基于引擎式開發(fā)的城中村改造數(shù)字化平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

陳艷華 王迪 韓群 李春光

(1.濟南市房產(chǎn)測繪研究院；2.濟南市城鄉(xiāng)建設(shè)發(fā)展服務(wù)中心)

城中村是我國環(huán)境發(fā)展轉(zhuǎn)型和快速城市化進程中一種特有現(xiàn)象[1]，是指在城市建成區(qū)內(nèi)，土地權(quán)屬、戶籍管理、行政體制[2]上仍保留農(nóng)村模式的區(qū)域。在這些區(qū)域，大部分農(nóng)用地已被征收，部分未轉(zhuǎn)為城鎮(zhèn)戶籍的農(nóng)村居民成為“種田無地、就業(yè)無崗、社保無份”的邊緣群體[3]，普遍存在著房屋安全和消防隱患多、公共衛(wèi)生安全風險大、配套設(shè)施落后、環(huán)境臟亂差、社會治理難等突出問題，成為制約城市合理有序健康發(fā)展的瓶頸。因此，為有效提升城市品質(zhì)，最大限度地保障城中村人居環(huán)境的安全、舒適和便捷，開展城中村改造成為一種必然選擇。

2023 年7 月21 日，《關(guān)于在超大特大城市積極穩(wěn)步推進城中村改造的指導意見》在國務(wù)院常務(wù)會議上審議通過。會議指出，在超大特大城市積極穩(wěn)步實施城中村改造是改善民生、擴大內(nèi)需、推動城市高質(zhì)量發(fā)展的一項重要舉措。2023 年10 月24 日，山東省人民政府辦公廳印發(fā)《山東省城市更新行動實施方案》，指出在濟南、青島等市穩(wěn)步推進城中村改造和規(guī)劃建設(shè)保障性住房工作，以城市政府為主體，采取拆除新建、整治提升、拆整結(jié)合三類方式，積極穩(wěn)妥推進城中村改造。

濟南市作為全國第六特大城市，高度重視城中村改造工作，把城中村改造列為濟南市的重要工作之一。然而，傳統(tǒng)的城中村改造方式存在信息不對稱、決策效率低下[4]、規(guī)劃管理粗放、公眾參與不足等問題，為提高城中村改造的工作效率，提高決策的科學性和公正性，增強公眾參與度，優(yōu)化資源配置，實現(xiàn)智慧化管理，構(gòu)建城中村改造數(shù)字化平臺勢在必行。

本文基于引擎式開發(fā)模式，運用GIS、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、實景三維等技術(shù)，建設(shè)城中村改造項目庫，打造城中村改造一張圖，構(gòu)建濟南市城中村改造數(shù)字化平臺。將濟南市城市管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、城中村現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、城鄉(xiāng)規(guī)劃數(shù)據(jù)和城市更新數(shù)據(jù)等資源要素進行整合，強化城中村改造項目全生命周期監(jiān)管，為城中村改造提供精準化數(shù)據(jù)服務(wù)和智能化決策支持。

1.系統(tǒng)架構(gòu)

濟南市城中村改造數(shù)字化平臺以創(chuàng)新城中村改造管理模式為驅(qū)動，積極推進城中村改造信息化管理，科學統(tǒng)籌項目實施，使城中村改造工作更高效，決策更科學，村民更滿意，為現(xiàn)代城市的可持續(xù)發(fā)展注入新的活力，平臺總體架構(gòu)如圖1 所示。

圖2 濟南市城中村改造數(shù)字化平臺時空數(shù)據(jù)中心

圖3 濟南市城中村改造數(shù)字化平臺項目庫管理

圖4 濟南市城中村改造數(shù)字化平臺報表管理

圖5 濟南市城中村改造數(shù)字化平臺全生命周期管理

圖6 濟南市城中村改造數(shù)字化平臺一張圖

基礎(chǔ)設(shè)施層?；跐鲜姓?wù)云資源、國家電子政務(wù)網(wǎng)、運營商鏈路和災備中心，搭建城中村改造云平臺中心，包括計算機資源、通信網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)安全資源、存儲中心、虛擬化資源等基礎(chǔ)設(shè)施，是平臺管理和運行的信息化基礎(chǔ)設(shè)施支撐。

數(shù)據(jù)資源層?；诳臻g實體和業(yè)務(wù)串聯(lián)的統(tǒng)一編碼融合方法，構(gòu)建“時空-實體-業(yè)務(wù)”數(shù)據(jù)組織模型，將城中村改造相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、空間地理信息數(shù)據(jù)庫和服務(wù)數(shù)據(jù)庫等相關(guān)數(shù)據(jù)資源進行圖形融合、要素分級、屬性重構(gòu)，實現(xiàn)多源異構(gòu)時空數(shù)據(jù)的高效融合，構(gòu)建完整的城中村改造基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源體系，打造城中村改造時空數(shù)據(jù)中心。

