王明，譚仁春，彭小婷，段夢夢，畢仁敏

（1.武漢市測繪研究院，湖北 武漢 430022）

2017年武漢市第十四屆人大第一次會議決議啟動規(guī)劃建設長江新城，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年長江新城總體規(guī)劃發(fā)布，由規(guī)劃進入建設實施階段，并啟動起步區(qū)基礎設施建設。隨著長江新城規(guī)劃建設管理工作的持續(xù)加快推進，規(guī)劃管理信息化建設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施評估手段的問題愈加突出。因此，亟需利用先進的信息化手段，對長江新城的城市規(guī)劃管理工作進行全盤統(tǒng)籌和科學決策，助力推動長江新城的建設進程。

城市規(guī)劃決策是通過對規(guī)劃相關的多種影響因子進行綜合分析和梳理，從而制定科學合理的規(guī)劃方案的過程[1]。該過程需以國土、市政、城建、測繪等領域的規(guī)劃相關決策因子數(shù)據(jù)為支撐；而GIS技術在城市規(guī)劃中的廣泛應用，使得規(guī)劃決策技術手段已由傳統(tǒng)的項目圖紙模式轉(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)階段長江新城規(guī)劃建設管理工作中面臨的問題，就需要利用信息化技術建設規(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)，通過對數(shù)據(jù)的綜合分析應用輔助城市規(guī)劃決策。

因此，本文以GIS技術為核心，采用“一張圖”的設計理念和基本架構(gòu)，結(jié)合城市規(guī)劃決策的現(xiàn)實需求，設計并實現(xiàn)了長江新城規(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，以期提升長江新城城市規(guī)劃效率，提高規(guī)劃決策的科學性和合理性，實現(xiàn)長江新城城市規(guī)劃的精細化管理。

1 系統(tǒng)框架與技術路線

1.1 系統(tǒng)框架設計

根據(jù)數(shù)據(jù)資源與功能應用相互分離的原則，長江新城規(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設施層、數(shù)據(jù)庫層、服務層、應用層4個邏輯層以及標準規(guī)范體系、運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）基礎設施層是搭建系統(tǒng)所需的基礎軟硬件設施和網(wǎng)絡環(huán)境，是數(shù)據(jù)建設和系統(tǒng)應用的關鍵承載，主要包括機房、服務器、存儲設備、網(wǎng)絡環(huán)境、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、GIS平臺和網(wǎng)絡軟件等。

2）數(shù)據(jù)庫層是系統(tǒng)建設的核心和基礎，由各種時空數(shù)據(jù)庫構(gòu)成，主要包括基礎地理數(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、地理國情普查數(shù)據(jù)庫、土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫、國土空間規(guī)劃數(shù)據(jù)庫等。

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

4）應用層是系統(tǒng)的具體實現(xiàn)和應用，即長江新城規(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、規(guī)劃分析、規(guī)劃選址、項目選址、地圖功能等功能模塊。

1.2 主要技術路線

系統(tǒng)設計為B/S模式，采用Oracle 11g和ArcSDE 10.2空間數(shù)據(jù)引擎存儲和管理各類數(shù)據(jù)資源，以Arc-GIS Server10.2為GIS平臺管理空間數(shù)據(jù)服務。后臺采用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標準，利用Vue前端框架和Element組件庫進行開發(fā)，采用WebAPI和ArcGIS API for Javascript實現(xiàn)用戶權限、用戶群組和數(shù)據(jù)服務的共享設置，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，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，為信息的接收、處理、發(fā)布提供及時高效的信息和技術服務支撐。

1.3 關鍵技術

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現(xiàn)數(shù)據(jù)和功能權限的動態(tài)配置。通過定義用戶、角色和群組，為平臺用戶的數(shù)據(jù)訪問權限和功能權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)訪問權限，保障系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全。

2）服務資源池構(gòu)建。系統(tǒng)構(gòu)建了基于ArcGIS Server服務的數(shù)據(jù)服務資源池和基于WebAPI接口的功能服務資源池，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)服務和功能服務的動態(tài)管理。數(shù)據(jù)服務資源池對系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)服務進行統(tǒng)一管理，通過建立數(shù)據(jù)建庫常態(tài)化機制，充分保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一致性、時效性、準確性和權威性。功能服務資源池結(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)劃輔助決策相關的空間查詢、空間分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等功能封裝為服務接口，提供彈性的在線調(diào)用。

2 數(shù)據(jù)庫建設

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，因此需將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ArcGIS支持的格式，才能進行后續(xù)的加工處理。

