎添加矢量切片數(shù)據(jù)源，然后把數(shù)據(jù)源中的建筑物利用fill-extrusion圖層進(jìn)行渲染表達(dá)，最后將圖層添加到地圖控件。三維建筑體塊模型的渲染代碼如圖4所示。

圖4 三維數(shù)據(jù)展示

由于沈陽市具有悠久的歷史文化、豐富的旅游資源，本項(xiàng)目建設(shè)過程中利用Cesium客戶端三維引擎對沈陽市歷史建筑的三維精細(xì)化模型進(jìn)行了渲染展示。

(4)分類指標(biāo)專題模塊

分類指標(biāo)專題模塊，參考住建部對體檢指標(biāo)分類進(jìn)行設(shè)計(jì)，對各分類按照主題進(jìn)行展示，同時(shí)利用矢量切片快顯技術(shù)對相關(guān)地圖資源進(jìn)行地圖展示，其中各分類指標(biāo)共享基礎(chǔ)圖層，基礎(chǔ)圖層包含行政區(qū)劃、電子地圖、建成區(qū)范圍、規(guī)劃用地、現(xiàn)狀用地等圖層，如圖5所示。

圖5 分類指標(biāo)專題

分類指標(biāo)專題包含內(nèi)容如下：

①生態(tài)宜居專題：空氣質(zhì)量、能源利用、生活垃圾、公園綠地、水資源利用等內(nèi)容；

②風(fēng)貌特色專題：城市客流、歷史建筑、旅游資源方面內(nèi)容；

③交通便捷專題：交通健康、低碳交通、通勤指數(shù)、公共資源方面內(nèi)容；

④安全韌性專題：交通安全、城市安全、消防安全、避難場所等內(nèi)容；

⑤創(chuàng)新活力專題：就業(yè)活力、教育活力、產(chǎn)業(yè)活力、創(chuàng)業(yè)活力方面內(nèi)容；

⑥健康舒適專題：社區(qū)服務(wù)、物價(jià)房價(jià)、老舊小區(qū)改造等方面內(nèi)容。

各分類指標(biāo)均具有通用分析工具，包括熱力圖分析與緩沖區(qū)分析。熱力圖分析工具使用特殊高亮的形式顯示出點(diǎn)位或者線段的空間分布，輔助分析建成區(qū)范圍、完整社區(qū)等要素信息。緩沖區(qū)分析可以得到點(diǎn)、線、面要素周圍的影響范圍或服務(wù)范圍，在本平臺(tái)內(nèi)可以對 15 min生活區(qū)進(jìn)行專題分析。

3 結(jié) 論

本文基于時(shí)空數(shù)據(jù)庫技術(shù)和矢量切片快顯核心技術(shù)，引入地理信息、互聯(lián)網(wǎng)等多源大數(shù)據(jù)，融合GIS、大數(shù)據(jù)分析等信息技術(shù)，闡述了沈陽市城市體檢評估信息化平臺(tái)建設(shè)與實(shí)施的技術(shù)路線，實(shí)現(xiàn)了對城市體檢評估信息化平臺(tái)信息化建設(shè)的初步探索，極大程度助力了沈陽市CIM平臺(tái)建設(shè)。通過城市體檢評估信息化平臺(tái)的建設(shè)，不僅可以精準(zhǔn)查找城市發(fā)展和城市規(guī)劃建設(shè)管理存在的問題和短板，還為城市規(guī)劃、建設(shè)、管理各項(xiàng)工作以及促進(jìn)城市人居環(huán)境高質(zhì)量發(fā)展提供了技術(shù)支撐，同時(shí)為下一步城市更新工作提供了有力的建設(shè)保障。