長江新城規劃輔助決策“一張圖”系統建設

王明，譚仁春，彭小婷，段夢夢，畢仁敏

（1.武漢市測繪研究院，湖北 武漢 430022）

2017年武漢市第十四屆人大第一次會議決議啟動規劃建設長江新城，以超前理念、世界眼光打造代表城市發展最高成就的展示區和全球未來城市的樣板。2019年長江新城總體規劃發布，由規劃進入建設實施階段，并啟動起步區基礎設施建設。隨著長江新城規劃建設管理工作的持續加快推進，規劃管理信息化建設不足的弊端逐漸暴露出來，現狀信息分散、難以集成利用，規劃決策缺少輔助工具和實施評估手段的問題愈加突出。因此，亟需利用先進的信息化手段，對長江新城的城市規劃管理工作進行全盤統籌和科學決策，助力推動長江新城的建設進程。

城市規劃決策是通過對規劃相關的多種影響因子進行綜合分析和梳理，從而制定科學合理的規劃方案的過程[1]。該過程需以國土、市政、城建、測繪等領域的規劃相關決策因子數據為支撐；而GIS技術在城市規劃中的廣泛應用，使得規劃決策技術手段已由傳統的項目圖紙模式轉變為多源數據融合交匯的綜合分析模式[2]。要解決現階段長江新城規劃建設管理工作中面臨的問題，就需要利用信息化技術建設規劃輔助決策系統，集成和整合各類多源異構的規劃決策數據，通過對數據的綜合分析應用輔助城市規劃決策。

因此，本文以GIS技術為核心，采用“一張圖”的設計理念和基本架構，結合城市規劃決策的現實需求，設計并實現了長江新城規劃輔助決策“一張圖”系統。通過“一張圖”整合各類決策因子，集成和綜合運用各種城市規劃決策信息輔助城市規劃決策，以期提升長江新城城市規劃效率，提高規劃決策的科學性和合理性，實現長江新城城市規劃的精細化管理。

1 系統框架與技術路線

1.1 系統框架設計

根據數據資源與功能應用相互分離的原則，長江新城規劃輔助決策“一張圖”系統的總體框架由自下而上的基礎設施層、數據庫層、服務層、應用層4個邏輯層以及標準規范體系、運行保障體系兩大保障體系構成，如圖1所示。

圖1 系統總體架構圖

1）基礎設施層是搭建系統所需的基礎軟硬件設施和網絡環境，是數據建設和系統應用的關鍵承載，主要包括機房、服務器、存儲設備、網絡環境、操作系統、數據庫、GIS平臺和網絡軟件等。

2）數據庫層是系統建設的核心和基礎，由各種時空數據庫構成，主要包括基礎地理數據庫、城市地下管線數據庫、多要素地質調查數據庫、地理國情普查數據庫、土地利用現狀數據庫、國土空間規劃數據庫等。

3）服務層是系統建設的重要支撐，由按照一定規范發布的數據服務和功能服務構成。其中，地圖數據服務基于ArcGIS Server服務發布集群構建數據服務資源池，包括基礎地理服務、城市地下管線服務、多要素地質調查服務、地理國情普查服務、土地利用現狀服務、國土空間規劃服務等；地圖功能服務和WebAPI接口共同構建功能服務資源池，主要提供地圖瀏覽、空間量算、查詢統計、數據庫讀寫、文件讀寫等功能服務。

4）應用層是系統的具體實現和應用，即長江新城規劃輔助決策“一張圖”系統，主要包括規劃展示、規劃查詢、規劃統計、規劃分析、規劃選址、項目選址、地圖功能等功能模塊。

1.2 主要技術路線

系統設計為B/S模式，采用Oracle 11g和ArcSDE 10.2空間數據引擎存儲和管理各類數據資源，以Arc-GIS Server10.2為GIS平臺管理空間數據服務。后臺采用C#.NET和ArcEngine 10.2開發，部署在IIS中，為前端提供WebAPI接口。前端頁面采用HTML5標準，利用Vue前端框架和Element組件庫進行開發，采用WebAPI和ArcGIS API for Javascript實現用戶權限、用戶群組和數據服務的共享設置，以ArcGIS API for Javascript為二維地圖的顯示引擎。系統以JSON為中間數據交換格式，實現數據共享，為信息的接收、處理、發布提供及時高效的信息和技術服務支撐。

