“規劃決策一張圖”信息服務平臺建設研究

李海蓉, 劉勇帥, 袁 犁

(1. 成都理工大學 地球物理學院，成都 610000；2. 攀枝花市城市地理信息中心，攀枝花 617000 )

0 引言

城市規劃決策是通過對多種影響因子的歸納和梳理，制定規劃編制方向的過程。然而數據分割嚴重，規劃相關的決策因子數據分散在國土、測繪、市政、城建等相關部門，規劃資料的統籌、流通、共享困難，阻礙了科學執行規劃決策在地市一級城市的實現。因此要提高城市規劃的科學性和合理性，首先需要集成和整合各類多源異構的規劃決策數據，并通過對數據的綜合運用實現規劃的科學決策。城市規劃決策信息服務平臺的建立將有效提升城市規劃效率，通過集成和綜合運用各種城市規劃決策信息，輔助城市規劃決策。結合城市規劃特點及信息服務平臺功能和結構，城市規劃決策信息服務平臺的設計以GIS技術為核心，以辦公自動化為主線，以地理空間為框架,實現規劃數據的綜合管理、動態監管和信息展示。該平臺以圖層方式實現不同業務數據的疊加，具備數據檢索、分析及更新和同步等功能，并以情景模擬的方式為規劃決策者提供決策支持。

當前“一張圖”技術的應用和推廣，為城市規劃決策技術的發展提供了新的研究方向。 “一張圖”是高品質國土資源信息服務的通俗表達[1]，即在一張統一的電子地圖上疊加多個行業的專業數據，從而解決當前多部門數據共享程度不高、數據管理分散、數據格式及存儲方式不一致等問題，具備數據量大、格式通用、可擴展性強、操作簡單等特點[2-3]。隨著電子政務和網絡辦公體系的逐步建立，遙感技術不斷成熟和發展，“一張圖”的應用領域也得到了不斷地提升和擴展，其技術也日趨成熟和完善。這里借鑒國土資源“一張圖”的基本構架和設計理念，結合城市規劃決策的現實需求，設計和構建城市規劃決策服務平臺，并以攀枝花市為例，建立了“規劃決策一張圖”服務平臺原型。通過“一張圖”整合各類決策因子，加強數據綜合分析和對比研究，實現資料服務集群化，以期提高城市規劃決策的科學性和合理性，同時也是對“一張圖”技術的進一步推廣和提升。

1 城市規劃決策數據源

城市規劃決策具有多目標、多層次、動態性等特點[4]。城市規劃方案制定涉及城市發展需求、城市規劃現狀、國家宏觀政策以及相關的城市行業規劃和準則等。這些數據是指導城市規劃決策的依據，充分整合這些因子信息也是城市規劃決策服務平臺的基礎。

城市規劃決策數據資源，從內容上包括:①城市發展規模預測，如人口及分布預測、土地需求預測、設施需求量預測等,是城市規劃編制和調整的需求來源；②城市規劃現狀，如現有土地利用現狀、人口分布情況、自然資源條件、現有城市基礎設施總量及承載力狀況等，是城市規劃編制和調整的現實基礎；③國家宏觀政策法規以及城市規劃行業標準與規范，如用地類別、容積率、設施等級等，是城市規劃編制和調整的指導和依據。從數據類型上包括文本數據和圖形數據，且圖形數據又包括 AutoCAD 格式、MapGIS 格式以及 ArcGIS 格式等多種類型的地理信息數據。從數據源頭上這些數據分散在規劃、國土、交通、環保等不同的行業部門和系統中。總體而言，這些多源異構的數據既相互聯系又自成體系，形成了信息孤島，致使規劃決策者難以準確、充分把握信息資源。為了提高規劃決策的現勢性和科學性，迫切需要建立一套規劃決策服務平臺。

建立“規劃決策一張圖”服務平臺就是通過充分利用現有空間數據和信息，建立數據匯交更新制度和共享共用機制[5]。首先必須建立統一的框架標準，在保證原系統不受影響的前提下，實現各類數據的互聯互通[6-7]。通過“一張圖”數據平臺，實現各行業數據的疊加分析，并通過數據的可視化管理，為決策者模擬實際場景，提供可參考的決策效果仿真。

根據城市規劃數據資料種類，將“規劃決策一張圖”數據庫分為空間數據庫、專題數據庫以及規劃信息數據庫三類：①空間數據庫用于存儲具有空間特征的數據，包括矢量數據和柵格數據，含二維和三維的數據格式；②專題數據包括經濟、社會、資源環境等統計數據及其它文字、圖片、多媒體數據；③規劃信息數據庫包括規劃標準規范、規劃評價指標體系、規劃成果圖等。在規劃編制時，通過調用空間數據庫和專題數據庫中的數據形成新的規劃專項，并作為新的規劃數據存儲在規劃信息數據庫中。“規劃決策一張圖”的數據流圖見圖1。

