可持续改造导向下的城市既有住宅生命周期数据调查与应用研究.pdf

212023.07/2023 年第 7 期规划与设计一、研究背景城市既有住宅改造在改善人居环境品质、实现建筑行业深度碳减排及促进循环经济建设等方面发挥了重要作用，为实现其高品质的可持续发展，改造方法需由当前的经验化向科学化转变。系统化的改造流程应包含前期决策、诊断评估、方案制定与实施、改后评价等一系列环节，发达国家的长期经验证实基于客观数据的见解或认知是保障各环节科学论证和合理决策的关键1。因此，全面（各生命周期阶段）且充分（充足数量）的客观数据是既改可持续发展的必然需求。然而，我国目前既改研究与实践的数据基础非常薄弱，状况的产生由多重因素综合作用。改革开放初期尚未健全的管理体制加之产权变更，造成该时期住宅 的建设与改修档案分散或丢失，少量的政府归档调用也受到制约。自“十一五”时期开始的大规模既改工程以同质化策略粗放式推进，缺少对于不同存量实际性能状态的具体调查2。此外，自上而下式既改中缺少开放的交流平台获取公众意见和反馈等。针对上述有效数据缺乏、数据碎片化及获取途径受限等问题，研究提出通过多源采集并整合传统数据与网络开放数据，对既有住宅在建设、改造和运营周期的客观数据进行调查，同时结合数据库集成和数据平台开发，实现数据的高效存储调取、积累扩充和分析利用。最后从既有住宅改造的科学论证和可持续发展视角，探讨生命周期数据在系统化改造流程中更广泛的应用价值。可持续改造导向下的城市既有住宅生命周期数据调查与应用研究*李汀蕾1,2 周博1 张玉争1（1.大连理工大学建筑与艺术学院，辽宁大连 116023；2.大连大学建筑工程学院，辽宁大连 116622）摘要城市既有住宅改造是改善民生、助力建筑业低碳发展的重要举措，依据客观数据的科学论证和合理决策是保障改造品质绩效和可持续发展的关键。本文从既有住宅生命周期数据的异质构成、多源获取、匹配整合等方面对数据的采集和处理进行分析，从数据库开发和网络数据平台搭建方面探讨数据的集成和利用，并对生命周期数据在系统化改造流程中的应用价值进行论述，以期为既有住宅改造的可持续发展提供数字信息资源与技术工具支撑。关键词既有住宅；生命周期数据；多源异构；数据平台；数据应用Abstract:The renovation of urban existing housing is an important measure to improve social well-being and the low-carbon development of the construction industry.Scientific demonstration and reasonable decision-making based on objective data are the key to ensure the transformation quality performance and sustainable development.This article undertakes the analysis of the collection and processing of existing residential life cycle data from the perspectives of the heterogeneous composition,multi-source acquisition,and matching integration.It explores the integration and utilization of data through database development and network data platform construction,and discusses the application value of lifecycle data within the systematic renovation process,with the aim of providing digital information resources and technological tools support for the sustainable development of existing residential renovation.Keywords:existing housing,lifecycle data,multi-source heterogeneous,data platform,data application*基金项目：国家自然科学基金面上项目基于农村资源整合视阈下东北农村老年人在乡养老设施适老型模式研究，项目批准号：51978119。