城市空间信息管理与智能式规划平台研究

张新长，郭泰圣，陈明辉

（1.中山大学 地理科学与规划学院，广东 广州 510275；2.东莞市地理信息与规划编制研究中心， 广东 东莞 523129）

城市信息化进程的发展需要规划工作者更客观、全面地分析城市发展的现状，评估城市未来的发展趋势。因此，城市规划信息化具有深层次转变的必要性[1]，充分利用GIS技术管理规划空间数据资源，搭建面向服务的新一代城市规划信息平台[2]，实现智能式的辅助决策[3]显得尤其重要。

在规划信息化建设过程中，尽管取得了一系列成果，但仍存在以下问题：①空间数据资源的“信息孤岛”现象，数据库建设仅从具体业务应用需求出发，在实际工作中面临多源数据融合、信息实时共享的挑战[4]；②空间数据更新的周期长，自动化程度不足，迫切需要利用增量更新技术保障数据的现势性与完整性[5]；③业务系统彼此之间独立，缺少功能与数据资源之间的协同与联动，影响规划业务工作的处理效率；④规划审批与辅助决策系统的智能化水平有待提高，对于空间数据深层次价值的挖掘不足，规划决策的支持作用受到局限。鉴于此，本文以“东莞市城市空间信息管理与智能式规划平台”的建设与应用为例，提出了以城市空间数据资源管理为基础，以智能式规划为突破口的建设思路，从标准体系、数据建设、数据管理和应用服务等4个层面构建空间数据资源管理与智能式规划体系。项目成果促进了空间信息资源的深层次利用，有助于实现规范化、协同化、智能化的规划信息应用与服务。

1 总体框架

项目主要从基础层、管理层、应用层和服务层4个层面构建“空间信息资源管理与智能式规划”体系，如图1所示。

基础层通过制定空间数据标准体系,构建规范、统一的数据库，为规划应用奠定数据基础；管理层利用空间资源数据管理平台实现了多源异构数据一体化的管理及空间数据的自适应动态更新；应用层搭建了规划审批体系、生态控制线监测与预警系统、城市三维规划辅助决策系统等，为城乡规划提供重要的应用实践；服务层充分利用体系中的数据与系统资源，为规划设计、规划编制、规划方案评估、规划审批、规划成果展示提供智能式的服务支持。

平台建设内容主要包括：①城市空间信息的一体化管理；②自适应的空间数据动态更新；③智能式规划审批系统体系；④基于GIS与人工智能的规划决策支持应用。

2 城市空间信息的一体化管理

以国家标准、部门标准为基础，参考行业标准及实际应用情况，制定东莞市城乡规划空间数据标准体系，对现状地形图数据、地下管线数据、总规、控规、市政及专项规划数据的格式、内容、质量、处理流程进行统一规定。

建立统一的规划数据管理平台，对城乡规划建设管理中的多源异构数据进行一体化管理，把规划业务中形成的AutoCAD数据进行规范整理并无缝转到GIS数据库中[6]。通过构建资源目录，在同一平台上实现数据资源目录管理、符号化、数据查询、数据提取和地图出图等功能，如图2所示。

3 自适应的空间数据动态更新

空间数据库的更新是维护空间数据现势性的主要手段。项目从增量更新与数据完整性维护的角度出发，提出了自适应的矢量数据增量更新方法，以同名对象匹配为切入点，实现对象接边与空间冲突的检测与处理[7]，保证了空间数据的现势性，如图3所示。

4 智能式规划审批系统体系

在城市规划技术标准与流程规范的基础上，搭建东莞市智能式规划审批系统体系，贯穿规划设计、数据监理、方案审核、数据建库入库全流程，提供智能化的工具；实现了自动化的经济指标统计、审核与方案入库，提高了规划编制和审批的效率，使业务流程更规范、高效[8]，如图4所示。

