新形勢下城市更新數(shù)字化平臺建設的初步探索與思考

文/朱亦鋒

引言

為深入貫徹習近平總書記關于網(wǎng)絡強國、數(shù)字中國、智慧社會的重要思想，踐行“人民城市人民建、人民城市為人民” 重要理念，上海市委、市政府2020年底公布《關于全面推進上海城市數(shù)字化轉型的意見》（以下簡稱《意見》），要求深刻認識上海進入新發(fā)展階段全面推進城市數(shù)字化轉型的重大意義，明確城市數(shù)字化轉型的總體要求，上海的各項工作自此全面進入數(shù)字化時代。2021年9月1日出臺的《上海市城市更新條例》（以下簡稱《條例》），不僅在城市更新體系方面提出了新的構架，還要求構建城市更新數(shù)字化平臺（即上海市城市更新信息系統(tǒng)），以便更好地對城市更新各項工作起到積極作用。本文從城市更新數(shù)字化平臺建設的必要性入手，提出數(shù)字化平臺構建的基本設想，對數(shù)字化平臺的運用作出初步探索，并提出相應思考。

一、城市更新數(shù)字化平臺建設的必要性

（一）各項政策法律要求的必要性

2020年底公布的《意見》指出堅持整體性轉變，推動“經(jīng)濟、生活、治理”全面數(shù)字化轉型；堅持全方位賦能，構建數(shù)據(jù)驅動的數(shù)字城市基本框架；堅持革命性重塑，引導全社會共建共治共享數(shù)字城市；同時，創(chuàng)新工作推進機制，科學有序全面推進城市數(shù)字化轉型。由此看出，在城市數(shù)字化不斷發(fā)展的大背景下，全面推進數(shù)字化轉型是面向未來塑造城市核心競爭力的關鍵之舉，也是超大城市治理體系和治理能力現(xiàn)代化的必然要求。上海目前正在重點推進政務服務“一網(wǎng)通辦”和城市運行“一網(wǎng)統(tǒng)管”的數(shù)字化平臺工作，可為城市數(shù)字化轉型打下堅實基礎。

2021年9月1日出臺的《條例》第十條要求本市要依托“一網(wǎng)通辦”“一網(wǎng)統(tǒng)管”平臺，建立全市統(tǒng)一的城市更新信息系統(tǒng)。一方面，將城市更新指引、更新行動計劃、更新方案以及城市更新有關技術標準、政策措施等通過城市更新信息系統(tǒng)向社會公布；另一方面，市、區(qū)人民政府及其有關部門依托城市更新信息系統(tǒng)，對城市更新活動進行統(tǒng)籌推進、監(jiān)督管理，為城市更新項目的實施和全生命周期管理提供服務保障。

圖1 《條例》系統(tǒng)要求示意圖

可以看出在整體數(shù)字化發(fā)展趨勢的背景下，城市更新數(shù)字化平臺建設具有非常重要的作用和意義。

（二）城市更新工作需求的必要性

《條例》的出臺對于上海市城市更新工作帶來幾方面的變革。管理上，加強對總體城市更新工作的領導，建立城市更新協(xié)調(diào)推進機制。體系上，構建“城市更新指引—更新行動計劃—更新方案”的三級體系，對應不同管理層級。內(nèi)容上，包含人居環(huán)境改善、公共空間提升、歷史風貌重塑、產(chǎn)業(yè)轉型升級、公共服務配套設施優(yōu)化等全口徑多方面的更新內(nèi)容，并分為兩個大的范疇——區(qū)域更新和零星更新，其中區(qū)域更新更加強調(diào)區(qū)域統(tǒng)籌的概念，由更新統(tǒng)籌主體負責推動更新區(qū)域內(nèi)的各項更新活動，同時賦予更新統(tǒng)籌主體各項職能和相應的政策支持。

對于更新統(tǒng)籌主體而言，為有效推動區(qū)域城市更新工作，對城市更新工作過程中的各項流程進行監(jiān)管，起到全生命周期管理的作用，結合信息化手段、構建相應的城市更新數(shù)字化平臺也是非常必要的。

