基于协同管理模型的垃圾站点可视化设计

王璐瑶 李瑞

关键词：协同管理 社区垃圾站点 可视化设计 协同管理平台 垃圾分类 信息可视化

引言

城市化是世界范围内最明显的全球性变化之一。在中国，当前正处于城市化快速发展时期，城市化水平在以每年1.4%的速度增长[1]，城市人口迅速持续增长，导致城市废弃物急剧增加，对社会经济和生态环境造成了严重影响，也给城市的环卫垃圾处理工作带来了极大挑战。目前，虽然关于城市废弃物丢弃的政策已经较为成熟，但这些政策所针对的仅限于垃圾投放者，而其他相关方如管理者、垃圾运输商，并没有统一的指导方针，且各个城市或区域的具体政策也不尽相同。从设计角度来看，也可以发现垃圾站点的信息共享与交互相对并不顺畅，造成了各个利益相关方的信息滞后、政策执行不利。可见，对于垃圾站點管理相关的其他两个利益方：垃圾站点管理者（社区、政府）和垃圾运输商，尤其缺少一个有效的可视化平台进行政策的推进与数据的输入和输出，因此，有必要开发一个针对垃圾站点管理者和运输商的可视化系统，以获得信息更畅通、更适用的城市废弃物管理方案。

一、信息可视化研究

对数据进行可视化、识别数据意义与收集数据同样重要。在过去的十年中，随着物联网、智能工业和城市数据监测传感器的兴起，数据采集能力得到了显著提高，数据量不断增加，使得探索和分析如此庞大数据量的任务变得越来越困难。为了减轻负担，各行各业已经开发了一系列信息可视化的应用程序。多样的信息可视化方法直接满足了人类感知的需求，帮助用户分析复杂的关系并理解数据。

信息可视化的研究关注于创建和研究交互式和图形化的表达方式，目的是使数据有意义。在《合作设计：设计参与的过程》（1989）中，斯坦利·金和他的合著者认为，可视化是有效公众参与的关键，因为它是所有参与者在技术和非技术方面都可以联系到的唯一共同语言。可视化为社区讨论设计理念提供了一个焦点;它引导社区成员通过设计过程，提高了他们的设计意识，促进了更好的沟通。其次，环境可视化，指向了公共社会可视化的新视角，指导了我们的设计和研究方法[2] 。

垃圾站点的可视化需要引入地理信息系统数据库，以反映垃圾站点的地理位置信息。地理信息系统数据库包含有关本社区的信息，包括：人口（种族、年龄、收入）、交通（交通量、交通模式、公共汽车路线、人行道）、住房等。地理信息系统，除了有助于从不同的数据来源进行数据集成之外，还可以使数据可视化使用地图，这增强了系统的可用性，有助于各方的决策过程[3] 。

二、协同管理平台研究

有效的协作规划管理包括让利益攸关方参与所有规划步骤，它可以激发利益相关者对管理情景的思考与探索，提供对管理问题的更深入理解，并提高消除偏见和疏漏的能力（Coughlan和Armour，1992年）。然而，这种效力取决于在规划管理过程中促进协作和沟通的具体方法和工具，以便缓解冲突并达成协商一致的计划。

建设协同管理平台，这种管理方法根据决策的性质和情境使组织具有临时多变性。这种流程可以称为基于协作的流程，其重点是具有以下特点：1.实时性：及其他利益相关方可以实时看到站点信息;2.自适应性：平台使用者都可以看到信息，真正做到了信息数据共享;3.灵活性：政府及垃圾收集运输商可以根据所显示数据，及时调整其位置及路线。Higgs提出了使用基于信息技术的方法的参与性方法，这些方法基于地理信息系统和多标准评价技术的组合，可以使公众在废物设施管理的不同阶段参与决策过程。Mohammad提出，将协同管理平台中的数据进行可视化，对于平台管理各方来说，这简化了当地管理人员和报告员的任务，并且可以不断地适应变化的需求和见解[4] 。

建立垃圾站点的联合管理平台，便于与政府和所有其他利益攸关方，包括私营企业（垃圾运输商）和志愿部门，以及整个公众进行信息共享并实现透明共享。协同管理平台在于向利益各方共享数据，这需要使用物联网系统来对数据进行收集和处理。为了开发一个可持续的数据平台，需要它的用户（包括数据提供者和数据使用者）都将其包含在内[5] 。然而现今仍无这样的平台来提供此类服务，先前的垃圾站点并无统一的管理与信息公示。这造成了信息传递的不便捷，也使资源无法得到有效利用。

