李海蓉, 劉勇帥, 袁 犁

(1. 成都理工大學(xué) 地球物理學(xué)院，成都 610000；2. 攀枝花市城市地理信息中心，攀枝花 617000 )

0 引言

城市規(guī)劃決策是通過對多種影響因子的歸納和梳理，制定規(guī)劃編制方向的過程。然而數(shù)據(jù)分割嚴(yán)重，規(guī)劃相關(guān)的決策因子數(shù)據(jù)分散在國土、測繪、市政、城建等相關(guān)部門，規(guī)劃資料的統(tǒng)籌、流通、共享困難，阻礙了科學(xué)執(zhí)行規(guī)劃決策在地市一級城市的實(shí)現(xiàn)。因此要提高城市規(guī)劃的科學(xué)性和合理性，首先需要集成和整合各類多源異構(gòu)的規(guī)劃決策數(shù)據(jù)，并通過對數(shù)據(jù)的綜合運(yùn)用實(shí)現(xiàn)規(guī)劃的科學(xué)決策。城市規(guī)劃決策信息服務(wù)平臺的建立將有效提升城市規(guī)劃效率，通過集成和綜合運(yùn)用各種城市規(guī)劃決策信息，輔助城市規(guī)劃決策。結(jié)合城市規(guī)劃特點(diǎn)及信息服務(wù)平臺功能和結(jié)構(gòu)，城市規(guī)劃決策信息服務(wù)平臺的設(shè)計以GIS技術(shù)為核心，以辦公自動化為主線，以地理空間為框架,實(shí)現(xiàn)規(guī)劃數(shù)據(jù)的綜合管理、動態(tài)監(jiān)管和信息展示。該平臺以圖層方式實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的疊加，具備數(shù)據(jù)檢索、分析及更新和同步等功能，并以情景模擬的方式為規(guī)劃決策者提供決策支持。

當(dāng)前“一張圖”技術(shù)的應(yīng)用和推廣，為城市規(guī)劃決策技術(shù)的發(fā)展提供了新的研究方向。 “一張圖”是高品質(zhì)國土資源信息服務(wù)的通俗表達(dá)[1]，即在一張統(tǒng)一的電子地圖上疊加多個行業(yè)的專業(yè)數(shù)據(jù)，從而解決當(dāng)前多部門數(shù)據(jù)共享程度不高、數(shù)據(jù)管理分散、數(shù)據(jù)格式及存儲方式不一致等問題，具備數(shù)據(jù)量大、格式通用、可擴(kuò)展性強(qiáng)、操作簡單等特點(diǎn)[2-3]。隨著電子政務(wù)和網(wǎng)絡(luò)辦公體系的逐步建立，遙感技術(shù)不斷成熟和發(fā)展，“一張圖”的應(yīng)用領(lǐng)域也得到了不斷地提升和擴(kuò)展，其技術(shù)也日趨成熟和完善。這里借鑒國土資源“一張圖”的基本構(gòu)架和設(shè)計理念，結(jié)合城市規(guī)劃決策的現(xiàn)實(shí)需求，設(shè)計和構(gòu)建城市規(guī)劃決策服務(wù)平臺，并以攀枝花市為例，建立了“規(guī)劃決策一張圖”服務(wù)平臺原型。通過“一張圖”整合各類決策因子，加強(qiáng)數(shù)據(jù)綜合分析和對比研究，實(shí)現(xiàn)資料服務(wù)集群化，以期提高城市規(guī)劃決策的科學(xué)性和合理性，同時也是對“一張圖”技術(shù)的進(jìn)一步推廣和提升。

1 城市規(guī)劃決策數(shù)據(jù)源

城市規(guī)劃決策具有多目標(biāo)、多層次、動態(tài)性等特點(diǎn)[4]。城市規(guī)劃方案制定涉及城市發(fā)展需求、城市規(guī)劃現(xiàn)狀、國家宏觀政策以及相關(guān)的城市行業(yè)規(guī)劃和準(zhǔn)則等。這些數(shù)據(jù)是指導(dǎo)城市規(guī)劃決策的依據(jù)，充分整合這些因子信息也是城市規(guī)劃決策服務(wù)平臺的基礎(chǔ)。