圖1 “規劃決策一張圖”的數據流圖Fig．1 The data flow chart of "planning decision-making based on one map"

2 基于“一張圖”的規劃決策因子圖層

城市規劃對象涉及地下、地面以及空間等多個層級，規劃決策數據在數據整合的基礎上根據其空間屬性和類別按圖層分類并形成規劃圖層。通過對各類規劃圖層的疊加分析，最終以總體規劃圖、分區規劃圖、控制規劃圖及專項規劃圖等形式成圖。結合城市規劃特點，“規劃決策一張圖”圖層以規劃對象分層設計，具體包括：地下管線規劃層、用地規劃層、道路交通規劃層、公用設施規劃層以及住宅建筑規劃層等。從地下到地面再到城市空間，構成立體規劃網絡，圖層內容包括各規劃對象的相關屬性信息和空間信息，規劃決策者通過疊加圖層實現局部-整體的綜合規劃分析。圖層設計見圖2。

圖2 “規劃決策一張圖”圖層設計Fig．2 The layer design chart of "planning decision-making based on one map"

3 “規劃決策一張圖”信息服務與功能設計

“規劃決策一張圖”服務平臺是規劃決策信息管理和信息綜合分析的支撐環境，提供決策相關的預測、分析、模擬以及評價等功能。平臺采用多層架構設計，包括服務器端和客戶端兩部分，采用以C/S(客戶端/服務器)結構為主B/S(瀏覽器/服務器)結構為輔的混合結構。結合平臺服務對象及建設需求，服務平臺功能結構設計見圖3。

圖3 服務平臺功能結構設計Fig．3 The Function structure chart of service platform

3.1 基于SOA與ETL的數據整合

數據是“一張圖”的核心，多源異構數據的整合和共享是“一張圖”信息化建設的關鍵問題。“一張圖”基礎數據庫中包含了GIS、RS、多媒體、文件、數據庫表等多種海量異構的數據，同時這些數據分別存儲在不同的系統中，為了不影響原有系統的使用，本次研究采用 SOA 技術與 ETL 技術相結合的方式實現數據整合。

SOA(service-oriented architecture)，面向服務的體系結構，是基于開放的 Internet標準和協議、支持對應用程序或應用程序組件進行描述、發布、發現和使用的一種應用架構。采用 SOA 技術使系統可以按照模塊化方式來添加新服務或更新現有服務, 從而解決新業務需要, 這樣既方便了系統的擴展, 同時又保護了原有系統[8-9](圖4)。

圖4 SOA系統架構圖Fig．4 SOA system architecture diagram

ETL 是數據抽取(Extract) 、轉換(Transform) 、裝載(Load) 的過程[10],用于解決數據分散、數據結果不一致、數據存儲隨意性、數據不真實性等問題。在構架方面采用 SOA 服務體系，集成原有的部分系統,同時也更有利于滿足以后系統軟件的集成；在數據集成方面，采用 ETL 技術，既可加強數據管理的一致性,又可避免數據的重復錄入[11]。采用 ETL 技術實現數據集成的流程如圖5所示。

圖5 基于ETL技術的數據集成過程Fig．5 Date integration process based on ETL

3.2 基于模型庫的輔助決策分析

規劃決策平臺核心內容在于建立成熟完備的決策模型庫。規劃決策需要多方面信息的整合和模擬，基于整合完成的規劃信息數據，通過調用人口預測、土地需求預測、設施流量分析、規劃評價等相應模型函數來實現輔助決策分析。模型庫及其管理系統的研制是“規劃決策一張圖”服務平臺的重點和核心。模型常用程序表示法、數據表示法及邏輯表示等表示方法來實現[12]。平臺中的模型庫是對城市規劃信息的分類集成，包括通用模型、專用模型以及轉換而成的暫時性中間模型空間組成，用以支持響應的決策活動[13]。

基于模型庫的規劃決策輔助分析，通過調用現有模型函數，充分利用 GIS 的空間疊置分析、緩沖區分析、網絡分析等空間分析功能，并以情景模擬的方式展示不同的規劃方案，然后通過規劃方案評價功能予以分析評價，以實現規劃的輔助決策分析。

圖6 模型庫實現操作圖Fig．6 Model base to realize the operation chart

3.3 電子政務業務

電子政務中心是一套靈活的控制工具，可靈活定義不同業務間的關系，是供政府宏觀管理協調城市多個部門間業務運行的有效工具。根據城市規劃工作特點和發展趨勢，辦公自動化貫穿整個規劃管理業務的全過程。“規劃決策一張圖”服務平臺通過集成原有規劃信息系統，即保留了原有系統功能，同時又可基于新的整合數據(如行業規劃標準等)，新增電子規劃審批、重點項目跟蹤等業務，實現規劃業務的全過程信息化和電子化。