圖2 《條例》出臺之后產(chǎn)生的變革

二、城市更新數(shù)字化平臺建設的初步探索

（一）數(shù)字化平臺應用的對象和需求

城市更新數(shù)字化平臺應用的對象解讀是最為關鍵的第一步，也就是數(shù)字化平臺的應用主體問題，因為不同主體的應用需求不盡相同?！稐l例》中明確，對于整個上海市層面需要構建全市統(tǒng)一的城市更新信息系統(tǒng)，應用對象主要為上海市人民政府、區(qū)人民政府及其有關部門，總體要求是依托城市更新信息系統(tǒng)，對城市更新活動進行統(tǒng)籌推進、監(jiān)督管理，為城市更新項目的實施和全生命周期管理提供服務保障。同時需通過城市更新信息系統(tǒng)將有關城市更新的各項政策和措施等向社會公布。因此，數(shù)字化平臺的主要功能可概括為發(fā)布和管理兩方面。

但是在具體應用操作的過程中，平臺還需滿足不同層級管理部門的使用要求，如市級管理部門對于數(shù)字化平臺的需求主要集中在展示需求（即能夠展示全市更新項目的總體數(shù)量、分布等）、監(jiān)管需求（即對全市更新項目的更新進度進行監(jiān)督管理）、審批需求（即對更新指引、更新行動計劃、更新方案等進行審批審定）、分析評價需求（即對正在推進的更新項目或已完成的更新項目進行更新評價，并結合城市體檢進行總體評價）。涉及市級相關部門及區(qū)級管理部門更多的是具體更新項目的審核需求和發(fā)布需求，并可將審核的結果上傳至市級管理平臺。對于具體推進更新工作的更新統(tǒng)籌主體（主要負責區(qū)域更新）和物業(yè)權利人（主要為零星更新的主體）而言，數(shù)字化平臺需滿足他們查看更新信息的需求、管理更新項目的需求、上傳更新方案的需求和發(fā)布合作信息等需求。對于社會大眾而言，更多的是查看更新政策和上傳更新意見的需求。

因此，不同的平臺應用對象使用需求是不同的，這決定了城市更新數(shù)字化平臺的建設需要針對不同用戶主體進行定制化建設，并要求做到不同平臺之間的有效連接。

圖3 應用對象和應用需求示意圖

（二）數(shù)字化平臺建設的總體構架

城市更新工作是一項非常復雜的系統(tǒng)性工程，涉及人居環(huán)境、公共空間、歷史風貌、產(chǎn)業(yè)轉型、商業(yè)商辦、公共服務配套等多方面內(nèi)容，考慮到不同管理主體對于城市更新項目全生命周期的管控，不同用戶對于數(shù)字化平臺應用的不同需求，搭建城市更新數(shù)字化平臺最主要的特征體現(xiàn)在三個方面，即全要素、可視化和智能化。平臺總體架構為“4+1”的數(shù)字化體系，具體內(nèi)容如下：

“4”——搭建一個全要素覆蓋的城市更新數(shù)據(jù)庫。城市更新項目內(nèi)容上包含人居、空間、風貌、產(chǎn)業(yè)、商辦、公服等多種類型，要素上涉及規(guī)劃、土地、房屋等多種分類，數(shù)據(jù)上又分為業(yè)務數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)、指標數(shù)據(jù)等不同屬性，因此城市更新數(shù)據(jù)庫的核心是將這些信息納入統(tǒng)一的數(shù)據(jù)底板，將正在開展和計劃開展的城市更新項目納入，形成“一項目一檔”，為后續(xù)精細化管理、信息化管理、多維度評價提供全面支撐。

實現(xiàn)一張圖展示的可視化大屏?；谌財?shù)據(jù)庫的建設將所有數(shù)據(jù)進行集成，通過一個可視化的大屏將城市更新項目各要素信息有效展示，植入多級下鉆、分類展示、圖層疊加、數(shù)據(jù)分析、交互應用、篩選查詢等功能，并體現(xiàn)動態(tài)更新、多級展示、數(shù)據(jù)中臺、統(tǒng)籌管控等特征，達到直觀層面上動態(tài)監(jiān)管的作用。

形成一套全過程可控的流程體系?！稐l例》第五十條要求本市對城市更新項目實行全生命周期管理。城市更新項目的公共要素供給、產(chǎn)業(yè)績效、環(huán)保節(jié)能、房地產(chǎn)轉讓、土地退出等全生命周期管理要求，應當納入土地使用權出讓合同。同時市、區(qū)有關部門應當將土地使用權出讓合同明確的管理要求以及履行情況納入城市更新信息系統(tǒng)，通過信息共享、協(xié)同監(jiān)管，實現(xiàn)更新項目的全生命周期管理。因此，對于更新項目過程中的不同流程節(jié)點，需進行拆解，做到項目前期準備、規(guī)劃階段、建設階段甚至運營階段的全流程管控。