城市規(guī)劃決策數(shù)據(jù)資源，從內(nèi)容上包括:①城市發(fā)展規(guī)模預(yù)測，如人口及分布預(yù)測、土地需求預(yù)測、設(shè)施需求量預(yù)測等,是城市規(guī)劃編制和調(diào)整的需求來源；②城市規(guī)劃現(xiàn)狀，如現(xiàn)有土地利用現(xiàn)狀、人口分布情況、自然資源條件、現(xiàn)有城市基礎(chǔ)設(shè)施總量及承載力狀況等，是城市規(guī)劃編制和調(diào)整的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)；③國家宏觀政策法規(guī)以及城市規(guī)劃行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，如用地類別、容積率、設(shè)施等級等，是城市規(guī)劃編制和調(diào)整的指導(dǎo)和依據(jù)。從數(shù)據(jù)類型上包括文本數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)，且圖形數(shù)據(jù)又包括 AutoCAD 格式、MapGIS 格式以及 ArcGIS 格式等多種類型的地理信息數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)源頭上這些數(shù)據(jù)分散在規(guī)劃、國土、交通、環(huán)保等不同的行業(yè)部門和系統(tǒng)中。總體而言，這些多源異構(gòu)的數(shù)據(jù)既相互聯(lián)系又自成體系，形成了信息孤島，致使規(guī)劃決策者難以準(zhǔn)確、充分把握信息資源。為了提高規(guī)劃決策的現(xiàn)勢性和科學(xué)性，迫切需要建立一套規(guī)劃決策服務(wù)平臺。

建立“規(guī)劃決策一張圖”服務(wù)平臺就是通過充分利用現(xiàn)有空間數(shù)據(jù)和信息，建立數(shù)據(jù)匯交更新制度和共享共用機(jī)制[5]。首先必須建立統(tǒng)一的框架標(biāo)準(zhǔn)，在保證原系統(tǒng)不受影響的前提下，實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通[6-7]。通過“一張圖”數(shù)據(jù)平臺，實(shí)現(xiàn)各行業(yè)數(shù)據(jù)的疊加分析，并通過數(shù)據(jù)的可視化管理，為決策者模擬實(shí)際場景，提供可參考的決策效果仿真。

根據(jù)城市規(guī)劃數(shù)據(jù)資料種類，將“規(guī)劃決策一張圖”數(shù)據(jù)庫分為空間數(shù)據(jù)庫、專題數(shù)據(jù)庫以及規(guī)劃信息數(shù)據(jù)庫三類：①空間數(shù)據(jù)庫用于存儲具有空間特征的數(shù)據(jù)，包括矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)，含二維和三維的數(shù)據(jù)格式；②專題數(shù)據(jù)包括經(jīng)濟(jì)、社會、資源環(huán)境等統(tǒng)計數(shù)據(jù)及其它文字、圖片、多媒體數(shù)據(jù)；③規(guī)劃信息數(shù)據(jù)庫包括規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、規(guī)劃評價指標(biāo)體系、規(guī)劃成果圖等。在規(guī)劃編制時，通過調(diào)用空間數(shù)據(jù)庫和專題數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)形成新的規(guī)劃專項，并作為新的規(guī)劃數(shù)據(jù)存儲在規(guī)劃信息數(shù)據(jù)庫中?！耙?guī)劃決策一張圖”的數(shù)據(jù)流圖見圖1。

圖1 “規(guī)劃決策一張圖”的數(shù)據(jù)流圖Fig．1 The data flow chart of "planning decision-making based on one map"

