基于ArcGIS的城市規劃方案管理系統的設計與開發

周超

摘要：針對目前城市規劃部門在實際工作中存在的文件管理與實際規劃地理信息無法直接對應，造成相關管理工作效率低下等問題，文章提出了將地理信息平臺與規劃文件管理無縫集成，利用ArcGIS地理信息數據的強大處理能力，建立相應的規劃地理信息業務邏輯服務，構建規劃地理位置查詢、地塊信息查詢、地塊相關文檔查詢等功能，將地理信息與日常規劃業務管理相結合，從而使城市規劃管理更為直觀和快捷。

關鍵詞：地理信息系統；城市規劃管理；工作流；地理信息服務

1 規劃部門業務概述

近年來，各類型的工程不斷出現，而規劃部門的主要業務工作，即對“一書兩證”（建設項目選址意見書、建設用地規劃許可證、建設工程規劃許可證）的審批和管理工作也大量增加，要求也越來越高[1]。在城市規劃管理過程中，80%以上的信息與地理空間相關，而傳統的處理方式無法高效地處理地理空間信息，因此，必須要對GIS系統在城市規劃中的應用進行研究和分析[2]。

2 研究現狀

我國各個城市順應信息化建設的要求，在城市規劃管理系統的構建方面都做出了很多的嘗試，取得了一定的效果。主要包括以下幾個方面。

（1）基于數據庫管理系統，以文檔管理為核心，構建開發辦公自動化系統，在一定程度上使用工作流實現對文檔的管理，包括存儲、查詢等，該類系統不具備地理信息功能，因此使用范圍和管理效果有限，無法滿足用戶的使用需求[3]。

（2）以地理信息系統平臺為基礎，將對文檔的管理功能添加到地理信息管理平臺，實現文檔的基本管理功能。這一類系統雖然應用地理信息在一定程度上實現了圖形化直觀管理，但在文檔管理方面，由于開發難度較大，實際的管理效果有限[4]。

（3）文檔管理和地理信息管理分別進行開發，再將兩者進行關聯[5]。該類系統在文檔管理和地理信息管理方面都能夠實現較好的應用效果，但是存在的主要問題是兩者之間的關聯關系較難建立和維護，造成用戶操作繁瑣，且系統不穩

系統管理屬性類的數據，利用GIS系統管理與地理空間信息相關的數據，并在兩者之間建立起關聯關系，可以實現屬性和位置之間的相互查詢，利用空間信息提高用戶對普通信息數據的感知度，利用普通信息數據豐富和完善地理空間信息[7]。對于城市規劃文件管理，可以利用GIS系統提供的空間分析功能，對規劃方案進行預評估，同時，將相關的文件與具體的地理元素相對應，可以大幅提高管理和工作效率。

本課題在研宄過程中利用ArcGIS構建地理信息的基礎平臺。ArcGIS由ESRI公司出品，在地理信息系統領域得到廣泛的認可，是構建大型企業級地理信息系統的首選產品。ArcGIS采用集中模式管理地理信息數據和應用，除了可以提供基本的地理信息操作外，還為用戶提供了復雜的分析功能[8]。在使用模式上，ArcGIS不僅支持桌面系統，也通過發布地理信息系統服務的方式，為用戶提供了分布式應用的支持。

4 系統總體功能設計

系統共分為4個功能，分別是規劃文件起草、規劃文件審批、規劃方案擬制，以及規劃文件應用功能構件。功能設計方案如圖1所示。

間信息的瀏覽審閱，進而簽署審批意見；規劃方案擬制功能構件是為城市規劃方案的設計人員提供智能高效的規劃方案自動處理服務；規劃文件應用功能構件主要是指在城市規劃方案設計完成后的處理和應用功能服務。

5 基于ArcGIS的規劃方案生成實現

本系統基于ArcGIS平臺提供的地理信息空間分析功能，設計并實現了城市規劃方案的自動生成和管理，并將規劃方案與“一證兩書”關聯管理，有效提高管理效率。

5.1 自動生成規劃方案的設計

文檔與地理信息相結合的城市規劃文件管理系統，在地理空間信息規劃方案的構建方面，設計了智能輔助決策功能，根據用戶約束條件，由地理信息平臺自動生成初步的方案。這一功能的設計主要是基于ArcGIS平臺強大的空間分析功能。城市規劃對于用地的分配，最重要的是考慮用地的平衡性，某個規劃方案的擬定，要考慮到該地區周邊的用地情況。同時，在規劃過程中，要考慮到各種約束條件，比如建筑的調度、容積率、人員密度、服務區域、樓間的間距等。除了上述研發的指標，還包括一些改進性的指標，如綠化面積等。該功能的設計思路為：ArcGIS提供了空間分析的能力，其API函數可以實現基礎的分析功能，如按地區統計人口密度、自動計算不同地理信息元素之間的距離以及關系等，以ArcGIS提供的分析功能為基礎，結合城市規劃方案擬定的業務需求，實現規劃方案的自動生成。其類圖設計如圖2所示。

