村镇区域空间规划技术集成与应用平台的设计与开发

2015-11-02吴智刚张鹏涛赵耀龙

华南师范大学学报（自然科学版） 2015年5期

吴智刚，张鹏涛，赵耀龙，甘　梅，袁　婷

(1.华南师范大学城市与区域发展研究中心，广州 510006；2.华南师范大学旅游管理学院，广州 510006；3.华南师范大学地理科学学院，广东省智慧国土工程技术研究中心，广州 510631)

吴智刚1,2*，张鹏涛1，2，赵耀龙3，甘梅1,2，袁婷1

我国虽然在村镇规划建设管理领域已经取得了一批共性技术，但仍缺乏村镇区域层面的规划技术开发以及技术集成和系统研究．在村镇区域空间规划和技术集成的过程中，利用和产生具有海量数据特征的各类空间和非空间的数据，通过集成平台实现大量规划数据的管理，其中业务流程和数据流程是集成的关键．文中从减化业务流转过程和降低系统应用复杂性出发，研究村镇规划建设信息一体化的集成管理模式，开发村镇区域空间规划技术集成应用平台，形成村镇区域空间规划技术标准与规范，为村镇空间规划技术的推广应用提供技术支撑．

区域空间规划；技术集成；应用平台；设计

改革开放以来，我国经济迅猛发展，村镇的发展值得关注[1-4]．此外，地处我国发达地区的农村地区非农产业发展迅速，非农建设用地快速扩张蔓延，已初步呈现城镇经济的雏形[5-6]．20世纪 80年代，以费孝通为代表的社会学者推动了村镇研究的兴起，大规模的村镇规划理论研究也得以开展[7-8]．自从十六届五中全会之后，新农村建设蓬勃展开，村镇规划的研究也进一步深化，开始关注村镇规划与城市规划的差异性[9-10]，将村镇规划与城镇化的概念相区别，通过提倡生态保护、资源集约、文脉延承、场所精神等村镇规划设计理念，突出村镇规划的“特色规划”定位，指导具体规划实践．在项目实践方面，1982年国家建委及农委颁布了《村镇规划原则》，是我国当代村镇规划实践的起点，村镇规划设计实践自此陆续展开．“建设社会主义新农村”重大任务的提出，掀起了村镇规划的热潮，2006—2008年间，全国上下编制了大量的村镇规划，这些规划任务主要集中于改善基础设施、进行道路硬化、安装太阳能路灯、统建住宅等．这些规划虽然大幅提升了村镇硬件，但仍然不可避免地应用了城市规划的常规手段，继而不能适应村镇的地方社会生活，造成了大量的资源浪费．

现行的村镇规划编制体系是相对于城市规划而言的，在计划经济二元结构、城乡分割行政管理体制下形成，存在以下问题：重镇规划，轻村庄规划；重单个村庄的建设规划，轻村庄体系规划；各层位规划的衔接不够，村镇规划缺失上位指导；缺乏分类指导，规划的针对性和可操作性较弱[11]．总的来说，我国虽然在村镇规划建设管理领域已经取得了一批共性技术，但仍缺乏村镇区域层面的规划技术开发，更未进行该领域的技术集成和系统研究[12]．

我国村镇规划发展呈现如下趋势：(1)背景：从城乡分割走向城乡统筹；(2)目标：从单一走向多元；(3)视角：从个体走向区域；(4)范围：从全面铺开走向重点有序；(5)途径：从经验走向技术．

未来的村镇规划需要在城乡统筹的背景下，其目标扩展到经济发展、环境与历史文化遗产保护、资源调控、乡村建设、公共安全和公共利益等多个领域，并开始向村镇区域空间规划转变．因为，我国经济社会发展的阶段决定了村镇规划的视角必然是从关注个体村庄转向区域协调，从单个的镇区规划、村庄建设规划，到镇域居民点、空间等资源的统筹考虑．在我国的东部沿海地区，随着工业用地需求紧迫性的凸现，村镇合并力度加大也是使村镇规划从个体走向区域的一个有力体现．再者，近年来县市域统筹规划的运作让村、镇布局提升到与城市在一个层面共同协调的地位．

