基于3S技術“多規合一”方法與應用實例

祁向前 王宏杰 高瑩瑩

摘要 [目的]通過研發“多規合一”底圖數據處理系統，改變各種規劃底圖凌亂的狀況，以使數據處理內容的高度集成，提高自動化程度，使得空間規劃底圖的數據處理過程規范、簡單且高效。[方法]組件式地理信息系統開發，模糊綜合評價算法及統計分析算法。[結果]研發了基于3S技術的“多規合一”底圖數據處理系統，該系統主要分為可視化和數據處理兩大部分，其中數據處理包含了6大內容，提高了系統使用的通用性。[結論]該系統應用于黑龍江某縣實例驗證，為該縣的多種規劃提供基礎地理數據，符合預期效果。

關鍵詞 全局規劃；多規合一；空間規劃底圖編制；三類空間；應用實例

中圖分類號 TU984 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）17-0009-05

Abstract [Objective]The research aimed to make the content of data processing highly integrated，improve the degree of automation and make the data processing of spatial planning base map more simple and efficient by developing multiplanning integration data processing system and change the chaotic situation of planning map.[Method]The methods were component geographic information system development， fuzzy comprehensive evaluation algorithm and statistical analysis algorithm.[Result]The multiplanning integration data processing system based on 3S technology was developed. The system was divided into two parts： visualization part and data processing part.The data processing included six major contents， which improved the versatility of the system.[Conclusion]The data processing system was applied to the validation of a county in Heilongjiang Province， which provided basic geographic data for the various plans of the county and achieved the desirable results.

Key words Overall planning；Multiplanning integration；Establishment of space planning base map；Three types of space；Application examples

近期，國家發改委下發《關于“十三五”市縣經濟社會發展規劃改革創新的指導意見》（下稱《指導意見》），提出“十三五”市縣規劃改革創新的主要任務： 一是要創新市縣經濟社會發展規劃，強化空間布局，優化空間結構，編制出統領市縣發展全局的總體規劃；二是要健全規劃銜接協調機制，為貫徹落實市縣經濟社會發展總體規劃提供支撐。《指導意見》的目標是推動國民經濟和社會發展規劃、城鄉規劃、土地利用規劃、生態環境保護規劃“多規融合”和“多規合一”，為形成一個市縣一本規劃、一張藍圖奠定基礎。在國土空間分析評價基礎上，以行政邊界和自然邊界相結合，將市縣全域劃分為城鎮、農業、生態三類空間，通過三類空間的合理布局，形成統領市縣發展全局的規劃藍圖、布局總圖[1]。

推進“多規合一”的主要難點是各部門之間相互協作、體制機制的約束和空間規劃底圖的制作。為此發改、土地、農業、林業、住建、環保等部門分別開展“多規合一”試點工作，在經濟發展、城鄉規劃、土地利用、環境保護等方面探索可復制、可推廣的可持續模式。通過在黑龍江、海南等地“多規合一”的試點表明，基于地理國情普查成果數據和基礎測繪數據的空間規劃底圖編制是“多規合一”的關鍵環節[2-3]。筆者在多規環境下及一張圖理念下，利用模糊綜合評價方法實現三區三線的劃分，為解決城鎮、農業和生態三區劃分提供科學依據。

1 空間規劃底圖編制內容與技術路線

該《指導意見》所示，要求積極推進市縣經濟社會發展總體規劃的可持續性和戰略前瞻性，要本著改革創新發展的理念，把握總體定位的前提下，合理調整規劃目標和期限，以“十三五”時期的規劃為主，到2020年實現全面建成小康社會的前提下，高瞻遠矚與時俱進，依附前沿更要突破前沿，做到遠近結合?？臻g規劃底圖是支撐一切規劃的數據基礎，是支撐市縣經濟社會發展總體規劃的空間地理信息數據庫，是城鎮、農業和生態相互協調和劃分的基礎底圖，也是未來編制空間規劃的基礎底圖。該底圖基于地理國情普查成果和基礎測繪成果，綜合林業、交通、水利、人口、經濟、農業及規劃開發負面清單等相關文件資料和數據集成[4]，合理確定三類空間比例關系。這就涉及到許多部門，不管什么部門牽頭，都要提供一個“多規合一”的銜接平臺，因此空間規劃地圖編制內容就很重要（圖1）。

