工程建设项目“多测合一”信息管理系统的设计与实现

李彬彬 马晓辉 王晓旭 赵明辉

(1. 雄安城市规划设计研究院有限公司, 河北 雄安, 071700; 2. 河北雄安新区管理委员会规划建设局, 河北 雄安, 071700; 3. 广东南方数码科技股份有限公司, 广东 广州, 510510)

0 引言

工程建设项目“多测合一”是贯彻落实党中央、国务院深化“放管服”改革和优化营商环境要求,推行工程建设项目审批制度改革的一项重要内容。2018年以来,国内各地方先后出台了“多测合一”相关制度体系,涉及行政主管部门、建设单位和测绘作业单位等“多测合一”工作相关的多方用户参与工作流程、共享数据资料[1],这就需要同步配套建立信息化系统,为制度落地、业务办理、行业管理、质量监督以及成果应用提供重要支撑,从而提高工程建设项目审批制度改革中的测绘服务效率。

国内学者和软件开发企业对“多测合一”信息化系统建设开展了相关研究[2-9],例如，以优化管理、数据共享为切入点建设面向客户的“多测合一”信息化管理平台,利用地理信息系统(geographic information system, GIS)、云计算等技术实现“多测合一”信息管理、“一张图”展示、业务受理、并联审批、成果汇交等功能,研发二、三维多源异构数据自适配模型以及智能化空间数据处理模型等。以上系统建设通过信息化手段赋能工程建设项目审批制度改革[10],为工程建设项目验收提供了测量数据支撑[11],对“多测合一”业务顺利开展起到了重要作用,但对于如何生产统一标准的测绘成果、开展高效数据质检以及实现“一测多用”的成果共享目标,仍需进一步探索。

针对上述问题,本文设计实现工程建设项目全类型、全审批阶段涉及测绘服务事项的全流程“多测合一”信息管理系统,开发统一标准的数据生产软件和智能数据质检模块,通过“互联网+政务服务”、深度对接相关业务系统,打破测绘数据应用壁垒,实现“多测合一”成果数据的标准生产、汇聚管理、高度共享与深度应用。

1 总体设计

1.1 “多测合一”需求分析

“多测合一”信息管理系统建设的初衷使命是为“多测合一”相关制度标准落地提供全面信息化支撑,达到降低办事成本、缩减测绘环节和时限、共享数据资源、提高测绘服务水平与测绘成果质量的目标。主要有以下五个方面需求。

(1)为建设单位提供在线业务办理服务,可以查看业务办理进度、测绘作业单位名录信息,了解相关政策、操作指南,在线反馈业务满意度并提出相关建议。

(2)为测绘作业单位提供“多测合一”数据生产软件,涵盖数据采集、编辑、处理,最终输出满足数据入库标准及共享应用的测绘数据。

(3)为审核单位提供质检、审核模块,能够实现人机交互测绘成果审核,提高测绘成果质量审核效率。

(4)为行政主管部门提供电子化管理和监督,将项目流程所涉及的各个部门、各项工作进行有效衔接,加强对“多测合一”市场监管。

(5)为数字城市建设打造交互共享平台,与建筑信息模型(building information modeling, BIM)及相关业务系统深度对接,实现“多测合一”成果共享与广泛应用。

1.2 总体业务流程

根据以上需求分析,设计通用的业务流程,使得建设单位能便捷委托,测绘作业单位能高效完成测绘成果生产和提交,审核单位能准确完成质量检查、成果审核,行政主管部门能开展监督、监管工作,能灵活对接第三方系统、共享“多测合一”成果。整个业务流程(图1)分为五个阶段：项目委托阶段、测绘作业阶段、成果提交审核阶段、成果入库阶段、成果共享阶段。

图1 总体业务流程

1.3 总体框架设计

系统总体框架(图2)设计为基础设施层、数据资源层、平台服务层、应用层、用户层五大层次以及标准规范和安全保障体系、交互共享平台。

图2 总体框架设计

1.3.1基础设施层

基础设施层是整个上层应用系统和基础支撑平台运行支撑环境,包括硬件支撑环境、软件运行环境支撑、网络基础设施。硬件支撑环境指服务器、存储设备等基础计算机设施;软件运行环境支撑指数据库、GIS平台等;网络基础设施指交换机、防火墙等构成的内、外网网络环境。