服務(wù)支撐層?；跐鲜小爸腔圩〗ā毕嚓P(guān)數(shù)據(jù)成果和技術(shù)成果，搭建城中村改造信息資源目錄服務(wù)、數(shù)據(jù)歸集、交換、治理、對接、共享、探查、比對等服務(wù)，為城中村改造提供通用的、基礎(chǔ)性服務(wù)支撐。

系統(tǒng)應用層。基于移動技術(shù)、大數(shù)據(jù)、GIS、三維實景、物聯(lián)網(wǎng)等先進技術(shù)[5]，構(gòu)建完整的城中村改造功能應用體系，以整合資源，優(yōu)化資源配置，全過程支撐城中村改造決策、實施與管理，并對城中村改造實施過程進行監(jiān)督。

用戶場景層。基于用戶在使用產(chǎn)品或服務(wù)時的具體情境和交互，為政府部門、社會組織、科研機構(gòu)和公眾等群體提供系統(tǒng)與用戶的個性化交互服務(wù)。

標準規(guī)范體系。城中村改造相關(guān)的技術(shù)標準和管理規(guī)范，包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)標準、數(shù)據(jù)交換標準、應用集成和接口標準等，以及項目管理、質(zhì)量管理、風險管理等規(guī)范，確保系統(tǒng)的統(tǒng)一性、互操作性和可擴展性。

安全保障體系。城中村改造相關(guān)的安全標準，包括身份認證、訪問控制、數(shù)據(jù)加密等，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和數(shù)據(jù)泄密，確保系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

運維服務(wù)體系。城中村改造相關(guān)的運維規(guī)范，包括系統(tǒng)部署、監(jiān)控、維護、升級等規(guī)范，確保系統(tǒng)在運行過程中保持高性能、高可用性和高穩(wěn)定性。

2.關(guān)鍵技術(shù)

2.1 引擎式開發(fā)技術(shù)

濟南市城中村改造數(shù)字化平臺采用引擎式開發(fā)技術(shù)，基于一系列高度抽象的數(shù)據(jù)引擎、表單引擎、流程引擎、報表引擎、BI 引擎、任務(wù)引擎以及高級宏語言等，用場景配置、內(nèi)嵌高級語言和流水線式開發(fā)等方式對復雜的業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行快速構(gòu)建。快速完成了城中村管理、安置房管理、安置人口管理、施工主體管理等表單管理功能的研發(fā)，實現(xiàn)自定義、多維度業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)展示；完成了城中村改造審批管理、施工過程管理等流程管理功能的配置，實現(xiàn)流程設(shè)計、流程任務(wù)、流程監(jiān)控、流程委托、流程變更、電子簽章等環(huán)節(jié)辦理；完成了城中村改造進度報表、改造戶數(shù)報表、安置人口報表等報表管理功能的構(gòu)建，實現(xiàn)報表的自定義、交互性和自動化等功能。引擎式開發(fā)具有可視化操作、高度抽象、快速開發(fā)、靈活性和可擴展性等特點，實現(xiàn)了輕量化、便捷式、隨場景而異的快速平臺搭建。

2.2 數(shù)據(jù)集成與一致性處理技術(shù)

濟南市城中村改造數(shù)字化平臺對多源數(shù)據(jù)進行全方位分析，根據(jù)應用需求，構(gòu)建數(shù)據(jù)集成和一致性處理流程，對數(shù)據(jù)進行驗證、清洗和標準化處理，保證數(shù)據(jù)的生產(chǎn)質(zhì)量和精確性。由于坐標系、地圖投影、數(shù)據(jù)模型、資料運用情況和數(shù)據(jù)的生產(chǎn)與更新方式等方面的差異，多源數(shù)據(jù)主要表現(xiàn)為幾何位置不一致、屬性特征不一致和要素關(guān)系不一致三個方面。對此，平臺采用空間基準轉(zhuǎn)換、數(shù)學基礎(chǔ)變換和幾何位置糾正等方式進行多源時空數(shù)據(jù)的幾何位置一致性處理，采用屬性特征映射轉(zhuǎn)換和屬性特征合并更新等方式進行多源時空數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的屬性特征一致性處理，采用基于拓撲關(guān)系矩陣差的要素關(guān)系沖突處理方式進行多源時空數(shù)據(jù)的要素關(guān)系一致性處理，提高了數(shù)據(jù)的生產(chǎn)質(zhì)量、保障了數(shù)據(jù)更新的精確性。數(shù)據(jù)集成與一致性處理技術(shù)為平臺提供了更加準確、一致、可靠的數(shù)據(jù)支持，進一步提高了平臺數(shù)據(jù)分析和決策的準確性。

