周圣川，黃蓉，趙軍1，，王海銀，胡振彪

(1.青島市勘察測(cè)繪研究院，山東 青島 266032； 2.海陸地理信息集成與應(yīng)用國家與地方聯(lián)合工程研究中心，山東 青島 266032；3.青島市西海岸基礎(chǔ)地理信息中心有限公司，山東 青島 266032)

1 引 言

所謂城市治理就是政府、社會(huì)組織、企事業(yè)單位、社區(qū)以及個(gè)人等諸行為者，通過平等的合作型伙伴關(guān)系，依法對(duì)社會(huì)事務(wù)、社會(huì)組織和社會(huì)生活進(jìn)行規(guī)范和管理，最終實(shí)現(xiàn)公共利益最大化的過程。自我國把推進(jìn)國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化確立為全面深化改革的總目標(biāo)之一，提出實(shí)現(xiàn)治理體系與治理能力現(xiàn)代化要求以來，國內(nèi)的許多城市都紛紛探索社會(huì)治理模式的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)從“管理”向“治理”的理論與應(yīng)用提升[1～3]。與此同時(shí)，社會(huì)治理相關(guān)部門“條塊分割”“各自為戰(zhàn)”“重復(fù)建設(shè)”的現(xiàn)象還普遍存在。分散的管理格局導(dǎo)致各類社會(huì)資源得不到有效整合，信息數(shù)據(jù)無法共享共用，社會(huì)管理的力量無法統(tǒng)一[4]；傳統(tǒng)的治理手段導(dǎo)致基層負(fù)擔(dān)重、行政效能低，基礎(chǔ)性、源頭性、苗頭性社會(huì)問題得不到及時(shí)反映和及早防控；落后的治理機(jī)制使各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)無法在第一時(shí)間快捷掌握全地區(qū)整體動(dòng)態(tài)，遇到緊急事件無法快速反應(yīng)；城市管理與城市治理相關(guān)部門的業(yè)務(wù)流程和需考慮的管理因素愈發(fā)復(fù)雜，積累了大量離散的數(shù)據(jù)；跨部門的業(yè)務(wù)協(xié)同、數(shù)據(jù)協(xié)同需求不斷涌現(xiàn)，新的管理需求和問題也頻出不窮。與此同時(shí)，大數(shù)據(jù)技術(shù)方興未艾，如何在大數(shù)據(jù)和“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代推進(jìn)電子政務(wù)的集約化，打通城市治理相關(guān)部門之間的業(yè)務(wù)邊界、數(shù)據(jù)邊界，充分挖掘各類信息數(shù)據(jù)在城市治理中能發(fā)揮的作用和價(jià)值，是目前我們行業(yè)和社會(huì)所共同關(guān)注的重點(diǎn)。

本文探索了時(shí)空大數(shù)據(jù)匯聚、可視化分析與數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)在城市治理領(lǐng)域的應(yīng)用。目前，本論文的研究成果已成功推廣應(yīng)用至青島市市北區(qū)與西海岸國家新區(qū)的城市治理工作中，取得了良好的應(yīng)用效果，推動(dòng)了政府城市治理方式的轉(zhuǎn)變與創(chuàng)新。

2 系統(tǒng)框架

基于大數(shù)據(jù)的城市治理精準(zhǔn)化服務(wù)信息平臺(tái)主要由城市治理大數(shù)據(jù)庫、城市治理信息平臺(tái)、城市治理大數(shù)據(jù)可視化及信息共享系統(tǒng)等子系統(tǒng)平臺(tái)組成，采用分層體系和“云+端”架構(gòu)，服務(wù)器可采用云端虛擬化方式部署，終端打通覆蓋手機(jī)客戶端、視頻攝像頭、手機(jī)信令、城市監(jiān)測(cè)傳感器等城市治理物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)源，應(yīng)用系統(tǒng)可在互聯(lián)網(wǎng)或政務(wù)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行。平臺(tái)的主要架構(gòu)如圖1所示。

