城市生命周期管理系统的概念模型

城市生命周期管理系统的概念模型

1日本坂神大地震对城市系统的影响城市生命线系统是指在现代城市中日常生活中不可或缺的交通、通信、供电、供水、排水、供水等系统。它通常被生动地比作城市的“血液”和“神经”，其重要性显而易见。而往往由于城市生命线系统不完善,缺乏保障力,导致在面临自然灾害或突发事件时,发生多米诺骨牌效应,城市基本保障系统全盘崩溃,给城市人民的生活带来不可挽回的损失。如1995年日本阪神大地震中,神户市大火冲天,火源多半来自天然气管道破裂引发的爆炸,地震毁坏了城市供水管网,无能为力的消防系统只能任凭大火肆虐;地震后公路、铁路、电话等中断,具有自动化功能但欠灾害适应性的生命线系统处处受阻,全线皆处于“死亡”状态。这样的例子不胜枚举,一次次惨痛的教训为我们敲响了警钟。放眼当今社会,几乎都是由专业的城市管理部门如建设局、电业局等对城市生命线的子系统分门别类地进行独立的管理,部门与部门之间相对比较独立。而随着城市系统的日趋复杂,现代城市运行及其管理日益表现出相互交错渗透、非匀质、非线形、非定常性复杂巨系统特性。以强调分解和简化的还原论,将城市系统分割成若干子系统,以专业运行部门为基本单位强化专业的运行管理方式已经越来越不能适应时代的发展。因为城市运行各子系统之间的复杂交错性使其难以切割,而切开来的小系统已不是原来的系统了,对这个系统的点滴研究也很难进行综合。因此,为了发挥城市管理的整体优势、聚集效应,使整个城市系统高效和有序地协调运行,节约管理成本,构建一个城市生命线管理系统模型,对未来城市管理的发展具有深远的影响。2城市生命线管理系统的概念模型2.1优化了城市纱线系统城市生命线管理系统(CLMS)是一个以实现对城市各种生命线的智能化定位、跟踪、监控和可视化管理以及对城市一体化管理为目的的技术管理平台。它将信息化技术进行全面整合与应用创新,并依托跨领域、跨行业的科学技术知识和专业的管理人员,实现了从传统单一的生命线管理模式向综合统一的网络化生命线管理模式方向转变,可谓是将各种信息和知识、将众人的才智和先人的智慧综合集成而创建出来的。城市生命线系统具有复杂性,可通过系统工程方法加以解决。因此,CLMS三维模型的建立正是系统工程理论在软科学上的应用,它在霍尔的三维结构基础上加以改进与创新,清晰地把CLMS的概念展现出来,凸显出CLMS是建立在技术层面上的管理平台。CLMS的特点是将一条条看似没有实际关联却关联紧密的生命线整合在了一起。通过利用物联网技术中的信息传感设备,把城市中九大类“命脉”——供电、供水、排水、供气、供油、交通、通讯、医疗救护、消防相连接,通过其智能感知、识别技术,将城市生命线这个复杂的系统智能化,让城市的“血管”如同真正的血管一般,相互依存,相互影响,相互感知。尤其是在各种城市灾害降临的时候,全面综合地考虑各种因素、各条生命线彼此的影响,将会大大减轻灾害,降低损失,并为灾后重建提供必要的信息。CLMS的这个特点恰恰弥补了传统专业化生命线系统管理缺乏综合考量的不足,体现了其在现代城市管理中的优势。CLMS使城市管理者能够清晰地了解管理对象的动态,为维护城市公共安全提供了可靠保障。一方面提高了城管部门的办事效率,节约了管理成本;另一方面也方便了居民,群众反映的问题能迅速得到解决。从而实现了政府与市民的双赢,符合构建和谐社会的发展要求。2.2城市过渡带的城市景观生态强化管理城市生命线管理系统的三维模型是在著名的霍尔三维结构的基础上加以改进和创新的,是由时间维、逻辑维和知识维组成的立体空间结构,为城市系统这个开放的复杂巨系统的规划、组织、管理提供了一种统一的思想方法,能有效地帮助和启发城市管理人员在城市生命线管理系统以及城市管理方面的研究和思考。