文｜張新長(zhǎng) 張志強(qiáng)

為解決日益突出的“城市—鄉(xiāng)村”土地利用矛盾，發(fā)掘鄉(xiāng)村發(fā)展?jié)摿?，建設(shè)美麗鄉(xiāng)村，2017年10月18日習(xí)近平同志在黨的十九大報(bào)告中提出“鄉(xiāng)村振興”戰(zhàn)略。隨后，2018年2月4日，2018年中央一號(hào)文件發(fā)布了《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的意見(jiàn)》。從此，鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略正式拉開(kāi)帷幕。

隨著“鄉(xiāng)村振興”“生態(tài)文明建設(shè)”等國(guó)家重大戰(zhàn)略的推進(jìn)和實(shí)施，城鄉(xiāng)統(tǒng)籌的國(guó)土空間規(guī)劃將成為今后一段時(shí)間內(nèi)區(qū)域規(guī)劃的重要指導(dǎo)方向。在此背景下，過(guò)去的城市空間信息服務(wù)平臺(tái)已難以滿(mǎn)足城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展的應(yīng)用需求，亟需構(gòu)建城鄉(xiāng)一體化空間信息智能服務(wù)平臺(tái)，以城鄉(xiāng)空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)合信息挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn)模型，為區(qū)域發(fā)展提供高效、智能的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

城鄉(xiāng)一體化空間信息智能服務(wù)平臺(tái)總體架構(gòu)

圖1 空間信息智能服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)架構(gòu)

圖1 顯示了構(gòu)建的城鄉(xiāng)一體化空間信息智能服務(wù)平臺(tái)體系架構(gòu)，該體系自下而上主要包括基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、管理層、應(yīng)用層和服務(wù)層五個(gè)層面。每個(gè)層面的建設(shè)均遵循相關(guān)的政策法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，對(duì)于整個(gè)服務(wù)平臺(tái)建立嚴(yán)格的運(yùn)營(yíng)維護(hù)與安全保障體系，以確保城鄉(xiāng)一體化空間信息智能服務(wù)平臺(tái)的科學(xué)性、合理性和可行性。

基礎(chǔ)設(shè)施層，為空間信息智能服務(wù)平臺(tái)提供硬件支持環(huán)境，主要包括地理信息基礎(chǔ)軟件和高速通訊網(wǎng)絡(luò)兩部分。地理信息基礎(chǔ)軟件主要包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、數(shù)據(jù)計(jì)算設(shè)備、實(shí)時(shí)通信設(shè)備，用于空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和計(jì)算。高速通訊網(wǎng)絡(luò)確保數(shù)據(jù)和服務(wù)能夠及時(shí)傳送給用戶(hù)。

數(shù)據(jù)層，主要反映空間信息智能服務(wù)平臺(tái)所涉及和使用的空間數(shù)據(jù)，包括基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)，遙感數(shù)據(jù)、空間規(guī)劃數(shù)據(jù)、社會(huì)感知數(shù)據(jù)以及公共專(zhuān)題數(shù)據(jù)。

管理層，主要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理和更新，確保數(shù)據(jù)的協(xié)同應(yīng)用和現(xiàn)勢(shì)性。同時(shí)，進(jìn)行信息挖掘和知識(shí)模型構(gòu)建，從而為政府決策提供參考和指導(dǎo)。

應(yīng)用層，主要與相關(guān)的政務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)規(guī)劃電子審批、建設(shè)項(xiàng)目電子審批、自然災(zāi)害應(yīng)急保障、區(qū)域環(huán)境綜合治理等。

服務(wù)層，體現(xiàn)了城鎮(zhèn)一體化空間信息智能服務(wù)平臺(tái)的重要服務(wù)內(nèi)容，主要包括輔助區(qū)域總體規(guī)劃的編制、評(píng)估、監(jiān)管，區(qū)域環(huán)境的綜合治理，自然災(zāi)害的應(yīng)急保障以及國(guó)土、資源、環(huán)境的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

空間信息智能服務(wù)平臺(tái)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)

空間數(shù)據(jù)是服務(wù)平臺(tái)的血液和靈魂。因此，空間信息智能服務(wù)平臺(tái)建設(shè)的關(guān)鍵在于空間數(shù)據(jù)保障和信息挖掘?；诖?，本研究從空間數(shù)據(jù)自適應(yīng)動(dòng)態(tài)更新、異構(gòu)時(shí)空數(shù)據(jù)融合、時(shí)空信息挖掘與知識(shí)建模三方面介紹空間信息智能服務(wù)平臺(tái)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)。