1.3 關鍵技術

1）基于群組和角色的訪問控制。系統采用基于群組和角色的訪問控制實現數據和功能權限的動態配置。通過定義用戶、角色和群組，為平臺用戶的數據訪問權限和功能權限提供可視化配置管理；通過管理用戶所屬系統角色，定義用戶的系統功能權限，保障系統的功能安全；通過管理用戶所屬系統群組，定義用戶的系統數據訪問權限，保障系統的數據安全。

2）服務資源池構建。系統構建了基于ArcGIS Server服務的數據服務資源池和基于WebAPI接口的功能服務資源池，實現了數據服務和功能服務的動態管理。數據服務資源池對系統中的所有數據服務進行統一管理，通過建立數據建庫常態化機制，充分保證系統數據的一致性、時效性、準確性和權威性。功能服務資源池結合規劃輔助決策需求，按照數據和具體功能相分離的原則，將與規劃輔助決策相關的空間查詢、空間分析、數據統計等功能封裝為服務接口，提供彈性的在線調用。

2 數據庫建設

2.1 數據處理流程

數據處理建庫的具體流程為：

1）格式轉換。由于數據來源于不同的行業和部門，采用的生產平臺不同，因此數據格式也不盡相同。從數據類型來看，包括文本數據和圖形數據，圖形數據又包含ArcGIS格式（基礎地理數據）、Auto-CAD格式（規劃數據）、MapGIS格式（地質調查數據）等多種類型的地理空間數據。本文采用的是Arc-GIS平臺，因此需將數據轉換為ArcGIS支持的格式，才能進行后續的加工處理。

2）坐標統一。盡管武漢市已經開始全面推行WH2000地方坐標系，但目前仍有部分部門延用1954北京坐標系生產數據。然而，在“一張圖”上精確疊加多個行業數據的前提是數據坐標的統一，因此需通過坐標轉換將所有數據統一到WH2000坐標系下。

3）數據整合檢查。轉換后的數據需要按照相同的數據類型進行歸類，并根據需要將同類數據按照相同的幾何類型整合到一個圖層中進行加工處理。然而，由于數據間的質量差異，不同數據合并到同一圖層時會產生要素的壓蓋和自相交等問題，需對數據進行拓撲關系的檢查[3]。

4）屬性錄入。規劃數據多為CAD環境下編制，不包含屬性信息，因此轉換到ArcGIS平臺后需掛接相應的屬性信息，如控規數據可從控規圖例、控規導則、控規文本指標數據中提取屬性信息進行錄入。此外，部分數據自帶的屬性信息不全，需根據收集的資料進行屬性信息的補錄，以滿足系統應用需求。

5）數據入庫。數據屬性錄入完成并通過質檢后即可基于選定的Geodatabase空間數據模型，按照前期制定的空間數據框架，通過空間數據引擎ArcSDE將數據導入到Oracle數據庫中，完成數據入庫工作。Geodatabase將空間數據與對應的屬性數據進行關聯，采用開放結構使二者統一存放在標準的關系型數據庫管理系統中[4]。

2.2 數據建庫成果

系統數據庫按照統一的格式和地理坐標對所有的空間數據實體要素進行疊加，按照“數據庫—子庫—專題—圖層—要素與屬性”的框架結構建設數據庫，根據分類分層原則組織數據[5]。數據建庫成果主要包括基礎地理數據庫、城市地下管線數據庫、多要素地質調查數據庫、地理國情普查數據庫、土地利用現狀數據庫和國土空間規劃數據庫6類，如表1所示。

表1數據建庫成果

國土空間規劃數據庫是規劃輔助決策系統的核心數據庫，為規劃輔助決策提供數據支撐。其中，長江新城總體規劃覆蓋長江新城全域，包括規劃范圍和規劃地塊，用于指導城市發展方向，協調城市空間布局[6]。控制性詳細規劃覆蓋范圍為起步區，包括編制單元、管理單元、規劃地塊、規劃范圍以及嚴格按照控規導則編制的各類控制數據，用于輔助地塊規劃和建設方案的具體實施。土地利用總體規劃覆蓋長江新城全域，包括基本農田、有條件建設區和規劃地類，用于對土地利用進行統籌兼顧和綜合部署。專項規劃覆蓋范圍為起步區，包括消防、電力、通信、綜合管廊、燃氣、環衛等方面，是總體規劃在一些重點領域的展開和具體化[7]。“三區三線”、堤防數據覆蓋長江新城全域，是規劃的剛性管控和重要輔助性數據。

