基于WebGIS城市規劃一張圖管理系統的設計與實現

魏廣群 蔣利利 張蒙蒙 劉 晶 呂戌杪

（中國礦業大學（北京）地球科學與測繪工程學院，中國 北京 100083）

0　前言

歷年來，我國各級城市規劃設計院積累了大量的規劃編制成果等數據，這些數據在設計院的日常各項業務中也常常需要用到，往往需要進行數據疊加分析、查詢統計等。因此，十分有必要建立規劃成果一張圖系統，在一張底圖的基礎上，實現基礎地理數據、規劃編制成果數據等各類數據的有機整合、集成和查詢分析。

一張圖平臺能夠建立快速、高效、透明的業務應用系統，解決基礎地理數據和業務數據關聯度不高、圖形平臺不統一、數據庫不一致、信息共享不充分、信息孤島多等問題的關鍵；一張圖平臺可以充分利用全區不同時期、不同分辨率的影像數據，實現同一地區、不同時期、不同清晰度、不同數據格式、多屏幕情況下的對比，實現業務審批、城市規劃、綜合展示、對外發布、數據維護等功能。而目前設計院面臨的問題有系統孤立,信息共享程度低；各類數據分部門管理維護,不便于共享,更新維護成本高；各專題數據格式、坐標系統和比例尺不一致,致使數據的綜合利用困難等。

所以，推動原基礎地理數據、規劃編制成果數據資源由傳統管理方式轉變為科學化、規范化、精細化的方式來提高地理數據資源的管理效率、管理水平是一種必然趨勢。

1　系統的建設目標和內容

1.1　建設目標

一張圖系統的建設目標是：以地理信息系統（GIS）、移動互聯網等高新技術為支撐，緊緊圍繞“一張底圖、共享建庫”的規劃信息共享應用新格局，按照提供權威、鮮活、統一、高效的“一站式”城鄉規劃信息服務的要求，圍繞“一張圖”來整合和開發利用設計院的基礎地理數據、規劃編制成果數據等，逐步形成多源、多尺度且更新及時的城鄉規劃成果“一張圖”數據庫；在地理信息平臺的支撐下，實現各級城市規劃設計院內部各類專題數據共享服務的聚合與協同，滿足以計算機、智能移動終端等多種方式快速查詢、獲取城鄉規劃綜合信息以及數據分析、輔助規劃編制研究的需要，從而有效提升針對規劃綜合數據成果的統計分析能力，滿足城市規劃管理部門、城市發展決策部門以及社會公眾對了解城市現狀信息與未來發展信息日益增長的迫切需求，同時豐富城市規劃設計院專題數據內容，推動“智慧城市”信息化建設。

1.2　建設內容

按照“總體規劃、分步實施”的原則，研發規劃成果一張圖系統，統一聚合設計院的規劃成果、規劃編制項目管理數據、規劃動態、規劃行業法律法規等眾多的規劃成果數據，并采用地圖和綜合報表等形式實現設計院各類規劃成果數據的查詢展示、分析應用，為城市規劃和建設決策層面提供靈活的、全面的、關鍵的數據信息。

2　城市規劃設計院規劃成果一張圖系統建庫

設計院的總體規劃、控制性詳細規劃、各專業專項規劃、規劃六線等資料是本次規劃成果建庫的重要內容。數據的具體內容包括：規劃圖形數據、規劃文本數據以及從規劃文本中提取的有關表格數據等，前期將對這些規劃成果數據資料整理建庫。

2.1　總體規劃數據庫

總體規劃資料包括：城市現狀圖、城市用地評價圖、城市規劃總體、城市建設規劃圖等圖紙資料以及總體規劃說明書等文本資料、圖片資料等。總體規劃資料包括設計院的總體規劃資料以及各鄉鎮的總體規劃資料等。另外，按照國家“三規合一”的要求，總體規劃資料還可能包括國民經濟和社會發展規劃、土地利用規劃等資料。

總體規劃成果資料由于相對較宏觀，所以在規劃成果數據的入庫策略上，擬將規劃圖件柵格化或是直接利用電子格式的總規圖，并加以地理坐標的配準，然后配置在系統中與其他基礎地理數據、規劃審批數據等矢量或柵格地圖數據疊加使用；少量專題的總體規劃圖紙可以進行矢量化，生成矢量地理數據，如用地規劃數據等，然后便于與其他地理數據疊加使用。總體規劃成果資料所涉及的文本或圖片等文檔資料將一起入庫，并與圖紙資料方便關聯查詢使用。