3.4 信息發布模塊

“規劃決策一張圖”服務平臺的信息發布功能主要以二維和三維的規劃視圖為主要載體，在基礎地理數據支撐下，提供規劃相關專題地圖繪制和發布。此外信息發布模塊還面向用戶提供決策者的決策指令，這有別于傳統決策的文本指令，信息發布模塊將決策者的指令數字化，并通過專題圖的形式發布給用戶，使決策指令更直觀且易于理解和接受。

4 “規劃決策一張圖”服務平臺原型建設——以攀枝花市為例

為了更好地說明平臺的具體的建設過程，作者以攀枝花市為例設計了“規劃決策一張圖”服務系統原型。攀枝花市位于中國西南川滇交界部，地理位置為東經101°08′～102°15′，北緯26°05′～27°21′。該市城市信息化建設起步較早，早在九十年代初攀就開發了城市規劃管理信息系統、建設項目管理系統等實用系統，通過多年的信息化建設已經積累了豐富的數據資源。然而由于數據分屬于不同系統，業務數據不能共享，使得建成的豐富信息化數據不能有效地運用于城市規劃。通過建立“規劃決策一張圖”服務平臺，將實現規劃信息的集成與共享，提高城市規劃科學性。攀枝花規劃決策一張圖系統采用多層技術架構，建立在統一的信息資源基礎之上，系統建設技術路線見圖7。

圖7 系統建設技術路線Fig．7 System construction technology

服務平臺建設利用ArcGIS ServerJava ADF提供的Web控件，將GIS功能嵌入Web應用程序，開發過程中關鍵技術主要體現在如下幾個方面[14]。

(1)空間數據的集成。攀枝花規劃決策系統的建立涉及到多時空性、多尺度性、多源性等特征的海量空間數據整體集成。因為空間數據量大，所以需要在二維空間上劃分塊或者圖幅，在垂直方向上劃分層來進行組織。將影像、矢量、DEM集成化空間數據庫劃分為3個子庫。各個子庫采用三種類型數據庫管理系統分別建庫。建立各種類型的數據庫之后，利用ArcSDE的空間索引機制進行無縫集成，使各個子庫能相互調用，進行深層次、多數據源的空間查詢、分析與制圖，并實現數據文件的快速定位、自動拼接、透明疊加及動態漫游。

(2)WebGIS功能的實現。用ArcGIS Server新建一個項目之后首先連接ArcGIS Server，然后獲取服務器對象，最后使用服務器對象。新建一個Server Context之后，利用服務器對象及其引用的細粒度Arc Objects來構建需要的GIS功能。上述工作完成之后，通過建立ArcGIS Server web服務，讓它在服務器上處理和執行，將地圖和地理編碼服務器對象作為GIS Web服務發布給Internet的用戶訪問。

(3)業務流程的靈活控制。在電子政務子系統中，嚴格按照工作流技術，參考國際工作流管理聯盟WFMC (Workflow Management Coalition)模型體系進行審批流轉控制設計，采用JSF框架將系統分為客戶層、Web層、業務邏輯層、數據層四個層次。其中業務邏輯(體現為JavaBean)的構建是核心，負責業務數據的轉接，業務流程的建立、控制和維護，路由控制等。

以攀枝花市現有城市規劃信息為基礎，結合“規劃決策一張圖”服務平臺構架和功能設計，建設攀枝花市“規劃決策一張圖”信息系統原型(圖8)。

圖8 “規劃決策一張圖”信息平臺原型系統Fig．8 prototype for planning decision-making based on “one map” with Panzhihua

5 結論

“規劃決策一張圖”通過將多層次、多系統、多格式的城市規劃決策數據重新組織和有機整合，為城市規劃決策提供了有效的數據支撐。結合城市規劃特點，基于“一張圖”理念，設計構建了“規劃決策一張圖”的圖層結構及服務功能，并采用 SOA 與 ETL 技術相結合的方式，實現了數據的無縫集成，保障了數據有效性，有利于提高城市規劃效率、實現城市規劃信息科學化管理。在此基礎上開發的攀枝花市城市“規劃決策一張圖”原型系統，是城市規劃科學決策的先導性試驗，將為城市規劃的管理提供全面支持。同時也是貫徹落實2013年中央城鎮化工作會議精神，推進規劃體制改革，建立空間規劃體系，實施“一張藍圖”原則的有力實踐，為統籌城鄉等后期工作提供了數據資源支撐。

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