数字城市规划中异构系统协同探讨与实践

2013-08-06陈世宏姜波陈祥葱

城市勘测 2013年1期

陈世宏，姜波，陈祥葱

(哈尔滨勘察测绘研究院，黑龙江哈尔滨 150010)

1 引言

城市规划是根据国家方针、计划、政策及城市所在地区的自然条件、历史情况、现状条件等布置城市体系，确定城市性质、规模和布局，统一规划、合理利用城市土地。上世纪90年代以来，我国进入了加速城市化建设时期，在这一阶段，哈尔滨城市规模急剧扩张，人口快速增长。为满足城市发展要求，哈尔滨市同步开始城市规划信息化建设，其建设内容分为横向和纵向两个层面:

(1)横向建设

城市规划包含诸多平行的功能域，如设计、报建、审核、测绘等，这些职能分属于不同的部门(包括设计单位、联审大厅、规划局审批部门、执法大队等)。横向建设主要面向管理需求，以职能部门为用户对象，侧重于流程标准化和数据规范化。

(2)纵向建设

纵向需求来源于规划管理职能的从属关系，且该关系决定了信息的有向流动，即由各部门逐渐汇集于领导决策层，从更高的层次上实现城市规划的管理与决策。

哈尔滨市规划局在进行充分需求分析的前提下，利用数字城市建设的有利契机，构建了城市规划管理GIS体系，在满足横向应用的同时，逐步向纵深决策方向发展。本文以哈尔滨市城市规划GIS体系建设实践为例，探讨数字城市异构系统间信息与功能的协同，实现面向管理的应用系统向综合辅助决策的转变。

2 城市规划GIS体系建设

以规划电子报批(审批)系统建设为标志，哈尔滨开始了规划信息化建设。此后分阶段完成了城市规划地理信息系统、数字城市规划监察系统、三维规划审批等系统建设，体系构成如图1所示。

图1 城市规划GIS体系

(1)规划电子报批(审批)系统

规划电子报批(审批)系统是在AutoDesk公司的AutoCAD平台上进行定制开发完成，系统包括报批模块和审批模块，前者面向设计单位，以标准化的方式体现设计方案及指标表;后者面向审批部门，主要对设计方案的指标、参数进行审核验证。规划电子报批(审批)从数据源上实现了数字化，是城市规划信息化建设的基石。

(2)规划地理信息系统

规划地理信息系统于2004年建设，其目标是与规划管理信息系统协同，完成城市规划的日常审批工作。该系统进行了4期建设，其中一期和二期完成了规划信息建库及城市规划信息发布，三期、四期完成规划电子报批数据接入，并引入了三维应用。规划地理信息系统建成了覆盖城市总体规划、控详规划、电子报批、用地界线等信息的综合数据库，并运用WebGIS、RS等技术手段实现与规划管理信息系统的业务协同，已成为城市规划审批的日常性辅助工具。

(3)数字城市规划监察系统

数字城市规划监察系统于2008年建设，其目的是实现城市规划监察执法的数字化。该系统以规划审批数据为依据，运用VRS、GIS、无线通信等技术，实现城市规划监察数字化执法、现场办公、现场处置与行政审批同步，有效提升了城市规划监察执法的科学性和执法效率［3］。

(4)三维规划审批系统

三维规划审批系统于2010年开始建设，系统运用三维虚拟现实、GIS等技术，提供了日照、视域、控高、方案对比等多种分析功能，实现了三维可视化的规划审批。

整个GIS体系覆盖了城市规划批前、审批及批后管理，属于城市规划信息化的横向建设内容。三维规划审批系统是整个GIS体系的总纲，在信息综合的基础上实现了纵向辅助决策的部分职能。现阶段城市规划GIS体系逐渐倾向于城市规划辅助决策建设。