2.2　控制性詳細規劃數據庫

控制性詳細規劃（簡稱控規）是城市、鎮人民政府城鄉規劃主管部門根據城市、鎮總體規劃的要求，用以控制建設用地性質、使用強度和空間環境的規劃。控規是指標體系性的，用指標和色塊指引和控制某地塊的建設情況，屬指引性的詳細規劃，具有彈性，同時具有法定圖則的性質。

（1）控規規劃管理單元劃分圖的整理入庫。這是控規成果資料入庫的前提。控規規劃管理單元劃分圖是控制性規劃成果資料的空間索引。

（2）控規圖形成果資料的入庫。控制性詳細規劃的圖紙資料一般包括：區域位置圖、用地現狀圖、土地利用規劃圖、道路交通規劃圖、給排水規劃圖、電力、電信、燃氣規劃圖以及分圖圖則等。控規圖形成果數據的整理入庫是本次規劃成果整理入庫工作的重點。要求按照統一的坐標參考系統，將控規圖紙資料從CAD格式轉換后入到GIS數據庫中。控規的大部分圖形資料均需要實現矢量化，比如土地利用規劃圖要轉換成GIS格式，實現每個地塊的封閉成面，并在地塊面的屬性信息中標記出地塊編號、用地性質、容積率、綠化率等指標屬性。少量不適合矢量處理的圖形成果也要轉成柵格圖片數據或是直接是Auto CAD格式，經過地理坐標配準后，直接能在系統中調用并疊加顯示。

（3）控規文本、規劃說明、圖片等有關資料的整理入庫。這些資料將按照統一的文件格式要求，統一命名，統一上傳到文件服務器(FTP服務器)上的指定目錄下保存。視情況，一些文本文件等格式可能需要做轉換后保存，例如數據格式轉換成PDF格式，既加快瀏覽及訪問速度，又能一定程度上避免文檔修改，保證文檔不失真和安全。

2.3　專項規劃數據庫

專項規劃主要是針對國民經濟和社會發展的重點領域和薄弱環節、關系全局的重大問題而編制的規劃。是總體規劃的若干主要方面、重點領域的展開、深化和具體化，必須符合總體規劃的總體要求，并與總體規劃相銜接。

專項規劃一般包括綜合交通專項規劃、城市空間形態及色彩規劃、中心城公共服務設施配套規劃、中心城防洪排澇及雨水管網規劃、中心城慢行系統規劃、環境衛生專業規劃、環境保護專項規劃、電力設施專項規劃、燃氣規劃、供水專項規劃、供熱規劃、建筑節能專項規劃、戶外廣告專項規劃、保障性住房規劃、商業網點布局規劃、城市抗震防災規劃、城鄉污水專項規劃、綠地系統規劃、城市照明規劃、消防規劃、公共交通規劃等十幾項規劃。

專項規劃成果資料同樣包括規劃圖紙、規劃說明文本、圖片等資料。對于規劃圖紙將統一按照矢量化圖形的要求，在統一坐標參考下，完成規劃圖紙數據的整理入庫，要求統一坐標參考、統一數據格式、統一圖形命名。對于不適合矢量化的專項規劃圖件將采用圖片或是直接CAD文件配準的形式入庫，并支持圖形數據的疊加入庫。規劃說明文本、圖片等數據將按照統一的文件格式要求，統一命名，統一上傳到文件服務器(FTP服務器)上的指定目錄下保存。視情況，一些文本文件等格式可能需要做轉換后保存，例如數據格式轉換成PDF格式，這樣處理既能加快瀏覽及訪問速度，又能一定程度上避免文檔修改，保證文檔不失真和安全。

2.4　規劃六線數據庫

在城市規劃圖中，針對不同性質區域所編制的分區控制線主要分為以下六種，稱為規劃六線。具體包括：

（1）規劃紅線分為道路紅線和建筑紅線。其中道路紅線是指規劃的城市道路路幅的邊界線；建筑紅線是指城市道路兩側控制沿街建筑物或構筑物 （如外墻臺階）靠臨街面的界線，又稱建筑控制線。

