省级数字城乡规划管理基础支撑平台建设和应用

2015-10-21周生元车黎刚

建筑工程技术与设计 2015年30期

周生元　车黎刚

摘要以江苏省数字城乡规划信息系统建设为例，按照云平台设计理念，采用SOA技术架构，对省级数字城乡规划系统的建设目标、体系框架、技术路线以及数据更新与共享机制等进行了研究，对项目建设的关键技术进步了分析，提供了一套完整有效可行的省级数字城乡规划管理基础支撑平台建设方法。

关键词：城乡规划 GIS 数据资源池数据立方体模型

0 项目背景

为积极稳妥推进新型城镇化建设，实施江苏特色的新型城镇化发展战略，促进城乡统筹发展，推进美丽江苏建设，江苏省委办公厅、省政府办公厅关于印发《全省美好城乡建设行动实施方案》的通知，提出建立城乡规划“一套图”制度，构建全省城乡规划管理信息系统，建立省级城乡规划管理信息平台，制定城乡规划成果数据标准，推动市、县（市）规划管理信息系统建设，加快实现省市规划信息系统的衔接融合。以次为契机，开展省级数字城乡规划管理基础支撑平台建设和应用研究，以省级系统为核心，建立省、市、县三级城乡规划共享协作机制，研究制定城乡规划信息化数据标准体系、整合城乡规划资源、建立信息共享平台，为省城乡规划的科学编制、协调实施、有序管治提供技术支撑，提高规划实施的准确性和科学性。

1 框架设计

1.1 数据标准体系建设

建立面向全省统一的数字城乡规划数据标准体系（见图1），制定城乡规划管理全过程的数据标准和技术规范，在充分利用国家、行业现有标准的基础上，编制了《江苏省城市总体规划成果数据标准》、《江苏省城市总体规划成果CAD制图规范》、《江苏省城乡规划编制成果要素编码与符号样式规范》、《江苏省城乡规划编制成果报备规范》、《江苏省区域规划成果数据标准》、《江苏省历史文化保护规划成果数据标准》、《江苏省历史文化遗存信息数据标准》、《江苏省风景名胜区规划成果数据标准》、《江苏省风景名胜区规划成果CAD制图规范》、《江苏省规划编制单位技术人员信息数据标准》等。

1.2 基础支撑平台设计

采用层次化的设计思想方法，在SOA框架支持下，搭建基于四层云框架的省级数字城乡规划管理基础支撑平台，实现不同层次间的松散耦合性，充分保障系统的高度稳定性、实用性和可扩展性（见图2）。其中：云基础设施层（IAAS）满足省、市、县三级规划管理部门的数字城乡规划信息化管理应用基础设施需求，最终实现省市县三级联动；数据层（DAAS）围绕城乡规划管理（省、市、县）三级数据交换体系，构建综合数据汇聚互通的“数据中心”，为省级城乡规划应用提供海量的数据支撑，建立安全、便捷的数据访问机制；平台层（PAAS）建立支撑数字城乡规划信息系统开发的一体化集成环境；应用层（SAAS）建立面向具体业务的应用系统，实现各类用户的便捷应用；此外，通过门户（Portal）技术实现的统一信息门户，为不同用户提供“一站式”登录服务。

图2基础支撑平台总体架构

2 功能实现

2.1 城乡规划综合数据汇聚互通的多层级统一“数据中心”

省级城乡规划管理信息系统首先承担的是城乡规划综合信息的“数据中心”的角色。各地市规划主管部门、规划设计部门提交的各项编制成果数据，利用配套工具纳入平台进行集中存储管理；各地市上报的规划审批和规划实施管理的统计性数据、省级规划管理部门的重大项目选址数据、电子报建数据，市、县城乡规划主管部门、测绘部门提交的基础背景数据、国土、交通、统计、环保、旅游等部门“多规融合”的专业共享数据，均纳入到省城乡规划综合数据中心进行存储和管理。

2.2 多方共享、持续更新的城乡规划综合数据的“管理平台”