(见图1)(1)时间维从时间维度上,城市生命线管理系统概念模型包括数据收集阶段、管理分析阶段、方案决策阶段、反馈交流阶段和实施运行阶段。在CLMS这样一个概念模型中,管理层面将建立在技术层面之上,所以在时间维度中,不仅包括技术运用还包括管理统筹,并且以管理为核心。在数据收集阶段中,地理信息系统(GIS)和物联网技术将得到广泛应用,通过这些先进的信息传感设备,各城市生命线的动态将实时反映到政府管理部门。一旦某一段生命线出现故障,信息传感设备会立即感知到,并迅速反馈到CLMS的用户管理界面,以便管理者对信息加以分析和决策。在管理分析阶段,管理人员将把GIS作为主要的技术手段,对来自各条生命线海量的数据进行自动筛选,再根据信息紧急程度进行优先分析。在方案决策阶段,管理者运用运筹学等专业知识选择最优方案进而进行决策,这在城市规划,特别是在对自然灾害和突发事件的应急处理中,发挥的作用尤为显著。例如:当城市地下管网发生故障时,通过GPS系统准确获取抢修的地面位置,同时将相关数据传输给GIS开展进一步分析,因此,管理人员可以快速确定故障区域,协助抢险人员分析事故的影响范围和影响程度,制定及时有效的抢修方案,最大可能地减少损失。相较于传统城市管理模式的低效率,集成了现代化高尖端信息技术的城市生命线管理系统显现出巨大的优势。在反馈交流阶段,参与的人员将不再仅仅是政府管理人员,还包括市政工程基层人员和普通市民。当最优方案决策出来之后,管理人员还要负责与用户取得联系,将最优方案反馈到用户界面,使得各级用户即时取得信息,同时,用户还可以在用户界面上与管理人员进行交流,使得城市管理达到更完善的效果。在实施运行阶段,当最优方案决策出来后,管理人员负责指示各部门的相关人员对生命线出现的故障或市民出现的事故即时进行处理,最大程度上减轻事故带来的不必要的损失。CLMS三维结构的时间维实现了一体化全流程的城市生命线管理,城市管理方式也将从单一地以政府为主体向以政府为主、人民参与为辅的管理方式转变。(2)逻辑维从逻辑维度上,一体化的城市生命线管理系统,将涵盖发现问题、数据处理、系统整合分析、信息模型化、方案最优化、决策、反馈、分配调度、实施等过程。CLMS通过这一系列的过程,不断完善城市管理,促进城市发展。(见图2)(3)知识维从知识维度上,根据政府管理人员的管理范围以及CLMS所涉及到的专业领域,知识维度包括城市建设管理、市容景观管理、城市规划管理等六大管理领域。CLMS作为一个系统,专业领域作为一个连续的整体,各行业的管理互相影响,各领域、各专业的知识互相交融。充分利用信息技术,将各种信息和知识综合起来,更完善地管理城市,让城市变得更美好。3clms在城市管理中的创新应用现有城市生命线管理系统主要应用在抗震防灾工程和城市地下管网工程方面,而CLMS在现代城市管理上的应用大大丰富了管理对象的范围,其创新应用主要体现在管理层级模式、反馈模式、创新的用户界面和模拟施工试验四个方面。3.1clms的用户CLMS的管理核心为政府管理部门,其中由多名专业管理人员对整个系统进行实时监测、管理,运用GIS等技术平台作为管理工具,全天候统筹、调度,合理协调城市九大生命线的有效运行,保证故障发生的几率降低以及市民的生活得到安全保障。其次,CLMS的用户将分为两级,一级用户为施工人员、抢修人员、救援人员等社会服务人员,二级用户为普通市民。反馈给一级用户的信息将不同于二级用户,例如一级用户可以了解到城市地下管网的布置走向,而二级用户是不允许看到的。一级用户所获得的一些信息也能够反馈到二级用户,例如水管管道破裂的情况。在一级用户和二级用户的衔接处会设置管理人员对信息筛选,适当地将一些信息分类,保证二级用户可以分享到城市生命线运行的情况。另外,管理核心也可以将一些信息直接传送到二级用户,例如交通堵塞的情况。