社区中垃圾分类的实施依靠垃圾站点设施的管理情况，而垃圾站点需要社区、政府、垃圾收集运输商的多方联合管理，这对于垃圾站点的综合管理提出了更高的要求，亟需建立一个社区、政府和垃圾收集运输商的信息共享平台，以供更好的决策与迭代。

三、在社区垃圾站点中应用协同管理可视化平台

（一）社区垃圾站点管理概况

垃圾站点可分为公共垃圾收集站点和社区垃圾收集站点。公共垃圾收集站点是指位于商业区域及其他公共区域的垃圾收集站点或垃圾桶。本文主要讨论的是社区垃圾站点，即社区中供居民直接倾倒垃圾的小型垃圾收集、转运站。依照国家标准，其收集服务半径不得大于200米、占地面积不得小于40平方米，且与垃圾站点与周围建筑物的间隔不得小于5米。目前，社区垃圾站点的主要是依照小区建筑物数量来进行排布，社区垃圾的处理也为传统的工作模式，由工作人员人工对垃圾站点的垃圾箱逐一进行清理。这种工作模式下，各个社区垃圾箱的充满状态是不可预知的[6] ，垃圾站点若不进行协同管控，则会产生垃圾承载状况滞后、垃圾站点分配不均、垃圾清理不及时等问题，进一步影响社区环境、损害社区和谐。

在当前的社区垃圾站点管理中，垃圾站点管理者：社区物业、街道办事处等，与垃圾运输商，呈现的是相对独立的状态，信息传递也存在断层的问题。在当前对于社区垃圾站点的研究中，对于垃圾站点设施的实体改造设计研究较多，然而对于垃圾站点的规范化管理研究较少。在此类研究中，邓涛认为，中国中小城市垃圾收集站点管理实际存在着诸多问题，其中包括垃圾收集站点选址不合理、垃圾收集站点分布不均匀、垃圾收集容器配置不当等[7] 。

对相关文献的审查表明，使废物规划和管理过程自动化的最先进的方法是设计和构建基于地理信息的综合系统的系统（GIS）环境。在这方面，已经为各种目的实施了若干计划，例如选择适当的垃圾填埋场（Saleheh Rahimi & Ashkan Hafezalkotob等人，2020[8] ;Ismail Kamdar & Shahid Ali等人，2019[9] ; Md. Mohib-UI-HaqueKhan & Mahdi Vaezi，2018[10] ）;配置合理有效的垃圾回收车辆路线（Hoang Lan Vu & Damien Bolingbroke等人，2019[11] ; CatherineXiaocui Lou & Jiangtao Shuai，2020[12] ）;尋找合适的垃圾收集站的位置（O.E.Demesouka等人，2013[13] ）。

（二）社区垃圾站点协同管理平台可视化归纳

综合来看，以往的文献研究鲜少从可视化方面对垃圾站点的协同管理平台的视角出发，造成在垃圾站点的管理平台可视化方面有较少的成果和经验。即使有垃圾站点或者垃圾运输路线的相关研究，也都集中在学术层面，其中直接面向用户的体验设计的研究较少，因此对于联合管理垃圾站点可视化平台的研究仍有较大的发展空间。

本文的设计与研究目的主要有三方面：1.多角度进行垃圾站点的综合考量，取代过去仅从垃圾投放者的角度出发进行垃圾站点设计;2.设计一个可供多方参考的垃圾站点信息共享平台;3.垃圾站点监测平台为三方提供的信息可以有效的降低运行成本，提高居民生活保障。

四、社区垃圾站点协同管理平台可视化设计

（一）要素归纳与数据收集

本研究采用桌面研究与调研问卷两种方法，对垃圾站点的主要问题进行调查和归纳，在调研问卷中，我们访问了15名社区居民，5名社区物业管理者，5名街道办事处工作人员，5名垃圾运输公司管理人员，用户访谈的四个问题侧重于联合管理方面：

1.在现阶段垃圾分类施行初期，是什么问题阻碍了社区中的垃圾站点更好地为社区居民服务？这些问题会对居民和社区产生怎样的负面影响？

2.当垃圾站点出现问题时，不同的利益相关者采取了什么措施来解决？结果如何？

3.垃圾站点是否需要联合管理？谁应该负责？

4.在联合管过程中，不同的利益相关者将面临哪些挑战？实现联合管理需要各利益相关方进行怎样的协调？

根据用户访谈，得出数据：9名居民认为问题主要表现在垃圾溢出，10名居民认为问题表现在垃圾站设施缺乏人性化管理，7名居民认为问题表现在垃圾站点位置过远过近，其中有12名居民认为利益相关者的管理缺乏灵活性;2名社区管理员和3名垃圾运输公司管理人员认为垃圾站点需要联合管理。