省级城乡规划管理基础支撑系统同时也是省、市、县三级规划综合数据的基础“管理平台”（见图3）。在实现基础地理数据、规划编制成果数据、规划实施管理数据、社会经济等各类数据的汇聚外，开发了质检入库、动态更新、查询浏览、运营维护和安全保障等功能，为相关数据的持续更新和共享利用提供运维支持，并支撑各种业务功能的便捷应用。

2.3 动态、权威的城乡规划信息“共享平台”

省级数字城乡规划信息“共享平台”，实现基础空间信息、各类城乡规划成果信息以及各地市、县交换的图形数据的浏览、查询和共享，帮助省、市、县各级规划主管部门以最直观、便捷的方式查询全省城乡规划数据和规划综合信息。

2.4 便捷管理、有效监管“应用支撑平台”

针对省级规划部门的业务需求，研发城乡规划管理与分析子系统、城乡规划编制支持子系统、重大项目选址支持子系统、城乡规划实施动态监测与分析子系统等，为相关各项规划政務管理等提供应用支撑。

2.5 稳定开放、灵活拓展的城乡规划业务“基础支撑平台”

采用SOA架构和“业务基础支撑平台”的思想，构建了省城乡规划信息化的框架平台，支持“数字规划”的多种规划应用拓展，支持基础地理信息共享服务平台相关应用的扩展，为规划部门提供规划专业信息的综合服务。

2.6 信息透明、政民互动的城乡规划“公众服务平台”

城乡规划信息公众服务子系统，强调城乡规划的民主和公开，为建设单位及普通公众提供规划信息的发布服务，增强规划公示、公众参与的内容和功能，促使规划服务网站向功能化网站发展，提高规划公众信息的服务能力，提高公众参与和公众服务的力度。

3 关键技术分析

3.1 省级数字城乡规划数据标准及资源目录体系的创建

省级城乡规划管理以区域统筹，宏观指导为主，其内容体系庞大，标准化和系统化难度大，为此省级数字城乡规划数据资源目录分类的设置，首先要求大类能覆盖省级规划管理各业务领域及相关知识范畴，能正确反映类目间的概念逻辑关系和业务逻辑关系，并可保持相对稳定。其次，数据资源目录分类既要体现省级规划业务信息特点，又要考虑目录管理者和使用者的实际需求。在目录中，同等级别的目录和上下级目录均符合事物本身的逻辑序列，每一个类目在体系中的位置是唯一的，其上级类目也是唯一的，并且和同位类目所覆盖的范围是相互排斥的。此外，同级类目的设置，具有一定的灵活性，保证在增减类目时，不破坏原来建立的分类，最终形成符合省级城乡规划管理应用需求的一套数据标准，并通过配套工具的可视化规则灵活配置，支持配套工具对数据标准变化的动态适应，保障标准的易于推行。

3.2 多层级空间数据同步和复制技术

省级数字城乡规划管理一张蓝图，数据交换涉及到省市县三个层面，存在数据结构不一致，数据分布存储、数据交换实时性要求高等空间特性，空间数据的实时同步技术难度大。

省级数字城乡规划基础支撑平台的空间数据同步和复制技术，在要素级别上捕获资源库空间图层的数据更新（包括新增、编辑、删除）记录，并对数据资源库中增量数据进行抽取，在秒级响应时间内同步至目标库。该技术最大特点一是可实现实时增量更新，能够实时捕获数据库的更新变化，并通过订阅/发布模型将变化的记录提供给订阅者，具有实时、高效的特点。另一特点则是支持批量稳定同步，实现对多源多种格式空间数据的同步过程，具有大批量、高效的数据抽取优势，实现对空间图层从源库到目标库的实时同步更新。（如图4）

3.3 省级城乡规划多维数据立方体模型的建立

省级城乡规划管理涉及的部门多、数据量大，数据来源多、数据格式不统一，要满足各类统计分析的多样性和便利性要求，保证数据的统一性和易读性，必须采用数据仓库技术，建立多角度，多层次，多指标的分析模型，实现业务应用与业务模型的剥离，让模型可变性更强。

