文｜濟南市房產(chǎn)測繪研究院 解斌 李春光 王雅楠 汪紅梅 金崇林

引言

近幾年我國對老舊小區(qū)改造項目監(jiān)管的力度不斷加大，使得老舊小區(qū)的改造工作面臨一些實際問題[1]，包括：

（1）數(shù)據(jù)調(diào)度困難，無法及時準確的掌握各個項目進展情況。

（2）只能根據(jù)視覺與感官對其進行監(jiān)管，缺乏科學(xué)、合理的監(jiān)管手段，無法有效發(fā)揮監(jiān)管工作的作用。

（3）老舊小區(qū)改造工作涉及幾百個單位，包括市、區(qū)縣相關(guān)部門、街道辦事處以及建設(shè)單位等，要實現(xiàn)全面協(xié)同管理存在困難。

老舊小區(qū)改造工作主要依靠提交的相關(guān)資科、檢查結(jié)果或偶爾抽檢進行，檢查結(jié)果不能真實反映現(xiàn)場建設(shè)狀況。日常工作中，建設(shè)單位容易出現(xiàn)麻痹松懈思想，對老舊小區(qū)監(jiān)管工作重視程度有所下降等問題。

目前，我國老舊小區(qū)改造項目監(jiān)管系統(tǒng)的建設(shè)仍處于初級階段，老舊小區(qū)改造管理系統(tǒng)的建設(shè)，應(yīng)以老舊小區(qū)改造內(nèi)容為重點，將改造項目、改造內(nèi)容與數(shù)字線劃圖落地關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)老舊小區(qū)改造項目與改造內(nèi)容的可視化、查詢、統(tǒng)計、分析與管理。因此設(shè)計一款智能的老舊小區(qū)改造項目監(jiān)管系統(tǒng)，對管理者實時掌握管理區(qū)域的改造項目有重要的應(yīng)用價值。

1.系統(tǒng)設(shè)計

1.1 框架設(shè)計

該系統(tǒng)采用瀏覽器/服務(wù)器（B/S）框架，系統(tǒng)架構(gòu)包括：用戶層、表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)層，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

用戶層以平板電腦、PC電腦作為載體，將包含改造樓幢、樓幢普查和改造內(nèi)容等信息的空間地理要素加載到瀏覽器中，可實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的可視化和查詢。

表現(xiàn)層為網(wǎng)絡(luò)端實現(xiàn)的基木功能，包括空間數(shù)據(jù)的展示、統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析、要素關(guān)聯(lián)和場景瀏覽等。

業(yè)務(wù)層進行業(yè)務(wù)邏輯處理，主要由網(wǎng)絡(luò)端和服務(wù)器端共同完成。網(wǎng)絡(luò)端負責對數(shù)據(jù)的操作、為用戶層提供交互界面，為實現(xiàn)系統(tǒng)功能的具體技術(shù)及服務(wù)提供支持。服務(wù)端的功能則主要包括數(shù)據(jù)接收與傳輸，數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)檢索以及提供二三維地理場景服務(wù)。

數(shù)據(jù)層包括屬性數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)和三 維模型數(shù)據(jù)，主要為業(yè)務(wù)層提供數(shù)據(jù)支持。 其中，屬性數(shù)據(jù)庫使用Mysql數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)；地圖服務(wù)和三維場景分別采用能提供網(wǎng)絡(luò)空間數(shù)據(jù)服務(wù)的Arcgis和Cesium平臺進行發(fā)布，三維模型通過IIS（Internet Information Services）發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)上，用于Cesium API調(diào)用。

1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

老舊小區(qū)改造項目監(jiān)管模式?jīng)Q定了改造數(shù)據(jù)具有多層次、時空性的特點，數(shù)據(jù)庫設(shè)計為屬性數(shù)據(jù)庫和空間數(shù)據(jù)庫。

屬性數(shù)據(jù)庫涵蓋與老舊小區(qū)改造有關(guān)的基本信息，具體包括：歷年老舊小區(qū)項目信息表、加裝電梯信息表、老舊小區(qū)改造樓幢信息表、2020年改造項目改造內(nèi)容表、2021年改造項目改造內(nèi)容表和“十四五”改造項目改造內(nèi)容表。老舊小區(qū)項目信息表記錄以片區(qū)為概念的項目名稱信息、所屬區(qū)縣、四至范圍，建設(shè)批次、改造樓門牌號，改造戶數(shù)、改造建筑面積等信息，為各區(qū)縣用戶老舊小區(qū)監(jiān)管提供主體信息；老舊小區(qū)改造樓幢信息表記錄樓幢編碼、樓幢坐落、區(qū)縣編號、街道編號、所在小區(qū)序號、樓號、套數(shù)、建筑面積、改造時間以及各類改造服務(wù)是否到位等信息，是老舊小區(qū)改造的基本要素；加裝電梯信息表與老舊小區(qū)改造樓幢信息表關(guān)聯(lián)，主要記錄改造樓幢單元加裝電梯信息；改造項目改造內(nèi)容表與老舊小區(qū)項目信息關(guān)聯(lián)，主要記錄具體的改造內(nèi)容，改造項目建設(shè)進度以及項目備案數(shù)據(jù)。