22/2023.072023 年第 7 期规划与设计二、既有住宅生命周期数据的多源采集与处理生命周期数据的调查研究从数据构成、数据获取路径与采集方式、数据的处理与匹配整合三个方面展开（见图 1），数据来源及处理是保障数据质量和数量的关键，更对数据分析所提供的论证支撑、洞察见解等信息的价值存在重要影响。1.生命周期数据的构成理论上生命周期数据指既有住宅在整个生命周期过程 中可被采集到的各类信息3。鉴于国情和调查的可行性，本文现阶段的研究由既有住宅在建设、运营和改造周期的主要数据构成，可归为基础信息、建设档案、改造履历和运行状况四个部分：（1）基础信息包含既有住宅（区）的行政区位、地理信息、建设年代、规模布局、改造情况、部分建筑性能、资源配置、经济价值等多方位结构化数据；（2）建设档案主要提供住宅（区）建设周期设计和建造信息，如规划建筑图档、建设材料、建设时期的规范标准、构造图集等半结构化和非结构化数据；（3）改造履历针对既有住宅投入运行后经历的大规模改造修缮，包含改造建设图档、材料产品信息、改造过程等半结构化和非结构化数据；（4）运行状况主要由既有住宅建筑主体、设备设施、户内等部位要素在运行周期中的实际使用状态与运行记录构成，如建筑主体的完损情况、户内居住实态等结构化或非结构化数据。2.生命周期数据的多源获取既有住宅生命周期数据的分散式、碎片化和政府渠道的高门槛决定了其采集需依靠多源的信息渠道。除传统的数据采集方式外，互联网信息技术的迅速发展促生出了新的数据环境，由大量开放数据 构成的信息资源为生命周期数据的获取提供了新的路径和可能（见图 2）。研究中传统数据的获取路径和采集方式包括：（1）政府相关部门对于上世纪 80-90 年代建设档案的开放性较低且不完善，住宅早期建设和代管单位多已无从查找，时代语境下为数不多的国有设计企业成为建设周期数据获取的重要路径。通过扫描拍摄档案文件、规划建筑图档及规范图集等，可将原有纸质档案转为数字化形式存储；（2）存量实际性能状态可通过航拍、全景拍摄、三维测绘、设备监测等方式进行实地图像采集、环境性能数据收集；（3）通过问卷（现场）和深度访谈等获取相关文本或语音信息；（4）改造周期数据主要通过实地调研和政府相关部门及建设、设计企业协调获取。研究中网络开放数据的来源与获取方法主要有：（1）利用网络爬虫 获取政务平台公开的统计数据；（2）利用网络爬虫对在线房产交易平台（如贝壳、安居客等）的网络数据进行爬取和挖掘；（3）调用开放程序接口（Open API）获取城市地理信息模型、经纬度坐标数据等；（4）通过社交网络平台发放电子问卷；（5）存量历史状态可部分通过卫星或街景地图获取。生命周期数据采集中需考虑数据来源的准确性和时效性，注意相关的数据隐私和遵守法律法规。图 1 生命周期数据的采集处理及系统结构图 2 生命周期数据的获取路径232023.07/2023 年第 7 期规划与设计2.数据平台的开发生命周期数据平台的系统架构可分为四个层次：提供基础软硬件设施的支撑平台，提供数据存储、读写、检索服务的数据层，实现数据查询反馈、数据处理整合、接口调用等功能的业务层，提供前端显示、输入输出、编辑录入等界面和功能的应用层（见图 3）。3.生命周期数据的处理整合数据采集后首先需通过数据清洗、格式转换、标准化及降噪等步骤对扫描数据、测拍数据和爬取数据等进行处理；传统数据内部、网络开放数据内部及二者之间均需在数据处理后，通过自动和手动方式结合进行分类、匹配和关联，如建设图档可通过百度地图 API 接口自动获取住栋地址对应的地理位置信息，经由经纬度数据匹配，与网络爬取的开放数据形成关联，但建设图档之间及与存量实态、改造信息之间仍需人工匹配。最终通过数据处理、分类、匹配和关联，实现多源异构数据的类型整合、周期整合和路径整合。严谨的数据处理与整合能够保障多渠道获取数据的准确性、一致性和可对接，优化数据组织形式，实现数据内容互补，并最终形成住区、住栋、住户三个层级的数据收录，每个住区、住栋或住户的各类型数据分别对应唯一的标识，为数据平台的开发提供优质的底层数据，也能够为既改研究提供有价值的信息。