根據《指導意見》，融合地理基礎數據進行數據口徑的統一，在“多規合一”的理論和3S技術的支持下，采用地理國情普查成果和監測手段，國標為指導結合地方地理特征和發展要求，對城鎮、農業和生態空間進行劃定。按照區域資源紅箭承載力和發展指導要求，根據各主體屬性和功能定位要求，科學確定各類空間的規模和比例。根據空間規劃地圖的編制內容，制訂了規劃底圖的技術線路，為了更好地利用地理國情普查成果，特制訂了技術路線（圖2）。

2 系統核心理論體系

2.1 底圖數據測繪基準

底圖數據處理系統的坐標基準是確定城鎮、農業、生態三類空間的基礎底圖幾何形態和時空分布的基礎，為負面清單的提取、地表覆蓋的分類、現狀建成區的提取、過渡區數據的提取、空間開發數據的生產提供了時空基準。研究底圖數據坐標基準的基準點設置、觀測及數據處理的理論和方法。由于歷史沿革和管理需要，主體功能區、土地利用、城鄉建設、生態環境等空間性規劃使用的地理信息數據采用的空間基準不一致（包括平面坐標系統和高程基準），使得不同類型、不同尺度的規劃難以疊起來、套起來，導致規劃難以對比分析。要實現底圖數據的統一管理，實現底圖數據的地理位置和關系的正確顯示，就必須采用統一的坐標基準。投影方式采用“高斯-克呂格投影”，坐標系統采用CGCS 2000坐標系，高程基準采用“1985國家高程基準”，核心數據庫主比例尺采用1∶10 000比例尺。

2.2 底圖數據模式及規格

底圖數據包括地表覆蓋分類數據、地理國情要素數據、元數據及遙感解譯樣本數據，作為內業數據的編輯、整理和成果拓展與應用的基礎數據，由使用單位提供地表覆蓋分類數據，在整個編輯整理測區涵蓋。按省級地理國情普查任務區域，地表覆蓋分類和地理國情要素數據集成為一個整體，統一存儲于相應的數據集中，在任務區范圍內的所有數據必須完成拼接處理和無拓撲錯誤，各項指標符合質量要求。

2.3 底圖數據的內容與結構

數據是數據庫的基礎，數據庫是系統的核心，數據庫建設方案的選擇需要根據數據的具體情況而定。底圖數據庫具體包括基礎數據、專題數據和管理數據。

2.4 底圖數據處理系統“多規合一”理論

當前，我國空間規劃體系沒有一個統一的協調機制，可使各規劃間形成有效的銜接。不同的部門對同一城市空間有不同的規劃引導和控制要求，且缺乏溝通協調的平臺，導致空間規劃沖突矛盾頻繁。因此，急切需要一個平臺，實現坐標系、土地分類標準、數據統計口徑的統一，通過“一張藍圖”，解決主要矛盾，建立形成一個信息平臺、一個協調機制、一個審批流程、一個監督體制的“五個一體系”平臺。實現對數據的有效管理，可進行負面清單、地表覆蓋數據、現狀建成區數據、過渡區數據、空間開發數據流程化處理[5-6] 。

2.5 底圖數據處理系統的布局與建設

空間規劃底圖數據處理系統是在全自主的地理信息處理平臺上，依托于ESRI公司的Arc Engine嵌入式組件式開發，運用C#語言，借助于Microsoft Visual Studio 平臺，采用流程化思路進行功能設計，開發了基于C/S模式的“多規合一”底圖數據處理系統。底圖數據主要存儲于Global Data Base和Microsoft Data Base數據庫中，少部分數據根據自身的特色相應存儲。通過對數據處理內容的高度集成，提高自動化程度，使得空間規劃底圖的數據處理過程規范。系統主要分為可視化部分和數據處理部分。主要功能模塊如圖3所示。

3 關鍵技術

3.1 底圖空間數據庫管理技術

底圖空間數據庫是“多規合一”建設中最重要和最基本的一部分，是整個一張圖規劃以及各項規劃業務應用的基礎。建立一個規劃信息管理協同、信息共享冗余度低、可重復利用、檢索速度快、存儲排列有序、綠色高效的底圖數據數據庫，以便能夠滿足現實規劃需求和信息聯系的同時，滿足用戶的各種應用需求，最終實現規劃目標和數據的高效存儲和管理。

3.2 底圖數據的統計分析系統開發 基于地理國情普查數據管理與應用，依托于“多規合一”理論基礎，為了全面、系統、快速有效地對地理國情進行統計分析，通過ArcGIS Engine + Microsoft Visual Studio平臺，在Geodatabase數據庫的支持下，運用C#語言進行二次開發統計分析系統。利用統計數據進行數據挖掘（圖4～5），對于制定實施研究區的發展戰略與規劃、合理調配資源配置、優化空間開發格局、開展農業林業生態環境的保護，在保證經濟增長的前提下，建立資源節約型和環境友好型社會具有輔助決策支持意義。