（2）規劃綠線是指城市各類綠地范圍的控制線。

（3）規劃藍線是指城市各類江河、湖泊、濕地保護的規劃控制線。

（4）規劃紫線是指歷史文化街區和主要文物保護單位保護的規劃控制線。

（5）規劃黃線是指文體、教育、體育、醫療衛生等主要公共設施和廣場、停車場、公共交通、供水、供電、供氣、供熱、郵電等主要基礎設施用地的規劃控制線。

（6）規劃黑線是指高壓供電走廊、微波通道、電磁輻射控制區、機場凈空控制區和鐵路的規劃控制線。“規劃六線”數據的整理入庫主要包括將規劃六線數據轉換為GIS數據格式，入庫到Arc SDE中，同時確保圖上范圍控制線和邊線等線或面要素屬性信息的正確和完整。

2.5　規劃編制項目管理數據庫

規劃編制項目管理數據包括：規劃編制項目的立項名稱、承擔單位、經費、進度信息以及各階段的規劃編制成果資料、審查意見等。除了上述規劃編制項目管理數據外，還將包括公示的規劃編制正式成果資料的整理入庫。對于屬于總體規劃或控制性詳細規劃的成果資料，如果按照前面的信息資源目錄體系已經整理了，則不必重復入庫，關鍵是建立索引和狀態標識。通過查詢規劃編制項目管理數據，能夠查詢和調閱規劃編制的成果資料。

2.6　規劃管理規范及法規數據庫

規劃管理規范及法規數據庫主要包括規劃行業的政策法規資料等。

針對以上規劃成果專題數據建設，在收集到或共享到以上數據后，需要對規劃成果專題數據等進行清理篩選、整合集成、規范性檢查和標準化處理，形成多尺度、多時態、全覆蓋的城市規劃成果“一張圖”綜合數據庫。

3　數據處理的方式及流程

按數據分類有基礎地理數據、總體規劃數據、控制性詳細規劃數據、專項規劃數據。按數據格式有jpg圖片數據、word、ppt、pdf、excel等文檔說明數據、dwg規劃成果數據。

3.1　數據處理方式

（1）Jpg圖片數據和文檔類數據可以作為項目的附件資料上傳到服務器，供系統各用戶在線瀏覽或下載查閱。

（2）部分規劃成果類 Jpg圖片數據，可以對其進行空間校正后，作為柵格圖層，配置到系統中。

（3）dwg規劃成果數據，可以轉換為點、線、面圖層，配置字段并屬性賦值后配置到系統中，供系統用戶查看分析。

3.2　數據處理的流程

3.2.1柵格數據

（1）給圖片定義坐標系及投影。

（2）尋找并添加特征控制點。

（3）對圖片進行空間校正。

（4）制作 mxd文檔。

3.2.2面狀矢量數據

（1）使用 FME軟件將dwg數據轉換為 shp數據。

（2）檢查與處理轉換后的 shp圖形數據。

（3）修改字段，包括增刪改等操作。

（4）對各字段進行屬性賦值。

（5）符號庫制作。

（6）制作 mxd文檔。

3.2.3線狀矢量數據

（1）ArcGIS中打開 dwg文件。

（2）線層屬性表中選中要導出的圖形要素。

（3）導出選中的圖形要素。

（4）修改字段，增刪改等。

（5）對各字段進行屬性賦值。

（6）符號庫制作。

（7）制作 mxd文檔。

4　系統的構架分析及技術平臺

4.1　系統邏輯結構

系統采用B/sS架構來實現整個系統功能的應用,系統在WebGIS、OGC服務等新技術的支持下，將多源異構規劃信息在網絡上集成發布，提供靈活快捷的在線查詢和業務處理服務,前端采用流行的HTML5技術，支持主流瀏覽器。“一張圖”系統按照模塊化設計等面向對象的開發技術構建，按照數據層、邏輯層、表現層的三層邏輯結構建設。

4.1.1數據層

數據庫系統采用Oracle10g,矢量數據按Arc GIS Geo Database數據模型組織，空間數據的存儲采用空間數據庫引擎ArcSDE。三維地形數據庫和模型數據庫以文件形式存儲。

4.1.2邏輯層

基于 IIS、ASP.NET、ArcGIS Sever、 三維發布組件的“一張圖”管理系統實現影像數據瀏覽；信息資源目錄、各專題數據、規劃專題應用系統的集中查詢；專題數據疊加；獲取城鄉規劃綜合信息以及數據分析、輔助規劃編制研究等功能。

4.1.3表現層

通過用戶權限配置的瀏覽器界面和客戶端界面。

圖1　系統框架圖

4.2　系統技術平臺

4.2.1服務器

數據庫服務器主要用于存儲非空間屬性數據、數據字典以及系統配置。地圖服務器由于需要存儲海量的空間數據，同時執行復雜的計算，要求最好具有多處理器分布運算能力和大容量磁盤陣列海量數據存儲功能，本系統采用數據庫服務兼做地圖服務器

