城市数字化转型是人民城市建设的重要推动力,是面向未来塑造城市核心竞争力的关键之举,是完善超大城市治理体系和治理能力现代化建设的必然要求。上海市委、市政府2020年年底公布《关于全面推进上海城市数字化转型的意见》,要求深刻认识上海进入新发展阶段全面推进城市数字化转型的重大意义,明确城市数字化转型的总体要求。坚持整体性转变,推动“经济、生活、治理”全面数字化转型;坚持全方位赋能,构建数据驱动的数字城市基本框架;坚持革命性重塑,引导全社会共建共治共享数字城市;同时,创新工作推进机制,科学有序全面推进城市数字化转型。2021年,为贯彻落实市委、市政府关于全面推进城市数字化转型的工作要求,市局制定了《市规划资源局2021年信息化重点工作方案》,统筹推进局系统整合、流程再造、数据治理和智能应用,助推规划资源在城市精细化管理中发挥基础性、引领性作用,助力上海城市数字化转型。
依托市规划院上海市新一轮交通模型建设和信息化建设工作,市规划院交通模型工作室联合信息中心和深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司技术团队研发上海市交通规划大数据平台,经过系统需求分析、平台程序开发和布置、调试应用和用户测试等多个阶段,目前该平台已进入试运行阶段。
图1 上海市交通规划大数据平台登录界面和功能展示
2.1主要功能模块交通规划大数据平台面向规划业务人员,提供浏览查询、指标监测、图数调用、专题图制作和分享等主要功能。平台汇集了交通设施、交通运行、城市规划等多维度数据内容,涵盖了交通模型、网络监测、交通运行、年度报告等多渠道数据来源,并支持个人用户数据自定义上传。
交通规划大数据平台页面分为数据指标、智能规划、工作平台、个人空间等四个板块。
图2 上海市交通规划大数据平台的主要功能
数据指标是一个数据管理平台,集合了数据查看、数据申请、数据审核(管理员用户可用)和指标管理多项功能;
智能规划是一个标准化的交通数据资源的智能化查询和分析工具,可通过自定义区域或设置查询条件对各类交通大数据进行分析展示;
工作平台是面向用户的主要交互界面,具备在线制图和查询分析功能。专题图、数据表操作和公共数据库为用户提供最常用专题图和公共数据资源并可以任意组合叠加应用;个性化制图支持用户修改专题图和相关数据表,并进行用户自定义保存和共享发布;个人空间支持用户上传个人数据、在线调用公共数据库图层叠加。工作平台页面的功能模块如下图:
图3 工作平台的主要功能模块
个人空间存放用户自定义的专题图和自上传数据,提供个人文件夹管理及快速链接专题图页面功能。
2.2框架设计交通规划大数据平台的技术架构基于TransPaaS底座,采用数据层、支撑层、应用层和展示层四层架构。
数据层采用PostgreSQL数据库作为关系数据库存储结构化指标表,同时使用PostGIS扩展模块进行空间数据存储,对于用户自定义上传的文件和地图文件使用MinIO对象存储工具进行存储。
支撑层提供平台层的支撑,SQLAPI提供SQL查询支持,Zuul网关提供接口服务支持,Oauth进行权限管理,并使用Docker进行容器化部署,便于部署维护。
应用层基于SpringBoot框架提供应用后端支撑,基于GeoTools提供GIS分析支持,并搭建自定义瓦片服务,使用GeoServer发布WMS。
展示层面向终端用户,前端页面基于Vue框架进行开发,前端地图引擎使用MapBoxGL框架,前端UI使用ElementUI框架快捷开发,并用Echart框架进行图表展示。
图4 上海市交通规划大数据平台的技术架构
3.1丰富的数据应用工作平台支持用户将点、线、面等不同空间维度的图层和数据叠加至地图界面,实现空间数据的自由组合,快速完成从数据指标到自定义规划专题图转变。针对常见的业务场景,平台管理员可以十分方便地定义各种类型的公共专题图进行发布,供用户直接调用,如现状用地分布图、现状轨道站点全日上下客流量、常住人口密度分布图、从业人员密度分布图、高速公路流量分布图、长三角铁路站点客运发送量等。