1.3.2数据资源层

数据资源层主要包括测绘成果数据、各类业务数据、文档附件类数据以及系统运行数据,为“多测合一”业务提供数据资源支撑。

1.3.3平台服务层

平台服务层主要包含单点登录、权限服务、报表服务、工作流引擎、功能服务、消息服务、数据服务、GIS服务、共享服务和安全服务等各类平台级服务,通过统一的应用程序编程接口提供支撑。

1.3.4应用层

针对不同应用层面进行定制,形成不同的模块或子系统,具备数据生产、网上办事、数据统计、业务流转、成果提交、质检审核、成果管理与共享等丰富功能。

1.3.5用户层

用户层提供多类型终端,面向多元化用户对象,包括建设单位、测绘作业单位、成果审核单位、行政主管部门等各类业务人员。根据不同的人员设置不同权限,建设单位主要进行发起委托业务,开展测绘成果的查询、下载、确认等;测绘作业单位主要进行接收任务业务,开展资料下载、成果制作、成果提交等;行政主管部门主要进行统一监管,对所管辖业务进行查询和阅览,开展测绘作业单位名录库审核、管理和信用评价等。

1.3.6标准规范和安全保障体系

整个系统的开发建设和运行管理遵循统一标准规范体系和合理的安全保障体系。

1.3.7交互共享平台

与工程建设项目审批的其他环节、其他相关系统进行数据互通、信息共享,一是从审批业务中获取工程建设项目的相关信息和资料,二是将“多测合一”成果共享给竣工验收、房屋管理、不动产登记等相关业务部门使用。

同时,操作系统使用可重新分发的开源操作系统,开发语言选择具有面向对象、分布式、安全性、动态性等特点的Java编程语言,数据存储采用国产数据库,架构设计为多网络、多元化用户对象以及多类型使用终端。

1.4 数据库设计

数据建库(图3)内容主要分为空间数据和非空间数据。空间数据包括测绘成果中空间数据及其属性数据;非空间数据包括结构化数据及非结构化数据,结构化数据主要是指有一定结构、可以划分出固定基本组成要素、以表格形式表达的数据,可用关系数据库的表、视图等表示,如各种业务信息数据、管理统计数据等;非结构化数据是包括测绘成果中的文件、图片、文档等文件资源,通常没有明显结构,无法划分出固定基本组成元素的数据,如申请材料、成果文档、图片等。

图3 数据存储体系

针对不同的数据在数据组织和存储时采用不同的策略。空间数据及其对应的属性数据利用GIS平台空间数据引擎存储到PostgreSQL(一种特性非常齐全的自由软件的对象-关系型数据库管理系统)数据库中;结构化数据直接以表形式存储到MySQL(瑞典MySQL AB 公司开发的一个关系型数据库管理系统)和MongoDB(基于分布式文件存储的数据库)关系型数据库中;而非结构化的文件数据采用数据库存储文件的路径,采用对象存储方式存储实际的文件。

按照产生和使用的数据设计数据库(图4),包括管理数据库、业务数据库、测绘成果数据库、空间成果数据库。管理数据库存储支持系统运行的环境配置数据以及工作流表单定义数据;业务数据库存放在系统运行中所产生的、对用户有使用价值的数据,通过表单展示并收集;测绘成果数据库主要存放用数据生产软件得到的测绘成果空间图层和表数据,以独立的数据库文件存储;空间成果数据库主要存储系统运行中必要的业务管理数据、在空间数据库中产生的、对用户有使用价值的数据,通过空间图展示并收集。

图4 数据库设计

2 关键技术

2.1 图库一体化技术

基于图库一体化技术,定制结构化、标准化的“多测合一”数据生产软件,真正实现生产一套数据,数据结构满足入库的标准化规范、数据符号化显示效果满足出图的要求,减少冗余辅助实体、精简数据、优化内存使用。出图、入库使用同一套数据,也彻底解决库体数据和制图数据分离的难题。

