基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的城市規(guī)劃決策電子政務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要 城市規(guī)劃決策是城市建設(shè)與發(fā)展的重要內(nèi)容。本文在分析數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的城市規(guī)劃決策電子政務(wù)系統(tǒng)。重點(diǎn)闡述了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的建立以及數(shù)據(jù)的組織與存儲(chǔ)，并且把地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用于本系統(tǒng)，對(duì)重要技術(shù)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞 城市規(guī)劃 決策數(shù)據(jù) 倉(cāng)庫(kù)數(shù)據(jù) 挖掘

中圖分類(lèi)號(hào) TP 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1009-5489(2007)06-0087-03

隨著城市規(guī)模的增大和城市功能的增強(qiáng)，原有的城市規(guī)劃模式及信息反饋的落后已經(jīng)不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制下城市發(fā)展更加復(fù)雜、多變的趨勢(shì)。城市建設(shè)的智能化、科學(xué)化決策已經(jīng)成為城市建設(shè)中的一個(gè)突出問(wèn)題。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展使城市規(guī)劃更合理、更科學(xué)的判斷和決策成為可能。

基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)的決策支持系統(tǒng)是目前比較流行的智能化決策模式。利用地理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，建立城市規(guī)劃決策模型，可以為制定城市的整體發(fā)展戰(zhàn)略、優(yōu)化城市整體規(guī)劃等宏觀、全局性問(wèn)題提供決策性的計(jì)算機(jī)輔助工具。

一、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)

William H.Inmon在1993年所寫(xiě)的論著《Building thetheData Warehouse》首先系統(tǒng)地闡述了關(guān)于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的思想、理論，并將數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)定義為“一個(gè)面向主題的、集成的隨時(shí)間變化的非易失性的數(shù)據(jù)集合，用于支持管理層的決策過(guò)程”。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的特性就是他所定義的內(nèi)容。

基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的特性，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)組織的根本目的在于對(duì)決策的支持。不同層次的管理人員均可利用數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行決策分析，提高自己工作的管理決策質(zhì)量和效果。單純依靠關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)提供的信息已經(jīng)不能滿(mǎn)足決策的需要，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)為決策者對(duì)數(shù)據(jù)的自我分析提供了便利，提供了輔助決策分析的有力工具。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框架

城市規(guī)劃決策電子政務(wù)系統(tǒng)是在決策支持系統(tǒng)思想的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。決策支持系統(tǒng)的目的是輔助決策者作決策，提高決策者的決策技能和組織的決策水平。決策支持系統(tǒng)一般由數(shù)據(jù)庫(kù)、模型庫(kù)、知識(shí)庫(kù)三庫(kù)構(gòu)成。在本系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)發(fā)展為數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)及其子庫(kù)。

本系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)包括以下幾部分：規(guī)劃數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)管理模塊、模型庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、地理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析與挖掘工具、用戶(hù)接口。如圖1所示。其中：

(1)規(guī)劃數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，存放從城市各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，及地理信息庫(kù)中抽取的數(shù)據(jù)。

(2)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)管理模塊，完成規(guī)劃數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的創(chuàng)建以及數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中數(shù)據(jù)的綜合、提取等各種操作，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

(3)地理信息系統(tǒng)，描繪城市的空間信息。

(4)數(shù)據(jù)分析與挖掘工具，用于完成實(shí)際決策問(wèn)題中的各種查詢(xún)，以及根據(jù)模型庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析挖掘，產(chǎn)生決策信息。

(5)知識(shí)庫(kù)，主要是將專(zhuān)家知識(shí)及各行業(yè)知識(shí)錄入庫(kù)中便于使用。包括以下幾類(lèi)：有關(guān)城市管理規(guī)劃的各項(xiàng)政策法規(guī)，社會(huì)發(fā)展規(guī)劃以及各種城市預(yù)案等。

(6)模型摩，主要是一些基本模型和管理規(guī)劃模型，可以用來(lái)搞預(yù)測(cè)，輔助規(guī)劃決策。例如：人口、土地利用規(guī)劃、城市交通和城市總體規(guī)劃數(shù)學(xué)模型等，可以調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，并運(yùn)用知識(shí)庫(kù)做指導(dǎo)。按模型進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè)。

