基于GIS的城市道路項(xiàng)目庫(kù)建設(shè)與空間決策支持分析

汝緒偉，丁華，孫靈文，王化田

(1.山東省科技發(fā)展戰(zhàn)略研究所，山東濟(jì)南 250014； 2.山東科技大學(xué)測(cè)繪學(xué)院，山東青島 266510；3.山東省科學(xué)院科學(xué)決策支持重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東濟(jì)南 250014； 4.青島大學(xué)國(guó)際商學(xué)院，山東青島 266071)

基于GIS的城市道路項(xiàng)目庫(kù)建設(shè)與空間決策支持分析

汝緒偉1，2，3?，丁華1，3，孫靈文1，3，王化田4

(1.山東省科技發(fā)展戰(zhàn)略研究所，山東濟(jì)南 250014； 2.山東科技大學(xué)測(cè)繪學(xué)院，山東青島 266510；3.山東省科學(xué)院科學(xué)決策支持重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東濟(jì)南 250014； 4.青島大學(xué)國(guó)際商學(xué)院，山東青島 266071)

隨著城市化進(jìn)程的加快，城市道路交通建設(shè)在城市發(fā)展中的地位越來越重要，為避免道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的盲目性，本文提出了建立道路基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目庫(kù)的基本流程與方法，并結(jié)合地理信息系統(tǒng)技術(shù)，建立了道路空間數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了包括道路常規(guī)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析以及拆遷量自動(dòng)計(jì)算等方面的空間分析功能，為城市道路基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目的科學(xué)決策提供了有效技術(shù)支撐。

GIS；道路項(xiàng)目庫(kù)；空間；決策支持

1 引 言

城市的一切物質(zhì)生產(chǎn)和人民生活都是建立在市政基礎(chǔ)設(shè)施這一載體之上，沒有這一基本條件，也就沒有城市的存在和發(fā)展。城市道路網(wǎng)絡(luò)建設(shè)作為市政基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，服務(wù)于城市物質(zhì)生產(chǎn)和人民生活，為城市居民生活和城市的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供基本的公共保障和支持，是城市賴以生存的基礎(chǔ)。城市道路不僅滿足人們的日常生活與交通需求，在很大程度上，體現(xiàn)著一個(gè)城市的品位與風(fēng)格，是衡量一個(gè)城市是否有序發(fā)展的重要標(biāo)志。道路交通網(wǎng)絡(luò)是城市間交流的物質(zhì)基礎(chǔ)，城市的道路交通網(wǎng)絡(luò)代表了它與外在經(jīng)濟(jì)體系連接的形式和程度。連接著城市的道路交通不僅可以重組城市間的物質(zhì)和信息流動(dòng)，促進(jìn)新的城市增長(zhǎng)，提高城市綜合效益；同時(shí)，城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展又進(jìn)一步推動(dòng)新的道路交通基礎(chǔ)設(shè)施投資，兩者相輔相成[1，3]。同時(shí)，現(xiàn)代城市發(fā)展尤其是現(xiàn)階段隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的飛速發(fā)展和城市生活、技術(shù)、信息等關(guān)鍵要素的不斷改進(jìn)，道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)由被動(dòng)適應(yīng)向主動(dòng)引導(dǎo)轉(zhuǎn)變，以土地規(guī)劃與開發(fā)為先導(dǎo)，配套完備的道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，引導(dǎo)城市人口、資本等社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素出現(xiàn)新的聚集和整合，有利于城市功能的調(diào)節(jié)和城市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)資源的優(yōu)化，使城市在合理的調(diào)控范圍內(nèi)有序增長(zhǎng)，引導(dǎo)城市可持續(xù)和諧發(fā)展。

