面向城市基礎(chǔ)設(shè)施管理的決策支持系統(tǒng)研究與應(yīng)用

吳艷林 吳志成 朱玉明 彭新玲 陳元

[摘 要]隨著信息化與政府監(jiān)管活動的密切結(jié)合，政府服務(wù)過程中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)反映了監(jiān)管服務(wù)規(guī)律，隱含了與規(guī)劃、建設(shè)、管理業(yè)務(wù)相關(guān)的信息，已成為政府高效監(jiān)管和服務(wù)的手段，可通過數(shù)據(jù)資源整合、深度挖掘和再處理等方法，推進(jìn)各類信息的協(xié)同應(yīng)用，為政府進(jìn)行服務(wù)決策提供了輔助。文章從城建行業(yè)主管部門的信息化現(xiàn)狀出發(fā)，研究了決策支持系統(tǒng)的組成，設(shè)計(jì)了面向城市基礎(chǔ)設(shè)施管理的決策支持系統(tǒng)，初步探討和分析了在城建行業(yè)信息化中的應(yīng)用，為后續(xù)政府推進(jìn)信息化建設(shè)提供了參考。

[關(guān)鍵詞]城市基礎(chǔ)設(shè)施管理;決策支持;數(shù)據(jù)倉庫;數(shù)據(jù)分析

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2021.10.088

1 引言

為適應(yīng)城市治理信息化發(fā)展的需求，國內(nèi)許多大中型城市建立了城建大數(shù)據(jù)平臺行業(yè)信息管理系統(tǒng)，在燃?xì)狻崃?、道路、橋梁、停車場、污水、排水、黑臭水體、園林綠化、環(huán)境衛(wèi)生等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了信息化、規(guī)范化和精細(xì)化的管理，各行業(yè)從規(guī)劃、建設(shè)、管理形成一個(gè)有機(jī)整理，解決了規(guī)劃超前、協(xié)同建設(shè)、管理銜接、資金調(diào)配的問題，最大化地利用社會資源、政府資源，實(shí)現(xiàn)了城市的高速運(yùn)轉(zhuǎn)。隨著信息系統(tǒng)應(yīng)用的逐步深入，這些數(shù)據(jù)逐漸被遺棄在各個(gè)不同的數(shù)據(jù)庫中，不僅占用了大量的存儲空間，而且數(shù)據(jù)背后的有價(jià)值的信息和知識沒有得到很好的挖掘和應(yīng)用，無法為政府協(xié)同監(jiān)管、服務(wù)和決策提供科學(xué)的依據(jù)，已成為目前政府迫切需要解決的問題[1]。

數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)集成、聯(lián)機(jī)分析處理等技術(shù)的興起，為決策支持系統(tǒng)的發(fā)展提供了重要支撐，決策支持系統(tǒng)通過合理運(yùn)用這些技術(shù)為城市在監(jiān)督、管理、服務(wù)過程中從大量數(shù)據(jù)中獲取知識與規(guī)律提供了重要的支撐。決策支持系統(tǒng)應(yīng)從總體架構(gòu)、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)展現(xiàn)、數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)合城建業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)（政府常用的系統(tǒng)），對城市各行業(yè)的規(guī)劃、建設(shè)、管理等方面的決策分析進(jìn)行應(yīng)用研究。

2 決策支持系統(tǒng)研究

決策支持系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，充分挖掘和分析各種數(shù)據(jù)為決策層、管理層和應(yīng)用層用戶提供輔助決策信息的方法，廣泛應(yīng)用于行業(yè)規(guī)劃、建設(shè)、管理全生命周期服務(wù)等各個(gè)過程，能夠以人機(jī)交互方式輔助決策者解決結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的業(yè)務(wù)決策問題。目前，決策支持系統(tǒng)與數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)逐漸融合，形成智能決策支持平臺，包括數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)集成、聯(lián)機(jī)分析處理等內(nèi)容，支持?jǐn)?shù)據(jù)存儲、轉(zhuǎn)換、集成、分析、挖掘等多種功能，形成敏捷、高效的綜合分析平臺，已成為政府監(jiān)管、政務(wù)服務(wù)中決策分析、協(xié)同工作的重要工具。

（1）數(shù)據(jù)集成。數(shù)據(jù)集成是把不同來源、格式、特點(diǎn)、性質(zhì)的數(shù)據(jù)在邏輯上或物理上有機(jī)地集中，從而為數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)分析提供全面的數(shù)據(jù)應(yīng)用。數(shù)據(jù)集成通常包括服務(wù)總線、消息總線、適配器、數(shù)據(jù)路由等部分，將各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、主題數(shù)據(jù)以服務(wù)的形式發(fā)布到總線上[2]，支持業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的共享、交換與集成，將數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲到數(shù)據(jù)倉庫中，降低集成復(fù)雜度。作為數(shù)據(jù)交互的中心通訊樞紐，數(shù)據(jù)集成為業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)倉庫提供穩(wěn)定的消息交互傳輸服務(wù)。

