長株潭生態綠心總體規劃中地理信息應用創新研究

李云星,李俊儀,李如川

(1.湖南省第一測繪院,湖南 長沙 410114; 2.中國水利水電第八工程局有限公司,湖南 長沙 410004;3.湖南大學公共管理學院,湖南 長沙 410082)

0 引 言

長沙、株洲、湘潭3市(下稱“長株潭”)交會地有一片約 530 km2綠意盎然的土地,不僅是目前國內唯一的大型城市群生態綠心,也是全球最大的城市群生態綠心(下稱“綠心”),具有獨特的地理位置、經濟價值和生態價值[1]。綠心范圍內基礎地理信息、土地利用現狀及各類規劃要素信息是規劃和建設的重要基礎數據和依據。為助力綠心規劃和建設實現“創新、協調、綠色、開放、共享”[2],建成“生態文明樣板區、湖湘文化展示區、兩型社會創新窗口、城鄉融合試驗平臺”[3],需充分挖潛地理信息技術,創新融合綠心地理信息及相關大數據應用,以全面、科學、精準、翔實、可視和智能化方式與手段,高質量服務綠心總體規劃。

1 綠心規劃地理信息應用創新的基本思路

1.1 綠心規劃對地理信息的需求

綠心規劃實際是在綠心保護與建設過程中的地理設計和地理信息布局的時序空間安排再調整[4]。綠心國土空間、生態空間及城鄉空間等各類規劃關聯著豐富的地理信息,規劃時,應全面掌握規劃區域現有地理信息的真實狀況,以利于做好設計地理信息或地理設計,優化規劃方案,提升綠心規劃水準和質量。綠心規劃所需地理信息數據資料包括基礎地理信息、實景三維數據、國土空間規劃數據、土地利用管理信息、城市規劃數據、地名地址信息數據以及各類用途管理控制邊界線與范圍線等,基礎地理信息和實景三維數據是各種專題規劃數據的“底板”,也是多源異構多時相地理信息融合的基礎[5]。

1.2 探索高效利用綠心地理信息的路徑

通過整合、優化、完善綠心現有“一張圖”及規劃成果,創新三維可視化平臺建設,以管控數據為基礎,以全方位地理信息技術為依托,達到綠心規劃數據建設“全覆蓋”,分級審查“劃重點”,應用支撐“全流程”,技術服務“全方位”,實現綠心國土與生態空間管控、總體規劃及評估信息化。

2 綠心規劃地理信息技術應用與創新

2.1 歸集與分析有關資料

收集、分析和利用綠心包括地理信息在內的規劃各類相關資料,是做好綠心規劃的前提。綠心規劃相關政策、法規及多型總規控制信息與多樣化專題規劃設計信息,應能科學、準確、生動、直觀反映在規劃數據底板上,形成各種專題規劃設計成果(圖、庫、數、表、文),規劃數據底板的質量有賴于各類地理信息數據資料的基礎支撐。因而,需要全面收集資料,深入分析資料,充分發掘利用有價值的多源地理信息,為綠心規劃做好地理信息數據基礎支撐鋪墊。

2.2 地理信息融合與集成

利用綠心地理信息,對其基礎數據(基礎地理信息+控制性詳細規劃數據)、模型數據(人工三維仿真、傾斜攝影等現狀模型及城市規劃設計模型)和管控數據(城市設計與專項規劃數據)等多源多時相數據集進行分析、處理、融合集成,制作并優化適宜的地理信息“底板”與基礎數據形成“一張圖”[6],為綠心規劃分析和提取各類地理信息數據的參考、比對和設計所需提供便利。

2.3 技術改造升級支撐數據治理

借助ICT、AI,突破安全體系改造、基于網絡的變化發現、網絡化立體獲取、一體化智能處理、地圖自動綜合等關鍵技術,按需定制4E標準化產品[7],以地理實體及其空間身份編碼(SIC)為索引,搭載結構化、半結構化和非結構化的多樣化信息,集成公共專題數據、互聯網抓取數據和物聯網感知數據,經服務化、池化,助推建設時空大數據平臺,在線或離線提供數據、接口、功能和知識服務[8]。整合基礎地理信息數據、城市現狀三維模型數據、規劃三維模型數據、城市設計模型數據、控制性詳細規劃數據、專項規劃等數據,通過進行梳理、收集、預處理、數據整合、數據檢查、數據入庫和數據更新,形成管控數據資源池,作為基礎數據支撐。

2.4 建設綠心總體規劃管理平臺

基于GIS及三維圖形渲染技術,依托三維仿真、傾斜攝影等技術,以標準規范和管控規定為依據,按層次化設計思想,建立不同層次間相互獨立,具有高度穩定性、適用性和可擴展性的規劃信息管理平臺,進行可視化、可量化、智能化科學規劃,更優支撐和服務綠心規劃,助力政府對綠心項目進行科學決策、精細管理和高效建設。示例1,底板數據管理平臺界面,如圖1～圖3所示。