建設一個全平臺對接的業(yè)務管理平臺。如前文所述，城市更新工作不僅涉及市、區(qū)各級人民政府，還涉及規(guī)劃資源、住房城鄉(xiāng)建設管理、經(jīng)濟信息化、商務、發(fā)展改革、房屋管理、交通、生態(tài)環(huán)境、綠化市容、水務、文化旅游、應急管理、民防、財政、科技、民政等多部門，因此任何一個數(shù)字化平臺的建設都需要與其他平臺進行對接，實現(xiàn)信息共享，共同構建數(shù)字化網(wǎng)絡。

“1”——制定一套統(tǒng)一規(guī)范的業(yè)務標準。在構建數(shù)字化平臺的過程中，對數(shù)據(jù)集成形式、流程管理模式、平臺對接方式等都需要制定一套統(tǒng)一的規(guī)范標準，有利于各功能板塊的搭建，實現(xiàn)數(shù)字化平臺的標準化、體系化和規(guī)范化。

圖4 數(shù)字化平臺總體架構

（三）數(shù)字化平臺建設技術構架

更新過程中，一方面亟須將現(xiàn)狀基礎數(shù)據(jù)進行收集以便形成基礎數(shù)據(jù)庫，另一方面需要通過以二維空間數(shù)據(jù)為底板、三維建模等輔助手段精準反映現(xiàn)狀情況，制定精細化的更新路徑。最后需實現(xiàn)各項管理要素的查詢、統(tǒng)計和分析功能等。

因此，城市更新數(shù)字化平臺需遵循MVC架構模式和SOA面向服務架構，并運用RESTful Api技術實現(xiàn)前后端數(shù)據(jù)的集成和展示，可將系統(tǒng)總體架構將分為基礎設施層、數(shù)據(jù)資源層、支撐層、應用軟件層和用戶層。詳細內(nèi)容如下：

基礎設施層：主要為城市更新區(qū)域管理系統(tǒng)提供運行環(huán)境，網(wǎng)絡資源、存儲資源等，還包括服務器、安全設備、邊界設備等。

數(shù)據(jù)資源層：包括計劃信息、項目基本數(shù)據(jù)、項目審批數(shù)據(jù)等各類核心數(shù)據(jù)，還包括規(guī)劃數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)、社會治理數(shù)據(jù)等，整體為系統(tǒng)運行提供基礎數(shù)據(jù)、業(yè)務數(shù)據(jù)支撐。

支撐層：主要為管理平臺，通過組件服務完成統(tǒng)一身份認證，為業(yè)務管理、業(yè)務集成提供技術支撐。

應用軟件層：根據(jù)本項目需求，結合二維數(shù)據(jù)庫成果、三維數(shù)據(jù)庫成果、現(xiàn)狀管理模塊、政策匯編模塊和用戶權限模塊五大業(yè)務模塊，統(tǒng)一調(diào)用下層引擎，并配以相關的業(yè)務邏輯和流程，實現(xiàn)系統(tǒng)的整體關鍵功能。

用戶層：為各應用系統(tǒng)使用用戶，用戶可細分為管理方、實施方、保障方。

圖5 數(shù)字化平臺總體構架圖

三、城市更新數(shù)字化平臺建設的輔助手段

考慮到城市更新項目精細化管理的總體要求，城市更新數(shù)字化平臺建設亦可運用多種技術手段進行輔助，筆者結合項目經(jīng)驗總結了以下幾種方式。

（一）二維可視化數(shù)據(jù)庫

由于城市更新項目現(xiàn)狀信息普遍較為復雜，包含基礎信息、現(xiàn)狀信息、權屬信息、使用信息等，首先可通過二維可視化設計，構建可視化數(shù)據(jù)庫，通過地圖可視化、界面交互應用、統(tǒng)計圖表可視化等手段反映核心特征，使用戶快速了解區(qū)域總體情況。

可視化數(shù)據(jù)庫基于GIS平臺將信息數(shù)據(jù)進行集成，不僅可將所有地理信息進行分圖層展示，如基礎圖層、規(guī)劃圖層、現(xiàn)狀利用圖層、配套設施圖層等，還可在展示效果上體現(xiàn)多個維度，從區(qū)域層面到街坊層面到地塊層面甚至到建筑層面，實現(xiàn)“一項目一檔”、“一街坊一檔”，或者“一樓一檔”。通過建設城市更新智能管控系統(tǒng)，構建“一戶一檔”基礎信息庫，為城市更新決策提供實時、準確、科學的支撐信息，實現(xiàn)城市更新全過程精準化、智能化管理。（詹景祥，2021）

