ArcGIS 在交通基礎設施國土空間規劃中的應用
——以清遠市國家公路國土空間控制規劃項目為例

李韋奕

廣東省交通規劃設計研究院集團股份有限公司 廣東省廣州市 510000

1 引言

清遠市國家公路國土空間控制規劃項目共包含24 條道路，涉及7 條國道，里程共計462.55 公里，屬于列入廣東省國家公路國土空間資源儲備項目庫的待建路段、擬擴容路段和擬調整路段建設項目。

為貫徹落實黨中央、國務院、交通部和廣東省交通廳關于加強國土空間開發與保護的要求，有必要開展清遠市國家公路國土空間控制規劃研究，全面梳理國家公路建設需求，加強國家公路線位與生態保護紅線、永久基本農田和城鎮開發邊界之間的協調，做好國家公路與國土空間規劃體系的對接，通過系統性的規劃成果，提供項目成果矢量化數據以便納入“多規合一”體系中，實現公路線位、點位等空間資源有效預控，保障清遠市國家公路的可持續發展。

研究通過ArcGIS 軟件進行數據分析和直觀展示清遠市國家公路國土空間控制規劃項目所包含的路網矢量數據對“三區三線”的占用情況，為各地區矢量化數據成果納入“多規合一”體系以及“三區三線”的試劃工作提供技術支持和理論依據。

2 技術路線

為了確保ArcGIS 能夠更加準確、清晰地反映路網矢量數據對“三區三線”的占用情況，本研究主要采用步驟如下：

（1）數據收集。收集相關道路的矢量數據、清遠市“三區三線”矢量數據、清遠市行政區劃矢量數據。（2）數據處理。統一各類矢量數據的格式和坐標系；生成沖突圖斑要素類；生成注記要素類。（3）圖紙布局。通過ArcGIS 軟件中的布局視圖調整圖層順序；要素類符號化；設置圖名、圖號等制圖要素。（4）成果導出。導出指定格式的圖紙；導出沖突圖斑要素類的屬性表，進行占用情況的統計。

具體技術路線見圖1。

圖1 技術路線示意圖

3 數據處理

3.1 數據格式的統一

根據《“三區三線”第二輪試劃成果匯交要求》等各類相關政策性文件對于數據成果的要求，本次研究相關矢量數據采用統一的GDB 文件格式。已收集的矢量數據主要分為CAD 文件、SHP 文件、GDB文件3 種類型。

（1） 針 對CAD 文 件， 需 要 運 用ArcGIS 軟件中的Data Interoperability Tool 拓展模塊，通過使用其中的快速導入工具將CAD 文件轉化為GDB 文件，新生成的GDB 文件包含根據CAD 文件中數據的拓撲結構類型分別生成的要素類，轉化后的各要素類將自動按照CAD 文件中的圖層名稱命名。

（2）針對SHP 文件，可以直接使用要素類至要素類工具將SHP 文件轉化為可以放入GDB 文件中的要素類數據。

3.2 坐標系的選取

根據《“三區三線”第二輪試劃成果匯交要求》等各類相關政策性文件對于數據成果的要求，本次研究相關矢量數據采用統一的“2000 國家大地坐標系（CGCS2000）”。按照3 度分帶對我國進行投影帶劃分，中國共包括22 個投影帶（24-45 度帶），由于清遠市行政區劃的幾何中心位于22 個投影帶中的37 度帶范圍內，為了最大程度的減少數據因投影而產生的變形，因此將各要素類的投影坐標系統一設置為“CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_37”。在對各要素類進行坐標統一的操作過程中，主要分為以下幾種情況：

（1）要素類屬性中XY 坐標系顯示無坐標。針對該類數據需要先將其放入內容列表中觀察數據所在位置的坐標，若X 坐標前無帶號，則需要先使用定義投影工具賦予要素類“CGCS2000_3_Degree_GK_CM_111E”的投影坐標系，再使用投影工具將其坐標系轉化為“CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_37”；若X 坐標前有帶號為37，則使用定義投影工具賦予要素類“CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_37”的投影坐標系即可。

（2）要素類屬性中XY 坐標系顯示已賦予坐標系。針對該類數據需要先利用ArcGIS 軟件動態投影的特性，驗證數據坐標的正確性（本次研究中所收集到的矢量數據坐標均賦予正確，數據所顯示的位置均位于清遠市行政區劃范圍內）；再使用投影工具將其坐標系轉化為“CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_37”。

3.3 拓撲檢查

在使用ArcGIS 軟件將CAD 文件轉化為GDB 文件的過程中，由于2 種數據結構的不同，在轉化后生成的GDB 文件中易出現要素變形或數據冗余的問題，故在各類數據進行了格式統一、坐標賦予的操作后需要對操作中顯示異常的數據進行拓撲檢查。

以道路的用地紅線數據為例，在本次研究中比較常見的問題是本應該被識別成面要素的用地紅線數據，在經過快速導入工具轉化后被識別成為線要素，這種情況的發生常常是因為用地紅線數據存在懸掛點，沒有形成一個閉合的線段所造成的。

要進行拓撲檢查操作，需要在GDB 文件中新建一個要素數據集，數據集的坐標應與被檢查的要素類坐標設置一致；將被檢查的要素類導入要素數據集；右擊要素數據集選擇新建，點選拓撲選項；為被檢查的要素類指定拓撲規則為“不能有懸掛點”，即可完成拓撲檢查的操作，生成拓撲結構；將生成的拓撲結構拖入內容列表，用地紅線要素未閉合的部分就能在數據視圖中高亮顯示；通過對高亮顯示的懸掛點進行編輯，將用地紅線數據變成閉合的線段后，使用要素轉面工具就能夠將其轉換為面要素。