2 基于“一張圖”的規(guī)劃決策因子圖層

城市規(guī)劃對象涉及地下、地面以及空間等多個層級，規(guī)劃決策數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)整合的基礎(chǔ)上根據(jù)其空間屬性和類別按圖層分類并形成規(guī)劃圖層。通過對各類規(guī)劃圖層的疊加分析，最終以總體規(guī)劃圖、分區(qū)規(guī)劃圖、控制規(guī)劃圖及專項規(guī)劃圖等形式成圖。結(jié)合城市規(guī)劃特點(diǎn)，“規(guī)劃決策一張圖”圖層以規(guī)劃對象分層設(shè)計，具體包括：地下管線規(guī)劃層、用地規(guī)劃層、道路交通規(guī)劃層、公用設(shè)施規(guī)劃層以及住宅建筑規(guī)劃層等。從地下到地面再到城市空間，構(gòu)成立體規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)，圖層內(nèi)容包括各規(guī)劃對象的相關(guān)屬性信息和空間信息，規(guī)劃決策者通過疊加圖層實(shí)現(xiàn)局部-整體的綜合規(guī)劃分析。圖層設(shè)計見圖2。

圖2 “規(guī)劃決策一張圖”圖層設(shè)計Fig．2 The layer design chart of "planning decision-making based on one map"

3 “規(guī)劃決策一張圖”信息服務(wù)與功能設(shè)計

“規(guī)劃決策一張圖”服務(wù)平臺是規(guī)劃決策信息管理和信息綜合分析的支撐環(huán)境，提供決策相關(guān)的預(yù)測、分析、模擬以及評價等功能。平臺采用多層架構(gòu)設(shè)計，包括服務(wù)器端和客戶端兩部分，采用以C/S(客戶端/服務(wù)器)結(jié)構(gòu)為主B/S(瀏覽器/服務(wù)器)結(jié)構(gòu)為輔的混合結(jié)構(gòu)。結(jié)合平臺服務(wù)對象及建設(shè)需求，服務(wù)平臺功能結(jié)構(gòu)設(shè)計見圖3。

圖3 服務(wù)平臺功能結(jié)構(gòu)設(shè)計Fig．3 The Function structure chart of service platform

3.1 基于SOA與ETL的數(shù)據(jù)整合

數(shù)據(jù)是“一張圖”的核心，多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的整合和共享是“一張圖”信息化建設(shè)的關(guān)鍵問題?！耙粡垐D”基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中包含了GIS、RS、多媒體、文件、數(shù)據(jù)庫表等多種海量異構(gòu)的數(shù)據(jù)，同時這些數(shù)據(jù)分別存儲在不同的系統(tǒng)中，為了不影響原有系統(tǒng)的使用，本次研究采用 SOA 技術(shù)與 ETL 技術(shù)相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合。

SOA(service-oriented architecture)，面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)，是基于開放的 Internet標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議、支持對應(yīng)用程序或應(yīng)用程序組件進(jìn)行描述、發(fā)布、發(fā)現(xiàn)和使用的一種應(yīng)用架構(gòu)。采用 SOA 技術(shù)使系統(tǒng)可以按照模塊化方式來添加新服務(wù)或更新現(xiàn)有服務(wù), 從而解決新業(yè)務(wù)需要, 這樣既方便了系統(tǒng)的擴(kuò)展, 同時又保護(hù)了原有系統(tǒng)[8-9](圖4)。

圖4 SOA系統(tǒng)架構(gòu)圖Fig．4 SOA system architecture diagram

ETL 是數(shù)據(jù)抽取(Extract) 、轉(zhuǎn)換(Transform) 、裝載(Load) 的過程[10],用于解決數(shù)據(jù)分散、數(shù)據(jù)結(jié)果不一致、數(shù)據(jù)存儲隨意性、數(shù)據(jù)不真實(shí)性等問題。在構(gòu)架方面采用 SOA 服務(wù)體系，集成原有的部分系統(tǒng),同時也更有利于滿足以后系統(tǒng)軟件的集成；在數(shù)據(jù)集成方面，采用 ETL 技術(shù)，既可加強(qiáng)數(shù)據(jù)管理的一致性,又可避免數(shù)據(jù)的重復(fù)錄入[11]。采用 ETL 技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成的流程如圖5所示。

