基于WebGIS的“多規合一”信息系統構建

范 強，段家劍，李海龍

(1.遼寧工程技術大學 測繪與地理科學學院，遼寧 阜新 123000；2.內蒙古昂威科技有限公司，內蒙古 呼和浩特 010020)

我國空間規劃體系種類繁多，不同規劃部門在編制原則、數據基礎、技術標準、監管機制、規劃體系、規劃限期和功能定位等方面存在明顯不同，導致規劃的各類成果在呈現上存在差異和矛盾，給規劃項目的實施和成效帶來嚴重的影響[1-3]。2013年12月，習總書記在中央新型城鎮化會議上指出要加快推進市縣區規劃體制改革，積極探索“多規合一”的實現方式。 2014年11月，國家四部委聯合發布《關于開展市縣“多規合一”試點的工作通知》，確定了全國28個市縣作為“多規合一”的試驗區，標志著“多規合一”已經成為我國市縣政府的重要工作之一[4-5]。

國家的大力推動以及地方的迫切需求，逐步完善了我國的空間規劃體系，形成以資源保護、結構優化、效率提升、公平公正為核心路徑，推進空間資源的智慧協調和可持續發展的共識[6-7]。在“多規合一”規劃體制改革實踐中，各個城市正在逐步由注重目標和指標的管理模式轉變為基于時空大數據和智慧城市的面向過程、面向實施的高效管理模式[8]。由此，“多規合一”信息系統是實現智慧城市、加強部門間的信息共享，消除各規劃部門間的信息壁壘，強化政府職能的關鍵手段[9-10]。

我國經濟的高速發展，同時伴隨著用地矛盾的突出，各個規劃間用地需求無法達到協調統一，用地審批遇到了極大的困難[11-13]。針對上述規劃弊端，本文構建了“多規合一”信息系統，給予政府部門在決策中提供輔助依據。系統基于企業服務總線(ESB)技術設計，整合了多規部門的數據。通過ArcGIS API for JavaScript接口以及ArcSDE，實現數據共享、坐標轉換、專題數據綜合分析、土地利用合規性分析、輔助規劃的智慧選址等服務應用，為政府單位的專業規劃、項目實施、日常監管、分析決策提供有效的技術支撐。

1 系統設計

1.1 系統總體架構

“多規合一”信息系統的總體框架(如圖1所示)由6個部分構成，即部門業務層、網絡傳輸層、數據資源層、系統組件層、業務應用層和用戶層[14]。

1.1.1 部門業務層、網絡傳輸層和數據資源層

部門業務層包括國土、測繪、住建、環保、水利、農業、交通和林業等空間基礎數據生產和管理部門的業務工作庫，提供基礎數據支持。資源數據層包含基礎地理信息、專項規劃和土地利用現狀數據庫，為系統的功能模塊提供數據基礎。網絡傳輸層利用計算機局域網或者計算機廣域網通過ESB將部門業務層數據輸送到數據資源層當中，實現數據資源層快速同步各基礎數據生產部門對業務工作庫數據進行的更新操作。

1.1.2 系統組件層

本系統是基于ArcGIS平臺，需向Oracle數據庫注冊ArcSDE，才能在ArcGIS的各類程序中使用存儲于數據庫的空間數據。Oracle存儲了各類基礎地理信息、專項規劃、土地利用現狀數據和其他非空間數據，如元數據。通過ArcGIS Server發布地圖動態服務、地圖切片服務和Geo Processing服務，同時借助ArcGIS API for JavaScript對地圖服務和Geo Processing服務的調用，服務器可以根據請求進行響應并將請求結果返回給客戶端。系統組件還包含各類制圖插件，采用Echarts和bootstrap等插件對分析結果進行數據可視化和界面優化。

1.1.3 業務應用層和用戶層

業務應用層包含數據共享、專題數據綜合分析、合規性分析、坐標轉換和智慧選擇分析模塊。用戶層通過局域網或者廣域網接入系統，為多規編制單位的“多規”數據獲取、項目實施、日常監管和輔助分析決策提供有效支持。