三、数据平台介导的生命周期数据集成与利用1.数据平台的目标为便于既改活动中更高效的调取、扩充和利用数据，研究以数据库与网络数据平台为介导，解决多源异构数据的集成和存储问题，实现数据的便捷查询与导出、录入与编辑、显示及分析等功能，并借助城市地理信息系统的开放接口实现数据的地图可视化标识和关联。同时存量品质提升中，使用者（居民）的利益诉求对改造活动的影响远大于新建设计4，因此借助网络数据平台进行权限分级开放使用，增强公众参与也是数据平台的搭建目标之一。序号核心数据表名称说明1住区信息表T_AreaInfo 住区名称/年代/规模/数量/建设单位等信息2住栋信息表T_HouseInfo住栋名称/经纬度/年代/结构/规模/改造情况/构造性能等信息3住户信息表T_IndoorInfo住户经纬度/面积/户型/朝向/楼层等信息4文件信息表T_FileInfo设计/影像/文档等相关数据文件5用户信息表T_UserInfo存储本平台的用户信息6区域字典表T_LocationDic列举建筑所属区域7建筑结构字典表T_StructureDic列举建筑结构类型图 3 生命周期数据平台架构示意多源异构数据经过处理整合后采用 SQLServer 数据库系统集成存储，数据库包含的核心数据表有住区信息表、住栋信息表、住户信息表、文件信息表、用户信息表及区域、建筑结构等字典表（见表 1）。生命周期数据平台采用 B/S 开发模式，涉及的关键技术和主要模块包括：（1）数据检索、输出和分析模块开发。数据检索查询、输出及分析等功能的实现依靠 ASP.NET提供的动态网页组件、面向对象的 C#设计语言及 SQLServer 数据库支持的结构化查询语言(SQL，Structured Query Language），该模块可根据用户设定条件，对数据库进行模糊/精确检索查询，并将查询结果显示或导出，还可按需对查询结果进行初步统计表 1 数据库核心数据表24/2023.072023 年第 7 期规划与设计分析。（2）数据新增和编辑模块开发。数据新增和编辑功能的实现同样基于上述三种关键技术，该模块主要将后续新增数据经处理审核后录入数据库，或依据经纬坐标、地址、名称等信息将补充数据丰富更新至对应的已有数据列表中。（3）数据地图可视化模块开发。主要通过 C#语言调用地理信息系统（高德地图 API）接口，利用数据库中住栋的坐标数据与地理信息系统中的经纬度信息匹配，在地图上标识显现并与住栋数据关联，实现数据的地图可视化与查询。3.数据平台的功能目前生命周期数据平台实现的主要功能有数据模糊/精确检索、数据导出、文件链接、开放编辑录入、地图可视化及统计分析等，界面设置见图 4：（1）通过数据模糊/精确检索查找专题或区域数据，并生成和导出不同地理范围或类型特征的属性列表或汇总表；（2）通过可视化地图了解已有数据的地理分布，方便直观查询和定位数据，同时有助于针对性确定研究范围与研究内容；（3）设置数据开放编辑录入功能，在调取使用数据的同时，还可以不同类型既改项目为契机采集扩充数据，实现数据不断积累和动态更新等；（4）设置了部分数据分析功能，在一定程度上为改策略制定提供所需的系统认知或客观依据；（5）为住宅用户（居民、管理人员等）提供交流窗口，可进行问卷调查、发表评论留言等，用以获取公众意见、收集反馈等。四、既有住宅生命周期数据的应用价值生命周期数据不仅可为学术机构的理论研究、技术研发提供支撑，还可在数据充足的情况下为政府部门的改造决策、减排行动，企业的投资决策、设计实施、物业管理，居民的日常改修、房屋置换等提供数据信息资源，对于提升改造决策合理性、优化改前性能诊断与改造设计、保障改造评估评价客观公正及改善运营维护质效等均具有重要意义（见图 5）。1.数据驱动改造决策政府部门或相关决策者制定的改造策略，如改造目标、改造行动、改造优先序等，对既有住宅的改造成效乃至社会公平都具有重要影响，建立在客观数据分析上见解或洞察是既改合理决策的关键，如基于实际性能水平和类型分布分析的改造优先序列决策有助于将有限的改造资源定位至需求程度较高的地方或紧迫性较高的问题上。生命周期数据的价值在于为改造决策提供事实依据和认知指导，通过深入了解存量分布、品质性能水平、经济可行性等，驱动相关政府部门或决策者制定更有效合理和可持续的改造计划。2.