村鎮建設用地再開發輔助決策系統設計與實現

李武龍，楊曉羚，梁銳坤

（1.佛山市國土資源和城鄉規劃局，廣東 佛山 528000；2.中山大學 地理科學與規劃學院，廣東 廣州 510275； 3.佛山市國土資源信息中心，廣東 佛山 528000）

村鎮建設用地再開發輔助決策系統設計與實現

李武龍1，楊曉羚2，梁銳坤3

（1.佛山市國土資源和城鄉規劃局，廣東 佛山 528000；2.中山大學 地理科學與規劃學院，廣東 廣州 510275； 3.佛山市國土資源信息中心，廣東 佛山 528000）

為了使村鎮建設用地再開發工作順利開展，結合GIS技術、數據倉庫技術、數據挖掘技術，集成專家庫、知識庫、模型庫、元數據庫和共享信息庫，建立集空間數據管理、空間應用模型分析和可視化空間輔助決策于一體的村鎮建設用地再開發輔助空間決策支持系統。系統實現了對再開發數據的一體化管理、村鎮建設用地再開發的適宜性分析與評價、設計與模擬、效果預評估等功能，并將其應用于廣東省佛山市南海區廣佛智城二號地塊的再開發工作中，為村鎮建設用地再開發提供了科學合理的決策支持。

村鎮建設用地；再開發；空間決策

近年來，隨著我國城鎮化進程的加快，土地資源與日俱增的需求與有限的可建設土地總量之間的矛盾逐漸提升。存量建設用地的再開發，能優化土地利用結構，提升土地利用綜合效益。盤活存量建設用地工作在城市已經取得了較好的成效并逐步往村鎮推廣[1-2]。村鎮建設用地的粗放利用現象較城市建設用地更為明顯[3-5]，其再開發工作涉及部門眾多，給業務協同、規劃方案評估與落實、工程進度及質量控制等工作帶來了困難。為了使村鎮建設用地再開發工作規范有序地開展，進一步提高村鎮建設用地再開發決策及規劃實施效率，村鎮建設用地再開發工作需要得到科學規范的方法指導及技術支持，直觀快速地為決策者提供再開發工作的適宜性評價、再開發規劃方案優選、再開發預期效果評估等協助決策的信息與判斷結果。

決策支持系統以管理科學、運籌學為基礎[6]，以計算機技術為手段，是輔助決策者解決半結構化決策問題的人機交互系統，其中，空間決策支持系統主要解決面向空間的決策問題。空間決策支持系統在地理信息系統的基礎上引入了模型庫及模型管理系統等概念，可解決復雜的空間描述、過程模擬、綜合評估等問題[7]。空間決策支持系統綜合利用人文、經濟、空間等信息，通過決策模型選擇和空間分析運算對每個備選規劃方案進行評價，以圖形圖像、報表的形式簡單直觀地對規劃方案進行意見反饋。決策者結合相關知識及決策經驗，根據空間決策支持系統的反饋意見對決策模型、量算指標、規劃方案設計進行修正。空間決策支持系統通過對若干次的修正規劃方案進行評價與優選實現若干次的人機交互，為決策者進行科學合理的決策提供支持和幫助。目前，空間決策支持系統的應用模型、管理方法、應用等已經得到了廣泛的研究[8-11]，陳崇成等[12]針對環境管理的問題，實現了模型庫與GIS緊密集成的環境管理空間決策支持系統的開發與研究。在與建設用地再開發、適宜性評價相關的空間決策支持系統研究方面，夏敏等[13]針對土地適宜性評價問題，提出了建立土地適宜性評價空間決策支持系統的思路，為相關系統的設計及實現提供了結構、功能、方法的理論支持；吳小芳等[14]針對三舊改造項目監管與空間決策問題，實現了村鎮建設用地再開發數字化監管與空間決策支持系統的開發，在規劃與現狀分析、潛力評價方法的研究方面取得了一定的進展。

本文結合GIS技術、數據倉庫技術、數據挖掘技術，集成專家庫、知識庫、模型庫、元數據庫和共享信息庫，應用組件技術、數據對象訪問技術、動態鏈接庫技術，重點解決村鎮建設用地再開發適宜性評價、再開發方案優選、再開發預期效果評估問題，建立集空間數據管理、空間應用模型分析和可視化空間輔助決策于一體的村鎮建設用地再開發空間決策支持系統。

