史惠仁 SHI Hui-ren；賀奮琴 HE Fen-qin；陸油遷 LU You-shen

（天津理工大學環(huán)境科學與安全工程學院，天津 300384）

0 引言

對比國內(nèi)外，國外的垃圾分類狀況達到了較高的水平，并有廣泛的普及度。除此之外，還有很多專業(yè)的環(huán)保公司，這些環(huán)保公司會像政府部門提供科學的垃圾分類決策。由于國內(nèi)垃圾分類剛剛起步不久，相比之下，國內(nèi)的垃圾分類管理就沒有那么完善，不僅是垃圾分類的實施不足，而且對于垃圾分類設(shè)施的合理化研究也不足。

自2017年3月，國家發(fā)改委、住建部發(fā)布《生活垃圾分類制度實施方案》垃圾分類政策以來，在測繪科學、智能城市和環(huán)境工程領(lǐng)域都出現(xiàn)了一批利用GIS改善垃圾分類現(xiàn)狀的研究。然而，目前研究的主攻方向，集中于利用ArcGIS的數(shù)據(jù)可視化和空間疊加分析功能，對生活垃圾分類基礎(chǔ)設(shè)施、垃圾量和可回收垃圾比例進行可視化表達和分析，并以此宣傳培養(yǎng)民眾的生態(tài)文明意識以及GIS技術(shù)支持下進行生活垃圾最佳收集點研究。然而，此類研究都未意識到建立生活垃圾管理體系的重要性，缺少對垃圾站點空間分布、運輸路徑優(yōu)化等關(guān)鍵節(jié)點的精準治理技術(shù)支撐，不能實現(xiàn)垃圾分類點位的精確投放和管理科學化。

隨著人民生活質(zhì)量水平的不斷提高，改善環(huán)境質(zhì)量問題刻不容緩。實施生活垃圾分類，完善垃圾分類基礎(chǔ)設(shè)施，是實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略、提高人居環(huán)境質(zhì)量的保障。不過近幾年來，垃圾分類工作也取得了一定成效，但在垃圾收集選址點的規(guī)劃上仍存在著一些不足。不僅使有限的人力物力沒有得到合理的分配與優(yōu)化，在垃圾箱的維護和管理上也存在著一定局限。因此，建立一個合理的垃圾分類選址后臺管理系統(tǒng)對改善當今環(huán)境質(zhì)量和環(huán)境衛(wèi)生條件、推進生態(tài)文明建設(shè)有著重要作用和意義。

1 平臺設(shè)計

1.1 平臺建設(shè)目標

本平臺基于WebGIS開發(fā)，采用B/S模式，開發(fā)WebGIS輕量級的地理信息系統(tǒng)。該平臺通過采集地理信息數(shù)據(jù)、居民生活垃圾預產(chǎn)量等數(shù)據(jù)，建立最優(yōu)的垃圾分類采集點最佳選址。還可以根據(jù)垃圾采集點、垃圾中轉(zhuǎn)站和垃圾處理場之間的地理關(guān)系，規(guī)劃最佳的垃圾運輸路徑。

平臺充分運用WebGIS開發(fā)規(guī)范，綜合計算機網(wǎng)絡技術(shù)，輔以數(shù)據(jù)庫，開發(fā)目標操作簡單快捷，將地理信息進行數(shù)字化，構(gòu)建信息獲取、處理、存儲、分析為一體化的垃圾分類收集點選址平臺。依托該平臺，能夠為決策部門提供科學準確的信息支撐，對減少不必要的資源損失和優(yōu)化城市基建布局有實際意義。

1.2 平臺架構(gòu)

本平臺開發(fā)基于B/S模式，設(shè)計模式基于MVVM模式；地圖WebGL展示采用騰訊地圖JavaScript APL GL；前端技術(shù)采用HTML、CSS、JavaScript、Vue、Vue-Router；后端技術(shù)采用Node.js，Express框架；UI設(shè)計采用Element-UI框架；數(shù)據(jù)庫采用MySQL8.0；操作系統(tǒng)采用Windows 10；開發(fā)環(huán)境采用Visual Studio Code；系統(tǒng)邏輯及架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫采用MySQL，MySQL是一種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫將數(shù)據(jù)保存在不同的表中，而不是將所有數(shù)據(jù)放在一個大倉庫內(nèi)，這樣就提高了速度和靈活性。在數(shù)據(jù)庫中建立了垃圾分類收集點和垃圾分類中轉(zhuǎn)站的數(shù)據(jù)庫表，以此來存儲相應點位的詳細信息，便于管理，如表1和表2所示。