2.3 矢量瓦片服務(wù)技術(shù)

濟南市城中村改造數(shù)字化平臺采用矢量瓦片服務(wù)技術(shù)，優(yōu)化地圖服務(wù)數(shù)據(jù)預處理過程和管理工藝，提高服務(wù)數(shù)據(jù)處理效率和對外服務(wù)的現(xiàn)勢性。傳統(tǒng)的柵格瓦片服務(wù)數(shù)據(jù)以離散文件形式進行存儲，存儲與管理負擔過大，且柵格瓦片進行切片時耗時久、更新慢，嚴重影響對外服務(wù)的現(xiàn)勢性。而矢量瓦片將地圖數(shù)據(jù)被按照一定的數(shù)學規(guī)則分層，并從每層的左上角開始，按照從左至右、從上到下的順序切割成相同大小的正方形地圖瓦片，構(gòu)成一層一層的瓦片矩陣，形成瓦片金字塔，具有更高的生成效率和更低的體積，并可實現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)訪問和渲染。對此，平臺采用矢量瓦片服務(wù)技術(shù)，對原始的濟南市基礎(chǔ)地理底圖、城市更新圖、城中村專題圖、三區(qū)三線圖等矢量地圖數(shù)據(jù)進行橫向分幅和縱向分級的索引構(gòu)建，并在索引構(gòu)建過程中基于視覺綜合分級進行要素的抽稀與簡化，在降低數(shù)據(jù)體量的同時，提高后續(xù)動態(tài)渲染效率，縮短了服務(wù)數(shù)據(jù)的處理周期，提高了對外服務(wù)的現(xiàn)勢性。

2.4 Elasticsearch 高效檢索技術(shù)

濟南市城中村改造數(shù)字化平臺采用Elasticsearch 高效檢索技術(shù)，基于倒排索引和分布式架構(gòu)實現(xiàn)快速、準確、高效的數(shù)據(jù)檢索。平臺將所有的文檔信息寫入到倒排索引的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，建立索引詞與包含索引詞的文檔之間的映射關(guān)系，面向索引詞而不是面向文檔進行檢索，從而大大提高了檢索速度。同時，由于Elasticsearch 在多個節(jié)點上分散和復制數(shù)據(jù)，可以將數(shù)據(jù)存儲和檢索進行并行處理，又支持結(jié)構(gòu)化查詢、全文查詢、地理位置查詢、時間序列查詢等多種查詢類型，還提供了強大的聚合、統(tǒng)計等數(shù)據(jù)分析功能，大大提高了平臺快速響應、精確匹配、實時更新和分布式擴展的要求，滿足了用戶的各種高級需求。

3.系統(tǒng)實現(xiàn)

城中村改造工作是一個綜合性的系統(tǒng)治理工程，濟南市城中村改造數(shù)字化平臺，構(gòu)建了完整的城中村改造工作管理體系，為政府部門、科研機構(gòu)提供數(shù)字化管理和規(guī)劃輔助決策，促進了濟南市城中村改造工作的科學、高效開展。

3.1 時空數(shù)據(jù)中心

形成全面詳實的城中村改造時空數(shù)據(jù)中心。平臺基于濟南市“智慧住建”成果，編制了完整的數(shù)據(jù)生產(chǎn)規(guī)范與數(shù)據(jù)共享標準，對數(shù)據(jù)采集標準、數(shù)據(jù)格式和命名規(guī)范、數(shù)據(jù)清洗和處理流程、數(shù)據(jù)存儲和安全管理、數(shù)據(jù)質(zhì)量和準確性要求、數(shù)據(jù)處理和分析方法等方面均進行了嚴格要求。并在此基礎(chǔ)上，進一步進行資源整合，匯集濟南市最新0.5m 分辨率遙感影像 10244.86 平方千米；2006 年至今全市的遙感影像數(shù)據(jù)50 余期；片區(qū)控規(guī)、村莊規(guī)劃、三區(qū)三線、趵突泉重點滲漏帶、城市更新、征收拆遷、老舊小區(qū)、安置房、保障房等專題圖層120 余個；全市市-區(qū)縣-街道-社區(qū)四級行政界線、物業(yè)區(qū)域、社區(qū)網(wǎng)格、480 余萬幢房屋基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、保障安置等20 余類業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)資源3800 余萬條，為濟南市城中村改造工作提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