此外，由于村镇区域在经济实力和规划范围上的弱势使得现有的规划途径在先进技术手段上的应用较为缺乏，即国内村镇区域规划技术理论落后于村镇建设发展速度，还没有形成完整系统的村镇区域规划理论，导致现有的研究成果难于指导具体实践．因此，村镇区域空间规划技术研究的重要性可见一斑．

研究发现：在村镇区域空间规划的过程中，将会利用和产生具有海量数据特征的各类的空间数据和非空间数据．为了实现大量规划数据的管理和为规划的实施、查询提供有效的支持， “十二五”项目课题六“村镇区域空间规划与土地利用优化技术集成示范”需要集成村镇区域空间规划技术，并通过集成平台的建设使之实现．因此，村镇区域空间规划技术集成与应用平台设计与开发是村镇规划发展的必然要求和必然趋势．

本文从减化业务流转过程和降低系统应用复杂性出发，研究村镇规划建设信息一体化的集成管理模式，开发村镇区域空间规划技术集成应用平台，形成村镇区域空间规划技术标准与规范，为村镇空间规划技术的推广应用提供技术支撑．

1　需求分析

1.1技术体系和规范需求

村镇区域空间规划涉及的技术主要有：村镇区域地理信息卫星快速测高与精确定位技术、村镇区域综合发展评价技术、村镇区域集约发展决策支持系统开发技术、村镇区域土地利用智能化系统开发技术、村镇区域空间规划技术、村镇区域空间规划技术集成平台开发技术，由具体功能实现分为27个子技术，同时各子技术具备相应的技术指标、规范、导则．通过以技术和规范结合的村镇区域空间规划技术体系为我国村镇区域空间规划提供全面的技术支持．

1.2业务流程

村镇区域空间规划主要的业务流程将由3个部分构成：信息采集与处理、村镇区域发展建设评价与整治、村镇区域空间布局和优化技术集成与应用．各流程步骤都可看成一个大模块，各个大模块都由若干子模块构成，各大模块间由子模块作为业务内部的衔接点进行衔接配合．其中，3个流程特别是子流程中所涉及的数据使用和处理存在着数据的共享，因此，村镇区域空间优化技术集成是基于不同流程内部的数据输入输出模式，由此可构建一个基于业务流中数据资料共享、调用的业务流程体系．

表1　村镇区域空间规划业务流程组成表

1.3数据需求和流程

村镇区域空间规划需要的基础数据大体可以分为空间数据和非空间数据，以及空间数据的元数据．其中空间数据包括土地利用数据(“二调”数据、基础地理信息数据、土地利用现状数据、土地利用规划数据)和农用地分等定级数据(定位基础数据、行政区划数据、县级分等基础信息等)；非空间数据包括测量资料、自然气象资料、水文及水文地质、地质与地貌、土壤条件、生态环境条件及资源条件等；元数据包括数据集元数据(编目信息、数据集所属标识、数据集内容信息、数据集说明信息、空间元数据参考信息等)和图幅元数据(标识信息、图幅范围信息、空间参考系信息、数据集继承信息、数据质量信息及产品发行信息)．

村镇区域规划数据构成复杂，而应用环境要求又相对简单，因此，数据的合理化组织至关重要．在数据组织的过程中，需要进行异构数据的融合．异构数据融合包括空间异构数据融合以及空间数据与非空间统计数据的一体化．

1.4功能需求

村镇区域空间规划技术集成与应用平台主要实现数据共享管理和业务支撑应用两方面的主要功能．其中数据共享管理包括数据检查及建库、数据存储管理、基础数据维护及数据备份与恢复等功能，业务应用包括数据信息补充获取与整合、数据信息时间序列分析、村镇区域建设发展评价、山区生态化整治规划设计及村镇区域空间设计与优化等功能．