1.2 數據組織分類方式

系統包含各類專項規劃部門數據、基礎地理數據和土地利用現狀數據等，具有數據量大和數據雜等特點。在展示階段需要對數據的組織進行分類，既要能滿足按照特定條件進行高效檢索，還要能滿足部門快速對地圖進行切換查看操作。空間數據按照現狀數據、規劃數據、基礎地理數據和專題數據4大類進行劃分，在大類上進一步劃分子類，分別是國土局、規劃局、林業局、環保局等多規編制單位，將各部門的數據進行大類和子類的歸屬劃分，最后展示在系統上。設置專題數據的目的是為了能夠更加快速地對不同部門的相同數據進行檢索查看。通過對數據的分類整合，能夠提升工作效率，使得數據的組織更具有邏輯性。在一定程度上保證各部門數據間的差異性，另一方面增加使用者對特定圖層進行查看加載的效率。

1.3 功能設計

“多規合一”信息系統除了基礎的GIS操作功能(地圖瀏覽、地圖切換、圖斑屬性查詢、透明度設置、多屏對比和打印輸出)，另外根據多規部門的實際業務需求，還具備坐標轉換、數據共享與交換、專題數據綜合分析、合規性分析和智慧選址分析共6個功能模塊(如圖2所示)。

2 關鍵問題研究

2.1 多源異構數據融合

系統的數據基礎來源于國土、測繪、環保、發改、住建、交通、水利、農業、林業等空間基礎數據生產和管理部門，具有多維度、多標準、多結構等特點，因此系統采用Oracle數據庫結合ArcSDE空間數據引擎管理基礎數據、多規數據、現狀數據。ArcSDE是ArcGIS和關系型數據庫的通道，定義空間數據在關系型數據庫中的存儲方式，有效解決空間數據與屬性數據在數據庫中不斷重復連接的缺點。ArcSDE的多用戶特征保證了多規編制單位對空間數據庫的并發訪問，確保系統在數據組織的存儲、修改和共享等方面的統一。

圖2 系統功能設計

2.2 面向服務體系架構設計

系統是基于多規編制單位的空間數據進行建設，在成果共享階段，涉及部門間的橫向信息交流，為保證服務及數據共享的高效性，系統采用ESB的應用集成方案，通過定義服務接口、服務置換、服務消息模型等，實現不同部門間的不同服務組件的通信，打破各部門間信息共享壁壘，將數據和應用功能包裝為服務發布在共享機制，由傳統的直接對底層數據的訪問轉變為Web共享服務模式。

2.3 多源數據坐標統一

系統的統一坐標系設置為西安80坐標系，多規部門數據和其他專題數據在入庫前需要對地圖的投影坐標系進行轉換。首先由大于或等于3個覆蓋區域的控制點計算該區域的七參數，接著遍歷每個坐標點進行坐標點的轉換。采用的是七參數布爾莎轉換模型,求出七個參數后就可以對空間要素坐標進行轉換。多源數據坐標系的統一，保證了多規部門數據、各類專題數據、現狀數據在統一坐標系下展示，為后續專題數據綜合分析、合規性分析、智慧選址分析奠定數據基礎。

3 系統實現

系統的功能模塊主要有GIS基本操作、坐標轉換、數據共享交換、專題數據綜合分析、合規性分析和智慧選址分析共6大分區模塊。

3.1 GIS基本操作

基于ArcGIS API for JavaScript開發的地圖框架包含一些基礎操作，如地圖瀏覽、地圖切換、屬性查詢、透明度設置和多屏對比。地圖瀏覽包含一般的地圖操作，如放大、縮小、漫游和測量等。地圖切換采用Jquery EasyUI插件Tree實現對地圖的結構化展示和地圖的切換。通過API提供的Query類和Layer類實現一些基礎的地圖操作，如圖斑、圖層屬性查詢以及圖層透明度設置。多屏對比功能(如圖3所示)，左上加載了地區的遙感影像，左下、右上和右下分別在遙感影像的基礎上添加了耕地質量等級、土地利用總體規劃和林業保護規劃等圖層，多屏對比支持多個窗口下進行同步訪問，在宏觀上對不同部門數據在同一地區的規劃或現狀有一個實時聯動的掌控。

圖3 多屏對比

3.2 坐標轉換

系統構建時需要統一坐標系，將系統的坐標系定為西安80坐標系，由于系統的數據基礎是多規劃部門和多業務數據，其坐標系統不統一。有的規劃部門編制數據時采用的是北京54坐標系或是國家2000坐標系，因此在對數據入庫時首先要進行地圖坐標系的轉換。計算得到目標區域的轉換參數，提供對54坐標系和2000坐標系下的矢量要素轉換為80坐標系的功能，保障多規劃部門數據和現狀數據在統一坐標系下進行其他功能模塊的操作。