1.空間數(shù)據(jù)自適應(yīng)動(dòng)態(tài)更新

現(xiàn)勢(shì)性是空間數(shù)據(jù)的一個(gè)重要特征，是衡量空間數(shù)據(jù)有效性和可用性的一個(gè)重要標(biāo)志。因此，空間數(shù)據(jù)需要進(jìn)行定期的更新和維護(hù)。對(duì)于遙感數(shù)據(jù)、空間規(guī)劃數(shù)據(jù)、社會(huì)感知數(shù)據(jù)和公共專(zhuān)題數(shù)據(jù)按照相關(guān)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，定期更新入庫(kù)即可。對(duì)于基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)，尤其是不同比例尺的矢量地形圖數(shù)據(jù)，對(duì)整個(gè)區(qū)域重新采集、制作需要消耗大量的人力物力。因此，通常采用“增量-聯(lián)動(dòng)”更新的方式更新基礎(chǔ)比例尺地形圖，然后按照相應(yīng)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系入庫(kù)。

本研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于基礎(chǔ)比例尺地形圖數(shù)據(jù)“增量-聯(lián)動(dòng)”更新理論與技術(shù)的研究，建立了一套系統(tǒng)完善的基于模式識(shí)別的空間數(shù)據(jù)“增量-聯(lián)動(dòng)”更新技術(shù)體系，具體流程如圖2所示。該方法流程主要包括：更新信息檢測(cè)、自適應(yīng)增量更新、更新信息多尺度匹配與傳遞三部分。更新信息檢測(cè)是指通過(guò)新舊時(shí)相數(shù)據(jù)的對(duì)比，構(gòu)建更新信息特征空間，進(jìn)行識(shí)別變化信息。自適應(yīng)增量更新是指將檢測(cè)到的變化信息更新到同比例尺的舊時(shí)相空間數(shù)據(jù)，并進(jìn)行接邊處理，獲得滿(mǎn)足相應(yīng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的新時(shí)相空間數(shù)據(jù)。更新信息多尺度匹配與傳遞是指通過(guò)不同比例尺空間數(shù)據(jù)的匹配處理，識(shí)別跨比例尺的更新信息，并對(duì)相應(yīng)的大比例尺更新信息進(jìn)行尺度變換，最后將其更新到相應(yīng)的小比例尺空間數(shù)據(jù)。

圖2 空間數(shù)據(jù)“增量-聯(lián)動(dòng)”更新方法流程

圖3 CAD數(shù)據(jù)規(guī)整與轉(zhuǎn)換方法及流程

2.異構(gòu)時(shí)空數(shù)據(jù)融合

城鄉(xiāng)一體化的空間信息智能服務(wù)平臺(tái)涉及多類(lèi)型、多粒度、多時(shí)相的時(shí)空數(shù)據(jù)源，各數(shù)據(jù)之間存在格式差異、類(lèi)型差異、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差異等，難以直接融合與協(xié)同應(yīng)用，需要首先對(duì)其進(jìn)行同化處理。具體的研究?jī)?nèi)容及技術(shù)難點(diǎn)包括：（1）研究基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)的規(guī)整、融合方法，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部數(shù)據(jù)的協(xié)同應(yīng)用；（2）研究建立具有唯一地理對(duì)象標(biāo)識(shí)的空間綜合體本體模型和屬性之間的智能語(yǔ)義推理模型，構(gòu)建空間實(shí)體要素的多層級(jí)關(guān)聯(lián)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)時(shí)空大數(shù)據(jù)的融合與集成；（3）研究相對(duì)靜態(tài)數(shù)據(jù)（如基礎(chǔ)比例尺地形圖、遙感數(shù)據(jù)等）與實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)（主要為社會(huì)感知數(shù)據(jù)）的協(xié)同應(yīng)用技術(shù)。

圖4 佛山市城鄉(xiāng)規(guī)劃業(yè)務(wù)全生命周期智能化管理平臺(tái)-規(guī)劃微環(huán)境模擬子系統(tǒng)界面

本研究團(tuán)隊(duì)在基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)規(guī)整與融合方面開(kāi)展了大量研究，研制了一套從CAD規(guī)劃數(shù)據(jù)到GIS入庫(kù)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換方法流程，如圖3所示。該方法主要包括兩部分：CAD數(shù)據(jù)規(guī)整和CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。CAD數(shù)據(jù)規(guī)整主要是指對(duì)CAD數(shù)據(jù)依次進(jìn)行編碼賦值、編碼檢查、拓?fù)錂z查、屬性賦值、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，使其滿(mǎn)足數(shù)據(jù)入庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)。CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是指建立CAD數(shù)據(jù)中的控制點(diǎn)、高程點(diǎn)、居民地等空間要素與.shp格式數(shù)據(jù)中的點(diǎn)、線(xiàn)、面和注記之間的映射關(guān)系，從而將規(guī)整后的CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的.shp文件進(jìn)行入庫(kù)。