(7)人機(jī)交互模塊，為規(guī)劃部門(mén)和系統(tǒng)之間提供相互聯(lián)系的集成界面。

決策過(guò)程如下：用戶(hù)發(fā)出決策請(qǐng)求命令后，通過(guò)數(shù)據(jù)分析與挖掘工具觸發(fā)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)管理模塊從數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中獲取與任務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)。被選擇的數(shù)據(jù)根據(jù)模型庫(kù)及知識(shí)庫(kù)抽取算法，經(jīng)過(guò)處理，挖掘出有價(jià)值的信息或知識(shí)發(fā)現(xiàn)。這些有價(jià)值的信息或知識(shí)發(fā)現(xiàn)被評(píng)價(jià)后，其中一些被認(rèn)為感興趣的數(shù)據(jù)將提供給規(guī)劃部門(mén)應(yīng)用。有些發(fā)現(xiàn)還可能加入到知識(shí)庫(kù)中，以用于后繼的知識(shí)發(fā)現(xiàn)和知識(shí)評(píng)價(jià)。同時(shí)，決策部門(mén)也可以反饋一些有用信息參與進(jìn)一步的分析和挖掘。

2、規(guī)劃數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)基本功能層的設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的基本功能層包括數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備區(qū)、中心數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、數(shù)據(jù)集市幾個(gè)部分。

(1)數(shù)據(jù)源是存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)據(jù)來(lái)源。城市規(guī)劃的數(shù)據(jù)主要來(lái)源于地理信息、城市人口資料信息、市政設(shè)施信息、城市法規(guī)信息等。這些信息有的是業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，有的是歷史數(shù)據(jù)，有的是辦公數(shù)據(jù)，有的是圖形數(shù)據(jù)，匯集了組成數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的大量信息。

(2)由于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的數(shù)據(jù)來(lái)源十分復(fù)雜，這些數(shù)據(jù)在進(jìn)人數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)之前常常要在數(shù)據(jù)貯備去進(jìn)行抽取、篩選、清理、轉(zhuǎn)換等標(biāo)準(zhǔn)化處理。比如，在不同的數(shù)據(jù)源中，關(guān)于單位名稱(chēng)“中共xx市委員會(huì)”，有的數(shù)據(jù)庫(kù)用了“xx市委”，但是它們的實(shí)際含義都是一致的，為此需要對(duì)這些值進(jìn)行統(tǒng)一處理，以便在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的使用中不致產(chǎn)生混亂。

(3)中心數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的核心部分。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)過(guò)濾后進(jìn)人中心數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，在這里，數(shù)據(jù)是按照主題的方式組織的，具有多重粒度性。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中包括大量的能滿(mǎn)足各種回答能力的歷史細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)，同時(shí)也包括各種能滿(mǎn)足查詢(xún)性能要求的綜合性數(shù)據(jù)。所以，數(shù)據(jù)被按照主題分割成若干個(gè)部分。城市規(guī)劃過(guò)程中，經(jīng)常涉及的信息是“地址信息”，因此這個(gè)信息就是規(guī)劃數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)共同關(guān)心的主題之一。這就是數(shù)據(jù)的重整過(guò)程。這其中還包括對(duì)數(shù)據(jù)的集成、聚集、概括，以及對(duì)數(shù)據(jù)的翻譯與格式化。

(4)數(shù)據(jù)集市，就是指基于某一特定部門(mén)的決策支持需要而組織的主題域的一個(gè)集合。就是將部門(mén)所需要的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中復(fù)制到部門(mén)處理環(huán)境中，形成一個(gè)“專(zhuān)用的”倉(cāng)庫(kù)子集，從而提高了系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的訪問(wèn)速度和效率。

對(duì)于城市規(guī)劃這個(gè)數(shù)據(jù)規(guī)模非常大的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)數(shù)據(jù)集市將部分規(guī)劃決策的數(shù)據(jù)應(yīng)用和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)隔離開(kāi)來(lái)，使得數(shù)據(jù)從操作型環(huán)境中遷移到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)環(huán)境中的處理可以更加靈活一些。比如，市政設(shè)施規(guī)劃、城市基礎(chǔ)設(shè)施配置可以建立自己的數(shù)據(jù)集市，在涉及到自己的問(wèn)題時(shí)可以直接訪問(wèn)自己的數(shù)據(jù)集市，而不用在整個(gè)龐大的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中去搜索。數(shù)據(jù)集市是數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的一個(gè)有效和自然的補(bǔ)充，數(shù)據(jù)集市延伸決策支持到部門(mén)級(jí)環(huán)境中。

數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的數(shù)據(jù)組織與存儲(chǔ)