省级城乡规划多维数据立方体（时间、空间、因子等）采用星型模式构建，通过梳理形成包含7大项、43子项近千个城乡规划指标，并分析相应指标和维度的基数，解析不明确的关系，最终定义模型的时间、空间、因子的多维度表达，形成了综合多角度，多层次，多指标分析的联机事务分析模型。它将从各类数据源（数据库、数据仓库、平面文件）中精心筛选出来的“黄金”数据创建成多维数据立方体。立方体是按省级城乡规划业务的多维因素分析模型的设计创建，通过对多维数据立方体的分析，用户可以辨明趋势、跟踪业务运作、创建高效的统计汇总报表。该模型全面支持各种联机事务分析，如上钻，下钻，切片，旋转，切块等。

3.4 省级城乡规划决策支持可视化动态建模技术

省级城乡规划管理面临城乡规划的统筹和指导需要复杂的数据分析和决策。在实际决策过程中，由于影响决策因子多，应用需求多变，而传统的建模技术耗时久，模型复用度差，因此需要建立动态模型管理技术，从而实现快速建模，满足应用对于模型的需求。动态建模技术需要把要解决的问题划分为一些简单的、基本的问题，这些问题一般都有常规的、较为标准的模型，利用己有的模型进行组合，来建立所求问题的模型，因而大大减少了建模的重复性工作，易于求解，也便于使用和修改。

动态模型管理技术按将模型标准化为指标、公式和参数，指标由公式加参数运算完成，标准化的模型结构采用数据库的组织形式进行存储，可以將不同类型的模型进行统一管理，并为模型的组合打下基础。同时，模型公式由于涉及到不同模型的核心算法，所以采用结构化加非结构化方式混合处理，模型公式的字典存储在标准化的模型中，模型公式本身采用文件系统存储（如图5）。

3.5 多级节点在线服务的数据池化技术

省级数字城乡规划管理支撑平台，网络复杂、节点众多、数据实时访问量大，因此需要采用多节点的数据池化技术来提升系统的响应性能，解决系统运行的效率问题，统一均衡、协调、共享和调度池中的资源，将常用的服务或事物操作的过程结果或最终结果存入缓存池中以备使用，以提高服务响应速度，提高事物操作的效率，减少用户等待响应的时间。

其基本原理为：当系统调用某服务进行分析时，如果该分析操作早已完成而结果也已存入内存，则该服务便可跨过分析操作而直接从内存中提取结果。服务控制器用来在一级服务池中寻找相关服务，然后对应一级服务池的服务资源平衡表来进行资源平衡，最后确定运行的相关服务。这样可以平衡服务资源的使用，以提高系统效率和降低响应时间（如图6）。

4 结语

省级数字城乡规划管理基础支撑平台建设和应用，研究并建立了一套省级城乡规划数据标准体系，编制了江苏省区域规划、城市总体规划、历史文化保护规划等10个规划成果数据标准和规范，有效推进了江苏省城乡规划工作标准化和信息化，提高了全省城乡规划管理规范性；项目形成了涵盖基础数据、规划编制数据和规划管理数据的集“空间基础本底、省市县联动一体、多规融合”一体化的省级城乡规划数据资源目录体系，并据此形成省级城乡规划综合数据体系，完成了区域规划、区域专项规划、总体规划、历史文化保护规划、省市县规划管理实施等数据的入库，为全省城乡规划编制和管理提供数据支撑。项目构建的基于云架构支撑应用平台，为全省城乡规划管理部门提供一套功能全面、便捷、适用，集成城乡规划编制、成果应用管理、信息共享等功能一体的综合信息平台，为全省城乡规划编制、规划实施管理、规划监督提供技术支持；项目建立的省市县城乡规划信息联动管理的工作机制，推动了各市、县（市）建立健全规划管理信息系统工作，有效整合城乡规划信息资源，实现了城乡规划信息资源化，为全省城乡规划编制、实施管理、监督检查提供了有力的数据和技术支持；在创建美丽江苏建设过程中，本系统是一项不可或缺的重要内容。

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