3.時(shí)空信息挖掘與知識(shí)建模

空間信息智能服務(wù)平臺(tái)的重要職能在于為政府決策提供輔助和指導(dǎo)。因此，需要從海量的城鄉(xiāng)一體化空間數(shù)據(jù)中挖掘有用的信息，并構(gòu)建知識(shí)模型。根據(jù)服務(wù)平臺(tái)的重要服務(wù)內(nèi)容，該項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的主要研究?jī)?nèi)容包括：（1）建立城鎮(zhèn)產(chǎn)業(yè)空間布局合理性和適宜性的評(píng)價(jià)方法，構(gòu)建區(qū)域資源環(huán)境、社會(huì)發(fā)展、城鎮(zhèn)規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)等因子對(duì)城鎮(zhèn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響指數(shù)計(jì)算模型；（2）構(gòu)建城鄉(xiāng)統(tǒng)籌的國(guó)土空間資源優(yōu)化配置技術(shù)，融合城鄉(xiāng)基礎(chǔ)設(shè)施、人居環(huán)境、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等要素的空間資源優(yōu)化配置模型，輔助區(qū)域總體規(guī)劃方案的編制與評(píng)估；（3）建立區(qū)域環(huán)境綜合治理與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的耦合模型，實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)和環(huán)境綜合治理兩手抓，輔助山水林田湖草等生態(tài)環(huán)境要素的綜合治理；（4）結(jié)合區(qū)域地形、地質(zhì)特征和歷史自然災(zāi)害信息，研制自然災(zāi)害安全預(yù)警指標(biāo)體系，建立自然災(zāi)害安全預(yù)警模型、災(zāi)損評(píng)估模型，構(gòu)建自然災(zāi)害應(yīng)急保障機(jī)制；（5）結(jié)合區(qū)域特點(diǎn)，構(gòu)建國(guó)土、資源、環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系和安全預(yù)警指標(biāo)。

應(yīng)用案例

基于上述服務(wù)平臺(tái)框架體系和平臺(tái)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)，本研究團(tuán)隊(duì)為廣州市佛山區(qū)研制了“城鄉(xiāng)規(guī)劃業(yè)務(wù)全生命周期智能化管理平臺(tái)”。該平臺(tái)主要涵蓋“城鄉(xiāng)規(guī)劃三維輔助管理”、“城鄉(xiāng)規(guī)劃微環(huán)境模擬”兩大功能模塊。

城鄉(xiāng)規(guī)劃三維輔助管理系統(tǒng)通過(guò)構(gòu)建區(qū)域三維模型，將現(xiàn)實(shí)世界中的景象利用虛擬顯示技術(shù)顯示出來(lái)。然后通過(guò)三維漫游場(chǎng)景，從宏觀(guān)到局部真實(shí)地展現(xiàn)規(guī)劃方案。該子系統(tǒng)能夠輔助區(qū)域規(guī)劃方案的設(shè)計(jì)、展示和對(duì)比分析。

城鄉(xiāng)規(guī)劃微環(huán)境模擬系統(tǒng)（如圖4所示）提供了日照分析、風(fēng)環(huán)境模擬、熱工分析、噪音分析、舒適度分析等城鄉(xiāng)規(guī)劃微環(huán)境模擬技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了市規(guī)劃的模型化和可計(jì)算化，并建立了動(dòng)態(tài)更新、管理和服務(wù)機(jī)制，促進(jìn)了城市以生態(tài)指標(biāo)為基礎(chǔ)的空間統(tǒng)一規(guī)劃、合理開(kāi)發(fā)和科學(xué)管理。

城鄉(xiāng)一體化空間信息服務(wù)平臺(tái)是城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展的重要支撐和保障，對(duì)于實(shí)施“鄉(xiāng)村振興”“智慧城市”“生態(tài)文明建設(shè)”等一大批國(guó)家重要戰(zhàn)略具有重要的意義和價(jià)值。