拓撲檢查、修復情況見圖2。

圖2 拓撲檢查、修復情況示意圖

3.4 沖突圖斑要素類的生成

（1）添加字段。

本次研究根據需要對道路的中線、用地紅線、路線預控廊道等相關要素類添加“項目名稱”和“道路編號”字段，并在屬性表中對“項目名稱”字段進行項目名稱的填充，對“道路編號”字段進行編號的填充，用以區分各要素所屬的項目。

（2）相交處理。

按照生態保護紅線（或永久基本農田/城鎮開發邊界）在上，用地紅線在下的順序將2 個要素類放入相交工具中，設置輸出要素類的位置、名稱，點擊確認后即可得到用地紅線- 生態保護紅線（或永久基本農田/ 城鎮開發邊界）的沖突圖斑面要素類。

該要素類的屬性表中自帶“Shape_Area”字段，同時保留了道路用地紅線要素類的屬性表中的“項目名稱”和“道路編號”字段，能夠清晰的反映出24 條道路的用地紅線對生態保護紅線（或永久基本農田/ 城鎮開發邊界）的占用情況。

3.5 注記要素類的生成

圖面的內容不僅需要展現點、線、面3種要素類的拓撲關系，還需要注記類要素在圖中對點、線、面進行適當的解釋說明。在本次研究中，繪制所需要的注記要素類主要分為行政區劃名稱、項目名稱、道路編號3 種。分別選取行政區劃、道路中線要素類屬性表中的“項目名稱”和“道路編號”字段作為標注的內容在數據視圖中進行顯示，再選擇“將標注轉化為注記”選項，就能完成注記要素類的生成。

4 圖紙布局和成果導出

4.1 圖層順序的調整

各種要素類應遵循注記、點、線、面自上而下放置的基本原則，結合實際的圖面表達需求在內容列表中進行排序。

4.2 要素符號化

（1）符號制作

ArcGIS 軟件的符號系統功能強大，樣式豐富，符號的樣式類型按照要素類的不同可主要分為點狀樣式、線狀樣式、面狀樣式。當要素類被拖入內容列表后，會按照其要素類型被自動賦予一個任意的符號樣式，直接點選樣式，就能進入符號選擇器面板對當前要素進行符號的顏色、大小、方向、擺放層級等內容的設置。

當ArcGIS 軟件的符號系統樣式庫無法滿足制圖需求時，可以通過菜單欄的自定義選項，選擇樣式管理器，創建STYLE 格式的新樣式文件，在新樣式文件中可以按照項目需求制作陰影、標注、比例尺、背景、文字符號、線符號、填充符號等多種樣式。在多個需要協作的部門之間分享自定義的STYLE 樣式文件，就能夠實現多部門要素樣式的統一。

（2）要素符號化

在本次研究中，針對行政區劃名稱、道路名稱、道路編號數據等注記類要素，按照省級、地級、縣級、鎮級行政區分別設置不同字號進行顯示；針對道路的相關數據采用紅色、橘色描邊樣式進行顯示；針對行政區劃數據采用黑色虛線，按照省級、地級、縣級、鎮級行政區分別設置不同的描邊寬度和透明度進行顯示；針對“三區三線”數據，根據不同的用地性質以及圖面表達的需要設置不同的填充顏色進行顯示。

部分符號樣式在圖面中的表達見圖3。

圖3 部分符號樣式表達示意圖

4.3 布局視圖的設置

在ArcGIS 軟件的布局視圖中根據清遠市行政區劃的整體形狀將圖紙設置為縱向A3 的尺寸，以最大程度的顯示道路對“三區三線”的占用情況；在菜單欄中選擇插入選項，就能夠根據需要向布局視圖中添加圖例、指北針、經緯網、圖名、圖號、單位名稱、坐標系名稱、比例尺等相關制圖要素。

4.4 成果導出

在菜單欄中選擇文件選項，點選導出地圖選項，可以對地圖文檔的保存地址、文件名稱、保存類型、分辨率等參數進行設置。地圖文檔可導出的格式有JPG、AI、PDF、PNG 等。本次繪制選擇JPG 格式進行圖紙的導出。

沖突圖斑面要素類的屬性表在選中所需數據后，可以通過復制、粘貼的快捷鍵直接轉移到新建的Excel 表格中進行占用情況的統計操作，方便、快捷。

因保密需要，在此僅展示道路用地紅線占用生態保護紅線的示意圖截圖，見圖4。

圖4 道路用地紅線占用生態保護紅線示意圖

4.5 統計結論

根據數據核查結果以及圖面所表達的各類數據的拓撲關系，清遠市國家公路國土空間控制規劃項目中的24 條道路用地紅線對生態保護紅線、永久基本農田和城鎮開發邊界均有占用，必須根據每條道路占用的用地類型情況調整路線方案或調整“三區三線”范圍，調整后的路網數據將不斷通過ArcGIS 軟件進行核查直到其滿足相關用地規范。

5 結語

近年來，隨著國土空間規劃各項工作的不斷開展，其對于數據成果的格式、坐標系要求統一的標準成為最終成果入庫、提交的常態。

研究通過ArcGIS 軟件對矢量數據進行處理、分析，同時繪制各矢量數據的拓撲關系示意圖，其與傳統的PS、AI、CAD等制圖軟件相比具有數據屬性保存多樣化、邏輯性更強、數據表達更精確的特性，能夠有效提高制圖效率和數據處理的速度，為各地區矢量化數據成果納入“多規合一”體系提供技術支持、為“三區三線”的試劃工作提供理論依據，是促進合理規劃、減少各類規劃之間相互矛盾、實現可持續發展的需要。