王明，譚仁春，彭小婷，段夢(mèng)夢(mèng)，畢仁敏

（1.武漢市測(cè)繪研究院，湖北 武漢 430022）

2017年武漢市第十四屆人大第一次會(huì)議決議啟動(dòng)規(guī)劃建設(shè)長(zhǎng)江新城，以超前理念、世界眼光打造代表城市發(fā)展最高成就的展示區(qū)和全球未來城市的樣板。2019年長(zhǎng)江新城總體規(guī)劃發(fā)布，由規(guī)劃進(jìn)入建設(shè)實(shí)施階段，并啟動(dòng)起步區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。隨著長(zhǎng)江新城規(guī)劃建設(shè)管理工作的持續(xù)加快推進(jìn)，規(guī)劃管理信息化建設(shè)不足的弊端逐漸暴露出來，現(xiàn)狀信息分散、難以集成利用，規(guī)劃決策缺少輔助工具和實(shí)施評(píng)估手段的問題愈加突出。因此，亟需利用先進(jìn)的信息化手段，對(duì)長(zhǎng)江新城的城市規(guī)劃管理工作進(jìn)行全盤統(tǒng)籌和科學(xué)決策，助力推動(dòng)長(zhǎng)江新城的建設(shè)進(jìn)程。

城市規(guī)劃決策是通過對(duì)規(guī)劃相關(guān)的多種影響因子進(jìn)行綜合分析和梳理，從而制定科學(xué)合理的規(guī)劃方案的過程[1]。該過程需以國(guó)土、市政、城建、測(cè)繪等領(lǐng)域的規(guī)劃相關(guān)決策因子數(shù)據(jù)為支撐；而GIS技術(shù)在城市規(guī)劃中的廣泛應(yīng)用，使得規(guī)劃決策技術(shù)手段已由傳統(tǒng)的項(xiàng)目圖紙模式轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣磾?shù)據(jù)融合交匯的綜合分析模式[2]。要解決現(xiàn)階段長(zhǎng)江新城規(guī)劃建設(shè)管理工作中面臨的問題，就需要利用信息化技術(shù)建設(shè)規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)，集成和整合各類多源異構(gòu)的規(guī)劃決策數(shù)據(jù)，通過對(duì)數(shù)據(jù)的綜合分析應(yīng)用輔助城市規(guī)劃決策。

因此，本文以GIS技術(shù)為核心，采用“一張圖”的設(shè)計(jì)理念和基本架構(gòu)，結(jié)合城市規(guī)劃決策的現(xiàn)實(shí)需求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)江新城規(guī)劃輔助決策“一張圖”系統(tǒng)。通過“一張圖”整合各類決策因子，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，以期提升長(zhǎng)江新城城市規(guī)劃效率，提高規(guī)劃決策的科學(xué)性和合理性，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)江新城城市規(guī)劃的精細(xì)化管理。

1 系統(tǒng)框架與技術(shù)路線

1.1 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

根據(jù)數(shù)據(jù)資源與功能應(yīng)用相互分離的原則，長(zhǎng)江新城規(guī)劃輔助決策“一張圖”系統(tǒng)的總體框架由自下而上的基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)庫層、服務(wù)層、應(yīng)用層4個(gè)邏輯層以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、運(yùn)行保障體系兩大保障體系構(gòu)成，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

1）基礎(chǔ)設(shè)施層是搭建系統(tǒng)所需的基礎(chǔ)軟硬件設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，是數(shù)據(jù)建設(shè)和系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵承載，主要包括機(jī)房、服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、GIS平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)軟件等。

2）數(shù)據(jù)庫層是系統(tǒng)建設(shè)的核心和基礎(chǔ)，由各種時(shí)空數(shù)據(jù)庫構(gòu)成，主要包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫、城市地下管線數(shù)據(jù)庫、多要素地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)庫、地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)庫、土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫、國(guó)土空間規(guī)劃數(shù)據(jù)庫等。

3）服務(wù)層是系統(tǒng)建設(shè)的重要支撐，由按照一定規(guī)范發(fā)布的數(shù)據(jù)服務(wù)和功能服務(wù)構(gòu)成。其中，地圖數(shù)據(jù)服務(wù)基于ArcGIS Server服務(wù)發(fā)布集群構(gòu)建數(shù)據(jù)服務(wù)資源池，包括基礎(chǔ)地理服務(wù)、城市地下管線服務(wù)、多要素地質(zhì)調(diào)查服務(wù)、地理國(guó)情普查服務(wù)、土地利用現(xiàn)狀服務(wù)、國(guó)土空間規(guī)劃服務(wù)等；地圖功能服務(wù)和WebAPI接口共同構(gòu)建功能服務(wù)資源池，主要提供地圖瀏覽、空間量算、查詢統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)庫讀寫、文件讀寫等功能服務(wù)。