其中，城市治理大數(shù)據(jù)庫由時(shí)空信息數(shù)據(jù)庫、城市治理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、城市治理專題數(shù)據(jù)庫、公共服務(wù)與城市現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫、其他應(yīng)用專項(xiàng)數(shù)據(jù)庫等部分構(gòu)成，涉及5個(gè)主庫，60余類、數(shù)百層城市治理相關(guān)數(shù)據(jù)。城市治理信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、城市網(wǎng)格化管理、城市治理業(yè)務(wù)協(xié)同聯(lián)動(dòng)、績效評(píng)價(jià)、知識(shí)檢索等功能。城市治理數(shù)據(jù)可視化及信息共享系統(tǒng)基于城市治理大數(shù)據(jù)中心構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)城市治理相關(guān)的專題數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計(jì)查詢、大數(shù)據(jù)可視化分析展示，以B/S應(yīng)用形式運(yùn)行，為城市管理者和城市治理業(yè)務(wù)部門提供輔助決策支撐。系統(tǒng)以GIS技術(shù)為載體，整合、打通政府決策所需的各類數(shù)據(jù)資源，包括多維時(shí)空信息數(shù)據(jù)，手機(jī)信令、監(jiān)控?cái)z像頭、環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；同時(shí)，整合城市規(guī)劃、國土資源、交通物流、商業(yè)服務(wù)、科教文衛(wèi)等跨部門、跨領(lǐng)域的工作流數(shù)據(jù)，并基于一個(gè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的綜合展示、數(shù)據(jù)檢索、信息共享；建立時(shí)序熱力、空間關(guān)聯(lián)聚合等大數(shù)據(jù)輔助分析模型提高政府決策能力與公共服務(wù)效率，作為城市治理數(shù)據(jù)的可視化與信息共享基礎(chǔ)平臺(tái)支持城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃、城市治理、安全監(jiān)管、應(yīng)急指揮、便民服務(wù)等一系列電子政務(wù)與智慧城市應(yīng)用。

圖1基于大數(shù)據(jù)的城市治理精準(zhǔn)化服務(wù)信息平臺(tái)架構(gòu)

3 城市治理大數(shù)據(jù)建設(shè)

3.1 大數(shù)據(jù)分類整合原則

如圖2所示，平臺(tái)設(shè)計(jì)和構(gòu)建了涵蓋城市治理各個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域與業(yè)務(wù)領(lǐng)域的綜合大數(shù)據(jù)中心，包含人口信息、建筑物信息、視頻監(jiān)控信息、城市管理部件、工商法人、城市危險(xiǎn)源、城市應(yīng)急資源、科教文衛(wèi)與福利機(jī)構(gòu)等60余類、數(shù)百層與城市治理相關(guān)的數(shù)據(jù)圖層，總數(shù)據(jù)記錄數(shù)千萬級(jí)，存儲(chǔ)容量TB級(jí)。

圖2城市治理大數(shù)據(jù)分類

在大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)清洗、分類、整合過程中，主要秉承了以下4個(gè)原則：

(1)整體性原則。大數(shù)據(jù)整合與政務(wù)信息和數(shù)據(jù)的收集、組織、開發(fā)和利用關(guān)系密切。要求其中的數(shù)據(jù)與城市治理、城市管理業(yè)務(wù)具有直接或間接的關(guān)聯(lián)，并且各數(shù)據(jù)之間并不孤立，具有邏輯關(guān)聯(lián)和整體性。

(2)多樣性原則。各數(shù)據(jù)來源不同，保持?jǐn)?shù)據(jù)的多樣性和各數(shù)據(jù)本身專有特點(diǎn)，保留數(shù)據(jù)亮點(diǎn)。

(3)以公眾為中心原則。以綜合性和服務(wù)性城市治理為目標(biāo)，不僅滿足政府部門決策提供信息需要，也要從城市生活、社會(huì)化應(yīng)用角度更多為廣大公眾提供有用信息和便利服務(wù)。

(4)以需求為導(dǎo)向原則。數(shù)據(jù)的整合不是一概而論，更不是盲目地將所有數(shù)據(jù)資源簡單加工和整理，要以服務(wù)于城市治理、服務(wù)于社會(huì)大眾為需求導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)有效數(shù)據(jù)的收集和整合。

3.2 基于互聯(lián)網(wǎng)爬蟲的數(shù)據(jù)獲取與更新

大數(shù)據(jù)的采集與協(xié)同更新是保障數(shù)據(jù)生命力與應(yīng)用價(jià)值的核心，同時(shí)也是建設(shè)大數(shù)據(jù)中心的傳統(tǒng)難點(diǎn)問題。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化、常態(tài)化更新，確保數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性與實(shí)用性，在平臺(tái)中引入了數(shù)據(jù)爬蟲技術(shù)，同時(shí)從互聯(lián)網(wǎng)和金宏網(wǎng)上自動(dòng)獲取與城市治理業(yè)務(wù)緊密相關(guān)的信息數(shù)據(jù)?？梢远ㄆ趧?dòng)態(tài)地從省市政務(wù)信息資源共享平臺(tái)，鏈家、攜程、天眼查等網(wǎng)站上獲取城市治理所需要的企業(yè)、建筑、人口、公共服務(wù)等各類信息數(shù)據(jù)。為后續(xù)的城市管理、人口分析、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、應(yīng)急輔助決策等應(yīng)用提供支撐。在基于大數(shù)據(jù)的城市治理精準(zhǔn)化服務(wù)信息平臺(tái)中，使用了兩種數(shù)據(jù)爬蟲技術(shù)，一種是基于“操作宏”的數(shù)據(jù)爬蟲，一種是基于Python和HTTP協(xié)議的數(shù)據(jù)爬蟲，如圖3所示。