3 异构系统协同

在哈尔滨市城市规划GIS体系中，由于建设时间不同，面向的应用需求不同，在技术平台、体系架构及应用模式等方面均存在较大的差异。这种管理职能差异导致的系统异构为信息职能综合应用带来了极大障碍，所有系统虽属一个体系，但却无法形成有效协同。为整合已建成的应用系统，我们从数据和系统两个级别来实现异构系统协同。

3.1 数据协同

数据是信息的载体，从本质而言，城市规划的信息是具有统一性的。数据异构影响因素为数据格式，数据协同的主要工作为数据格式转换与标准化。

在现有体系中，存在三类数据:CAD线划数据、GIS空间数据和三维模型数据，分别存在于电子报批(审批)系统、规划地理信息系统和三维规划审批系统。协同策略为以空间数据(Shapefile)为链接点，将CAD线划数据通过二次生产转换为GIS数据，并建立三维模型与空间数据的匹配映射。

CAD线划数据主要应用于电子报批(审批)系统，除空间位置表达外，还承载了经济指标、设计方案等内容，无法进行直接的格式转换，必须通过数据二次生产完成格式转换与属性录入。在完成格式转换的同时，我们建立了哈尔滨市电子报批(审批)数据库，实现电子报批(审批)数据的集中管理。

三维模型虽然在空间位置上与GIS数据具有一致性，但由于数据单元、存储模式存在较大差异，基于空间位置的映射无法满足应用要求。为此，我们建立了三维模型编码体系，通过编码实现与二维空间数据的映射，原理如图2。

图2 GIS与模型映射关系

3.2 系统协同

异构系统协同是城市规划GIS体系整合的核心和难点。系统协同采用三种模式:

(1)数据库共享

城市规划的GIS系统虽然采用不同架构，但所有系统均部署于政务网且为同一领域服务，在信息访问、信息共享等方面不存在障碍，数据库共享具备可行性。图3展示了数字城市规划监察系统中的数据库共享策略，通过数据库共享数字城市规划监察系统可以获取规划管理和市地理信息中心的信息资源，与专属数据库共同支撑数字监察业务的运行。

图3 数字城市规划监察数据库布局图

(2)功能适配器开发

功能适配器属于定点功能协同，即通过定制的信息交换接口，由功能适配器实现数据内容和调用模式的转换，实现系统间的双向协同。图4所示为状态监听适配器原理图，通过该功能适配器可以实现规划管理信息系统报批状态与数字城市规划监察系统中报批状态(GIS数据)同步，由适配器屏蔽了二者在信息结构、数据格式、调用接口等方面的差异，实现系统协同。

图4 状态监听适配器原理图

(3)服务协同

无论是数据库共享和功能适配器开发，均只适用于同一体系、小范围内的系统协同，为实现范围更广、适用性更好的协同，较为理想的方案为采用基于SOA架构的服务协同。基于SOA的理念，数据、功能均可封装为服务，以WebService的方式进行调用，仅需遵循统一的数据交换标准(OGC等)即可实现系统协同［4］。目前，哈尔滨市正在开展相关平台的建设。

4 城市规划决策

“管理就是决策”，这是美国著名管理学家西蒙的名言。管理体系一般呈金字塔状，管理层级越高，决策所需求的信息量将呈级数增加，对辅助决策系统的信息综合和功能协同能力要求更高。在综合考虑信息表现力、数据容量和系统协同能力的前提下，我们选择三维GIS作为城市规划辅助决策的基础平台，并以此构建了三维城市规划审批系统。

在数据内容上，三维城市规划审批系统集基础空间数据、规划控制数据、电子报批数据和三维模型于一体，形成城市规划“一张图”;在功能上，系统融合了GIS空间分析能力和三维表现能力，达到所见即所得的目标。系统采用二三维联动的方式实现了与规划地理信息系统、规划管理信息系统的业务联动，并充分利用三维立体表现能力，加入了日照分析、控高分析、方案对比等功能，从数据、指标、感官等多个角度进行审批决策。