4）應(yīng)用層是系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用，即長(zhǎng)江新城規(guī)劃輔助決策“一張圖”系統(tǒng)，主要包括規(guī)劃展示、規(guī)劃查詢、規(guī)劃統(tǒng)計(jì)、規(guī)劃分析、規(guī)劃選址、項(xiàng)目選址、地圖功能等功能模塊。

1.2 主要技術(shù)路線

系統(tǒng)設(shè)計(jì)為B/S模式，采用Oracle 11g和ArcSDE 10.2空間數(shù)據(jù)引擎存儲(chǔ)和管理各類數(shù)據(jù)資源，以Arc-GIS Server10.2為GIS平臺(tái)管理空間數(shù)據(jù)服務(wù)。后臺(tái)采用C#.NET和ArcEngine 10.2開發(fā)，部署在IIS中，為前端提供WebAPI接口。前端頁面采用HTML5標(biāo)準(zhǔn)，利用Vue前端框架和Element組件庫進(jìn)行開發(fā)，采用WebAPI和ArcGIS API for Javascript實(shí)現(xiàn)用戶權(quán)限、用戶群組和數(shù)據(jù)服務(wù)的共享設(shè)置，以ArcGIS API for Javascript為二維地圖的顯示引擎。系統(tǒng)以JSON為中間數(shù)據(jù)交換格式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，為信息的接收、處理、發(fā)布提供及時(shí)高效的信息和技術(shù)服務(wù)支撐。

1.3 關(guān)鍵技術(shù)

1）基于群組和角色的訪問控制。系統(tǒng)采用基于群組和角色的訪問控制實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和功能權(quán)限的動(dòng)態(tài)配置。通過定義用戶、角色和群組，為平臺(tái)用戶的數(shù)據(jù)訪問權(quán)限和功能權(quán)限提供可視化配置管理；通過管理用戶所屬系統(tǒng)角色，定義用戶的系統(tǒng)功能權(quán)限，保障系統(tǒng)的功能安全；通過管理用戶所屬系統(tǒng)群組，定義用戶的系統(tǒng)數(shù)據(jù)訪問權(quán)限，保障系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全。

2）服務(wù)資源池構(gòu)建。系統(tǒng)構(gòu)建了基于ArcGIS Server服務(wù)的數(shù)據(jù)服務(wù)資源池和基于WebAPI接口的功能服務(wù)資源池，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)服務(wù)和功能服務(wù)的動(dòng)態(tài)管理。數(shù)據(jù)服務(wù)資源池對(duì)系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)服務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，通過建立數(shù)據(jù)建庫常態(tài)化機(jī)制，充分保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一致性、時(shí)效性、準(zhǔn)確性和權(quán)威性。功能服務(wù)資源池結(jié)合規(guī)劃輔助決策需求，按照數(shù)據(jù)和具體功能相分離的原則，將與規(guī)劃輔助決策相關(guān)的空間查詢、空間分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等功能封裝為服務(wù)接口，提供彈性的在線調(diào)用。

2 數(shù)據(jù)庫建設(shè)

2.1 數(shù)據(jù)處理流程

數(shù)據(jù)處理建庫的具體流程為：

1）格式轉(zhuǎn)換。由于數(shù)據(jù)來源于不同的行業(yè)和部門，采用的生產(chǎn)平臺(tái)不同，因此數(shù)據(jù)格式也不盡相同。從數(shù)據(jù)類型來看，包括文本數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)，圖形數(shù)據(jù)又包含ArcGIS格式（基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)）、Auto-CAD格式（規(guī)劃數(shù)據(jù)）、MapGIS格式（地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)）等多種類型的地理空間數(shù)據(jù)。本文采用的是Arc-GIS平臺(tái)，因此需將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ArcGIS支持的格式，才能進(jìn)行后續(xù)的加工處理。

2）坐標(biāo)統(tǒng)一。盡管武漢市已經(jīng)開始全面推行WH2000地方坐標(biāo)系，但目前仍有部分部門延用1954北京坐標(biāo)系生產(chǎn)數(shù)據(jù)。然而，在“一張圖”上精確疊加多個(gè)行業(yè)數(shù)據(jù)的前提是數(shù)據(jù)坐標(biāo)的統(tǒng)一，因此需通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換將所有數(shù)據(jù)統(tǒng)一到WH2000坐標(biāo)系下。

3）數(shù)據(jù)整合檢查。轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)需要按照相同的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行歸類，并根據(jù)需要將同類數(shù)據(jù)按照相同的幾何類型整合到一個(gè)圖層中進(jìn)行加工處理。然而，由于數(shù)據(jù)間的質(zhì)量差異，不同數(shù)據(jù)合并到同一圖層時(shí)會(huì)產(chǎn)生要素的壓蓋和自相交等問題，需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)潢P(guān)系的檢查[3]。

