基于眾包技術的小城鎮(zhèn)智慧管理系統及其應用

藍玉良，陳俊文，黃正東，3

（1．深圳大學建筑與城市規(guī)劃學院智慧城市研究院，廣東深圳 518060；2．湖北省城市規(guī)劃設計研究院，湖北武漢 430071；3．武漢大學城市設計學院，湖北武漢 430072）

智慧城市是利用信息技術對城市管理與服務領域進行智慧化提升，從而實現城市科學發(fā)展、管理高效和市民生活更美好的目標［1］。近年來，我國智慧城市建設如火如荼，自2012年以來國家層面就提出了十多個關于推進智慧城市規(guī)劃建設的相關政策文件，智慧城市逐步向規(guī)范化的方向發(fā)展［2］，與此相對應，智慧化特征正逐步滲透到城市的方方面面，如智慧交通、智慧醫(yī)療、智慧教育、智慧政務等等［3-8］，然而，這些智慧城市的相關應用目前仍以大城市為主，中小城鎮(zhèn)尚處于初步探索的階段。2014年3月，國務院發(fā)布了《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014—2020年）》，強調了促進各類型城市的協調發(fā)展，尤其是要加快中小城市和城鎮(zhèn)的發(fā)展步伐，這就意味著推進小城鎮(zhèn)的智慧規(guī)劃管理對于實現新型城鎮(zhèn)化也至關重要。但小城鎮(zhèn)的智慧化道路不同于大城市，小城鎮(zhèn)的智慧化建設受建設成本不足、基礎設施較差、專業(yè)技術及人員缺乏等諸多方面因素的制約，使得大城市的智慧化道路難以適用于小城鎮(zhèn)?？偟膩碚f，現階段小城鎮(zhèn)的城鎮(zhèn)化道路趨向于高成本、粗放式和同質化，人居環(huán)境質量低、環(huán)境代價大、風貌喪失、違規(guī)建設頻出等不可持續(xù)問題也越來越突出［9-11］。因此，要促進小城鎮(zhèn)的可持續(xù)發(fā)展，提升小城鎮(zhèn)規(guī)劃管理的有效性，本文認為應從違法建設管理、環(huán)境保護管理、應急防災管理、交通運行管理以及基礎設施管理等幾個方面進行智慧化建設。雖然運用感知設備和先進的網格管理技術能夠很好地實現這些需求，但對于資源條件有限的小城鎮(zhèn)來說，要建立完善的感知網和數據接收、存儲、處理平臺，目前來看還很困難。在這樣的背景下，本文嘗試引入移動終端眾包技術來初步探究小城鎮(zhèn)智慧規(guī)劃管理的建設，以實現面向小城鎮(zhèn)需求、相對低成本投入的智慧規(guī)劃管理技術。

1 城市管理技術

我國在城市規(guī)劃領域的關注點經歷了從規(guī)劃建設到規(guī)劃管理再到城市治理的演變過程［12］，城市管理或治理的技術在城市規(guī)劃領域頗具重要性。城市網格管理技術是目前發(fā)展較為成熟、針對專業(yè)管理人員的管理技術，以自上而下的管理為主，實現了城市管理的精細化；移動眾包技術則充分利用了大眾的力量，擴充了大眾對規(guī)劃管理的參與度。兩種城市管理技術的特征比較如表1所示。

表1 城市網格管理技術與移動眾包技術特征對比

1．1 城市網格化管理技術

在公共管理難題、基層社會秩序面臨挑戰(zhàn)、信息技術革新等多重背景下，城市網格化管理技術應運而生［18］。城市網格化管理將管理轄區(qū)作為一個整體，按照一定的標準劃分成單元網格并編碼，輸入網格化管理信息系統，并指派網格管理員隨時巡查網格內的情況，從而實現城市管理的主動化、動態(tài)化和精細化［19］。這種管理技術依靠多種數字城市技術和專業(yè)的管理人員，能夠實現高效能的協同管理和分工配合。這種技術在很多大城市已經運用成熟，然而在小城鎮(zhèn)，有限的技術資源和人才資源使得網格化管理技術難以實踐。

1．2 移動眾包技術

移動眾包技術結合了移動GIS和眾包技術的優(yōu)點。其中，移動GIS就是以無線網絡為支撐，以移動智能終端為載體的GIS系統，包括移動終端平臺、無線通信網絡、地理信息服務器、地理信息數據庫和定位系統，具有移動性、服務實時性、信息載體多樣性等特點，在傳統信息行業(yè)、城市規(guī)劃管理中都得到了廣泛的應用［20-21］。最常見的移動終端平臺就是智能手機和平板電腦。眾包是一種分布式問題解決模式［22］。在互聯網環(huán)境下，將工作任務分配給網絡大眾去完成，這可以大大降低人力、時間成本，發(fā)揮公眾參與的力量，同時還可以提高解決問題的效率［17，23］。目前，眾包技術在網絡平臺上的信息交互、計算機數據任務、災情信息收集、醫(yī)療系統、交通網絡以及城市規(guī)劃管理等方面應用較為廣泛。移動眾包技術的引入能夠彌補小城鎮(zhèn)人力、經濟資源的不足，發(fā)動廣大群眾，共同促進小城鎮(zhèn)的智慧化規(guī)劃管理，為我們探索小城鎮(zhèn)的智慧規(guī)劃管理提供了契機。