3.2 項目庫管理

搭建城中村改造項目庫管理。平臺依據(jù)城中村改造時空數(shù)據(jù)中心，對全市城中村項目進行管理，包括項目名稱、改造方式、改造資金、改造時間、實施主體、責任主體、涉及行政村、涉及房屋、涉及戶數(shù)、涉及人口、安置房規(guī)劃建設(shè)情況、保障房建設(shè)情況等信息，同時可通過項目名稱、推進狀態(tài)、是否在泉水滲漏帶范圍、是否在城鎮(zhèn)開發(fā)邊界內(nèi)、是否在中心城區(qū)、是否在二環(huán)內(nèi)、是否完成安置房及保障房建設(shè)、是否完成美麗鄉(xiāng)村建設(shè)等10 余個字段為條件進行篩選、查詢與統(tǒng)計，為優(yōu)化項目資源配置、跟蹤與監(jiān)控項目進展、識別與管控項目風險提供科學的信息服務(wù)。

3.3 報表管理

搭建城中村改造項目報表管理。平臺依托UReport 報表引擎，添加對MySQL 數(shù)據(jù)庫、PostgreSQL 數(shù)據(jù)庫等的支持，使平臺無縫對接數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)根據(jù)區(qū)縣、街鎮(zhèn)、改造進度、改造方式、改造戶數(shù)、改造人數(shù)等的快速統(tǒng)計，并以直觀的圖表、圖形和儀表盤等方式展現(xiàn)出來。在報表管理模塊，還通過精細的權(quán)限控制，確保數(shù)據(jù)的安全性；通過對比分析、預測分析等數(shù)據(jù)分析工具，幫助用戶理解數(shù)據(jù)背后的趨勢；通過模型定制，確保數(shù)據(jù)的準確性和處理效率。報表管理為相關(guān)主體全面掌握城中村改造工作信息和推進情況提供了一個全面、強大的數(shù)據(jù)管理工具。

3.4 全生命周期管理

搭建城中村改造項目全生命周期管理。平臺依托城中村改造數(shù)據(jù)標準、時空數(shù)據(jù)中心、項目改造業(yè)務(wù)信息等，統(tǒng)一項目編碼，串聯(lián)改造計劃、改造補償方案、規(guī)劃設(shè)計、拆遷安置、土地征收、項目招標、建設(shè)實施、環(huán)境整治、竣工驗收、監(jiān)督評估等過程形成城中村改造項目全生命周期管理，對改造過程進行全流程監(jiān)管，全方位為業(yè)務(wù)部門提供數(shù)字化管理和規(guī)劃輔助決策，促進城中村改造工作向高效、高質(zhì)量方向發(fā)展。

3.5 城中村改造一張圖

搭建城中村改造一張圖。平臺依托電子地圖、遙感影像、三維實景地圖等多類型、多尺度、多時態(tài)空間數(shù)據(jù)，疊加濟南市域范圍內(nèi)的社區(qū)圖斑、小區(qū)圖斑、網(wǎng)格圖斑、樓幢面圖斑、城市更新圖斑、三區(qū)三線范圍、片區(qū)控規(guī)等圖層形成城中村改造一張圖基礎(chǔ)底圖，然后在基礎(chǔ)底圖上疊加各種城中村改造業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，根據(jù)改造方式、區(qū)縣、建筑面積、改造戶數(shù)、改造人口等出具各種統(tǒng)計信息，根據(jù)業(yè)務(wù)需求進行數(shù)據(jù)瀏覽、地圖定位、查詢分析、對比展示，形成城中村改造一張圖。通過城中村改造一張圖可以直觀展示城中村改造的整體布局、改造規(guī)劃、改造進展、資源配置等情況，實現(xiàn)對城中村改造狀況的整體感知。

4.結(jié)論

城中村改造涉及政府部門、科研機構(gòu)、社會組織、社區(qū)、公眾等多個主體，同時也面臨著社會應用場景復雜、數(shù)據(jù)動態(tài)多變等挑戰(zhàn)。本文整合濟南市現(xiàn)有城市管理及城中村改造相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，構(gòu)建了濟南市城中村改造數(shù)字化平臺，為城中村改造工作提供了跨部門、跨層級、跨群體的服務(wù)，為推動具有泉城特色的“1+N”城中村改造政策體系[6]的制定，提高城中村改造的信息化、智能化和精細化程度，促進政府決策的科學化和精準化提供了有力支撐。

未來，隨著技術(shù)的不斷進步和應用場景的不斷拓展，平臺還需克服技術(shù)、數(shù)據(jù)、政策等方面的挑戰(zhàn)，不斷完善自身的功能和性能，以更好地服務(wù)于濟南市城中村改造工作，為城市可持續(xù)發(fā)展和社會和諧做出更大貢獻。