在城市發(fā)展實(shí)踐中，道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與管理呈現(xiàn)出空間和時(shí)間的分散特征，其規(guī)劃和建設(shè)往往存在缺乏統(tǒng)一與協(xié)調(diào)，各自為政、不成體系的現(xiàn)象，城市道路規(guī)劃建設(shè)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，隨著規(guī)劃的逐步實(shí)施，規(guī)劃觀念的更新和環(huán)境的變化，規(guī)劃的目標(biāo)應(yīng)不斷調(diào)整和不斷修改，在此過程中規(guī)劃也不斷趨于完善。在規(guī)劃的完善過程中，只有充分地進(jìn)行規(guī)劃實(shí)踐，以實(shí)踐的反饋信息代替人們的直觀判斷，加強(qiáng)道路建設(shè)項(xiàng)目前期的分析、研究、決策，使政府的決策在最大限度上實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理的目標(biāo)，將決策的風(fēng)險(xiǎn)降至最低，所帶來的損失盡可能減少。因此，建立道路建設(shè)項(xiàng)目庫(kù)，加強(qiáng)項(xiàng)目的前期規(guī)劃研究與儲(chǔ)備，提高項(xiàng)目建設(shè)的決策科學(xué)性，避免城市道路建設(shè)盲目性，將市政建設(shè)項(xiàng)目統(tǒng)一儲(chǔ)存起來，做好項(xiàng)目前期研究，通過計(jì)算機(jī)、空間信息技術(shù)等的綜合集成借助現(xiàn)代化、信息化管理手段輔助分析決策，合理安排建設(shè)時(shí)序，使決策過程更加科學(xué)快捷，是城市未來道路建設(shè)規(guī)劃管理的重要趨勢(shì)。

2 道路項(xiàng)目庫(kù)建設(shè)

2.1 道路項(xiàng)目庫(kù)內(nèi)容及來源

道路項(xiàng)目庫(kù)內(nèi)容主要包括:①快速路、主干路、次干路、支路；②軌道網(wǎng)絡(luò)、BRT網(wǎng)絡(luò)、公交場(chǎng)站、樞紐、車輛；③過街天橋、地道、自行車道、行人專用道；④停車場(chǎng)；⑤交通管理設(shè)施。項(xiàng)目來源主要包括:市政基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目、中央、省政府確定的重大建設(shè)項(xiàng)目、人大、政協(xié)提案等途徑涉及的道路建設(shè)項(xiàng)目、公眾集中反映意見涉及的建設(shè)項(xiàng)目。

2.2 建庫(kù)基本流程

項(xiàng)目源→儲(chǔ)備庫(kù):根據(jù)項(xiàng)目來源反映的項(xiàng)目，按照是否符合城市總體規(guī)劃、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和城市發(fā)展規(guī)劃及市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃的原則，篩選進(jìn)入儲(chǔ)備庫(kù)項(xiàng)目，采用現(xiàn)狀分析、需求分析、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等方法和手段篩選后納入道路儲(chǔ)備庫(kù)。

儲(chǔ)備庫(kù)→預(yù)備庫(kù):進(jìn)入儲(chǔ)備庫(kù)的項(xiàng)目經(jīng)篩選深化研究后確定入預(yù)備庫(kù)項(xiàng)目，采用專家打分法打分，道路項(xiàng)目專家打分評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)計(jì)如表1所示。綜合考慮項(xiàng)目得分、近三年道路項(xiàng)目投資結(jié)構(gòu)以及項(xiàng)目投資預(yù)算進(jìn)行篩選，分析建設(shè)時(shí)序，選出近2年～3年要進(jìn)行前期工作或啟動(dòng)的儲(chǔ)備庫(kù)項(xiàng)目納入預(yù)備庫(kù)。每年年底前，根據(jù)城市近期建設(shè)需求和投資規(guī)模的分析，從預(yù)備庫(kù)輸出項(xiàng)目，形成近期建設(shè)計(jì)劃，供政府確定年度建設(shè)計(jì)劃時(shí)參考，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目庫(kù)為政府決策提供依據(jù)的功能。項(xiàng)目庫(kù)管理平臺(tái)界面如圖1所示。