1 系統結構設計

1.1 技術結構

村鎮建設用地再開發輔助空間決策支持系統結構可分為3個邏輯層，分別為數據層、技術層、應用層，如圖1所示。其中，數據層包含數字城市地理信息公共服務平臺（基礎地理數據庫）、專題地理信息數據庫、模型庫、知識庫、專家庫；技術層包括多尺度空間數據快速更新技術、空間數據規整技術、建設用地再開發適宜性評價技術、三維建模技術；應用層包括適宜性評價、設計模擬、再開發效果預評估、數據管理。

圖1 系統技術結構圖

1.2 系統開發平臺

村鎮建設用地再開發輔助空間決策支持系統在Microsoft Visual Studio 2010開發平臺支持下，采用Visual C#開發語言，在oracle11g數據庫平臺、ArcSDE10.0空間數據庫引擎、ArcEngine10.0嵌入式GIS組件庫、Skyline6.5三維平臺的支持下進行開發，并在Windows Server2008服務器操作系統、Windows8操作系統、IE10瀏覽器等環境中實現。

1.3 功能結構

村鎮建設用地再開發亟需解決以下3個關鍵問題：是否適宜再開發？如何再開發？再開發預期效果如何？鑒于此，以“適宜性評價-設計模擬-效果預評估-數據管理-系統維護”為主線進行村鎮建設用地再開發輔助空間決策支持系統功能結構的設計，如圖2所示。

圖2 系統功能結構圖

2 系統功能設計

村鎮建設用地再開發輔助空間決策支持系統實現了對再開發相關的各種空間、非空間數據的一體化管理，對村鎮建設用地再開發的適宜性進行分析與評價、開發設計模擬、開發效果預評估，簡潔直觀地為村鎮建設用地再開發提供科學有效的輔助決策。以“模塊內高整合，模塊間低耦合”為出發點，同時兼顧系統的穩定性、開放性和可擴展性原則，本系統主要包含4大主要功能，分別是數據管理功能、再開發適宜性評價功能、再開發設計模擬功能、再開發效果預評估功能。以下對這4個功能分別進行詳細描述。

2.1 數據管理功能

主要實現對數據的一體化存儲與管理，實現多時態、多格式的空間、非空間數據的集成，其功能包括數據建庫、更新維護等。通過采集、歸并相關的數據，建立項目區數據庫，包括：①基礎地理信息在線調用數據。大比例尺地形圖、衛星正射影像、數字高程模型、現狀三維模型等。②專題地理信息數據。土地利用總體規劃、土地利用現狀、基本農田保護區；城市總體規劃、交通規劃、控制性規劃、修建性規劃（總平面圖）；環境保護規劃；宗地數據等。③三維框架模型。三維框架模型是設計模擬模塊中對規劃地物進行模擬建模，主要包括商業建筑、寫字樓、居民住宅、道路、綠地、水面、地下空間等，屬于本系統的專題地理信息數據之一。④與村鎮建設用地再開發相關的其他數據，如村鎮人口數據、經濟投入產出數據等JPG、Word、Excel、PDF格式的數據。其中，數據的采集、整理包括空間數據的統一坐標、統一格式，非空間數據中各種文檔的聚并。

2.2 再開發適宜性評價功能

針對村鎮建設用地是否適宜再開發的問題，再開發適宜性評價功能主要實現對村鎮建設用地再開發適宜性的評價。該功能通過建立適合村鎮建設用地再開發實際情況的指標體系，利用建設用地再開發的相關評價模型，評價村鎮建設用地再開發的適宜性，可視化地展示建設用地再開發適宜性評價結果（圖3），從而為相關部門進行決策提供依據和參考。

