基于GIS和BIM技术的城建档案大数据平台设计与实现

施基炳，廖骅，罗绍辉

(南宁市勘察测绘地理信息院有限公司，广西 南宁 530022)

1 引 言

推进电子档案管理信息系统建设，与办公自动化系统、业务系统等相互衔接是新时期档案管理的迫切需求[1]。城建档案馆作为城建档案数据的存储地，应该发挥更加全面及深刻的价值，达到“善于获取数据、分析数据、运用数据”的要求。

以南宁市为例，城建档案涵盖城市勘测、规划、建设管理、市政公用、民用建筑等各类档案超过100万卷。目前，传统的档案管理存在档案查阅周期长，档案接收业务协同不足、工作量大等问题。本文基于GIS和BIM技术搭建了城建档案大数据平台，通过制定数据标准，实现数字化档案及工程类声像档案多维度查询、联合接收，满足城建档案精细化管理，同时开展城建档案地理信息挂接与信息提取工作，借助平台规范业务流程、提升服务质量和精细化管理能力，为城市建设管理提供决策辅助能力。

2 平台设计

2.1 架构设计

城建档案大数据平台采用B/S架构进行搭建，架构图如图1所示。

图1 系统平台架构图

基础设施层提供平台运行所依赖的共享存储设备、网络设施、安全设施等，是支撑平台稳定运行的技术集成环境；数据层在统一的数据标准和技术规范的规定下，结合数据分类和业务流程，将平台的信息资源进行整合划分，构建七大数据库，是整个平台的信息资源中心；服务层集成了提升业务效率、优化业务流程所需的新型信息技术，支撑平台的开发和一体化集成；应用层建立在支撑服务层之上，结合具体业务和应用需求，开发并集成三大子系统：多维度查询检索子系统、联合接收子系统、时空及属性信息提取子系统，是平台的软件实现和表现层。

2.2 数据库设计

平台的数据库设计需考虑档案业务流程的定制、维护和流转，还应结合档案目录、档案扫描件、声像资料等海量档案数据的管理需求，并实现对档案信息的时空化和深度挖掘，让丰富的馆藏档案活起来。因此平台共构建7个数据库，数据库设计图如图2所示。

图2 数据库设计图

系统支撑库：作为平台有效运行的必要保证，存储了平台运行的相关环境配置信息、用户权限信息、流程配置和相关日志等信息；

档案目录库：以档案检索的高效化、便捷化、准确化为原则，结合纸质档案结构和实际工作需求，构建一个以卷组目录、案卷目录和文件目录为主要组成的树状结构目录数据库，包含项目名称、档案卷号、开竣工时间、建设单位、地址等。以档案卷号作为索引建立与档案扫描文件、声像资料文件的关联属性，实现图文档一体化；

扫描文件库：针对海量档案电子扫描文件，构建扫描文件库，其中扫描文件表负责记录扫描件名称、路径、档案卷号、序号，扫描统计表负责记录档案扫描件的数量、完整度、缺失情况等。为满足档案扫描件的调阅、打印、下载提供数据支撑；

声像档案库：城建声像档案的展示形式有照片、影像、电子文件(Word、Excel)等，具有真实性、依据考察性和原始记录性等档案属性和有较高的保存价值[2]，因此平台构建声像档案库，涵盖声像档案基本资料表、照片表、影像表、电子文件表，实现声像档案数据与其他城建档案数据的融合，使档案数据更加有声有色；

业务信息库：基于实现数字化档案及工程类声像档案多维度查询、联合接收的业务需求，

构建业务信息库，其中档案查阅信息表，用于记录查阅人、查阅时间、查阅文件；档案接收信息表，负责存储档案接收流程记录；档号管理信息表，用于档案卷号的发放、管理；证明打印记录，主要记录档案接收过程中产生的证明文件；

时空地理数据库：由于档案数据没有和地理信息挂接，没有和其他城市管理数据深度对接，利用效率和利用效益受到很大局限。构建时空地理数据库，使档案数据与用地、建筑地理数据挂接、落地、形成关联关系，形成具有时空特性的城建档案数据库；

信息提取库：城建档案是城市建设工程项目开始、发展、结束的全过程记录，能够全面反映工程的真实情况，是宝贵的城市建设信息资源[3]，具有深入的数据挖掘和信息提取的价值，因此结合建设工程全生命周期过程，对档案数据进行有效的提炼、分类、分级管理，建立信息提取数据库，作为多源数据管理、开发应用、辅助决策的核心资源。