（2）數(shù)據(jù)倉庫。數(shù)據(jù)倉庫不是簡單的數(shù)據(jù)匯集，而是面向主題的、穩(wěn)定的、集成的、隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)集合，通過集成各類應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)，從大量的操作型數(shù)據(jù)庫中抽取數(shù)據(jù)，將其清理、校驗(yàn)、加工和重新組織為適合數(shù)據(jù)倉庫的存儲形式，提供集成化和歷史化的數(shù)據(jù)，并從業(yè)務(wù)類別、時(shí)間和空間角度來組織和存儲數(shù)據(jù)，供數(shù)據(jù)協(xié)同應(yīng)用和輔助決策分析使用。使多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集成到數(shù)據(jù)倉庫，并最終成為決策分析的基礎(chǔ)[3]。

（3）聯(lián)機(jī)分析處理。聯(lián)機(jī)分析處理是針對特定問題的聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)訪問和數(shù)據(jù)分析而產(chǎn)生的一種軟件技術(shù)，以數(shù)據(jù)倉庫為基礎(chǔ)，對數(shù)據(jù)倉庫提供的面向主題的數(shù)據(jù)，采用各種統(tǒng)計(jì)分析算法進(jìn)行分析處理，最終將分析結(jié)果提供給決策者。聯(lián)機(jī)分析處理采用的是一種多用戶的三層客戶機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，第一層為客戶機(jī)，實(shí)現(xiàn)最終用戶功能，能夠方便地瀏覽數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)，能夠生成立方體，為決策者實(shí)施決策提供決策支持。第二層為OLAP服務(wù)器，集中存放應(yīng)用邏輯和綜合數(shù)據(jù)，提供高效的數(shù)據(jù)存取。第三層是企業(yè)服務(wù)器，存儲數(shù)據(jù)倉庫中的細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)。

3 面向城市基礎(chǔ)設(shè)施管理的決策支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）數(shù)據(jù)集成設(shè)計(jì)。城建業(yè)務(wù)系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)、統(tǒng)計(jì)年鑒以及第三方數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，通過ETL、語義識別、集成接口等方式加載到城建數(shù)據(jù)倉庫中，如圖1所示。

（2）數(shù)據(jù)倉庫設(shè)計(jì)。以業(yè)務(wù)場景為牽引，根據(jù)數(shù)據(jù)展現(xiàn)分析，初步梳理出城建綜合數(shù)據(jù)資源庫所需的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲分為三層，包括操作數(shù)據(jù)層、匯總數(shù)據(jù)層、應(yīng)用決策層。

操作數(shù)據(jù)層重點(diǎn)集成管廊系統(tǒng)中形成的結(jié)果型數(shù)據(jù)，在集成過程中按照規(guī)則對明顯錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除、補(bǔ)全等處理，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與業(yè)務(wù)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完全一致，形成業(yè)務(wù)明細(xì)數(shù)據(jù)庫。

匯總數(shù)據(jù)層根據(jù)業(yè)務(wù)場景初步對相關(guān)的基礎(chǔ)層數(shù)據(jù)表進(jìn)行關(guān)聯(lián)、匯總、加工，形成面向相對綜合的業(yè)務(wù)匯總數(shù)據(jù)庫，主要特點(diǎn)體現(xiàn)在涉及的基礎(chǔ)層業(yè)務(wù)表比較多，形成的匯總表字段較多，存在一定量的冗余數(shù)據(jù)，便于各類應(yīng)用場景便捷地獲取所需的數(shù)據(jù)，如面向管廊周報(bào)形成專門的匯總數(shù)據(jù)庫。

應(yīng)用決策層重點(diǎn)為面向相對單一、特定的應(yīng)用場景，按照分析指標(biāo)需求，形成面向特定業(yè)務(wù)分析應(yīng)用的決策分析數(shù)據(jù)庫。

（3）數(shù)據(jù)展現(xiàn)設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)倉庫中存放的面向各主題分析的數(shù)據(jù)需要通過圖形定制工具，將適合各類領(lǐng)導(dǎo)關(guān)注的固定報(bào)表、即席查詢分析、儀表盤等信息以多樣化的圖表形式進(jìn)行展現(xiàn)，使梳理出的KPI指標(biāo)能夠通過點(diǎn)擊按鈕、拖拽控件、交互訪問等方式得到體現(xiàn)。