道路項(xiàng)目專家打分賦分表 表1

圖1 道路項(xiàng)目庫(kù)管理界面

3 道路空間決策支持分析

3.1 道路空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

以濟(jì)南市區(qū)1∶1 000基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合道路交通建設(shè)項(xiàng)目分布的各類已有成果資料，通過對(duì)數(shù)據(jù)的編輯與加工，整合部分1∶1 000的矢量地圖數(shù)據(jù)，在Arcgis 9.3軟件平臺(tái)上完成道路交通項(xiàng)目空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)[5，6]，空間數(shù)據(jù)圖層包括行政區(qū)、居民地、道路、道路項(xiàng)目等。道路空間圖層顯示如圖2所示，道路基本信息包括:項(xiàng)目編號(hào)，項(xiàng)目名稱，項(xiàng)目來源，項(xiàng)目位置，項(xiàng)目?jī)?nèi)容，項(xiàng)目性質(zhì)、項(xiàng)目類別、投資估算、建設(shè)時(shí)間、工程概況、功能定位、解決問題、建設(shè)方案等基本信息，顯示效果如圖3所示。

圖2 道路空間圖層顯示

圖3 道路基本信息顯示

3.2 道路圖屬互查

實(shí)現(xiàn)道路的空間位置查詢和屬性信息查詢，在電子地圖上點(diǎn)擊項(xiàng)目所在的空間位置，可以查看該條道路的基本信息情況；輸入查詢條件，可以查詢符合查詢條件的道路的空間地理位置，實(shí)現(xiàn)道路的圖屬互查。支持模糊查詢和按關(guān)鍵字查詢，支持各種條件查詢?nèi)?按項(xiàng)目來源(規(guī)劃、政協(xié)人大提案、公眾反映等)、按項(xiàng)目性質(zhì)(新建、改建、擴(kuò)建等)、按項(xiàng)目投資額、按項(xiàng)目建設(shè)時(shí)間(開工、完工時(shí)間)、按行政區(qū)域查詢等。

3.3 道路常規(guī)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

基于地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法中的疊加分析原理，實(shí)現(xiàn)地理空間上按行政區(qū)道路長(zhǎng)度、面積、道路密度、道路面積率等常規(guī)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，道路密度指在一定區(qū)域內(nèi)，道路網(wǎng)的總里程與該區(qū)域面積的比值，它是反映城市道路建設(shè)數(shù)量與水平的重要指標(biāo)之一[2，4]；道路面積率是指城市道路用地面積與城市建設(shè)用地面積的百分比，它是衡量城市建成區(qū)道路擁有量的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，反映了城市的道路建設(shè)情況及交通設(shè)施的發(fā)達(dá)程度，是道路間距與道路寬度的綜合指標(biāo)。圖4和圖5分別為項(xiàng)目庫(kù)中道路長(zhǎng)度和道路面積統(tǒng)計(jì)的結(jié)果。3.4 道路專題圖渲染

圖4 道路預(yù)備庫(kù)長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)

圖5 道路預(yù)備庫(kù)面積統(tǒng)計(jì)

道路專題圖的制作與生成不僅可以在地圖上實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目專題信息的直觀展示，而且可以實(shí)現(xiàn)打印輸出，為我們?nèi)媪私獾缆讽?xiàng)目庫(kù)中的項(xiàng)目現(xiàn)狀，制定道路建設(shè)規(guī)劃提供輔助決策與科學(xué)參考。比如:道路投資額渲染專題圖(見圖6)可以以柱狀圖的形式在道路項(xiàng)目處顯示各自的投資額度；道路類別專題圖，實(shí)現(xiàn)以不同顏色區(qū)分道路不同的類別，道路寬度專題圖(見圖7)，實(shí)現(xiàn)按照不同顏色區(qū)分道路的不同寬度等級(jí)。