3 关键技术

为了提升平台的易用性及运行效率，平台采用了工作流引擎、搜索引擎、表单引擎、视频转码、图像识别等技术。其中，工作流引擎技术用于优化馆内现有业务流程，实现馆内各科室业务并联流转；搜索引擎技术用于提升档案查阅检索效率，多级档案目录联合查询达到秒级响应；表单引擎技术用于管理档案信息提取标准，快速构建馆内档案信息提取模板；视频转码技术用于提升声像档案查阅的效率，实现声像档案在线预览；图像识别技术用于扫描数字化档案信息提取，加快存量档案的信息提取工作。

4 功能实现

平台功能涵盖档案管理工作的查阅利用、收集、立卷、归档、维护、时空化、信息提取、深度挖掘等内容，分为3个分工明确且相互衔接的子系统：多维度查询检索子系统、联合接收子系统、时空及属性信息提取子系统，以达到业务流程完善、功能模块合理、人机交互体验优秀的目的。

4.1 BIM集成

兼容主流的BIM数据标准，通过赋予BIM模型精确地理坐标，关联建设工程档案数据，可直观展示建筑内外部结构和位置坐落，同时可快捷地调出对应建筑的电子档案与提取信息，实现BIM模型和GIS信息、建设工程档案的一体化管理、查询、展示、提供利用的解决方案，如图3所示。

4.2 多维度查询检索子系统

系统可从档案电子目录、地图多个维度进行档案查询利用。

档案电子目录搜索方面，针对庞大的档案体量，传统的数据库检索查询已无法满足对档案高效可操作利用，平台集成了ElasticSearch搜索引擎，基于高性能数据存储系统构建，集海量异构数据分析处理、元数据提取、索引数据统一构建管理、通用化检索接口于一体[4]，系统由分布式的全文搜索引擎和海量数据索引服务组成，实现千万级档案数据的秒级查询，如图4所示。

图4 电子档案目录查询

地图查档方面：基于具有时空特性的城建档案数据库，实现由档查图，由图查档，降低档案查询门槛，提高档案查询利用效率。相对于条目繁杂的电子城建档案来说，清晰直观的地图、可视化表达能够为档案查询提供更加方便快捷地浏览应用体验，如图5所示。

图5 地图查档

基于工作流引擎，梳理档案对外查询的审批流程，缩短档案利用流程，通过流程配置，将登记、查阅、审批、打印、下载等工作流程串联起来，可根据时间段对档案查阅量进行统计分析，提高档案利用效率。

4.3 联合接收子系统

联合接收子系统涵盖档案接收工作的收集、预览、审核、立卷、归档、入库等内容，档案接收内容包括纸质档案、纸质档案扫描件、纸质档案电子目录、声像档案、声像档案电子目录。以提升档案归档率、完整率和质量为目的，基于工作流引擎，通过流程再造的形式，实现纸质档案、声像档案联合接收，通过档案卷号定时自查，严格管理档案号发放；基于转码技术将声像档案作为流程附件，提升档案质量检查效率；纸质档案、声像档案电子目录在审批完成后自动入库，公众可及时查阅档案信息；联合接收流程完毕后，系统自动输出档案移交证明；根据时间段分类统计档案接收数量，实时展示档案接收分析成果，如图6所示。

图6 档案联合接收审批

4.4 时空及属性信息提取子系统

时空及属性信息提取子系统为平台的核心，立足于档案行业信息化发展的高度，统筹城建基础数据资源，以规划审批、城市管理业务需求为指引，编制档案信息提取标准，充分挖掘城建档案内容，如规划审批、勘察设计、建设施工、竣工运营等阶段性资料，工程地质、地下工程、地上建筑的详细信息等。平台集成表单引擎技术，将已编制的信息提取标准程序化、界面可视化。通过人工判读、OCR文字识别，在系统中实现档案重要信息的提取、入库，并定制地理信息数据挂接功能、检查纠错功能、增量数据更新功能，在日常档案查询、接收业务中形成信息提取库的常态化更新机制，如图7所示。

图7 档案信息提取

以地理数据为主线，串联信息提取数据，包含项目名称、地址、建设单位、建筑性质、高度、层数、开竣工日期等。集成GIS技术，以地图形式进行数据展示，并实现自定义区域范围内多指标统计，统计指标包含如建筑高度、建筑使用功能、人防等级、防火等级、总户数等。

以信息提取数据为核心，通过知识图谱技术，通过概念与概念、概念与实体、实体与实体、实体与属性等之间的关系[5]，形成一个图状知识库，为档案查询利用，以及更深层次的城建档案应用提供数据支撑。

5 结 语

通过本平台的建设，提升了南宁市城建档案馆档案查询、接收业务效率，以信息提取的方式建成了城建档案数据库，为城市规划、建设、管理提供数据支撑。下一步将开展智慧城建档案应用服务体系的建设，以智能问答应用方向为例，自然语言处理与知识图谱相结合，通过“智能机器人”客服，为公众提供档案查询服务。