如圖2所示，PlanAlgorithm類為規劃的算法類，該類主

要完成智能規劃方案的核心算法功能，該類的主要屬性是List類型的Conditions，這一列表中添加所有規劃的約束條件，每一個條件都是Condition類型。Condition類是約束條件類，該類是一個抽象類，定義了約束條件的處理方法，每增加一個新的規劃約束條件，都需要增加一個具體類，繼承于Condmon類，并實現基類定義的方法。PlanAlgorithm類中的StartPlan方法是智能規劃算法的執行函數，規劃算法的具體流程并非本課題的討論要點，主要是在該算法中要求得到相關區域的地理信息，同時，需要調用ArcGIS平臺中的分析功能。GisInfoProvide類是ArcGIS中

各類地理相關信息和分析功能的提供者類，該類主要是對ArcGIS的API函數進行了封閉，根據PlanAlgorithm類中規劃算法的調用要求，為其提供服務。

5.2 自動生成規劃方案的實現

自動生成規劃方案功能的實現涉及規劃算法和空間的

輔助決策。城市規劃算法是在各類約束條件的共同作用下，擬定規劃方案的具體內容，從而使方案的設計達到最優化；基于空間的輔助決策，則是利用地理信息平臺的空間分析功能，配合智能規劃算法，為其提供所需要的地理空間信息，并對規劃方案中的元素位置關系、周邊情況等進行分析，給出輔助決策的建議。規劃方案生成功能的程序流程如圖3所示。

如圖3所示，首先生成PlanAlgorithm類的對象，該類完成城市規劃自動生成的算法控制，從用戶在界面的配置中讀入規劃方案的約束條件，添加到List類型的Conditions中，再調用StartPlan方法，開始對規劃方案進行運算和生成。PlanAlgorithm類中最為重要的函數是StartPlan，該方法在執行的過程中，不斷地與地理信息提供類GisInfoProvide的對象進行交互，以獲取空間信息，以及ArcGIS平臺分析功能提供的輔助決策信息。publicclassPlanAlgorithm（）

{

ListConditions；

GisInfoProvideGISProvide；publicboolStartPlan（）

{

//在規劃方案生成算法中，利用GISProvide對象獲取空間信息}}

publicvoidmain

{

PlanAlgorithmpag=newPlanAlgorithm（）；pag.Conditions.Add（newCondition〇）；

StartPlan（）；

在ArcGIS平臺中，對于空間地理信息具備自動分析和處理能力，主要是利用ArcGIS服務器端的分析服務，對客戶端的空間地理信息進行處理，按照用戶的需求，給出輔助決策的建議。在具體的應用中，利用ArcGIS3DAnalyst模塊，可以建立立體的城市規劃方案，從三維的角度，分析空間規劃對象相對于其他對象的位置、可見性，還可以基于柵格和矢量數據建立透視圖，更好地對規劃方案進行分析。同時，還可以利用ArcGISGeostatisticalAnalyst模塊對空間對象進行分析，主要包括對空間數據的異常情況進行檢測，分析變化的趨勢，分析空間對象的自相關性和與其他數據之間的關系等。通過上述ArcGIS具備的分析功能模塊，可以實現對規劃方案的輔助決策。

規劃方案自動生成及分析功能的實現界面如圖4所示。

應用效益分析

基于ArcGIS的城市規劃方案管理系統設計實現，對于提高地區的規劃管理水平具有重要的意義，它能夠解決傳統辦公自動化系統無法較好支持圖形化數據和地理空間數據的問題，提高管理和決策的科學性。

在城市建設的規劃方面，系統能夠及時地根據建設的變化情況，更新系統數據，使管理者掌握當前最新的信息，解決計劃趕不上變化的問題；基于地理信息的空間分析能力，有效地輔助決策項目規劃方案；基于工作流的公文流轉系統，能夠提高“一書兩證”的審批效率；建立圖文并茂的數據存儲結構，能夠滿足用戶的多層次需求。在對工程建設的輔助決策方面，改變傳統的以人的主觀經驗為主的決策模式，為科學的決策提供數據支撐，從而幫助管理層從實際情況出發，向精準化決策不斷發展。

[參考文獻]

[1]尹長林.基于中小城市的城市規劃證書管理系統的設計和研究[J].中南大學學報，2013（8）：43-44.

[2]FENGTYAN？LIN.GIS-basedinformationflowinaland-usezoningreviewProcess[J].LandscapeandUrbanPlanning，2014（9）：21-22.

[3]漢兵.工作流技術在土地資源管理信息系統中的應用[J].國土資源信息化，2014（2）：39-41.

[4]周曉青，黃全義.基于工作流管理技術的國土規劃辦公自動化系統的研究與設計[J].測繪信息與工程，2014（3）：12-14.

[5]顏涯，邵佩英.GIS與MIS系統集成技術在城市規劃中的研究與應用[J].計算機仿真，2015（5）：76-79.

[6]鄧才華.基于GIS的城市規劃電子報批系統設計[J].中南大學學報，2014（8）：15-16.

[7]XIAOG，CHENZL？FANGJY.StudyontheintegrationtechnologyofGISandMIS[J].JournalofXingtaiVocational&TechnicalCollege，2015（4）：90-92.

[8JPEREZ-PENAJV5AZANONJM，AZORA.CalHypso：AnArcGISextensiontocalculatehypsometriccurvesandtheirstatisticalmoments.ApplicationstodrainagebasinanalysisinSESpain[J].Computers&Geosciences，2014（6）：1214-1223.