2 基于移動終端眾包技術的小城鎮(zhèn)智慧規(guī)劃管理系統設計

2．1 系統設計目標和原則

本系統設計的目標是基于移動眾包技術，提供一個面向小城鎮(zhèn)需求、相對低成本投入的智慧規(guī)劃管理系統，能夠為小城鎮(zhèn)的規(guī)劃管理提供智慧化的支撐，提高整個管理工作的有效性，形成一個參與性廣、交流性強的規(guī)劃管理體系。具體系統設計原則包括：（1）實用性，即系統中各模塊充分與小城鎮(zhèn)發(fā)展建設的現狀需求緊密結合，保證系統功能全面而完善；（2）用戶多樣性，即系統既面向普通公眾，也面向各類專業(yè)管理人員，實現各類用戶之間的協調、合作與交互；（3）可擴展性，即系統保留后續(xù)升級和進一步開發(fā)的可能性；（4）穩(wěn)定性，即在系統維護方面確保各項數據的安全可靠，并能夠在系統故障后及時有效地恢復已有數據。

2．2 系統總體架構設計

基于以上設計目標和原則，本研究提出以5個子系統為核心的眾包技術總體邏輯架構（如圖1），5個子系統建立在信息通信技術（ICT）及地理空間數據庫系統基礎上，具備普通公眾和專業(yè)管理人員兩種接口，并與傳統可用的規(guī)劃建設管理系統進行對接。5個子系統的內容如下：

（1）違法用地監(jiān)督舉報子系統。利用面向多用戶群的建設用地動態(tài)監(jiān)測技術，通過移動終端對建設用地范圍、用地性質、建設強度等進行取證上報，并與方案進行關聯歸檔和對比。

（2）違法建設監(jiān)督舉報子系統。利用面向多用戶的違法建設動態(tài)監(jiān)測技術，通過移動終端對占地范圍、建筑間距、建筑高度、建筑退讓、建筑立面、建筑色彩等進行取證上報，并與方案進行關聯歸檔和上傳。

（3）災情實時報警子系統。利用移動終端采集數據的新型管理模式，研發(fā)災情實時發(fā)布技術，發(fā)動普通民眾及時上報突發(fā)災情信息，提高災害防御和應對能力。

（4）交通路況信息實時反饋子系統。研發(fā)交通路況信息實時發(fā)布技術，當發(fā)生交通擁堵時，公眾可通過移動智能終端對交通擁堵情況、停車場使用情況等信息進行取證上報并歸檔，然后由系統發(fā)布路況信息數據，對路況進行公示。

（5）基礎設施故障反饋子系統。研發(fā)基礎設施故障反饋系統，當基礎設施被損壞時，公眾通過移動智能終端對路面破損、管道破損、電力通信設施損壞、市容環(huán)境破壞等情況進行取證上報并歸檔，然后由系統發(fā)布基礎設施故障信息，提高有關部門的維修效率。

圖1 小城鎮(zhèn)智慧規(guī)劃管理系統功能結構

2．3 公眾監(jiān)督系統平臺設計

公眾監(jiān)督系統平臺包含基于移動終端的公眾監(jiān)督APP和公眾監(jiān)督數據管理系統（如圖2），能夠實現普通民眾的事件上報、事件查詢和提問功能以及管理人員的數據管理等功能，其中普通民眾的APP端能夠實現公眾的實時事件上報，而規(guī)劃管理人員的公眾監(jiān)督數據管理系統端能夠對上報的事件數據進行有效的收集和分析，為規(guī)劃決策提供支撐。

圖2 小城鎮(zhèn)智慧規(guī)劃管理公眾監(jiān)督系統平臺功能結構

3 案例實踐——以神農架林區(qū)為例

3．1 研究區(qū)域

神農架林區(qū)位于湖北省“一帶兩圈”戰(zhàn)略中的鄂西生態(tài)文化旅游圈內，2009年獲批國家可持續(xù)發(fā)展實驗區(qū)，同時具有山區(qū)、林區(qū)、自然保護區(qū)的特征，面臨著城鎮(zhèn)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護的雙重壓力；同時，林區(qū)也是我國中西部欠發(fā)達地區(qū)以生態(tài)建設帶動旅游產業(yè)的示范和樣板區(qū)，能夠很好地發(fā)揮集群效應。此外，2013年7月，由湖北省測繪信息地理中心承接的《數字神農架地理空間框架建設》為本研究奠定了基礎。本文將以神農架林區(qū)的政治經濟中心松柏鎮(zhèn)作為實踐點推廣應用公眾監(jiān)督APP。