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

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圖層中進行加工處理。然而，由于數(shù)據(jù)間的質(zhì)量差異，不同數(shù)據(jù)合并到同一圖層時會產(chǎn)生要素的壓蓋和自相交等問題，需對數(shù)據(jù)進行拓撲關系的檢查[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平臺后需掛接相應的屬性信息，如控規(guī)數(shù)據(jù)可從控規(guī)圖例、控規(guī)導則、控規(guī)文本指標數(shù)據(jù)中提取屬性信息進行錄入。此外，部分數(shù)據(jù)自帶的屬性信息不全，需根據(jù)收集的資料進行屬性信息的補錄，以滿足系統(tǒng)應用需求。

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)與對應的屬性數(shù)據(jù)進行關聯(lián)，采用開放結(jié)構(gòu)使二者統(tǒng)一存放在標準的關系型數(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對所有的空間數(shù)據(jù)實體要素進行疊加，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、地理國情普查數(shù)據(jù)庫、土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫和國土空間規(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，長江新城總體規(guī)劃覆蓋長江新城全域，包括規(guī)劃范圍和規(guī)劃地塊，用于指導城市發(fā)展方向，協(xié)調(diào)城市空間布局[6]?？刂菩栽敿氁?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)劃范圍以及嚴格按照控規(guī)導則編制的各類控制數(shù)據(jù)，用于輔助地塊規(guī)劃和建設方案的具體實施。土地利用總體規(guī)劃覆蓋長江新城全域，包括基本農(nóng)田、有條件建設區(qū)和規(guī)劃地類，用于對土地利用進行統(tǒng)籌兼顧和綜合部署。專項規(guī)劃覆蓋范圍為起步區(qū)，包括消防、電力、通信、綜合管廊、燃氣、環(huán)衛(wèi)等方面，是總體規(guī)劃在一些重點領域的展開和具體化[7]?！叭齾^(qū)三線”、堤防數(shù)據(jù)覆蓋長江新城全域，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

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現(xiàn)對用戶數(shù)據(jù)訪問權限和功能使用權限的控制，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、規(guī)劃分析、規(guī)劃選址、項目選址、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)揮長江新城“小政府、少機構(gòu)”的創(chuàng)新體制優(yōu)勢，系統(tǒng)通過梳理規(guī)劃部門的日常工作步驟，設計了用于規(guī)劃輔助決策的主要功能和流程（圖3），以提升項目規(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，進而對候選地塊進行量測和屬性查詢，獲取候選地塊相關信息；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地塊進行穿透查詢，全面核實地塊的現(xiàn)狀、規(guī)劃、地質(zhì)、地價等信息，評估滿足條件的最優(yōu)地塊；最后通過項目規(guī)劃選址功能與項目綁定形成項目預選方案。

圖3 規(guī)劃輔助決策流程圖

3.3 應用與示范

長江新城規(guī)劃輔助決策“一張圖”系統(tǒng)主界面如圖4所示。系統(tǒng)投入應用以來，在長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（國際）科創(chuàng)產(chǎn)業(yè)園基地項目為例，詳細介紹了系統(tǒng)用于規(guī)劃輔助決策，助力項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，然后通過組合測量、屬性查詢、緩沖區(qū)分析、規(guī)劃選址輔助和項目選址等流程形成了項目預選方案。

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

圖5 組合測量界面

2）屬性查詢。查詢選中地塊的相關屬性信息，并對部分屬性進行分類統(tǒng)計或字段求和，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)給定閾值對堤防線進行緩沖區(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；對選定地塊進行緩沖區(qū)分析，分析地塊周邊的配套設施情況。

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)、地價等數(shù)據(jù)，對選定地塊范圍進行綜合穿透分析，并按照規(guī)劃信息、現(xiàn)狀信息、地價信息、監(jiān)測信息進行分類展示，支持對相關信息進行匯總統(tǒng)計分析，為用戶提供直觀的項目用地規(guī)劃選址輔助評估，如圖8所示。

圖8 規(guī)劃選址輔助界面

5）項目選址。若上述規(guī)劃地塊滿足項目需求，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目首選或備選方案與招商或政府投資項目關聯(lián)，以便向投資方進行推介（圖9）。另外，系統(tǒng)還支持項目方案的規(guī)劃設計條件核實，通過規(guī)劃設計條件的動態(tài)微調(diào)，優(yōu)化項目選址方案。

圖9 項目選址界面

4 結(jié)語

本文從長江新城當前的建設現(xiàn)狀、需求以及面臨的挑戰(zhàn)出發(fā)，針對長江新城在規(guī)劃建設管理起步階段出現(xiàn)的問題，以GIS技術為核心，設計并實現(xiàn)了長江新城規(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，有利于提高長江新城的規(guī)劃效率，促進長江新城的規(guī)劃科學化。下一步將在現(xiàn)有平臺的基礎上，借助先進的技術手段打造國土空間規(guī)劃實施監(jiān)督信息系統(tǒng)，有效支撐國土空間規(guī)劃編制、城市設計、審批實施、監(jiān)測評估預警全過程。