从所得结果归纳出各利益方对垃圾站点的使用不便主要表现在以下几点：1. 政府、街道办事处或者物业无法及时准确的获知垃圾站点的使用情况，不能尽快调整垃圾站点的容量而造成垃圾溢出的问题;2.垃圾站点的位置常常由于距离居民住所过远或过近，而造成居民使用不便的问题;3.垃圾运输商无法同时兼顾多个小区内垃圾站点的具体情况，无法及时根据垃圾站点的位置和容量调整垃圾运输路线及车辆安排情况。

在对于垃圾站点的几个关键因素进行了分析与归纳后，总结平台使用要素为：1.垃圾站点的位置;2.垃圾站点的使用量;3.垃圾站点的余量;4.垃圾站点的运输路线。

（二）协同管理模式

自2019年7月1日起，上海开始实行垃圾分类，垃圾站点的设置更加规范化，因此更需要对社区中的垃圾收集站点加强管理。其利益关系者有：社区居民，每天需要在固定时间去垃圾站点丢垃圾;社区物业或者街道办，需对垃圾分类收集站点进行管理;垃圾收集运输商，需要得知每个垃圾站点的容量及使用量，从而对垃圾运输车辆进行相应的安排，有利于节约运营商成本。本文选择垃圾站点管理者和垃圾收集运输商作为协同管理平台的使用群体，原因如下：1.垃圾站点信息收集系统（GIS、红外线感应系统）足以替代社区居民使用者在管理平台中的角色;2.垃圾收集运输商与垃圾站点管理者在同一平台内进行信息共享，一方面可以实现闭环信息传递系统，有效节约运营和信息收集成本，另一方面可加速信息传递;3.将垃圾收集运输商纳入平台系统，不仅便于企业进行多个小区的运输规划，也有利于政府或街道办事处对企业工作的监管。

通过联合管理平台的垃圾站点信息共享，可以向利益相关者提供一个开放和透明的方式共享垃圾站点的动态。通过此平台，政府可以就垃圾站点的数量及位置点的规范化设置进行实时跟进与更新。与机械的从单元数量出发来设置垃圾站点相比，实时数据反映了真实的垃圾站点使用情况，更加符合可持续发展的管理方式，从而为企业和政府提供了更宏观的视角，如图1。

由于可视化的本质是帮助人们从大量的数据中获得洞察力，因此对于垃圾站点管理，我们认为设计师可以利用可视化来构建协同管理平台，帮助人们进行数据驱动的决策。通过文献回顾和用户访谈，我们用设计思维总结出垃圾站点的主要指标，如图2。以往对于垃圾站点的研究主要集中于单个利益相关者，对于垃圾站点管理的研究也是只从一方——或者是政府，或者是用户，或者是垃圾运输商的其中一个角度出发。而对于构建多方利益相关者共通的需求，则需要多个因素的综合考量，通过设计相关元素驱动指标。

（三）协同管理平台的可视化设计

在技术实现层面，可视化平台通过GIS、垃圾收集站容量、投放量、垃圾收集站开放时间及不同的算法，获得关于垃圾收集站准确及时的信息。垃圾收集站点的使用情况评价可以从垃圾站点位置、垃圾站点数量、垃圾站点容量、垃圾站点实际使用余量4个方面进行，如图3。通过可视化手段和方法，四维数据可以用直观的视觉表达方式来呈现。垃圾站点位置、垃圾站点数量、垃圾站点容量、垃圾站点实际使用余量四个指标，从位置、面积、颜色等角度进行综合显示。

通过结合垃圾站点位置、数量、使用情况，构建垃圾站点饱和指数，可以初步确定某地区的垃圾站点的放置情况。在理想状况下，大多数情况中，垃圾站点数量、使用余量、应该是平衡的。图4显示了垃圾站点饱和度指数的两个轴，横轴（n）是社区内垃圾站点的数量，垂直轴（l）表示单个垃圾站点的使用余量。