圖5 基于ETL技術(shù)的數(shù)據(jù)集成過程Fig．5 Date integration process based on ETL

3.2 基于模型庫的輔助決策分析

規(guī)劃決策平臺核心內(nèi)容在于建立成熟完備的決策模型庫。規(guī)劃決策需要多方面信息的整合和模擬，基于整合完成的規(guī)劃信息數(shù)據(jù)，通過調(diào)用人口預(yù)測、土地需求預(yù)測、設(shè)施流量分析、規(guī)劃評價等相應(yīng)模型函數(shù)來實(shí)現(xiàn)輔助決策分析。模型庫及其管理系統(tǒng)的研制是“規(guī)劃決策一張圖”服務(wù)平臺的重點(diǎn)和核心。模型常用程序表示法、數(shù)據(jù)表示法及邏輯表示等表示方法來實(shí)現(xiàn)[12]。平臺中的模型庫是對城市規(guī)劃信息的分類集成，包括通用模型、專用模型以及轉(zhuǎn)換而成的暫時性中間模型空間組成，用以支持響應(yīng)的決策活動[13]。

基于模型庫的規(guī)劃決策輔助分析，通過調(diào)用現(xiàn)有模型函數(shù)，充分利用 GIS 的空間疊置分析、緩沖區(qū)分析、網(wǎng)絡(luò)分析等空間分析功能，并以情景模擬的方式展示不同的規(guī)劃方案，然后通過規(guī)劃方案評價功能予以分析評價，以實(shí)現(xiàn)規(guī)劃的輔助決策分析。

圖6 模型庫實(shí)現(xiàn)操作圖Fig．6 Model base to realize the operation chart

3.3 電子政務(wù)業(yè)務(wù)

電子政務(wù)中心是一套靈活的控制工具，可靈活定義不同業(yè)務(wù)間的關(guān)系，是供政府宏觀管理協(xié)調(diào)城市多個部門間業(yè)務(wù)運(yùn)行的有效工具。根據(jù)城市規(guī)劃工作特點(diǎn)和發(fā)展趨勢，辦公自動化貫穿整個規(guī)劃管理業(yè)務(wù)的全過程?！耙?guī)劃決策一張圖”服務(wù)平臺通過集成原有規(guī)劃信息系統(tǒng)，即保留了原有系統(tǒng)功能，同時又可基于新的整合數(shù)據(jù)(如行業(yè)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)等)，新增電子規(guī)劃審批、重點(diǎn)項目跟蹤等業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃業(yè)務(wù)的全過程信息化和電子化。

3.4 信息發(fā)布模塊

“規(guī)劃決策一張圖”服務(wù)平臺的信息發(fā)布功能主要以二維和三維的規(guī)劃視圖為主要載體，在基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)支撐下，提供規(guī)劃相關(guān)專題地圖繪制和發(fā)布。此外信息發(fā)布模塊還面向用戶提供決策者的決策指令，這有別于傳統(tǒng)決策的文本指令，信息發(fā)布模塊將決策者的指令數(shù)字化，并通過專題圖的形式發(fā)布給用戶，使決策指令更直觀且易于理解和接受。

4 “規(guī)劃決策一張圖”服務(wù)平臺原型建設(shè)——以攀枝花市為例

為了更好地說明平臺的具體的建設(shè)過程，作者以攀枝花市為例設(shè)計了“規(guī)劃決策一張圖”服務(wù)系統(tǒng)原型。攀枝花市位于中國西南川滇交界部，地理位置為東經(jīng)101°08′～102°15′，北緯26°05′～27°21′。該市城市信息化建設(shè)起步較早，早在九十年代初攀就開發(fā)了城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)、建設(shè)項目管理系統(tǒng)等實(shí)用系統(tǒng)，通過多年的信息化建設(shè)已經(jīng)積累了豐富的數(shù)據(jù)資源。然而由于數(shù)據(jù)分屬于不同系統(tǒng)，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不能共享，使得建成的豐富信息化數(shù)據(jù)不能有效地運(yùn)用于城市規(guī)劃。通過建立“規(guī)劃決策一張圖”服務(wù)平臺，將實(shí)現(xiàn)規(guī)劃信息的集成與共享，提高城市規(guī)劃科學(xué)性。攀枝花規(guī)劃決策一張圖系統(tǒng)采用多層技術(shù)架構(gòu)，建立在統(tǒng)一的信息資源基礎(chǔ)之上，系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)路線見圖7。

圖7 系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)路線Fig．7 System construction technology