图5 上海市交通规划大数据平台的部分专题图展示
3.2基于Web-GIS的个性化制图功能专题图存储在公共专题图区域,并按照展示内容分文件夹存放,用户可在工作平台页面直接调用,同时也支持公共数据库或个人上传数据的任意图层叠加。例如,单一的建筑信息数据库和土地利用叠加后,就得到了建筑的用地性质。平台支持用户自己修改或制作专题图,具备用户常用的专题地图制作功能:如图层控制(打开、关闭、添加、调整顺序);点线面样式(颜色、符号、宽度、填充、透明度)等偏好设置;专题图设置(颜色专题、大小符号专题、图表专题);标签设置(添加和删除标签、选择标签字段、字体样式等);图例设置(添加、关闭、字体内容和样式调整等);根据属性筛选数据;创建蒙版(只显示某个区域,如行政区)等。用户自己修改或制作的专题图可保存在个人空间,也可以分享给其他用户。
图6 上海市交通规划大数据平台的专题图设置界面
平台提供了多种空间图表和平面图表,支持对数据资源的多样化呈现。空间图表包括饼状统计图、柱状统计图、等级符号图和热力图、期望线图、蛛网图,用于各种数据的空间展示,如用柱状统计图制作铁路客站的到发量、用等级符号图制作轨道站点的换乘客量分布图等。平面图表包括折线图、柱状图、饼状图、雷达图、矩形图、关系图等,平图悬浮于空间图层,主要用于对空间图层进行补充说明或汇总信息,如轨道线路分布图中,增加历年轨道交通年客运量的柱状图。与此同时,平面图表还可用于制作核心监测指标的显示面板,用于核心指标的监测和查询。
图7 轨道交通核心指标仪表盘
在开发过程中,针对GIS-T不同于一般GIS功能,按照交通流双向性的特点,针对双向标签、双向颜色专题、双向大小符号专题等进行了特殊开发。满足GIS系统对交通数据的展示要求。
图8 轨道交通客流双向大小和拥挤度专题图
3.3高效的数据维护管理交通规划数据大平台汇集海量数据,标准化、便捷高效的规划管理为平台应用奠定了良好的数据基础。
平台提供简洁的数据资源浏览查询功能,让每个用户可以快速了解数据资源整体情况和每个数据详细的属性结构;数据资源目录与工作平台数据目录一致,真正做到数据所见即所用。
平台提供便捷的数据管理功能,包括自定义数据目录、数据导入与数据更新等;平台支持用户自定义数据上传,并支持上海本地坐标系统、上海CGCS2000坐标系统和WGS84坐标系统等多个坐标系统数据,实现后台不同坐标系的自动匹配;平台打通了模型专业数据库与平台数据的通道,实现模型数据直接导入平台数据库,大大提高工作效率。
图9 上海市交通规划大数据平台的数据浏览界面
图10 上海市交通规划大数据平台的数据目录管理界面
图11 上海市交通规划大数据平台的用户自定义数据上传界面
3.4高度的数据共享交通规划大数据平台集成了面向规划的各类统计数据、交通运行数据、交通调查数据和网络大数据,按照点、线、面3种空间维度统一整合,提供简洁直观的可视化查询界面,快速获取规划数据指标,实现最大限度的数据共享。有效解决数据分散、口径不一和重复校核处理等问题,提高数据准确性、促进数据共享。
交通规划数据大平台共享的数据资源包括公共数据资源和个人数据资源,其中公共数据资源按照内容、来源分为土地利用、道路交通、轨道交通、出行需求、人口岗位、交通设施、常用界线等等。个人资源为用户自己上传的数据,仅限个人使用。工作平台页面提供数据资源的任意调用、浏览、查询、制图等功能。
3.5安全的数据协同在保障规划业务人员可以用到各种数据的同时,对数据的保密安全非常重要。数据对用户可见、可用,但不意味着规划业务人员可以随便获得原始数据。通常,数据共享使用和保密安全是一对矛盾。解决方法之一是通过封闭的计算机环境或对数据进行加密处理,输出数据人工审核或解密。这种方法的好处是可以使用各种专业软件使用数据,但较为费时费力,数据加密解密还存在应用的数据类型限制,影响计算效率等缺点。交通规划数据大平台对数据操作的权限通过平台进行管理,既提高了管理的效率,又实现了规划业务人员对各种数据的方便使用,在很大程度解决了上述矛盾。