5 基于GIS与人工智能的规划决策支持应用

5.1 基于遥感的生态控制线监测与预警

充分利用遥感和GIS方法，对东莞市生态控制线内的违法用地进行动态监测与预警。

1）对东莞市2010年SPOT影像进行解译，得到东莞市土地利用现状数据。通过叠置分析、外业调查和内业核查，得到生态控制线内违法用地的数量和空间格局。

2）利用谱间特征阈值法和混合像元分解法，实现东莞市建设用地的自动提取。

3）建立东莞市生态控制线内违法用地评价体系，对涉嫌违法用地的数量、空间格局以及驱动力机制进行分析与评价。

4）采用神经网络模型建立违法用地与其驱动力的定量关系，得到演变趋势[9]。

5）采用元胞自动机(CA)模型对控制线内的建设用地进行模拟，得到未来几年内控制线内最有可能出现的新增违法用地，提出预警及针对性的对策。总体技术路线如图5所示。

5.2 智能式规划建设三维仿真模拟

三维仿真技术为规划设计方案的展示与对比提供了有效的手段[10]。智能式规划建设三维仿真模拟平台是综合地上、地面与地下的地理信息，利用计算机虚拟现实和三维仿真等技术，实现设计图纸数据规整、设计模型快速成型、三维浏览应用等功能的一体化智能系统平台。系统为城乡规划决策者提供全方位、直观的各种设计方案模型的单体和整体效果，实现规划方案的对比和比选，同时具有规划分析、空间分析、地质分析、拆迁分析、方案对比、事故仿真模拟和预案演练等功能，提供规划决策支持，如图6所示。

6 实施效果

“东莞市城市空间信息管理与智能式规划平台”在规划数据入库、查询、管理、电子项目报批、辅助决策等方面得到了广泛应用。

1）“规划空间数据资源的一体化管理”解决了以往数据散乱、共享程度低的问题，在统一的平台上管理多源异构的各类空间信息数据，真正做到“一体化”，为城乡规划建设工作提供了强有力的数据支持。

2）自适应空间数据动态更新机制以要素和任意图幅为单位，解决了城市空间信息数据快速更新存在的瓶颈问题，大大节约了数据生产和更新的成本，压缩了数据的更新周期。

3）智能式规划审批系统应用于城乡规划建设当中，保证了指标核算的准确性，提高了规划管理部门的工作效率和自动化水平。

[1]樊慧萍，毛海亚，陈韵. 地理信息技术在城乡规划领域的应用现状[J].地理空间信息，2012，10(6): 9-17

[2]李德仁，邵振峰，杨小敏. 从数字城市到智慧城市的理论与实践[J].地理空间信息，2011，9(6)：1-5

[3]Rodrigues C，Simão J.A GIS-based Multicriteria Spatial Decision Support System for Planning Urban Infrastructures[J].Decision Support System, 2011: 720-726

[4]郭仁忠，刘江涛，彭子风，等. 开放式空间基础信息平台的发展特征与技术内涵[J].测绘学报，2012(3)：323-326

[5]Lin Yan, Liu Wanzeng, Chen Jun. Model Spatial Database Incremental Updating Based on Base State with Amendment[J].Procedia Earth and Planetary Science, 2009(1): 1 173-1 179

[6]袁源琳，张新长，黄健锋，等. AutoCAD地形图数据规整入库的研究与应用[J].测绘通报，2013(5)：84-88

[7]张新长，郭泰圣，唐铁. 一种自适应的矢量数据增量更新方法研究[J].测绘学报，2012(4)：613-619

[8]陈明辉，高益忠，丁伟.建设项目电子报批系统研究与实现[J].城市勘测，2008(5): 31-35

[9]黎夏，叶嘉安.基于神经网络的元胞自动机及模拟复杂土地利用系统[J].地理研究，2005(1)：19-27

[10]李德仁，赵中元，赵萍.城市规划三维决策支持系统设计与实现[J].武汉大学学报：信息科学版，2011(5): 505-509