表1 垃圾分類收集點屬性表

表2 垃圾分類中轉(zhuǎn)站屬性表

兩表的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)為前端數(shù)據(jù)渲染提供了引用，前端根據(jù)相應請求路徑從后端獲取對應的數(shù)據(jù)，給頁面做出信息欄和表格的渲染。

1.4 平臺功能的設(shè)計

本系統(tǒng)扁平化的界面設(shè)計讓管理人員能夠操作便捷、交互體驗好、功能實用性強、頁面人性化設(shè)計。管理人員可以在一個窗口內(nèi)實現(xiàn)整個模塊的使用，減少界面切換，簡化操作流程。圖標使用了阿里的iconfont圖標庫，簡明、清晰、直觀地表達了每個窗口頁按鈕的功能信息。平臺功能設(shè)計模塊及技術(shù)路線如圖2所示。

圖2 平臺功能設(shè)計框架

依據(jù)當今垃圾分類管理的用戶需求和WebGIS軟件工程需求，本文采用了WebGIS、空間優(yōu)化選址和數(shù)據(jù)可視化等技術(shù)，開發(fā)出一套能夠讓政府和環(huán)保部門參與的生活垃圾分類規(guī)劃與信息管理平臺，為決策部門提供科學準確的信息支撐，對減少不必要的資源損失和優(yōu)化城市基建布局有實際意義。

平臺系統(tǒng)目前只有管理人員通道，管理人員通過系統(tǒng)所分配的用戶名和密碼，可以進入平臺系統(tǒng)進行相應的操作。進入平臺系統(tǒng)，平臺可實現(xiàn)的功能如下：

①地圖選址。該頁面主要是為了能夠讓管理人員直觀地在地圖上進行垃圾分類選址點和垃圾中轉(zhuǎn)站的選址以及瀏覽現(xiàn)有的點位。通過點擊相應的點位，可以直觀地看到每個點位對應的詳細信息，選址具體頁面如圖3所示。

圖3 選址頁面

如果想新增點位，可以通過點擊“添加選址點”或“添加垃圾中轉(zhuǎn)站”后，輸入選址點基礎(chǔ)信息，隨后用鼠標在地圖上標記出點位位置，即可完成對新增垃圾分類收集點或垃圾中轉(zhuǎn)站點位的添加，同時相關(guān)信息會同步記錄到數(shù)據(jù)庫。此外，為了方便管理人員的使用，平臺還新增了許多實用性很強的按鈕。如“信息點模式”，當圖中打點非常密集，地圖的可讀性變差時，可以使用點聚合功能，點聚合模式會自動將距離相近的標記聚合到一起，以統(tǒng)計數(shù)字方式呈現(xiàn)在圖中相應位置，從而可以直觀清晰、易讀的瀏覽選址點位；“平面地圖/衛(wèi)星地圖”，可以在2D/2.5D/3D的場景下在地圖上進行選址；“顯示熱力圖”，對某個地區(qū)的垃圾預產(chǎn)量進行估計；“路線規(guī)劃”，在地圖上選擇兩個點，計算機會根據(jù)路徑最短，耗時最少的方法進行路徑模擬規(guī)劃，并顯示在地圖上，同時會告訴該方案的總距離、預估時間，途徑紅綠燈個數(shù)的信息；“位置查詢”；“放大到位置中心店”；“縮放區(qū)域到瀏覽”；“將當前位置設(shè)置為下次默認打開位置”；“測距”等。

②數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)管理頁面通過對后端數(shù)據(jù)庫的請求，將請求得到的數(shù)據(jù)配以Element-UI的組件，能夠把數(shù)據(jù)庫的所有點位信息以表格的形式直觀清晰地表現(xiàn)出來。表格設(shè)計上考慮到管理人員的日常使用需求，實現(xiàn)了顯示數(shù)據(jù)總條數(shù)，按照指定數(shù)據(jù)條數(shù)渲染，分頁功能。同時為了方便管理人員對數(shù)據(jù)的管理，該頁面功能上實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的增刪改查操作。如在搜索輸入框輸入搜索內(nèi)容，可以獲取到只含關(guān)鍵字的數(shù)據(jù)，并渲染到表格上；管理人員發(fā)現(xiàn)有點位信息錯誤，可以通過操作按鈕進行修改或者刪除。