4）屬性錄入。規(guī)劃數(shù)據(jù)多為CAD環(huán)境下編制，不包含屬性信息，因此轉(zhuǎn)換到ArcGIS平臺(tái)后需掛接相應(yīng)的屬性信息，如控規(guī)數(shù)據(jù)可從控規(guī)圖例、控規(guī)導(dǎo)則、控規(guī)文本指標(biāo)數(shù)據(jù)中提取屬性信息進(jìn)行錄入。此外，部分?jǐn)?shù)據(jù)自帶的屬性信息不全，需根據(jù)收集的資料進(jìn)行屬性信息的補(bǔ)錄，以滿足系統(tǒng)應(yīng)用需求。

5）數(shù)據(jù)入庫。數(shù)據(jù)屬性錄入完成并通過質(zhì)檢后即可基于選定的Geodatabase空間數(shù)據(jù)模型，按照前期制定的空間數(shù)據(jù)框架，通過空間數(shù)據(jù)引擎ArcSDE將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Oracle數(shù)據(jù)庫中，完成數(shù)據(jù)入庫工作。Geodatabase將空間數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，采用開放結(jié)構(gòu)使二者統(tǒng)一存放在標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中[4]。

2.2 數(shù)據(jù)建庫成果

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫按照統(tǒng)一的格式和地理坐標(biāo)對(duì)所有的空間數(shù)據(jù)實(shí)體要素進(jìn)行疊加，按照“數(shù)據(jù)庫—子庫—專題—圖層—要素與屬性”的框架結(jié)構(gòu)建設(shè)數(shù)據(jù)庫，根據(jù)分類分層原則組織數(shù)據(jù)[5]。數(shù)據(jù)建庫成果主要包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫、城市地下管線數(shù)據(jù)庫、多要素地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)庫、地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)庫、土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫和國(guó)土空間規(guī)劃數(shù)據(jù)庫6類，如表1所示。

表1數(shù)據(jù)建庫成果

國(guó)土空間規(guī)劃數(shù)據(jù)庫是規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)庫，為規(guī)劃輔助決策提供數(shù)據(jù)支撐。其中，長(zhǎng)江新城總體規(guī)劃覆蓋長(zhǎng)江新城全域，包括規(guī)劃范圍和規(guī)劃地塊，用于指導(dǎo)城市發(fā)展方向，協(xié)調(diào)城市空間布局[6]?？刂菩栽敿?xì)規(guī)劃覆蓋范圍為起步區(qū)，包括編制單元、管理單元、規(guī)劃地塊、規(guī)劃范圍以及嚴(yán)格按照控規(guī)導(dǎo)則編制的各類控制數(shù)據(jù)，用于輔助地塊規(guī)劃和建設(shè)方案的具體實(shí)施。土地利用總體規(guī)劃覆蓋長(zhǎng)江新城全域，包括基本農(nóng)田、有條件建設(shè)區(qū)和規(guī)劃地類，用于對(duì)土地利用進(jìn)行統(tǒng)籌兼顧和綜合部署。專項(xiàng)規(guī)劃覆蓋范圍為起步區(qū)，包括消防、電力、通信、綜合管廊、燃?xì)?、環(huán)衛(wèi)等方面，是總體規(guī)劃在一些重點(diǎn)領(lǐng)域的展開和具體化[7]。“三區(qū)三線”、堤防數(shù)據(jù)覆蓋長(zhǎng)江新城全域，是規(guī)劃的剛性管控和重要輔助性數(shù)據(jù)。

3 系統(tǒng)功能建設(shè)

3.1 系統(tǒng)功能模塊

系統(tǒng)將規(guī)劃輔助決策所涉及的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)整合為不同的專題數(shù)據(jù)集，采用基于群組和角色的訪問控制實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶數(shù)據(jù)訪問權(quán)限和功能使用權(quán)限的控制，在“一張圖”上為不同群組用戶提供不同的數(shù)據(jù)內(nèi)容，為不同角色用戶提供不同的功能權(quán)限。系統(tǒng)功能模塊包括規(guī)劃展示、規(guī)劃查詢、規(guī)劃統(tǒng)計(jì)、規(guī)劃分析、規(guī)劃選址、項(xiàng)目選址、地圖功能等，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能模塊