空間數(shù)據(jù)庫為老舊小區(qū)項目監(jiān)管系統(tǒng)的統(tǒng)計分析提供空間樓幢面數(shù)據(jù)、為構(gòu)建三維場景提供改造項目三維模型、地形模型和高清影像地圖數(shù)據(jù)。根據(jù)需求，將三維場景分為4個圖層：樓幢點圖層、地物模型圖層、影像圖層和地形模型圖層，構(gòu)建的矢量圖層和模型分別以3Dtiles格式存儲。其中，圖層包含形狀、經(jīng)緯度、屬性表關(guān)聯(lián)主鍵等空間屬性，圖層要素通過屬性表關(guān)聯(lián)主鍵和對應(yīng)屬性數(shù)據(jù)建立關(guān)聯(lián)。

1.3 功能設(shè)計

根據(jù)需求分析和業(yè)務(wù)邏輯，老舊小區(qū)改造監(jiān)管系統(tǒng)分為三大模塊，即業(yè)務(wù)監(jiān)管和統(tǒng)計分析模塊、改造項目基礎(chǔ)信息管理和改造項目申報管理模塊。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

2.系統(tǒng)建設(shè)方法

2.1 二維場景搭建

老舊小區(qū)改造項目關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)類型較多，需要將多類型數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。以老舊小區(qū)改造樓幢為例，開發(fā)老舊小區(qū)改造樓幢落圖工具，界面采用左圖表右表的布局，如圖3所示。操作人員根據(jù)改造項目四至范圍、改造樓門牌號等信息找到改造樓幢，點擊該改造樓幢面，將樓幢信息添加到右側(cè)列表匯總。右側(cè)列表存儲了改造樓幢面的唯一標識碼、中心點經(jīng)緯度信息，點擊確認按鈕，可將改造樓幢信息保存到項目表中，以此實現(xiàn)改造項目與改造樓幢的關(guān)聯(lián)。

圖3 圖屬關(guān)聯(lián)工具界面

2.2 三維場景構(gòu)建

老舊小區(qū)改造項目改造范圍廣、地形精度高，其特點是三維地形數(shù)據(jù)量大、地物模型多，同時又需要保證三維數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牧鲿?。Cesium平臺支持海量三維空間數(shù)據(jù)的存儲和快速訪問，可在加載地物模型時通過可視距離靈活地切換不同級別的地物紋理[2]，能夠?qū)⑷S數(shù)據(jù)進行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布并以流方式進行網(wǎng)絡(luò)傳輸。為加快響應(yīng)速度，本研究選取Cesium作為三維數(shù)據(jù)的管理平臺。該平臺支持將三維數(shù)據(jù)緩存保存在客戶端上，加快了三維場景的加載速度，給予用戶良好的交互感受。設(shè)計流程如圖4所示。

圖4 三維要素服務(wù)發(fā)布流程圖

1）地形模型

采用無人機航拍獲取改造區(qū)域高分辨率的數(shù)字高程模型DEM和數(shù)字正射影像DOM。通過投影變換[3]、幾何校正和裁切對DEM和DOM數(shù)據(jù)進行處理[4-5]，然后使用色彩增強和渲染等方法來改善DOM的視覺效果。將處理后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入CesiumLab中，DEM作為場景地形圖層，DOM作為柵格影像圖層充當DEM紋理，構(gòu)建高精度的帶有空間參考的3Dtiles格式模型。

2）地物模型

建筑物等簡略模型可在SketchUp中制作，重點建筑物等精細模型在3d Max中制作。將實地采集的各類建筑的照片進行拼接，并調(diào)整圖片的色彩和分辨率，然后將處理后的圖片貼在三維模型上作為模型紋理[6]。地物模型擺放完成后，可以通過CesiumLab的轉(zhuǎn)換工具將地物模型的文件格式轉(zhuǎn)為可以進行層次細節(jié)分級顯示的3Dtiles格式，該格式的模型可以根據(jù)可視距離自動調(diào)整紋理的精細度以提高模型在三維場景中的加載速度。

3）三維場景發(fā)布

將帶有坐標數(shù)據(jù)的建筑物、傾斜攝影模型3Dtiles數(shù)據(jù)，通過IIS發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)上。發(fā)布后的場景可通過Cesium API加載到瀏覽器中進行查看。通過在線網(wǎng)絡(luò)三維虛擬地理場景中集成老舊小區(qū)傾斜攝影模型、加裝電梯要素點和改造項目點等功能，使管理人員能隨時隨地查看改造項目改造信息。