归纳后，两者情况可以分为两种，一种是垃圾站点的数量和单个使用余量是平衡的，一种是垃圾站点的数量和单个使用余量是不匹配的，值得注意的是，垃圾容量存在一个临界点（图4中的虚线），当超过这个临界点，则说明垃圾容量溢出，这对于垃圾站点数量的判断有重要作用。在临界点以内的情况有：当垃圾桶容量余量多且垃圾桶数量多时，此社区可能需要减少垃圾站点的数量（如图4右上象限内的橙色圆圈所示。黄色、橙色、红色表示垃圾桶容量的承载度，黄色表示不满，橙色表示满，红色表示溢出;圆圈大小则表示垃圾站点的数量，小圆圈表示垃圾站点数量少，大圆圈则表示垃圾站点数量多），当垃圾桶容量溢出且垃圾桶数量较少时，此社区可能需要增加垃圾桶数量，如图6左下象限内的黄色圆圈所示。当这个社区的垃圾桶数量超过饱和指数，但使用容量依然溢出时，政府应该调整这个社区的垃圾站点的容量规模（如图4右侧虚线以右的下方区域所示）。当这个社区的垃圾桶数量与垃圾桶容量相匹配时，即垃圾容量余量刚好为0的情况，为垃圾桶余量的理想状态。

我们使用了一个基于地图的可视化显示垃圾站点在虹仙小区的分布。（虹仙小区是一个超大型老旧小区，有常住人口近30 0 0户，其中实有人口近9000人，出租户有800多户。该小区人口结构多元，老年人口多、出租户多，居民素质参差不齐。小区内每天产生湿垃圾产生量约十多桶，干垃圾约在70桶。）我们将该区域划分为9m×9m的网格，并计算这个社区中垃圾站点的数量，如图5。垃圾站点计划设置在每个单元楼前靠近主路段的位置，初始容量为每个垃圾站点干垃圾桶、湿垃圾桶、有害垃圾桶、可回收垃圾桶各一个，每个容量为240升。

垃圾站点在一个9m×9m的单元内呈现为一个圆点，圆点的面积是一定的，代表了垃圾站点的容量，而圆点的颜色从黄色到橙色的色调则表明，垃圾站点使用量的由少到多。通过观察区域内圆盘的大小和颜色及位置，政府方面（社区办事处或者小区物业）很容易就可以得出相应的决策，即在此区域增加或者减少垃圾站点的数量，抑或调整垃圾站点的位置;而对于每个代表垃圾站点的圆盘，每个垃圾站点使用量会显示在右边的方框中，垃圾收集运输商则可以根据这个来调整垃圾运输车辆及路线规划，如图6，及时得出不同小区内准确的垃圾站点状态。

信息可视化在该产品中可分为两个场景，一是垃圾站点的容量和使用率，都会涉及到信息的传递;二是垃圾站点运输商的路线规划，它是在第一步基础上对数据进行二次加工处理，根据需求将数据要素进行提取，可以为垃圾运输商所直接使用。根据这两个场景进行平台的关键页面可视化设计，如图7。

部分界面设计见图8。

在其他小区中，此平台依然适用。在这个管理平台中，将影响垃圾站点决策的决定性因素转换成图形和颜色，根据实时数据和变化趋势，可以获得更多关于垃圾站点的信息，从而使企业和政府受益：政府或者物业等管理者可以根据垃圾站点的使用情况及时调整站点数量、容量及位置;垃圾收集运输商等企业则可以及时观察到每个小区中垃圾站点的用量，根据每个小区的不同状况为垃圾运输车辆的安排及路线选择做出合理规划，从而避免因为信息滞后造成的不便。此外，这对于具有可回收、湿垃圾、有害垃圾、干垃圾的多品类的垃圾收集站点来说，使用垃圾站点管理平台来进行管理，比人工检测更具有时效性和准确性。

结论

本文介绍了一种针对垃圾站点的协同治理的可视化管理工具的设计。包括居民、政府和企业在内的利益相关者之间的数据被分解和量化为有见地的信息，从而成为沟通问题和决策的重要媒介。将信息可视化引入垃圾站点管理，可以将政府、企业和社会现象紧密联系起来，解决中国政府在现阶段职能转型进程中所面临的诸多问题，比如引入信息平台进行资源共享以达到管理透明，明确社区管理部门的职能与边界，处理政府主导到政府放权的过渡期;也可以解决垃圾站点在中国发展初期存在的某些问题，比如垃圾站点的开放时间安排、位置设置是否合理，垃圾站点的便民设施是否健全有效，垃圾站点的设计与规划是否可持续等。

针对垃圾站点初步进入中国且随着时代的发展，本文提出了三个创新点。首先，从多利益方角度进行垃圾站点的综合考量，而从前只是从单个利益者的角度出发进行垃圾站点的设计。其次，提供一个可供多方参考的垃圾站点信息共享平台，促进了组织内部的协同。第三，垃圾收集运输商及政府可以根据平台信息及时调整设施现状，节约成本，為企业和政府未来的发展和治理方向以及资源的可持续利用创造了条件。而在可视化设计方面，仍有可继续深入研究的空间。