圖6 一樓一檔圖表示意圖

實現(xiàn)手段上可通過時間軸功能、無人機、全景地圖等功能充分展示現(xiàn)狀情況。其中，時間軸功能將歷史信息與當前信息在時間維度上進行展示，顯示不同時間下現(xiàn)狀建筑的變化情況，亦可將更新之后的信息納入，體現(xiàn)更新的“昨天、今天、明天”。無人機功能將集成無人機飛行影像資料，通過點擊無人機飛行路徑，從天空角度直觀查看更新項目的現(xiàn)狀，形成對整體的直觀視覺感受。全景地圖功能可將全景相機拍攝的影像資料納入，通過點擊全景相機拍攝路徑，查看對應點位的影像資料。

圖7 時間軸展示示意圖

圖8 無人機展示示意圖

圖9 全景地圖展示示意圖

（二）三維可視化數(shù)據(jù)庫

三維可視化數(shù)據(jù)庫可通過三維場景建設，將三維模型數(shù)據(jù)和GIS底圖數(shù)據(jù)，在WEB瀏覽器端加載預覽，顯示更新區(qū)域的全貌。用戶可通過鳥瞰、巡航、旋轉等方式更立體直觀地查看更新區(qū)域內(nèi)的建筑特征和空間分布特征等。

圖10 三維場景效果示意圖

單體建筑三維可視化能夠在線加載預覽單棟建筑的精細化三維模型，同時將模型與單棟建筑現(xiàn)狀信息、使用情況和功能業(yè)態(tài)進行關聯(lián)，通過UI功能按鈕、鼠標經(jīng)過、點擊彈窗等多種交互方式，結合模型顏色渲染、模型視角轉換和懸浮標簽等標注模型信息，同時可提供三維模型分層展示功能，向用戶精準還原樓幢情況。

圖11 單棟建筑三維模型效果示意圖

圖12 分層三維模型效果示意圖

四、城市更新數(shù)字化平臺建設的初步思考

平臺建設的功能組成上，筆者認為城市更新數(shù)字化平臺主要由數(shù)據(jù)綜合展示、業(yè)務流程管理系統(tǒng)、城市更新一張圖等應用功能組成。平臺建設以目前主流的B/S結構模式進行搭建，開發(fā)語言主要為Java。平臺架構框架則以SpringMvc/SpringBoot為基礎，同時整合各類組件以滿足系統(tǒng)各項功能需求。前端框架以JSP/VUE為基礎，組合其他功能插件以滿足系統(tǒng)UI要求。平臺提供Web API的方式，對外提供服務交互的各類接口應用。

平臺開發(fā)的應用需求上，城市更新過程中涉及的不同行業(yè)主管部門均會提出相應的管理要求（張莉，2021），城市更新數(shù)字化平臺旨在輔助不同管理部門及各城市更新應用對象對城市更新項目進行監(jiān)管，如《上海市城市更新條例》要求上海市層面構建全市統(tǒng)一的城市更新信息系統(tǒng)。但實際面向不同層級的應用對象時，又會有不同的功能使用需求，因此需結合實際情況構建不同深度和要求的數(shù)字化平臺。

平臺搭建的系統(tǒng)架構上，可綜合運用多元先進的數(shù)字化技術方法建立五維體系構架，包含一維基礎信息數(shù)據(jù)庫、二維GIS地理信息平臺、三維BIM信息技術平臺、四維時間更新體系和五維數(shù)據(jù)算法模型體系。

（一）一維基礎信息數(shù)據(jù)庫

一維基礎信息數(shù)據(jù)庫以業(yè)務數(shù)據(jù)為導向，通過“人—房—戶—產(chǎn)—牌”、“所有權-使用權-經(jīng)營權”為主線，將房屋權屬、建筑使用功能、建筑保護改造方式、公服配套設施等屬性數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)、文件、圖紙、影像等一維信息資料，建設成標準統(tǒng)一且完備的基礎信息數(shù)據(jù)庫，為城市更新項目的推進提供有效支撐。