2.3 項目申報監(jiān)管

該模塊主要為建設(shè)單位提供項目信息修改的申請服務(wù)。當建設(shè)項目因特殊原因需要進行調(diào)整時，建設(shè)單位可酌情修改項目部分信息，修改完成后交付上級主管部門審核，該模塊為自下而上的任務(wù)流程，設(shè)置兩級填報和兩級審核，模塊流程設(shè)計如圖5所示。

圖5 申報監(jiān)管流程

3.系統(tǒng)研發(fā)與工程實踐

3.1 系統(tǒng)部署

第一，為了提高數(shù)據(jù)獲取的實時性和安全性，Web服務(wù)和數(shù)據(jù)庫部署在同一臺服務(wù)器上。優(yōu)點：Web服務(wù)可以快速獲取數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)，可以通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器發(fā)布IIS，以便網(wǎng)絡(luò)端調(diào)取實時數(shù)據(jù)。第二，由于三維數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)處理困難，為提高三維場景的加載速度和三維數(shù)據(jù)查詢速度，故將三維模型單獨部署在一臺服務(wù)器上。

3.2 監(jiān)管系統(tǒng)功能實現(xiàn)

3.2.1 改造項目基礎(chǔ)信息管理

改造項目基礎(chǔ)信息管理模塊可查詢建設(shè)項目最新信息以及歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)多條件查詢可以準確篩選出某時間段內(nèi)項目建設(shè)的最新情況。項目管理模塊包含：全市老舊小區(qū)項目信息管理、全市改造樓幢調(diào)查信息管理、加裝電梯信息管理、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)落圖、省廳對接數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)與管理。另外設(shè)計報表打印輸出，利用多條件查詢將亟待解決的項目詳情打印輸出。效果圖如圖6所示。

圖6 環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)效果圖

3.2.2 改造項目申報管理

該模塊是老舊小區(qū)改造項目管理系統(tǒng)中的項目申報模塊，此程序主要包含以下模塊：項目實施、征集民意、方案設(shè)計、招標投標、竣工驗收、儲備信息填報和改造樓幢關(guān)聯(lián)；每個模塊包含新增、編輯、刪除以及多條件查詢等功能。效果圖如圖7所示。

圖7 改造項目申報管理

3.2.3 業(yè)務(wù)監(jiān)管和統(tǒng)計分析

主要包括老舊小區(qū)改造信息數(shù)據(jù)駕駛艙、改造項目信息統(tǒng)計（各區(qū)縣改造戶數(shù)統(tǒng)計、各區(qū)縣改造項目數(shù)統(tǒng)計、各區(qū)縣加裝電梯數(shù)據(jù)統(tǒng)計、各區(qū)縣改造建筑面積統(tǒng)計）、多條件查詢統(tǒng)計以及空間可視化模塊，前臺通過數(shù)據(jù)解析和處理將結(jié)果通過Echart展示在地理場景中[7]。

如圖8所示。其中空間可視化模塊包括地圖可視化（主要包括老舊小區(qū)項目分布圖、加裝電梯分布專題圖、濟南市房屋面和改造樓幢分布圖）和三維空間可視化（部分改造小區(qū)傾斜攝影模型展示），如圖9和圖10所示。地圖可視化模塊將調(diào)查數(shù)據(jù)與房屋面作關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)調(diào)查樓幢信息展示、調(diào)查圖片展示以及傾斜攝影模型定位。

圖8 數(shù)據(jù)駕駛艙監(jiān)管

圖9 一張圖監(jiān)管

圖10 三維空間可視化監(jiān)管

4.結(jié)語

本文提出并實現(xiàn)了基于WebGIS的老舊小區(qū)改造項目監(jiān)管系統(tǒng)，結(jié)合改造項目實際需求，通過研究二三維地理場景搭建、智能監(jiān)管和空間數(shù)據(jù)融合等方法，實現(xiàn)了改造樓幢數(shù)據(jù)、樓幢普查數(shù)據(jù)、加裝電梯數(shù)據(jù)、改造項目和改造內(nèi)容的空間可視化。更重要的是，通過系統(tǒng)業(yè)務(wù)調(diào)度模塊，使市級、區(qū)縣各相關(guān)部門可以對轄區(qū)改造項目進行全方位的協(xié)同管理，提高信息交流的效率和共享程度，將項目改造全流程中的征集民意、方案設(shè)計、招標投標、項目實施、竣工驗收和儲備信息填報等模塊與改造項目依次關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)全方位的監(jiān)控及指揮調(diào)度，打造身臨其境的監(jiān)管體驗，提高項目管理效率，輔助科學(xué)決策。