此外,支持打开个人地理数据库(personal geodatabase, MDB)、文件地理数据库(file geodatabase, GDB)、矢量图形文件(Shapefile, SHP)、设计图形文件(drawing, DWG)、图像文件(ima-ge, IMG)等多种存储格式数据,不同格式、标准、数学基础的多源数据可在同一工作空间中叠加继承,极大地方便了内业作图,从根本上减轻了测绘作业员的工作量,全面提高工作效率和质量。同时,支持DWG文件与SHP文件同时读取修改,生产的数据关联关系强、逻辑清晰,将测绘成果百分之百结构化,大大提升“多测合一”成果的数据价值及共享效率。

2.2 二、三维可视化技术

基于应用商店和抽屉式可视化技术,在启动界面快速、动态展示和加载所有数据生产模块。已加载模块的功能及菜单可视化展示在“多测合一”目录树中,按照实体节点展示相关的作业逻辑,如模块节点、自然幢节点、逻辑幢节点,车位、绿化、消防等图层实体节点,提高业务操作的可视化程度。通过“多测合一”目录树进入到临时工作区,将楼层按照抽屉式展开,可以有效屏蔽其他不相关的图层实体的作业干扰,更详细地绘制楼层及层内面积线实体,提高作业效率和精细程度。

基于三维可视化技术,根据要素图层、要素属性以及分户图等测绘数据实现房产面积测绘成果三维可视化,建立三维可视化楼盘表,更加直观展示房产楼盘的空间位置、楼层内的户室结构和户室信息,同时结合户室列表,实现图、表的双向交互查询,解决二维楼盘表难以表达楼栋、楼层、户室之间空间关系的问题。

2.3 智能数据质检引擎技术

基于智能数据质检引擎技术,实现高度定制化的数据质检。系统内嵌智能数据质检引擎,将“多测合一”成果数据质检的过程可视化、简单化、用户化。数据质检引擎适用性广、灵活性强且易于修改,适用于多种类、复杂型“多测合一”成果数据质检。通过元规则和可视化界面,丰富数据质检流程的可能性,形成定制化程度高、方案式的数据质检方式。

3 系统实现

“多测合一”信息管理系统通过对“多测合一”业务流程和复杂类型测绘数据的梳理整合,以工程建设项目全类型、全审批阶段涉及测绘服务事项的数据生产、质检、提交、审核、管理、共享为主线,构建了数据处理、网上办事、业务办理、成果管理、数据共享等功能为一体的全流程解决方案,目前已在雄安新区工程建设项目“多测合一”工作中实现并应用。

雄安新区工程建设项目“多测合一”,是指按照“统一标准、多测合并、成果共享”要求和“应合尽合、能合则合”原则,对同一工程建设项目各个阶段的多项测绘服务事项进行整合优化的测绘服务和管理模式,实现工程建设项目涉及的测绘服务事项统一管理、测绘过程统一规程、测绘数据统一标准、成果共享统一平台[12]。雄安新区“多测合一”信息管理系统则是所有环节落地的信息化抓手。

3.1 总体功能架构

雄安新区“多测合一”信息管理系统(图5)包括五大部分：数据处理系统、网上办事大厅、业务办理系统、成果管理系统以及数据共享接口,其中数据处理系统为单独的服务器-客户机(client/server, C/S)架构软件工具,网上办事大厅、业务办理系统、成果管理系统为连贯的浏览器-服务器架构(browser/server, B/S)线上系统,开发数据共享接口对接多个第三方平台。

图5 系统总体功能架构

3.2 功能设计与实现

3.2.1数据处理系统

系统对雄安新区工程建设项目8种工程类型在立项用地规划许可、工程规划许可、工程建设许可与施工监督、竣工验收、不动产登记5个工程建设阶段涉及的测绘服务事项进行数据生产,如表1所示。