3.3 評價系統模型算法

模糊綜合評價是借助模糊數學的一些概念，對實際的綜合評價問題提供一些評價的方法。該模型采用適宜性評價和約束性評價對影響地圖數據質量的指標進行確定即確定指標集（圖6），結合模糊綜合評價，根據對底圖要素的影響程度確定空間規劃底圖指標權重及隸屬度向量，并獲得各指標模糊評判矩陣，進而與因素的權向量進行模糊運算，利用加權平均法最后歸一化處理得出模糊綜合評價結果，進而反映生成的空間規劃底圖的質量。評價系統模型算法的具體步聚如下。

4 系統應用分析

該系統已在黑龍江某縣規劃部門試用，底圖采用地理國情普查數據基礎上，加入高分辨率衛星影像以及無人機航片，根據“多規合一”應用需求，銜接一張圖規劃，建立空間規劃底圖數據處理系統，并集經濟社會發展規劃、城鄉規劃、土地利用規劃、生態環境保護規劃進行分析，形成一個平臺系統[7-8]。系統界面如圖9。

4.1 空間開發的負面清單提取

空間開發負面清單是指在“多規合一”規劃中“紅線”標注的區域，由于其獨特的空間地理位置、特殊的屬性和用途不適宜開發，或者國家相關法律條文和地方用地法規明確規定禁止開發利用的地理單元集合。基于空間規劃地圖數據，主要包括城鎮、農業和生態三類區域。其中農業主要包括基本農田保護區；城鎮主要包括地形地貌險惡，影響工業、企事業單位長遠綠色發展的空間地理單元；生態主要包括國家自然保護區、世界文化自然遺產、濕地和水源等空間地理單元。該模塊是基于地理國情普查要素數據，從數據庫中程序化分類提取出來相關要素，完成批量程序化處理。程序空間開發負面清單數據提取模塊界面如圖10 所示。

4.2 三類空間數據劃分

基于地理國情要素數據、基礎測繪數據和相關測繪、規劃數據的收集和處理，結合提取出的空間開發負面清單，生成初劃城鎮、農業和生態三類空間。在遙感影像解譯和外業核查的基礎上，結合地方實際情況，與相鄰市縣空間協調確認3類空間劃分。該模塊基于負面清單，完成批量程序化數據歸類（圖11）。

5 結論

在分析“十三五”市縣經濟社會發展規劃改革創新的指導意見后，結合各規劃部門的指導思想下，依托于“多規合一”理論，以國情普查成果數據和基礎測繪數據及相關部門相關數據作為數據基礎，研究底圖數據的數據結構和應用需求，以ArcGIS Engine + Microsoft Visual Studio作為開發平臺，研究了一套為空間規劃服務的數據處理系統，構建了“多規合一”的底圖數據，為制定發展戰略與規劃、合理調配資源、優化空間開發格局等提供了一定的理論支持，也為規劃管理者提供了數據參考。

參考文獻

[1] 中華人民共和國國家發展和改革委員會.關于“十三五”市縣經濟社會發展規劃改革創新的指導意見：發改規劃[2014]2477號[A].2014-11-01.

[2] 桂德竹，王碩，張成成.“多規合一”空間規劃底圖編制方法[J]. 測繪與空間地理信息， 2016，39（8）：20-23.

[3] 楊玲.基于空間管制的“多規合一”控制線系統初探：關于縣（市）域城鄉全覆蓋的空間管制分區的再思考[J].城市發展規劃，2016，23（2）：8-15.

[4] 林堅，陳霄，魏筱.我國空間規劃協調問題探討：空間規劃的國際經驗借鑒與啟示[J].現代城市研究，2011（12）：15-21.

[5] 國家發展改革委，國土資源部，環境保護部，住房和城鄉建設部.關于開展市縣“多規合一”試點工作的通知[A/OL].（2014-08-26）[2018-01-20].http：//www.ndrc.gov.cn/zcfb/zcfbtz/201412/t20141205_651312.html.

[6] 王唯山，魏立軍.廈門市“多規合一”實踐的探索與思考[J].規劃師，2015， 31（2）：46-51.

[7] 祁向前，喬輝，馬福義，等. 基于ArcGIS Engine的地理國情普查成果管理信息系統實現[J].安徽農業科學，2016，44（21）：235-236.

[8] 祁向前.地理國情普查成果管理信息系統設計：以內蒙古滿洲里市成果為例[J].安徽農業科學，2016，44（2）：335-336.