③報表分析。為了能夠讓管理人員對各區(qū)及該地區(qū)現(xiàn)有垃圾分類收集點位進行了解和掌控，該頁面在已有的數(shù)據(jù)情況下結(jié)合Echarts，渲染出多年選址點數(shù)量折線圖和各區(qū)選址點數(shù)量分布柱狀圖。通過兩圖結(jié)合，能夠為管理人員后續(xù)選址提供更明確的信息。

2 平臺的特點及推廣范圍

①平臺與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，地圖底圖基于騰訊地圖Javascript API GL，Javascript API GL是基于WebGL技術(shù)打造的3D版地圖API，3D化的視野更為自由，交互更加流暢。充分發(fā)揮GPU的并行計算能力，同時結(jié)合WebWorker多線程技術(shù)，大幅度提升了大數(shù)據(jù)量的渲染性能。最高支持百萬級點、線、面繪制，同時可以保持高幀率運行。

②本平臺開發(fā)基于B/S模式，同時具有高度跨平臺性，管理人員只需要在IE9+或主流的瀏覽器下即可進行流暢穩(wěn)定的操作，無需安裝任何專業(yè)的GIS軟件，大大提高了平臺的實用和復用性。平臺可推廣至城市環(huán)衛(wèi)部門。政府環(huán)衛(wèi)工作人員只需要簡單操作就可獲取所選地點的準確地理數(shù)據(jù)，同時能有效存儲出現(xiàn)的基本信息，通過數(shù)據(jù)一覽表，城市中各個垃圾分類收集點地理信息得到數(shù)字化，信息存儲得更規(guī)范，極大的提高了城市生活垃圾數(shù)據(jù)管理效能。同時由于操作性強，在政府部門的管理系統(tǒng)的推廣中具有現(xiàn)實意義。

③可推廣至城市規(guī)劃部門。該系統(tǒng)具有可視化功能，是有效、直觀的分析工具。在系統(tǒng)中操作能將較抽象的選址點放于具體化的地圖中，為垃圾中轉(zhuǎn)站、垃圾處理廠的布局規(guī)劃做輔助，對運輸車輛的線路規(guī)劃有指導意義，對選址決策部門提供科學準確的信息支撐，對減少不必要的資源損失和優(yōu)化城市基建布局有實際意義。

④可推廣至城市間規(guī)劃部門的數(shù)據(jù)共享。各城市之間由于城市基建規(guī)劃的投入與開發(fā)都相對獨立，數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一導致數(shù)據(jù)管理缺乏規(guī)范性，使實現(xiàn)城市間規(guī)劃信息的共享難以實現(xiàn)。利用該平臺能極大地推進數(shù)據(jù)共享程度，會使用戶提取數(shù)據(jù)更為便捷，對于各城市規(guī)劃部門實施建設(shè)時有便利的借鑒作用。

3 結(jié)語

針對當前垃圾分類管理現(xiàn)狀存在的困難和問題，本平臺基于WebGIS技術(shù)將地理信息技術(shù)引入到垃圾分類管理的工作，通過相應點位的空間數(shù)據(jù)和信息數(shù)據(jù)的可視化展示和動態(tài)管理，實現(xiàn)了將地理信息進行數(shù)字化。同時對垃圾中轉(zhuǎn)站和處理場選址、垃圾收運路線做出最優(yōu)安排，達到垃圾分類的管理減量化、最優(yōu)化，破解當前垃圾分類的難題，讓“放錯位置的資源”能得到合理利用。但平臺目前仍有不足，由于本項目后臺基于node.js和MySql開發(fā)，如果數(shù)據(jù)量過于龐大或者管理人員過多時，就需要考慮到安全性能和數(shù)據(jù)庫存儲量等問題，這時則需要用到Oracle進行數(shù)據(jù)管理和Java語言進行后臺開發(fā)。