圖1 DOM底板

圖2 實景三維底板

圖3 實景三維景觀瀏覽

示例2,土地利用與“三區三線”等規劃基礎參考數據實施分層管理界面,如圖4～圖9所示。

圖4 地理國情圖層

圖5 第三次國土調查圖層

圖6 永久基本農田圖層

圖7 生態紅線圖層

圖8 城市邊界圖層

圖9 地名地址套合圖層

2.5 智能管理綜合分析利用數據

集成GIS采集編輯、存儲管理、處理變換、空間分析與統計(主要包括拓撲疊合、緩沖區分析、數字地形分析、空間集合分析等)和產品制作演示(地圖輸出的表現形式包括立體圖、等值線圖、暈線圖、點值圖、動線圖以及符號圖等)等功能,實現分析多源數據、管理成果、管理會議、管理項目、審查方案、推演方案和系統維護。

(1)利用疊加分析,提取綠心規劃邊界等相關信息

利用1∶1萬基礎地理信息數據庫、第二次全國地名普查數據庫、第三次國土普查數據庫、地理國情普查與監測數據庫、農房一體確權登記發證數據庫等數據,從中提取融合最新行政界線。依據禁止開發區、限制開發區和控制建設區3個空間管制分區,結合各地“三區三線”[9]與省級政策導向,劃定綠心規劃邊界。

(2)融合集成“底板”,增強地理信息空間分析功能

按照專題規劃的特點和需要,優選時相新、影像分辨率高、精度好的地理信息數據,制作專題規劃地理信息融合底板數據,可以是4D(DLG、DOM、DEM、DRG)的單型參考數據[10],也可以是多型組合數據,如DLG+DOM、DOM+DEM,以及由此衍生的各種新型基礎測繪數據,如地形級、城市級、部件級實景三維等數據,上述數據都是基于GPS、RS、GIS及計算機技術的重要基礎地理信息,可以將地理要素分層、快速存取顯示,利用虛擬現實技術將地圖立體化、動態化,具有交互性、無極縮放、無縫拼接、多尺度顯示等特點,有身臨其境之感,具有路徑分析、量算分析和統計分析等空間分析功能[11],可快速準確辨識地理實體,方便自動化量測長度、高度、角度、坡度、面積及體積等信息,如圖10～圖12所示,為專題規劃圖編制提供重要科學依據。

圖10 實景三維距離量測

圖11 實景三維高度量測

圖12 實景三維面積量測

2.6 輔助綠心的科學規劃和決策

利用規劃區域人工精細三維模型和綠心景觀設計三維模型,準確提取出讓地塊的建筑高度、視線通廊、城市天際線[12]等核心控制要素,科學編制規劃景觀分類分區、建筑色彩、公共空間,以及交通、生態、功能定位與分區。依托GIS+可視化技術對實際項目進行風貌審查,優化綠心地理實體空間布局,對綠心規劃設計項目虛擬場景進行實時瀏覽、調整、比選等,強化從立體視角整體把握國土空間土地資源利用、生態布局及項目建設情況,輔助規劃審批科學決策[12]。例如,以地理信息為載體,將專題規劃信息的設計思想和地理設計成果表達呈現出來。以“一張圖”為載體,實現城鄉和景觀風貌管控數據的有效整合,為用戶提供自由的圖層疊加功能,以可視化的形式全面展示建設項目相關管控數據,加強重點地段、重要類型設計對象在形體、色彩、體量、高度和空間環境等方面管控規劃設計[13]。

2.7 拓展綠心地理信息成果應用

構建“分布存儲、邏輯集中、時序更新、共享應用”的實景三維中國[12]湖南節點之綠心版本。充分利用湖南新型基礎測繪建設成果,推動傳統按尺度分級測繪向按實體屬地測繪、多尺度數據庫向無尺度地理實體素材庫、全要素統測向權威機構提供權威要素、各自獨立編碼向統一唯一編碼、固定產品提供向典型產品和按需組裝與自動綜合服務轉變[6],為綠心規劃提供多樣化、可靠、好用的地理信息數據。

3 結 語

在長株潭綠心總體規劃實踐中,探索地理信息集成、融合、服務和支撐規劃設計業務的思路和方法,充分利用地理信息與技術,挖掘其基礎支撐,賦能規劃設計業務管理應用,拓展新型基礎測繪、實體測繪、實景三維等新理念和GIS技術創新應用,從而實現科學、高效、精準、可視、直觀與智能化高質量規劃設計和管理效果。