系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)自于數(shù)據(jù)源，針對(duì)系統(tǒng)目標(biāo)，將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)重新進(jìn)行組織，按照面向主題的、不同時(shí)間的、集成的方式來(lái)組織數(shù)據(jù)。

(1)支持各業(yè)務(wù)的面向主題的專(zhuān)題數(shù)據(jù)，如地址信息、土地使用信息、居民身份信息等。

(2)不同時(shí)期的歷史數(shù)據(jù)(目前時(shí)間區(qū)間為5～10年)，如幾年內(nèi)建筑設(shè)施的登記，居民收入狀況的統(tǒng)計(jì)、交通事故的記錄等。

(3)綜合數(shù)據(jù)，即根據(jù)決策分析的需要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行概括和聚集處理。如要想了解某個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)水平，就可以按照這個(gè)地區(qū)的街道、居民收入，以及地區(qū)的稅收情況進(jìn)行概括，也就是聚集。

數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的基本要素是維和數(shù)據(jù)立方體。

在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中，數(shù)據(jù)是按照維來(lái)組織的，決策者選擇分析的因素就是維，因此，維成了數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中識(shí)別數(shù)據(jù)的索引。在城市規(guī)劃決策系統(tǒng)中，基本的主題維度表包括：

時(shí)間維度表(年，月，日)

空間維度表(市，縣，鎮(zhèn)，街道，…)

人口維度表(年齡，職業(yè)，學(xué)歷，…)

建筑設(shè)施維度表(基本用途，使用情況，…)

對(duì)于城市規(guī)劃決策系統(tǒng)，時(shí)間維、空間維、人口維、建筑設(shè)施維就構(gòu)成了數(shù)據(jù)立方體，它表明了在某一時(shí)間內(nèi)，某一地區(qū)，針對(duì)于某些人群規(guī)劃某些建筑設(shè)施的狀況。

4、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能設(shè)計(jì)

通過(guò)以上分析，我們可以對(duì)城市規(guī)劃決策系統(tǒng)進(jìn)行如下功能設(shè)計(jì)，主要包括：(1)城市規(guī)劃信息采集：各種圖件的信息采集和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的采集。(2)城市用地分析：利用數(shù)學(xué)模型對(duì)城市用地現(xiàn)狀進(jìn)行分析。(3)市政設(shè)施選址分析：利用地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析工具對(duì)市政設(shè)施的建設(shè)進(jìn)行分析。(4)城市基礎(chǔ)設(shè)施配置分析：結(jié)合城市人群需要及城市發(fā)展要求運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘工具對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施配置進(jìn)行分析(5)城市規(guī)劃評(píng)價(jià)：對(duì)規(guī)劃結(jié)果進(jìn)行指標(biāo)對(duì)照與評(píng)價(jià)。

本系統(tǒng)可以對(duì)城市中的大型商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)、社區(qū)衛(wèi)生站、交通設(shè)施、公共衛(wèi)生設(shè)施等公共設(shè)施進(jìn)行合理布局和選址分析：還可以編輯公共汽車(chē)路線和站點(diǎn)、某路段的路段等級(jí)情況，以及預(yù)測(cè)交通阻塞情況；還可以了解城市人口的分布情況、居民收入情況，為城市的宏觀決策提供可靠依據(jù)。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文在分析了現(xiàn)有城市規(guī)劃模式缺乏科學(xué)性的基礎(chǔ)上，初步提出一種基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的城市規(guī)劃決策支持系統(tǒng)的基本框架。該系統(tǒng)充分運(yùn)用了數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)面向主題、數(shù)據(jù)集成的特點(diǎn)并結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和地理信息系統(tǒng)，構(gòu)建了城市規(guī)劃決策的新模式，為規(guī)劃人員提供了強(qiáng)有力的支持工具，對(duì)整個(gè)數(shù)字化城市的建設(shè)具有一定的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]柳權(quán)：《論城市規(guī)劃決策》，《規(guī)劃管理研究》2000年4月。

[2]MallachEG：《決策支持與數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)》(英文影印版)，清華大學(xué)出版社2001年版。

[3]陳京民：《數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)》，電子工業(yè)出版社2002年版。

[4]陳侃：《基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)的電子政務(wù)資源庫(kù)》，《計(jì)算機(jī)工程》2004年5月。

[5]閭國(guó)年：《城市規(guī)劃電子政務(wù)系統(tǒng)研究》，《現(xiàn)代測(cè)繪》2004年5月。