表1 测绘服务事项

设计实现数据处理系统(图6),按照雄安新区工程建设项目“多测合一”技术规程和成果数据标准[13]定制,采用图库一体的数据生产模式,为测绘作业人员提供一站式、标准化的数据生产服务,使用一种数据处理工具即可完成外业数据编辑、成果质量检查及数据建库工作,极大提高了数据生产效率。主要由数据生产模块、数据检查模块和数据建库模块三部分组成。

图6 数据处理系统功能模块界面

(1)数据生产模块：根据工程类型、工程建设阶段和测绘服务事项的不同,设计了22个数据生产模块,按照统一坐标体系、分类编码和数据标准,统一整理和编辑各个阶段多源格式的测绘数据(如大比例尺地形图、竣工验收测量成果、房产测绘成果),满足了“多测合一”数据生产环节的软件工具需要,完整高效地解决了数据生产难题,最终以MDB格式输出,实现了“即生产、即入库”的目标。

(2)数据检查模块：实现本地质检和在线质检两种检查模式。其中,本地质检集成在数据处理系统,支持自动检查和人机交互检查两种检查方式;在线质检集成在业务办理系统,对上传提交的测绘成果进行在线质检,实现对测绘成果的完整性、合理性、规范性、拓扑一致性、内容一致性的自动检查,并支持生成结构化质检报告。

(3)数据建库模块：对不同测绘服务事项的数据成果建立各自的数据库,生成统一的数据交换格式,实现了“标准统一、数据权威、即时高效、信息共享”的数据建库标准。

3.2.2网上办事大厅

设计实现网上办事大厅,包括网页端和小程序移动端,从两种不同的终端为建设单位提供模式化的“多测合一”业务在线办理。通过与雄安新区政务服务网以及政通雄安小程序深度融合,实现申报入口统一、用户界面风格统一、用户认证统一和用户空间统一,极大地提升业务办理效率。在网上办事大厅,用户可以开展业务委托、合同备案、项目进度查询、满意度评价、公示公告查看、操作指南下载和测绘作业单位名录查询。

3.2.3业务办理系统

设计实现业务办理系统,为“多测合一”业务办理全过程提供电子信息化管理,支持业务受理、作业管理、成果上传、在线质检、成果提交、人工审核、成果抽查、项目监管、成果共享等功能。按照使用角色的不同,系统所有功能具体划分为三个子系统,分别是测绘作业子系统、成果审核子系统和综合管理子系统。

(1)测绘作业子系统用于测绘作业单位,提供单位备案、接办委托、项目管理、成果上传、在线质检、成果提交、成果管理、成果盖章等核心功能,充分保障从业务受理到成果盖章的环节流转需求,缩短业务办理时间,提升测绘工作效率。

(2)成果审核子系统用于成果审核单位,对“多测合一”成果进行质量审核,出具审核结果,告知测绘作业单位。对于符合要求的测绘成果报告书,提供在线加盖水印功能,防止审核通过的成果被修改。对于不符合要求的成果,支持按流程退回到“成果上传”环节并保留每次退回的成果记录,支持部分成果退回的功能。

(3)综合管理子系统用于行政主管部门,实现项目管理、成果管理、合同备案管理、测绘作业单位管理、成果抽查、业务审批、统计分析等功能,信息量上涵盖“多测合一”业务全流程,方便主管部门把握“多测合一”工作开展情况、监管项目进度以及监督成果质量。

3.2.4成果管理系统

设计实现成果管理系统,对各“多测合一”项目提交的测绘成果数据进行统一管理,并通过文件型成果管理子系统和空间型成果管理子系统分别实现文件成果和空间成果分类管理的功能。

(1)文件型成果管理子系统：对审核合格可归档的测绘项目成果文件(电子图纸、成果表格、测量报告、原始数据、外业图片等)进行统一组织、统一管理,实现成果自动归档、成果版本管理、成果分类、成果查找、成果查看、成果下载。