圖3互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)爬蟲及獲取的企業(yè)信息數(shù)據(jù)的空間化結(jié)果

基于“操作宏”的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)爬蟲，主要通過模擬鼠標(biāo)點(diǎn)擊的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，對(duì)返回的頁面進(jìn)行基于正則表達(dá)式的數(shù)據(jù)內(nèi)容提取?；赑ython的數(shù)據(jù)爬蟲，使用request請(qǐng)求目標(biāo)數(shù)據(jù)，使用scrapy框架進(jìn)行數(shù)據(jù)內(nèi)容的提取清洗。“操作宏”適合進(jìn)行小規(guī)模數(shù)據(jù)的快速提取，而基于Python的數(shù)據(jù)爬蟲則適合進(jìn)行大規(guī)模、大范圍數(shù)據(jù)的定期采集與更新。

4 基于大數(shù)據(jù)的城市治理方法

通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的支撐，平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了城市治理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘與輔助決策，提升政府的宏觀決策能力、應(yīng)急保障能力與綜合服務(wù)能力，實(shí)現(xiàn)微觀精細(xì)化管理與大數(shù)據(jù)宏觀輔助決策無縫結(jié)合。

4.1 “地-樓-房-人”四位一體化管理

如圖4所示，通過基于大數(shù)據(jù)的城市治理網(wǎng)格化信息平臺(tái)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了宗地?cái)?shù)據(jù)的收集、清洗、整合，建筑數(shù)據(jù)的采集和空間化，房間、住戶信息的采集以及與人社數(shù)據(jù)的有效整合和接口對(duì)接。最終實(shí)現(xiàn)以地查樓、以地查人、以樓查房、以樓查人、以房查人的連鎖查詢及反向查詢，在應(yīng)急響應(yīng)、重點(diǎn)人口管理、城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)、公共安全、社區(qū)管理等領(lǐng)域有良好的應(yīng)用價(jià)值，可以為政府決策、管理及規(guī)劃提供數(shù)據(jù)層面的量化依據(jù)。

圖4 “地-樓-房-人”一體化管理

同時(shí)，平臺(tái)通過Web Service的方式打通與人社業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫的關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)校驗(yàn)與定期更新?？梢詫?shí)時(shí)檢索實(shí)有人口的社會(huì)救助信息等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，使平臺(tái)與人社的業(yè)務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無縫對(duì)接。

4.2 基于大數(shù)據(jù)的城市運(yùn)行管理

通過前期的大數(shù)據(jù)整合與集成，平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)了對(duì)上百類城市治理相關(guān)的數(shù)據(jù)的可視化展示與查詢。平臺(tái)中整合了城市管理部件數(shù)據(jù)，小到一個(gè)上下水井蓋，大到大型公共停車場(chǎng)，在平臺(tái)中均能實(shí)時(shí)檢索到相關(guān)的信息。

如圖5所示，當(dāng)出現(xiàn)城市治理問題時(shí)，例如某個(gè)雨水井蓋丟失，網(wǎng)格員上報(bào)后可以在大數(shù)據(jù)平臺(tái)中實(shí)時(shí)定位，查詢出井蓋的養(yǎng)護(hù)單位、管理單位和責(zé)任人。在大數(shù)據(jù)平臺(tái)中整合了城市治理網(wǎng)格化管理系統(tǒng)中上報(bào)采集的所有城市治理事件，可以對(duì)城市治理情況進(jìn)行四維度上的動(dòng)態(tài)熱力分析，對(duì)城市治理和公共安全事件的處理情況、發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行有效分析和判斷，發(fā)現(xiàn)治理熱點(diǎn)區(qū)域，評(píng)價(jià)治理效果。

圖5基于大數(shù)據(jù)的城市運(yùn)行管理

此外，大數(shù)據(jù)平臺(tái)中有全城域內(nèi)所有的臨街商鋪、重點(diǎn)企業(yè)、倉儲(chǔ)物流、九小場(chǎng)所數(shù)據(jù)，通過生成各種圖形報(bào)表，可以對(duì)不同城市區(qū)域的宏觀經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況進(jìn)行監(jiān)控和評(píng)價(jià)，分析不同區(qū)域的經(jīng)濟(jì)活躍度。通過打通與工商、法人信息庫的聯(lián)結(jié)，可以通過統(tǒng)一社會(huì)信用代碼實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)和業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)。平臺(tái)中還整合了城域內(nèi)所有的文化教育、醫(yī)療衛(wèi)生、福利機(jī)構(gòu)、體育設(shè)施、視頻監(jiān)控?cái)z像頭、實(shí)景三維等信息數(shù)據(jù)，從不同的數(shù)據(jù)支撐和分析應(yīng)用角度為基于大數(shù)據(jù)的城市治理管理決策提供服務(wù)。