数据增强性能诊断和设计基于生命周期数据的性能诊断、需求分析和辅助图 4 生命周期数据平台的部分界面图 5 生命周期数据的应用示意252023.07/2023 年第 7 期规划与设计设计等是保障改造提升质量的重要技术手段。设计人员或决策者通过生命周期数据，可在结构、材料及设备系统等方面对住宅进行综合性能诊断，如通过能耗监测或模拟测算，确定建筑主体或设备系统高能耗问题的关键所在5。生命周期数据还可提供对于改造需求和趋势的洞察，如通过住居需求调查或使用者的自发性改修行为分析6，辅助决策者或科研人员制定改造计划和改造内容，有针对性地进行改造技术攻关与研发等。生命周期数据的价值在于为改造诊断和设计提供相对完整的基础数据和循证依据，以便有针对性地采取技术措施或改造方案。3.数据保障评估评价生命周期数据在改造潜力评估和改造效果评价中均扮演了重要角色。数据库中累积的充足样本及建设时期的规范标准是部分指标改造前后性能评判基准确立的依据，如通过充足同类型样本的极限值或最佳性能表现确定能耗或碳排放的绩效水平等。相关存量统计数据更有助于政府相关部门评估其制定的改造计划或策略能够带来的潜在的社会、环境或经济影响，达到支持或论证改造计划有效程度的目的。改造前后的数据对比还可评价改造措施的效果和性能提升情况。4.数据服务运营维护生命周期数据可提供关于建筑性能、改造履历和潜在问题等方面的关键信息，在日常运营维护方面也发挥着重要作用。物业管理人员可根据相关数据制定更合理的维护计划。在日常使用中，生命周期数据也可为居民自发性改修或房屋置换等提供所需的建筑性能、资源配置等信息，提高改修品质、改修安全性及决策的合理性等。五、结语相比于增量扩张时期，客观数据在当前存量提升转型期中对决策制定、方案实施、运营维护等方面的重要性和影响力更加突出。既有住宅多源异构生命周期数据的调查与利用为改造活动带来了新的数据资源和技术手段，基于数据分析的见解和认知能够推动改造研究与实践向着科学化、高品质和可持续的方向发展，数据库的开发与网络数据平台的搭建更有助于提升既改的信息化和数字化水平。然而，地方城市既有住宅生命周期数据的范围全覆盖和周期完整是一项长期任务，需要在改造推进的过程中不断积累扩充。为满足更深层次的需求和实现更高价值的应用，数据库及数据平台的搭建还需在多方合作、开放运行7等方面进行更长远的深入探讨。注释：1.文中既有住宅指 2000 年以前建成的老旧住宅，也是目前国家大规模既有住宅改造对象的主体。2.建筑全生命周期涵盖设计、产品生产、建造、运营、解体及回收阶段8。3.开放数据（Open data）通常指在格式、内容和许可条件上都不受限制，以开放的方式向公众提供、访问和使用的数据。4.网络爬虫（Web Spider）为一种自动化程序或脚本，按照预定的规则和算法自动跟踪和解析链接，获取目标网页的内容和信息。）（图表及数据来源：文中图表均为自绘）参考文献：1 索健.中外城市既有住宅可持续更新研究 D.大连理工大学建筑设计及其理论,2013.2 张琼.面向品质提升的既有住区建筑实态与评估体系化研究D.大连理工大学,2019.3 ISO.ISO 21931-1:2022(E)Sustainability in buildings and civil engineering works-Framework for methods of assessment of the environmental performance of construction works-Part 1:BuildingsS.Switzerland:2022.4 龙瀛,罗子昕,茅明睿.新数据在城市规划与研究中的应用进展 J.城市与区域规划研究,2018,10(03):85-103.5 朱炜,华颖,吴璟,等.建筑节能数据库建设及其在既有建筑改造中的应用 J.建筑学报,2016(06):111-113.6 朱启东,唐建,范悦,等.既有住宅自发性更新行为特征与策略探究 J.新建筑,2021(03):82-86.7 郭湘,李叶军,胡优.基于全生命周期信息集成的城乡规划建筑空间数据库研究 J.中外建筑,2017(10):104-108.作者简介：李汀蕾，女，1987 年生，博士研究生、讲师，主要研究方向为城市更新与建筑再生。周博，男，1964 年生,教授、博士生导师、工学博士，主要研究方向为环境行为学和医养建筑设计等。张玉争，男，1997 年生,硕士研究生在读，主要研究方向为城市更新。