圖3 村鎮建設用地適宜性評價結果

根據村鎮建設用地再開發的內在需求、資源環境適應性、可操作性等實際要求，參考《建設用地節約集約利用評價規程（TDT1010-2008）》《開發區土地集約利用評價規程》等，基于村鎮建設用地現狀分析，選取土地利用強度、土地投入水平、土地利用效益、經濟可行性4個指標，參照所在地區土地利用平均水平，綜合評價村鎮建設用地的再開發適宜性。其中，土地利用強度指標包括人口密度、耕地面積比例、建設用地率、未利用土地率、人均村鎮建設用地、交通用地比例；土地投入水平指標包括擬開發土地的固定資產投資強度、地均從業人員、地均基礎設施投入、農業機械動力投入強度；土地利用效益指標包括單位面積各產業GDP產出、地均財政收入、單位GDP能耗、單位GDP水耗、污水集中處理率；經濟可行性指標包括轉用成本-農用地轉為建設用地、流轉成本-集體土地流轉、征收成本-集體土地轉為國有、拆遷安置成本等。特別是，由于村和鎮的行政等級不同，數據統計指標也有所不同，因此在對村、鎮建設用地進行適宜性評價時，可根據評價區域實際情況對評價因子進行適當調整，構建適合評價區域實際情況的指標體系，如圖4所示。

通常采用的村鎮建設用地再開發適宜性評價模型是多指標綜合評價模型：

式中，SD表示指標體系綜合適宜度；SSDi表示第i個指標的適宜度；wi表示第i個指標的權重；n表示指標體系中的指標數目。

圖4 評價因子選擇及管理界面

2.3 再開發設計模擬功能

針對村鎮建設用地如何再開發的問題，再開發設計模擬功能為決策者提供交互式、可視化的地塊規劃設計方案。

再開發設計模擬功能通過模擬建立規劃方案中重點地物的三維框架模型（包括商業建筑、寫字樓、居民住宅、道路、綠地、水面、地下空間等），實現在三維環境中對規劃方案的設計與顯示，如圖5所示。并對模擬建立的三維框架模型進行相關屬性的賦值，其中包括建筑面積、固定資產投入、經濟效益、社會效益等。

圖5 再開發三維設計模擬界面

2.4 再開發效果預評估功能

針對村鎮建設用地再開發預期效果如何的問題，再開發效果評估功能根據重點地物的相關屬性，對規劃方案的土地利用經濟、社會效益等指標進行預評估。通過對比分析再開發地塊的土地利用現狀水平與所在地區土地利用平均水平，得到規劃設計方案的可行性，如圖6所示。如果預評估結果所示的再開發地塊的土地利用水平高于所在地區土地利用平均水平，則說明該土地利用規劃方案的效果較好，該規劃設計方案可推行及實施。如果再開發地塊的土地利用水平低于所在地區土地利用平均水平，則需要反復地對規劃設計方案進行優化調整，以實現村鎮建設用地再開發的效益最大化。

圖6 再開發預評估結果

3 結 語

本文針對村鎮建設用地再開發工作中需要解決的3 個重點問題，結合GIS技術、數據倉庫技術、數據挖掘技術，集成專家庫、知識庫、模型庫、元數據庫和共享信息庫，應用組件技術、數據對象訪問技術、動態鏈接庫技術，構建了集空間數據管理、空間應用模型分析和可視化空間輔助決策于一體的村鎮建設用地再開發空間決策支持系統。該系統實現了再開發數據的一體化管理、村鎮建設用地再開發的適宜性分析與評價、再開發設計模擬、再開發效果預評估等功能，并將其應用于廣東省佛山市南海區廣佛智城二號地塊的再開發工作中，為村鎮建設用地再開發工作提供了科學合理且簡潔直觀的輔助支持，為村鎮建設用地再開發科學決策提供了便利的決策途徑。

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圖4 改進后的三維地圖定位效果

4 結 語

比較了當前流行的二維地圖、2.5維地圖中對于興趣點查詢定位的效果，研究了三維地圖中興趣點定位的方法，通過分析、計算得出了一種較為準確的定位方法。由于實際興趣點方向的不確定性，在三維場景中，如何定位到興趣點正面是本文今后研究的重點。

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作者簡介：田靜，碩士，主要從事三維數字城市方向的工作。

P208

B

1672-4623（2016）08-0072-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.08.024

李武龍，碩士，主要從事測繪地理信息方面的工作。

2016-06-13。

項目來源：國家自然科學基金資助項目（41431178）；村鎮建設用地再開發技術應用集成與示研究項目（2013BAJ13B06）。