4.3 基于大數(shù)據(jù)的公共服務(wù)管理

在基于大數(shù)據(jù)的城市治理精準(zhǔn)化服務(wù)信息平臺(tái)中，研究并應(yīng)用了一系列大數(shù)據(jù)挖掘與分析方法，通過數(shù)據(jù)挖掘來發(fā)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)中所暗含的規(guī)律，為城市治理和城市的發(fā)展提供決策依據(jù)和數(shù)據(jù)參考，使每一個(gè)決策都有數(shù)據(jù)可依。

圖6基于大數(shù)據(jù)的聚合與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析

例如，圖6所示為青島市市北區(qū)公共停車場(chǎng)和臨街商鋪基于大數(shù)據(jù)聚合分析的結(jié)果。可以從數(shù)據(jù)中直觀地看出，城區(qū)南部的停車場(chǎng)分布較為密集，結(jié)合日常的公共交通流量數(shù)據(jù)，就可以較為準(zhǔn)確地評(píng)估新規(guī)劃停車場(chǎng)的區(qū)域。

此外，基于大數(shù)據(jù)的分析方法，使城市管理者能透過現(xiàn)象看本質(zhì)，發(fā)現(xiàn)單一數(shù)據(jù)中難以發(fā)現(xiàn)的規(guī)律現(xiàn)象。從聚合分析中可以發(fā)現(xiàn)，市北區(qū)停車場(chǎng)的空間聚合分布與臨街商鋪的空間聚合分布呈現(xiàn)某種正相關(guān)現(xiàn)象，即停車場(chǎng)分布密集區(qū)域臨街商鋪的分布亦密集?；谏鲜鲆?guī)律，在空間聚合的結(jié)果上再應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)中的相關(guān)系數(shù)計(jì)算模型[5]，可以從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度證明，青島市市北區(qū)的公共停車場(chǎng)建設(shè)不僅能夠解決交通和市民出行問題，還可以對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，產(chǎn)生明顯的促進(jìn)作用。

4.4 基于數(shù)據(jù)鉆取的應(yīng)急保障與輔助決策

如圖7所示，基于大數(shù)據(jù)的城市治理精準(zhǔn)化服務(wù)信息平臺(tái)依托數(shù)據(jù)爬蟲、網(wǎng)格化采集等多種技術(shù)手段確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、全面、現(xiàn)勢(shì)性好。所以，該平臺(tái)在應(yīng)急保障和輔助決策方面有非常好的應(yīng)用效果。

圖7 基于數(shù)據(jù)鉆取的應(yīng)急保障與輔助決策

當(dāng)在區(qū)域內(nèi)發(fā)生應(yīng)急事件時(shí)，通過大數(shù)據(jù)平臺(tái)結(jié)合GIS技術(shù)，可以通過數(shù)據(jù)鉆取實(shí)時(shí)分析出事件周邊的各類資源、設(shè)施的分布情況。例如在1 km范圍內(nèi)有多少消防隊(duì)、派出所、應(yīng)急資源儲(chǔ)備設(shè)施可以利用；有多少危化品存儲(chǔ)、運(yùn)輸單位，相關(guān)的危化品是何種類，應(yīng)急預(yù)案、責(zé)任人的信息是什么；周邊有多少中小學(xué)校，學(xué)校中有多少學(xué)生；周邊有多少醫(yī)院，醫(yī)院的等級(jí)、?？啤⒋参粩?shù)量以及到達(dá)指定區(qū)域的最短距離、時(shí)間等等。上述信息均可以在一個(gè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)中進(jìn)行檢索和分析，并且可以進(jìn)一步通過城市治理指揮中心與相關(guān)部門的責(zé)任人和業(yè)務(wù)系統(tǒng)直接建立聯(lián)系，使應(yīng)急響應(yīng)與應(yīng)急保障更及時(shí)、更有效，在時(shí)間就是生命的應(yīng)急響應(yīng)過程中，發(fā)揮關(guān)鍵的作用。

5 總結(jié)與展望

通過基于大數(shù)據(jù)的城市治理精準(zhǔn)化信息服務(wù)平臺(tái)的開發(fā)與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了宏觀、微觀結(jié)合的科學(xué)化城市治理，解決城市治理的“最后一公里”問題，通過大數(shù)據(jù)應(yīng)用與分析，提升宏觀決策能力與科學(xué)性，發(fā)現(xiàn)城市治理的隱含問題與規(guī)律。后續(xù)，將在大數(shù)據(jù)更新機(jī)制、大數(shù)據(jù)挖掘，動(dòng)態(tài)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集成等方面開展研究，分析城市治理過程中面臨的新問題，對(duì)平臺(tái)進(jìn)行拓展與升級(jí)完善。