4 決策支持系統(tǒng)在城建領(lǐng)域中的應(yīng)用

城建大數(shù)據(jù)平臺涉及市政交通、城鎮(zhèn)水務(wù)、園林綠化、環(huán)境衛(wèi)生、社區(qū)建設(shè)等業(yè)務(wù)板塊，是城建行業(yè)監(jiān)督、服務(wù)的重要手段和工具。在城市各類市政基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃、建設(shè)、管理過程中，通過對行業(yè)的不同階段進(jìn)行比較，依據(jù)數(shù)據(jù)倉庫中各階段的歷史數(shù)據(jù)找出規(guī)劃的更改，對后續(xù)建設(shè)和管理所產(chǎn)生的影響加以分析計(jì)算就可以找到最優(yōu)設(shè)計(jì)方案[4]。決策分析模型采用構(gòu)建數(shù)據(jù)倉庫結(jié)構(gòu)的星型模型，事實(shí)表分別連到各個(gè)維度表上，而維度表互相不連在一起。使用星型模型可以提高數(shù)據(jù)查詢的性能和便于用戶生成不同的查詢。其中系統(tǒng)方案為一個(gè)事實(shí)表，四個(gè)維度表分別為時(shí)間維度表、行政區(qū)劃維度表、所處階段維度表、項(xiàng)目投資維度表，對系統(tǒng)方案事實(shí)表和每一個(gè)維度表做連接操作，模型通過決策支持系統(tǒng)進(jìn)行展現(xiàn)，通過即席查詢分析得到相關(guān)數(shù)據(jù)的值及對數(shù)據(jù)的多維描述，從而支持規(guī)劃設(shè)計(jì)的優(yōu)化。

5 未來研究方向展望

（1）基于大數(shù)據(jù)的決策分析。隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)的發(fā)展，存儲、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、平臺、數(shù)據(jù)等各類資源進(jìn)行了有效的整合和共享，各類結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)一整合，數(shù)據(jù)采集、處理、聚合、分析、挖掘能力將大大提高，決策支持分析向智能化方向邁進(jìn)。

（2）超時(shí)空的多維決策分析。在以空間信息為基礎(chǔ)的智慧城市建設(shè)過程中，增加時(shí)間、空間等多維要素，通過這些維度與傳統(tǒng)的行政區(qū)劃、設(shè)備、設(shè)施等維度有效結(jié)合，提高擴(kuò)大分析角度，拋開傳統(tǒng)的模型分析及求解方法，突破時(shí)空限制，形成比較全面的決策認(rèn)知，優(yōu)化決策分析過程，提高決策響應(yīng)及展現(xiàn)效果。

6 結(jié)語

文章結(jié)合城建業(yè)務(wù)信息化建設(shè)需求，分析了城建大數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)資產(chǎn)現(xiàn)狀，研究了決策支持系統(tǒng)，初步開展了決策支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并探討了系統(tǒng)在城市治理中的應(yīng)用，為后續(xù)推進(jìn)決策支持系統(tǒng)在城市監(jiān)管、政務(wù)服務(wù)全生命周期中的應(yīng)用，有利于加強(qiáng)數(shù)據(jù)資產(chǎn)使用，促進(jìn)服務(wù)監(jiān)管過程中信息協(xié)同，并為各級管理人員提供輔助決策信息，以便更好地提高政府服務(wù)和精細(xì)化管理水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫峰.城建管理輔助決策支持系統(tǒng)研究[J].華南建設(shè)學(xué)院西院學(xué)報(bào)，1997（1）：4-11.

[2]趙賢.基于數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)的政務(wù)數(shù)據(jù)匯集共享解決方案[J].計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通，2019（2）：9.

[3]王瑞.基于數(shù)據(jù)倉庫的車間決策支持系統(tǒng)[J].大連交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，28（2）：50-53.

[4]鄔倫.打造智慧城建 助力智慧宜昌[J].中國建設(shè)信息化，2017（5）：38-40.

[基金項(xiàng)目]中華人民共和國科學(xué)技術(shù)部2017年研究課題：城市地下綜合管廊安全防控技術(shù)研究及示范（項(xiàng)目編號：2017YFC0805000）;中國航天科工集團(tuán)有限公司2019年研究課題：城建大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)及應(yīng)用研制（項(xiàng)目編號：2019-M-4）;中國航天科工集團(tuán)有限公司2019年研究課題：城市治理基礎(chǔ)服務(wù)云平臺研究與典型業(yè)務(wù)應(yīng)用（項(xiàng)目編號：2020-M-4）。

[作者簡介]吳艷林（1988—）， 男， 漢族， 山西晉中人，? 北京京航計(jì)算通訊研究所主管， 工程師， 本科，研究方向： 大數(shù)據(jù)技術(shù)與應(yīng)用。