4.2.2數據庫平臺

我們將采用Oracle 10g作為整個應用系統的數據庫平臺，Oracle 10g與ArcSDE是構建一張圖系統項目解決方案的核心。

4.2.3地理信息系統平臺

地理信息處理是規劃成果一張圖系統的應用主體，因此其選型對系統建設成功與否極為關鍵。系統選用的地理信息系統（GIS）平臺為ArcGIS 10。在規劃成果一張圖系統的GIS平臺選用上，主要采用Arc GIS 10來進行數據的入庫、更新和分析管理；空間數據的存儲主要采用ArcSDE 10。

4.2.4網上發布地理信息（WebGIS）平臺

WebGIS技術是GIS技術和Intenet技術結合的產物。考慮到產品的穩定可靠性和良好的性能價格比，以及與城市規劃部門基礎地理信息共享服務平臺，所以系統選用是ESRI公司的Arc GIS Server作為Web GIS平臺。

5　系統功能介紹

系統分為五大模塊，運維管理、規劃編制項目管理、市域規劃、中心城規劃、板塊規劃，還包括一些輔助功能如統計分析、自定義查詢、自定義統計等，對圖層的操作有放大、縮小、全屏、圖層加載、圖例查看等，其中圖層包括基礎圖層和專題圖。

5.1　運維管理

作為后臺，提供平臺用戶、資源目錄、數據、服務以及子系統功能等的維護和權限管理，以及直觀的統計分析功能，為用戶應用訪問提供安全、穩定的支撐。

5.1.1模塊管理

模塊管理是針對系統的各個功能模塊的一個管理工具，可以添加，修改和刪除功能模塊。

5.1.2權限管理

負責管理用戶所擁有的權限，按照實際情況給用戶分配地圖權限、統計查詢權限等。

5.1.3地圖管理

管理地圖的服務發布和圖層管理，需要訪問什么地圖服務，可以在地圖服務管理中進行配置。

5.2　規劃編制項目管理

將項目劃分市域規劃、中心城規劃、板塊規劃類別，通過系統可以將項目的立項名稱、承擔單位、經費、附件內容等詳細信息錄到列表中，錄入之后可以對項目列表進行修改、刪除操作，查看到項目的進度和進展情況和項目詳情，通過列表的定位功能可以實現在地圖上的定位。

5.3　市域規劃、中心城規劃、板塊規劃

這三者下面都包含城市總體規劃、控制性詳細規劃、專項規劃等子項。

5.3.1城市總體規劃

在區域規劃和合理組織區城城鎮體系的基礎上，按城市自身建設條件和現狀特點，合理制定城市經濟和社會發展目標，確定城市的發展性質、規模和建設標準，實現了城市用地的功能分區和各項建設的總體布局，布置了城市道路和交通運輸系統，能選定規劃定額指標，制定好規劃實施步驟和措施。最終使城市工作、居住、交通和游憇四大功能活動相互協調發展。

5.3.2控制性詳細規劃

控制性詳細規劃可以科學地實現控制建設用地性質、使用強度和空間環境的規劃，利用指標體系性來實現控制地塊的建設情況。

5.3.3專項規劃

專項規劃能科學合理地實現綜合交通專項規劃、城市空間形態及色彩規劃、中心城公共服務設施配套規劃、中心城防洪排澇及雨水管網規劃、中心城慢行系統規劃、環境衛生專業規劃、環境保護專項規劃、電力設施專項規劃、燃氣規劃、供水專項規劃、公共交通規劃等規劃

5.3.4統計分析、自定義查詢

用地平衡分析可以對各種類型的用地進行占比計算，輔助規劃師決策；統計分析根據用戶的需求將統計結果以柱狀圖、條形圖、餅狀圖等形式顯示出來；自定義查詢按照用戶設定的查詢條件顯示特定的結果。

6　結語

系統能靈活實現規劃編制項目定位、各類規劃成果資料的關聯查詢、規劃審批數據的查詢、分析城市規劃用地的各項指標、各類性質用地的構成、建筑構成，統計城市不同區域的用地指標，為城市規劃和建設決策層面提供靈活的、全面的、關鍵的數據信息。通過建立一張圖平臺，極大提高了城市的土地資源、公共交通，綠地保護、污水排放、供電供熱等精細化管理，提高規劃成果資料的利用率，提高了城市規劃設計院工作效率和規劃決策的科學性。

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