3．2 智慧管理平臺的事件分類

隨著近些年的發(fā)展，神農架林區(qū)在管理和建設方面的問題逐步凸顯，主要分為四大類（如表2）：（1）近年來城鎮(zhèn)迅速發(fā)展的同時違法建設問題也層出不窮，而林區(qū)目前缺乏有效的監(jiān)管手段；（2）作為國內外知名旅游勝地，林區(qū)目前的道路交通系統已經不能滿足旅游旺季需求；（3）林區(qū)由于自然地質的原因常年出現滑坡、崩塌、山洪、泥石流等自然災害，卻缺乏有效的災情管理體系；（4）林區(qū)目前的基礎設施較為薄弱，跟不上城鎮(zhèn)發(fā)展的步伐。

表2 神農架林區(qū)建設管理的公眾監(jiān)督平臺上報事件分類

3．3 實踐案例的數據分析

自2017年5月在神農架林區(qū)推廣應用上述公眾監(jiān)督系統平臺至2018年4月，注冊用戶已達587人，收集到上報事件信息2 512條。以下將對這些數據進行初步分析。

3.3.1 上報事件描述性統計分析

上報事件分為大類、中類、小類3個層次，以下將從這3個層次進行分析。

（1）大類。從四大類事件來看(如圖3)，道路交通類上報事件所占比重最大，共1 101條，占比為43.83%；其次是市容于基礎設施故障類事件，共843條，占比為33.56%；第三是違法建設類事件，共560條，占22.29%；而林區(qū)污染于災害類事件上報數量較少，說明污染和災害在本研究調研階段不是主要問題。

圖3 神農架林區(qū)建設管理的公眾監(jiān)督平臺各類上報事件數量（大類）

（2）中類。從一級分類來看(見圖4)，中類上報事件的整體趨勢和大類基本一致。其中，違法建設大類中以無證違建為主，而市容與基礎設施故障大類中以基礎設施為主。

（3）小類。從上報事件小類來看（見圖5），林區(qū)的違法建設類以亂搭亂建、臨時建筑預期未拆、建設超過限高、私改建筑外表以及建設項目證件未公示等現象為主，污染與災害則以滑坡為主，道路與交通類以亂停亂放現象為主，而市容與基礎設施故障類則以道路破損、井蓋破損、架空線纜損壞和垃圾渣土傾倒為主。

圖5 神農架林區(qū)建設管理的公眾監(jiān)督平臺各類上報事件數量（小類）

3.3.2 上報事件空間分布特征分析

從上報事件點的空間分布來看，松柏鎮(zhèn)的上報事件點主要分布在鎮(zhèn)區(qū)主干道神農大道及其外延區(qū)域，事件點主要集中在鎮(zhèn)區(qū)中心區(qū)。為了總結并預測事件在空間上分布的概率大小，本文引入核密度分析法（KDE）來估計事件在研究范圍內的發(fā)生幾率。從核密度分析結果可以看出（如圖6），松柏鎮(zhèn)上報事件點呈現出多點集聚的空間分布特征，空間分布密度較大的區(qū)域主要集中在神農大道、中心街、張公路周邊，其他區(qū)域事件點空間分布密度較低。具體的，從各類型上報事件點的核密度分析來看，違法建設事件在神農架客運站、神農架林區(qū)財政局以及神農架林區(qū)廣電局周邊區(qū)域空間分布密度較大；污染與災害事件主要集中在神農架體育中心周邊區(qū)域；道路與交通事件主要集中在神農架客運站、中心街以及世紀金源假日酒店周邊區(qū)域；市容與基礎設施故障事件的空間分布較為分散，主要集中在神農大道沿線區(qū)域，另外在中心街、張公路以及松柏鎮(zhèn)衛(wèi)生室周邊區(qū)域空間分布密度也較大。

圖6 神農架林區(qū)松柏鎮(zhèn)建設管理的上報事件點核密度分析

4 結論

本文所提出的基于移動終端的眾包技術為小城鎮(zhèn)的智慧化規(guī)劃管理提供了新的思路。該技術可以強化公眾與管理人員之間的交互，提升規(guī)劃管理的效率，能在較大程度上適應小城鎮(zhèn)的發(fā)展現狀和需求。為充分發(fā)揮該技術的優(yōu)勢，未來尚需深入探討以下問題：（1）對接現有的規(guī)劃管理模式，實現公眾監(jiān)督數據管理系統與傳統規(guī)劃管理系統的銜接與融合；（2）進一步提升用戶交互體驗，在移動終端成本、地圖信息量、用戶界面等方面提供多樣化的定制服務。