图12 数据应用权限管理
为保障个人用户的数据安全,每个平台用户都有个人空间。个人空间与公共空间结构一致,存储个人数据和个人制作的专题图。平台支持个人空间专题图与公共数据叠加分析;支持个人专题图一键分享给其他用户。
图13 上海市交通规划大数据平台的个人空间
3.6模型专业平台和大数据平台动态互动交通规划模型专业平台主要是数据和模型专业技术人员使用,对专业软件的操作要求较高。本次平台建设,实现了桌面交通规划模型软件TransCAD交通模型数据库和网页版的交通规划大数据平台的一体化建设。基础数据库以院信息化工作的数据库为基础底盘,统一标准、数据互通。交通模型专业计算分析平台面向专业应用人员,侧重模型专业分析,地理信息和数据库编辑维护。交通规划大数据平台面向一般规划业务人员的使用,侧重成果发布、查询、展示、出图和数据叠加。交通规划模型TransCAD桌面应用平台将编辑维护好的各种地理信息数据(包括模型输出结果)上传到交通规划大数据平台PostgreSQL数据库,同时也可以调用平台中的数据库,实现互通。
图14模型专业平台和交通规划大数据平台动态互动
3.7简洁的后台管理交通规划大数据平台提供用户管理、角色管理和系统日志三个功能。用户管理用于管理每个用户的账号管理和权限管理,权限管理包括数据使用权限和菜单权限。角色管理分为开发人员、普通用户和超级管理员。系统日志用于统计用户使用专题图和数据的使用情况,便于更新规划业务人员最常用的数据。
图15交通规划大数据平台后台管理系
下面是典型专题图应用操作的动画演示,让读者能够了解平台的互动能力。
4.1打开公共专题图打开轨道上下客量专题图,浏览、查询某个站点的进出站量,打开图层表格,浏览各个数据表格。
图16 专题图浏览与数据查询功能展示
4.2修改专题图打开人口密度专题图,打开页面设置面板,添加标签,添加图例。修改图层渲染字段、修改图层颜色。
图17 专题图添加标签与图例功能展示
图18 专题图样式修改功能展示
4.3保存专题图打开常规公交线路专题图,修改图层颜色,另存专题图至个人空间,关闭当前图层,打开个人空间已保存的专题图。
图19 专题图修改和另存功能展示
4.4自定义上传数据并应用打开自定义上传界面,上传新城界线数据,修改数据名称、保存路径、坐标系,打开空白专题图,添加新城界线数据。
图20 自定义数据上传和应用功能展示
交通规划大数据平台依托上海市新一轮交通规划模型的建设,既为综合交通规划模型应用与展示提供了媒介,也为市规划院信息化建设提供有益尝试。平台的设计理念是为规划业务人员提供常用的专题地图、公开共享的数据资源,通过对各种数据资源的叠加分析应用和个性化制图功能,实现规划业务的数据赋能。规划业务人员通过平台,既可以十分方便查看和使用各种数据资源,又保障了数据的安全性。系统后台管理可以方便地实现各种数据权限和角色管理,根据后台统计的数据应用频率,维护人员可以依托桌面专业数据模型平台编辑维护和传输,动态发布业务需求量较大的专题图,实现平台和规划工作的紧密结合。
今后,我们将在以下5方面推进工作:一是加强推广运用,让平台变成更多规划工作人员的得力助手;二是不断完善更新,在应用中发现问题与不足,以应用来促进优化提升;三是建立数据分层分级机制,主要针对部分敏感数据,按规定加强保护,维护法定权益;四是完善平台的维护更新机制,结合局院信息化部署,研究专项机制;五是拓展平台应用范围,以交通规划大数据平台为基础,可考虑在政务内网搭建专题数据库,作为规划领域的应用展示平台。
(来源:市规划院、作者:交通分院(交通模型工作室)、信息中心、张天然、许俭俭、朱春节、王波、彭继娴、温作超、许志榕)