3.2 規(guī)劃輔助決策流程

為了充分發(fā)揮長(zhǎng)江新城“小政府、少機(jī)構(gòu)”的創(chuàng)新體制優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)通過梳理規(guī)劃部門的日常工作步驟，設(shè)計(jì)了用于規(guī)劃輔助決策的主要功能和流程（圖3），以提升項(xiàng)目規(guī)劃輔助選址效率。在規(guī)劃輔助決策過程中，首先通過用地面積選址或建筑面積選址的方式，根據(jù)用地類型和面積范圍獲取符合條件的候選地塊，進(jìn)而對(duì)候選地塊進(jìn)行量測(cè)和屬性查詢，獲取候選地塊相關(guān)信息；然后利用規(guī)劃分析（疊加分析或緩沖區(qū)分析）篩選滿足特定條件的地塊；再利用控規(guī)綜合選址或范圍綜合選址功能對(duì)地塊進(jìn)行穿透查詢，全面核實(shí)地塊的現(xiàn)狀、規(guī)劃、地質(zhì)、地價(jià)等信息，評(píng)估滿足條件的最優(yōu)地塊；最后通過項(xiàng)目規(guī)劃選址功能與項(xiàng)目綁定形成項(xiàng)目預(yù)選方案。

圖3 規(guī)劃輔助決策流程圖

3.3 應(yīng)用與示范

長(zhǎng)江新城規(guī)劃輔助決策“一張圖”系統(tǒng)主界面如圖4所示。系統(tǒng)投入應(yīng)用以來，在長(zhǎng)江新城的招商引資和規(guī)劃選址中發(fā)揮了重要作用。

圖4 系統(tǒng)主界面

本文以大學(xué)（國(guó)際）科創(chuàng)產(chǎn)業(yè)園基地項(xiàng)目為例，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)用于規(guī)劃輔助決策，助力項(xiàng)目選址方案落地的過程。首先通過建筑面積選址篩選出符合條件的組合地塊，然后通過組合測(cè)量、屬性查詢、緩沖區(qū)分析、規(guī)劃選址輔助和項(xiàng)目選址等流程形成了項(xiàng)目預(yù)選方案。

1）組合測(cè)量。測(cè)量選中控規(guī)地塊的總面積，判斷當(dāng)前選中地塊是否滿足供地用地面積需求（圖5）。

圖5 組合測(cè)量界面

2）屬性查詢。查詢選中地塊的相關(guān)屬性信息，并對(duì)部分屬性進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)或字段求和，判斷用地屬性是否滿足供地需求（圖6）。

圖6 屬性查詢界面

3）緩沖區(qū)分析。根據(jù)給定閾值對(duì)堤防線進(jìn)行緩沖區(qū)分析，判斷選定地塊是否落在洪水淹沒范圍（緩沖區(qū)范圍）內(nèi)，如圖7所示；對(duì)選定地塊進(jìn)行緩沖區(qū)分析，分析地塊周邊的配套設(shè)施情況。

圖7 堤防線緩沖區(qū)分析界面

4）規(guī)劃選址輔助。結(jié)合控規(guī)、土規(guī)、現(xiàn)狀、地質(zhì)、地價(jià)等數(shù)據(jù)，對(duì)選定地塊范圍進(jìn)行綜合穿透分析，并按照規(guī)劃信息、現(xiàn)狀信息、地價(jià)信息、監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行分類展示，支持對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)分析，為用戶提供直觀的項(xiàng)目用地規(guī)劃選址輔助評(píng)估，如圖8所示。

圖8 規(guī)劃選址輔助界面

5）項(xiàng)目選址。若上述規(guī)劃地塊滿足項(xiàng)目需求，則可通過繪制范圍線或?qū)隒AD文件的方式選定該地塊作為項(xiàng)目首選或備選方案與招商或政府投資項(xiàng)目關(guān)聯(lián)，以便向投資方進(jìn)行推介（圖9）。另外，系統(tǒng)還支持項(xiàng)目方案的規(guī)劃設(shè)計(jì)條件核實(shí)，通過規(guī)劃設(shè)計(jì)條件的動(dòng)態(tài)微調(diào)，優(yōu)化項(xiàng)目選址方案。

圖9 項(xiàng)目選址界面

4 結(jié)語

本文從長(zhǎng)江新城當(dāng)前的建設(shè)現(xiàn)狀、需求以及面臨的挑戰(zhàn)出發(fā)，針對(duì)長(zhǎng)江新城在規(guī)劃建設(shè)管理起步階段出現(xiàn)的問題，以GIS技術(shù)為核心，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)江新城規(guī)劃輔助決策“一張圖”系統(tǒng)，為城市規(guī)劃決策提供了有效的數(shù)據(jù)支撐和功能支持，有利于提高長(zhǎng)江新城的規(guī)劃效率，促進(jìn)長(zhǎng)江新城的規(guī)劃科學(xué)化。下一步將在現(xiàn)有平臺(tái)的基礎(chǔ)上，借助先進(jìn)的技術(shù)手段打造國(guó)土空間規(guī)劃實(shí)施監(jiān)督信息系統(tǒng)，有效支撐國(guó)土空間規(guī)劃編制、城市設(shè)計(jì)、審批實(shí)施、監(jiān)測(cè)評(píng)估預(yù)警全過程。