服務(wù)平臺建設(shè)利用ArcGIS ServerJava ADF提供的Web控件，將GIS功能嵌入Web應(yīng)用程序，開發(fā)過程中關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在如下幾個方面[14]。

(1)空間數(shù)據(jù)的集成。攀枝花規(guī)劃決策系統(tǒng)的建立涉及到多時空性、多尺度性、多源性等特征的海量空間數(shù)據(jù)整體集成。因為空間數(shù)據(jù)量大，所以需要在二維空間上劃分塊或者圖幅，在垂直方向上劃分層來進(jìn)行組織。將影像、矢量、DEM集成化空間數(shù)據(jù)庫劃分為3個子庫。各個子庫采用三種類型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)分別建庫。建立各種類型的數(shù)據(jù)庫之后，利用ArcSDE的空間索引機(jī)制進(jìn)行無縫集成，使各個子庫能相互調(diào)用，進(jìn)行深層次、多數(shù)據(jù)源的空間查詢、分析與制圖，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)文件的快速定位、自動拼接、透明疊加及動態(tài)漫游。

(2)WebGIS功能的實(shí)現(xiàn)。用ArcGIS Server新建一個項目之后首先連接ArcGIS Server，然后獲取服務(wù)器對象，最后使用服務(wù)器對象。新建一個Server Context之后，利用服務(wù)器對象及其引用的細(xì)粒度Arc Objects來構(gòu)建需要的GIS功能。上述工作完成之后，通過建立ArcGIS Server web服務(wù)，讓它在服務(wù)器上處理和執(zhí)行，將地圖和地理編碼服務(wù)器對象作為GIS Web服務(wù)發(fā)布給Internet的用戶訪問。

(3)業(yè)務(wù)流程的靈活控制。在電子政務(wù)子系統(tǒng)中，嚴(yán)格按照工作流技術(shù)，參考國際工作流管理聯(lián)盟WFMC (Workflow Management Coalition)模型體系進(jìn)行審批流轉(zhuǎn)控制設(shè)計，采用JSF框架將系統(tǒng)分為客戶層、Web層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)層四個層次。其中業(yè)務(wù)邏輯(體現(xiàn)為JavaBean)的構(gòu)建是核心，負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)接，業(yè)務(wù)流程的建立、控制和維護(hù)，路由控制等。

以攀枝花市現(xiàn)有城市規(guī)劃信息為基礎(chǔ)，結(jié)合“規(guī)劃決策一張圖”服務(wù)平臺構(gòu)架和功能設(shè)計，建設(shè)攀枝花市“規(guī)劃決策一張圖”信息系統(tǒng)原型(圖8)。

圖8 “規(guī)劃決策一張圖”信息平臺原型系統(tǒng)Fig．8 prototype for planning decision-making based on “one map” with Panzhihua

5 結(jié)論

“規(guī)劃決策一張圖”通過將多層次、多系統(tǒng)、多格式的城市規(guī)劃決策數(shù)據(jù)重新組織和有機(jī)整合，為城市規(guī)劃決策提供了有效的數(shù)據(jù)支撐。結(jié)合城市規(guī)劃特點(diǎn)，基于“一張圖”理念，設(shè)計構(gòu)建了“規(guī)劃決策一張圖”的圖層結(jié)構(gòu)及服務(wù)功能，并采用 SOA 與 ETL 技術(shù)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫集成，保障了數(shù)據(jù)有效性，有利于提高城市規(guī)劃效率、實(shí)現(xiàn)城市規(guī)劃信息科學(xué)化管理。在此基礎(chǔ)上開發(fā)的攀枝花市城市“規(guī)劃決策一張圖”原型系統(tǒng)，是城市規(guī)劃科學(xué)決策的先導(dǎo)性試驗，將為城市規(guī)劃的管理提供全面支持。同時也是貫徹落實(shí)2013年中央城鎮(zhèn)化工作會議精神，推進(jìn)規(guī)劃體制改革，建立空間規(guī)劃體系，實(shí)施“一張藍(lán)圖”原則的有力實(shí)踐，為統(tǒng)籌城鄉(xiāng)等后期工作提供了數(shù)據(jù)資源支撐。

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