圖6 道路投資額渲染專題圖

圖7 道路寬度渲染專題圖

4 道路改擴(kuò)建拆遷量計(jì)算

道路項(xiàng)目建設(shè)的拆遷量計(jì)算與評(píng)估是當(dāng)前城市道路建設(shè)中不可回避的重要問題，本文借助GIS技術(shù)，在道路圖層與居民地圖層數(shù)據(jù)支持下，綜合采用地圖疊加分析與緩沖區(qū)分析方法，實(shí)現(xiàn)道路拆遷量的自動(dòng)計(jì)算與統(tǒng)計(jì)分析，輔助道路拆遷量及拆遷成本評(píng)估以及道路規(guī)劃決策。其中居民地圖層數(shù)據(jù)要求包含單位名稱、樓層數(shù)等基本數(shù)據(jù)，圖8中所示為道路左右各擴(kuò)建10 m情況下，所涉及的道路兩側(cè)的需要拆遷的單位及分布情況以及整個(gè)拆遷工程的總拆遷量的評(píng)估結(jié)果。

圖8 道路拆遷量評(píng)估與計(jì)算示例

5 小 結(jié)

由于城市特有的道路密集的特征，道路自然最能夠反映一個(gè)城市的空間布局結(jié)構(gòu)，城市道路是城市空間基礎(chǔ)設(shè)施中最為基本的內(nèi)容。而在規(guī)劃部門，城市道路數(shù)據(jù)的一個(gè)重要來源就是道路規(guī)劃設(shè)計(jì)成果。道路規(guī)劃是城市發(fā)展規(guī)劃的重要組成部分，通過建立道路項(xiàng)目庫(kù)，加強(qiáng)項(xiàng)目的儲(chǔ)備工作，可以避免項(xiàng)目建設(shè)的盲目性，提高道路規(guī)劃的科學(xué)性與合理性，實(shí)現(xiàn)合理安排建設(shè)時(shí)序。另外，在城市規(guī)劃領(lǐng)域，評(píng)價(jià)城市發(fā)展?fàn)顩r經(jīng)常要用到城市道路的一些指標(biāo)，如道路長(zhǎng)度、道路面積、道路密度、道路分布等。為了快速獲取這些信息，采用信息化的管理方式來管理規(guī)劃設(shè)計(jì)道路成果，采用空間信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理模式進(jìn)行管理，構(gòu)建道路空間數(shù)據(jù)庫(kù)[7，8]，不僅可以實(shí)現(xiàn)空間意義上的道路項(xiàng)目庫(kù)管理，而且可以為道路項(xiàng)目建設(shè)的規(guī)劃與科學(xué)決策提供重要參考，在城市未來發(fā)展規(guī)劃中具有很好的應(yīng)用前景。

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Research on Project Library Construction of City Road and Spatial Decision Support Based on GIS

Ru Xuwei1，2，3，Ding Hua1，3，Sun Lingwen1，3，Wang Huatian4
(1.Shandong Institute for Development Strategy of Science and Technology，Jinan 250014，China；2.Geomatics College，Shandong University of Science and Technology，Qingdao 266510，China；3.Scientific Decision Support Laboratory of Shandong Academy of Sciences，Jinan 250014，China；4.International Business College of Qingdao University，Qingdao 266071，China)

Along with the accelerating of city process，traffic construction is in the increasingly important position in the development of city，in order to avoid the blindness of road infrastructure construction.In this paper we put forward basic process and methods for building the road infrastructure project library.Combined with the geographic information system technology，we established the spatial database of roads，and realized the functions including statistical analysis on conventional indexes of roads and the automatic calculation of removal，and other functions of spatial analysis，provide effective technical support for the scientific decision-making on road infrastructure projects of city.

GIS；road project library；space；decision support

1672-8262(2013)04-17-04

P208.2

A

2013—03—04

汝緒偉(1980—)，男，博士，研究方向:GIS、遙感與資源環(huán)境。

山東省信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金項(xiàng)目(2008X00032)