3 系統功能建設

3.1 系統功能模塊

系統將規劃輔助決策所涉及的多源異構數據整合為不同的專題數據集，采用基于群組和角色的訪問控制實現對用戶數據訪問權限和功能使用權限的控制，在“一張圖”上為不同群組用戶提供不同的數據內容，為不同角色用戶提供不同的功能權限。系統功能模塊包括規劃展示、規劃查詢、規劃統計、規劃分析、規劃選址、項目選址、地圖功能等，如圖2所示。

圖2 系統功能模塊

3.2 規劃輔助決策流程

為了充分發揮長江新城“小政府、少機構”的創新體制優勢，系統通過梳理規劃部門的日常工作步驟，設計了用于規劃輔助決策的主要功能和流程（圖3），以提升項目規劃輔助選址效率。在規劃輔助決策過程中，首先通過用地面積選址或建筑面積選址的方式，根據用地類型和面積范圍獲取符合條件的候選地塊，進而對候選地塊進行量測和屬性查詢，獲取候選地塊相關信息；然后利用規劃分析（疊加分析或緩沖區分析）篩選滿足特定條件的地塊；再利用控規綜合選址或范圍綜合選址功能對地塊進行穿透查詢，全面核實地塊的現狀、規劃、地質、地價等信息，評估滿足條件的最優地塊；最后通過項目規劃選址功能與項目綁定形成項目預選方案。

圖3 規劃輔助決策流程圖

3.3 應用與示范

長江新城規劃輔助決策“一張圖”系統主界面如圖4所示。系統投入應用以來，在長江新城的招商引資和規劃選址中發揮了重要作用。

圖4 系統主界面

本文以大學（國際）科創產業園基地項目為例，詳細介紹了系統用于規劃輔助決策，助力項目選址方案落地的過程。首先通過建筑面積選址篩選出符合條件的組合地塊，然后通過組合測量、屬性查詢、緩沖區分析、規劃選址輔助和項目選址等流程形成了項目預選方案。

1）組合測量。測量選中控規地塊的總面積，判斷當前選中地塊是否滿足供地用地面積需求（圖5）。

圖5 組合測量界面

2）屬性查詢。查詢選中地塊的相關屬性信息，并對部分屬性進行分類統計或字段求和，判斷用地屬性是否滿足供地需求（圖6）。

圖6 屬性查詢界面

3）緩沖區分析。根據給定閾值對堤防線進行緩沖區分析，判斷選定地塊是否落在洪水淹沒范圍（緩沖區范圍）內，如圖7所示；對選定地塊進行緩沖區分析，分析地塊周邊的配套設施情況。

圖7 堤防線緩沖區分析界面

4）規劃選址輔助。結合控規、土規、現狀、地質、地價等數據，對選定地塊范圍進行綜合穿透分析，并按照規劃信息、現狀信息、地價信息、監測信息進行分類展示，支持對相關信息進行匯總統計分析，為用戶提供直觀的項目用地規劃選址輔助評估，如圖8所示。

圖8 規劃選址輔助界面

5）項目選址。若上述規劃地塊滿足項目需求，則可通過繪制范圍線或導入CAD文件的方式選定該地塊作為項目首選或備選方案與招商或政府投資項目關聯，以便向投資方進行推介（圖9）。另外，系統還支持項目方案的規劃設計條件核實，通過規劃設計條件的動態微調，優化項目選址方案。

圖9 項目選址界面

4 結語

本文從長江新城當前的建設現狀、需求以及面臨的挑戰出發，針對長江新城在規劃建設管理起步階段出現的問題，以GIS技術為核心，設計并實現了長江新城規劃輔助決策“一張圖”系統，為城市規劃決策提供了有效的數據支撐和功能支持，有利于提高長江新城的規劃效率，促進長江新城的規劃科學化。下一步將在現有平臺的基礎上，借助先進的技術手段打造國土空間規劃實施監督信息系統，有效支撐國土空間規劃編制、城市設計、審批實施、監測評估預警全過程。