圖13 一維數(shù)據(jù)示意圖

（二）二維GIS地理信息平臺

通過二維GIS地理信息技術的開發(fā)，實現(xiàn)房-地信息在空間上的顯示，通過地形圖、衛(wèi)星圖、宗地圖、專項圖以及規(guī)劃圖等形式實現(xiàn)各類型圖層的整合和疊加，并可通過模糊搜索和空間選取來進行查詢，幫助用戶在地圖空間上直觀了解項目區(qū)域內(nèi)建筑物的空間位置和與之相關聯(lián)的各類信息，在二維空間維度為城市更新提供數(shù)據(jù)支撐。

圖14 二維數(shù)據(jù)展示

（三）三維BIM信息技術平臺

三維BIM信息技術將一維基礎信息數(shù)據(jù)和二維GIS地理信息數(shù)據(jù)進行整合，實現(xiàn)多維信息的可視化呈現(xiàn)。不僅在前期結合現(xiàn)有的實景掃描建模技術及360度全景照片技術記錄建筑的現(xiàn)狀情況，實現(xiàn)在計算機中瀏覽建筑內(nèi)外空間的展示效果，而且可結合數(shù)據(jù)庫技術，將建筑數(shù)據(jù)按專業(yè)、構建分類，并能夠將相關信息輸入BIM模型，實現(xiàn)建筑信息的全面采集和應用，實現(xiàn)實景瀏覽與BIM信息瀏覽的整合。

基于BIM信息技術的路徑和關鍵技術可概括為信息數(shù)據(jù)采集、信息處理和數(shù)據(jù)應用。其中數(shù)據(jù)采集主要通過室內(nèi)外掃描、無人機傾斜攝影對既有建筑進行室內(nèi)、室外的數(shù)據(jù)采集，得到建筑空間等基本數(shù)據(jù)。信息處理是將采集的數(shù)據(jù)進行處理，如空間數(shù)據(jù)的整理、邏輯關系的梳理、關聯(lián)關系的梳理等。數(shù)據(jù)應用是通過數(shù)據(jù)的處理，擬在測繪、設計、施工、運營階段進行不同深度的應用，達到交互應用的效果。

圖15 建筑測繪+BIM應用場景示意圖

（四）四維時間更新體系

將三維BIM信息技術平臺的立體模型與時間因素進行疊加就構成了四維時間體系，以此反映城市更新在時間維度上的變化情況，即更新之前的歷史情況、更新的現(xiàn)狀情況和更新之后的未來呈現(xiàn)。四維時間更新體系的應用也可通過數(shù)字化平臺對項目實施過程進行信息共享、協(xié)同監(jiān)管，在前期準備、規(guī)劃階段、建設階段、運營管理等不同階段實現(xiàn)更新項目全生命周期管理的最終目的。

圖16 時間更新體系示意圖

（五）五維數(shù)據(jù)算法模型體系

近年市場上商業(yè)、辦公物業(yè)總體處于過剩狀態(tài)，部分更新城市項目的收益狀況不如預期（張永珍，2017）。城市更新項目的有效推動不應僅停留在規(guī)劃設計層面，而應更加關注項目的實際操作性，尤其對于更新實施主體而言，城市更新過程中達到資金有效平衡和利益平衡是最為重要的，也是決定更新項目是否能真正落地的重要因素。上海的發(fā)展需要大量的更新實施項目作為抓手，促進其實施，還要推進社會多方力量溝通參與實施，需要平衡多方利益，實現(xiàn)多元利益的最小公約數(shù)（匡曉明，2017）。因此，結合數(shù)據(jù)算法模型（即數(shù)據(jù)分析）的五維體系構建更有助于解決這一難題，如在算法模塊功能中輸入項目基本信息（土地面積、建筑面積、容積率等）和變量信息（規(guī)劃建筑面積、租金增長率、增量稅收、基準利率等），即可通過算法模型生成內(nèi)部收益率、凈現(xiàn)值、回收期等反映投資收益水平的各項指標，為更新實施主體提供決策參考。

圖17 五維算法模型示意圖

五、總結

在城市更新中，對城市信息基礎設施、智能化系統(tǒng)的升級與改造，是城市發(fā)展的重要內(nèi)容。隨著信息技術的快速發(fā)展，新應用、新需求不斷涌現(xiàn)。信息化新技術為城市更新提供動力，催生了大量的智慧化應用。結合城市信息基礎設施升級改造，分析智慧化應用新場景，提出智能化系統(tǒng)升級與改造方案（熊澤祝 等，2020），科學遵循城市運行和發(fā)展規(guī)律，用數(shù)字化方式和各項輔助手段使城市更新工作有序推進，并通過數(shù)字化平臺對城市更新工作進行動態(tài)管控，達到全生命周期管理的作用，是至關重要的。