(见图3)3.2建立内部反馈模式通过传感器传送的来自各段生命线,各住户家中的数据将到达政府管理部门,由专业管理人员通过筛选、编辑、分析数据,将数据进行分类、实时更新,并转换成可用性信息,依据现实情况将信息传送到一级用户处,同时将信息反馈到各段生命线处或各用户处,如此循环,便形成一个反馈模式。3.3clms的界面功能CLMS系统中,管理人员运用GIS这一技术平台将通过可视化模块编辑好的一些可供一级或二级用户共享的信息实时传送到其用户界面中,服务人员及市民可以通过互联网和当下最流行的手机3G通信网络清晰地感知生命线的跳动。相较于基于GIS的城市管理系统缺乏友好的用户界面,CLMS的用户界面将具有多种友好功能:(1)CLMS的用户界面将繁琐的界面简单化,可视化模块通过CAD、Mapinfo等绘图软件将信息绘制成二维地图的形式,同时把一些楼房、构筑物等建筑物运用三维的界面显示出来,清晰地定位出事故的发生地点,不论是救援人员还是普通市民,都能够一目了然。不仅方便施工人员、救援人员对城市地下生命线网络的了解,清楚地掌握生命线网络的布置和走向,而且避免“重复施工”带来的损失以及对市民出行的不便。(2)各级用户界面上将设置一个搜索引擎,方便一级和二级用户及时查询城市的地理、交通等信息。3.4根据所使用的数据进行模拟试验由于CLMS拥有强大的数据收集和处理系统,并以此为基础来整合各生命线反馈的信息情况,政府管理人员可以利用收集到的数据,综合市政工程等各方面的信息,将该信息分类并且有条理地展现在一级用户的用户界面上。一级用户——施工单位或抢修人员根据综合分析用户界面所示的数据和各方面的信息,确定出所要进行的生命线维护等工程的可行性、合理性以及给市民生活带来的可能的影响,并预估对未来生命线的运行所造成的影响,一级用户便可以运用这些信息对所要展开的工程进行模拟试验,为生命线的管理规划提供可信的依据,从而得到一个最优的方案。比如:要对某条道路进行施工改造,增大其“运载力”,先对收集到的数据(包括有关附近道路的数据)进行分析处理,然后模拟施工,测试对其他道路的交通状况和市民生活的影响,以及对其他生命线(水、电、通讯等)工程所造成的影响。模拟试验避免了“建完再改”、“二次施工”等所带来的浪费和不便,避免了仅依个人主观意愿给施工所带来的盲目性和不合理性。4新城市生命线管理系统的现实意义4.1国家自然灾害管理机制日本作为一个地震灾害频发的国家,与地震相关的预报研究和报警系统相对发达。长期以来在防震减灾方面已经积累了很多经验,同时,日本在防灾法律制度和社会保障方面也有很多值得我们借鉴的长足之处。从上表中可看到我国的城市在灾害预警及危机管理方面所存在的不足。城市生命线管理系统的管理模式将弥补我国城市现存的灾害应急方面的缺陷。首先,当下以管理单项灾种为主的各个部门的组织结构将被更替为CLMS的网络化综合管理模式。由于每一项灾种都是相互联系的,正如每一条城市生命线一样。当其中一项灾种引发了城市灾害,便会引起连锁反应,导致更多的灾种发生。CLMS的网络化整体管理类似于日本东京都的防灾管理。东京都的防灾中心作为中枢设施对灾害对策本部室、通讯室、警视厅联络室、东京消防厅联络室等6个部门进行灾害对策活动的审议和决策以及关于灾害对策的信息处理和对策规划等。其次,我国在灾害管理上,以政府为主角,且市民和企业参与少的情况将不会出现在CLMS的管理模式中。CLMS的重点在于市民与政府共同参与管理城市。在灾难来临的时候,CLMS中的用户界面将有利于政府与市民一起有效地做出灾害应急的决策。借鉴东京的救灾方式,从自救到共救再到公救,政府需要站在国民的角度——以民为本,才能大大减少受灾人数,提高救灾能力。城市生命线管理系统在未来城市灾害应急方面的应用是有重大意义的。虽然CLMS还没有如日本的灾害应急系统那样完善,但是相较于当今国内城市的灾害