3.3 數據共享交換

數據共享交換包含：①數據服務的接入：系統數據服務采用統一的OGC接口標準和規范，各規劃部門采用ESB與系統進行交互，按照數據檢查規范對接入數據進行入庫檢查，包含拓撲關系、坐標系統檢查，檢查合格后導入到Oracle數據庫。②數據服務的發布：系統所需的基礎地理信息數據、專項規劃數據、土地利用現狀數據和實現復雜分析功能的ModelBulider工具采取Map Service和Geo Processing以服務的形式發布，使用者在無需了解具體實現過程細節即可以URL的形式在應用中使用地圖服務和Geo Processing服務，方便各規劃部門對各自業務進行審批處理，根據待分析地塊區域調用相應的服務。

3.4 專題數據綜合分析

不同的規劃部門由于不同的實施手段、技術標準、規劃內容存在差異，導致同一地形地貌在不同規劃部門存在相互矛盾和沖突問題，專題數據綜合分析即要解決在選定的地塊區域矛盾沖突的地類圖斑。配置多規編制單位的詳細規劃用地類型，依據年度和部門的專題數據進行占地類型分析，在所選的檢測區域對比分析出不同部門下專題數據的沖突和矛盾圖斑，如占地類型、占地面積和占地指標等(如圖4所示)。專題數據分析為各類編制管控、消除差異化矛盾和協調用地類型等環節提供有效的可視化技術支持。

3.5 合規性分析

“合規性”指的是一地塊在現有的土地利用現狀和未來土地利用規劃取向進行一致性分析，若一致，則判斷地塊合規，反之則不合規。判定條件為：①地塊占據現狀圖層的任何圖斑，則給予警告，反之合規。②地塊占用建設用地管制區圖層的，若地塊占地的為允許用地建設區，則地塊合規；若地塊占地圖斑有處于禁止用地建設區的，則不合規；有條件建設用地區和限制建設用地區則需要人為進一步進行判定是否符合用地類型條件，此處設為警告。③針對各專項規劃，需要根據國家政策和法律法規依次判定，如一級水源地范圍是禁止建設的，占用了則判定為不合規，二級和三級水源保護區允許在特定條件下的建設，占用了就需要人為判定用地項目是否符合規劃，此處設為警告。在給定的地塊下，依據判定條件分別判斷各個專項規劃數據合理性，給予判定結果(如圖5所示)。合規性分析為地塊的規劃用途、土地執法監察、項目選址落地提供參考價值。

圖4 專題數據分析結果

圖5 合規性分析結果

3.6 智慧選址分析

針對建設項目落地選址，使用傳統方式對項目落地選址規劃首先對一片區域范圍進行劃定，再人工去勘察、測量、判斷，既費時又費力，效率低下。系統面向管理決策層提供“一站式”多維度考量，根據落地項目實際所需地塊大小，輸入項目地塊的長度、寬度以及偏轉角度等用地條件，依據各規劃用地的空間管制條件對壓蓋面域和線性緩沖區范圍進行輔助選址分析，將適合建設位置在圖中標繪，設置“少占耕地”、“少占林地”、“與等級公路距離”等一般性條件的權重，在輔助選址結果中依據條件權重進行地塊推薦(如圖6所示)，系統在給定的范圍依據輸入條件計算出21塊候選地，由于第19地塊占用耕地面積為7.396 m2，其余地塊占用耕地面積均大于30 m2，因此在結果列表中將第19地塊優先放置第一位，決策者可以根據優先級地塊再進一步進行判定項目落地選址地塊的合理性。

圖6 智慧選址分析結果

4 結束語

在國家大力推動城市多規信息一體化的背景下，本文充分利用WebGIS的優勢與特點，積極探索多規數據在多規編制單位間的共享，挖掘數據的價值。通過對“多規合一”信息系統的建設，橫向覆蓋多個政府職能部門，建立區域共用的協同工作平臺，整合部門實際需求業務，秉承共建、共享、共用原則，建設基于ESB應用集成方案的數據共享、專題數據綜合分析、圖層入庫檢查與坐標轉換、專題圖層綜合分析、智慧選址輔助決策等應用功能，實現對發改、國土、規劃、環保、水利、文物等多規部門的數據對接，統籌城鄉土地利用發展規劃，優化城市空間布局，為政府部門關于土地利用的日常監管、重點項目落地實施提供有效決策和技術支持。