(2)空间型成果管理子系统：基于网络地理信息系统实现浏览地图、要素选择、图层控制、数据坐标转换、书签管理、数据查询定位、空间统计分析、数据导出等常用功能;对已入库的空间数据以项目范围线为空间索引,建设“多测合一”项目一张图,实现以图管档、图上定位、图上查找测绘成果;基于二维房产测绘成果,将楼栋、层、单元、户室进行三维可视化,实现从房产信息到空间模型、从空间模型到楼盘信息的关联,能够同步查询查看测绘项目信息、楼栋、户室属性以及成果附图等。

3.2.5数据共享接口

设计实现数据交互和流程互动的共享接口,实现“多测合一”成果“一测多用”“数据在网上跑”代替“群众在路上跑”[14]。

建设与雄安新区政务服务网、规划建设BIM管理平台、基础地理信息系统、数字国土系统、智慧房屋管理系统、不动产登记系统、工程建设项目审批系统等相关业务系统的数据共享接口(图7),与政务服务网深度融合统一身份认证登录入口,研究实现竣工验收测量成果的BIM审查指标共享,探索工程建设项目竣工地形图联动更新基础地形图数据库的路径,实现与不动产登记系统共享建设用地地籍调查成果、与数字国土系统共享竣工验收测量成果、与智慧房屋管理系统共享房产面积测绘成果。

图7 数据共享框架

3.3 应用成效

3.3.1系统应用成效

雄安新区“多测合一”信息管理系统运行以来,开展了充分的实践应用,已被20多家建设单位、40多家测绘作业单位使用,完成了雄安新区安置房、郊野公园、商务服务中心、再生水厂、快速道路、变电站、燃气管线、排水管网等各类重点工程建设项目的竣工验收测量和房产面积测绘工作,已登记流转500多个工程建设项目的“多测合一”成果,减少了建设单位、测绘作业单位的办事难度,提高了“多测合一”工作效率。

3.3.2成果共享成效

截至2022年6月,已向雄安新区不动产登记系统和智慧房管系统共享900多栋楼、近5万套住宅和商服的测绘数据,用于雄安新区工程建设项目竣工验收、回迁安置、不动产登记等工作,实现了“多测合一”成果的“一测多用”。

3.3.3联动更新成效

除日常定期修补测外,工程建设项目“多测合一”竣工验收测量成果是雄安新区大比例尺基础地形图数据库的重要数据更新来源。数据处理系统的基础地形模块数据标准与基础地形图数据库标准保持一致,成果审核合格后,通过接口将竣工验收测量地形图成果及时共享至雄安新区基础地理信息系统,以人机交互方式实现联动更新基础地形图数据库的目标[15]。

4 结束语

本文为工程建设项目全类型、全审批阶段涉及的测绘服务事项,设计了一种集数据处理、网上办事、业务办理、成果管理、数据共享为一体的全流程系统建设方案,提高了“多测合一”工作效率,降低了建设单位和测绘作业单位的办事难度,加强了行政主管部门对“多测合一”市场的监管,促进了“多测合一”成果数据的汇聚管理与共享应用,可为国内各地区“多测合一”相关系统建设提供模板和经验。

在系统实践应用时,存在工程建设项目各阶段测绘成果关联度不够、二、三维数据融合性不强、数据生产质检效率有待提高等问题,后续将从以下方向进一步探索和完善：①从空间位置出发,串联工程建设项目涉及的全部测绘成果,形成工程建设项目测绘成果一张图;②从现有数据类型出发,充分利用已有的二、三维数据,将工程建设项目真实直观地展示在三维虚拟场景中;③从人机结合角度出发,将测量工具与系统平台进行整合,开发外业巡查软件,使测绘作业人员和审核人员可以便捷地在现场对标的物进行采集和审核,提高作业与审核效率;④对现有信用评价方式进行优化,采用生态式评价体系,从多个维度对测绘作业单位进行评价,避免单一关键绩效指标(key performance indicator, KPI)式评价,使评价更加贴近测绘作业单位的真实表现;⑤“多测合一”成果数据如何与新型基础测绘地理实体数据结合,服务实景三维中国建设。