2　总体设计

2.1设计原则

村镇区域空间规划技术集成与应用平台建设涉及到空间规划信息数据源、数据库系统、GIS平台系统等内容，结构复杂，工作量大，并具有一定的技术难度．在平台建设过程中主要遵守：先进性与实用性相结合的原则，统一规划、统一标准及统一组织实施的原则，建立数据共享机制的原则，尊重历史与照顾现实的原则，规范性与开放性原则及安全保密原则．

2.2设计思路和总体结构

该平台的设计需综合分析本项目前5个课题形成的村镇区域空间规划相关技术以及本课题前3个子课题形成的技术标准与数据，找出基础空间数据和规划数据等不同类型数据的标准和数据之间的耦合关系，并借助现代计算机信息和地理信息系统技术手段，集成先进、适用、具备可操作性的关键技术，集成村镇区域基础地理信息数据库、空间规划数据库、地质地貌生态数据库、经济社会数据库、遥感卫星数据库、土地利用数据库及元数据库等，设计和开发简单实用的村镇区域空间规划技术集成与应用平台，其总体技术架构如图1所示．

2.3体系架构设计

(1)网络结构．村镇区域空间规划技术集成与应用平台的网络逻辑结构见图2．

(2)逻辑结构设计．村镇区域空间规划技术集成与应用平台的总体逻辑结构图设计见图3．

平台系统分为4个层次：

①基础数据层．包括村镇区域基础地理信息数据库、空间规划数据库、地质地貌生态数据库、经济社会数据库、遥感卫星数据库、土地利用数据库及元数据库等七大类数据库．

②数据处理层．将提取到的基础数据层的数据进行管理、备份等．

③应用层．主要涉及到实际的数据处理过程，根据接入的数据实现村镇区域空间数据获取技术集成管理、村镇区域发展建设评价与整治技术集成管理和村镇区域空间布局和机构优化技术集成管理．

图1　村镇区域空间规划技术集成与应用平台总体技术架构图

Figure1The overall technical architecture diagram of village-town regional spatial planning technologies integration and application platform

图2　村镇区域空间规划技术集成与应用平台网络结构图

④表示层．主要是村镇区域空间规划成果表达与表单输出．

(3)功能结构设计．村镇区域空间规划技术集成与应用平台的功能结构主要分为前台与后台两部分．前台功能主要基于业务需求提供可视化决策支持，如数据的查询、应用、统计、分析及技术规范的管理等；后台中的数据管理系统、生态分析系统及规划设计系统针对需求进行注册反馈，此外还可以通过后台对数据进行修改、更新、编辑及按照相应的流程做规划，如图4所示．

图3　村镇区域空间规划技术集成与应用平台逻辑结构设计图

图4　村镇区域空间规划技术集成与应用平台的功能示意图

Figure 4The sketch diagram of function structure design of village-town regional spatial planning technologies integration and application platform

3　功能设计

村镇区域空间规划技术集成与应用平台主要实现两方面功能：数据共享管理和业务支撑应用,其功能结构如图5所示．该功能结构图包括了村镇区域空间规划技术集成与应用平台的前台功能和后台功能两部分．

3.1基于B/S结构的前台管理功能设计

B/S结构(Browser/Server，浏览器/服务器模式)是Web兴起后的一种网络结构模式，Web浏览器是客户端最主要的应用软件．客户机上只要安装一个浏览器，服务器安装SQL Server、Oracle、MYSQL等数据库．浏览器通过Web Server与数据库进行数据交互．

建立村镇区域空间规划技术集成与应用平台的研究重点在于：

(1)设计开发技术简单、部署简便、易于使用、适应好、实用度高的村镇区域空间规划应用平台；

(2)建立村镇空间规划动态模拟系统、规划数据库编制输出系统及规划数据表单编制输出系统等；

(3)实现覆盖村镇区域空间规划建设信息管理、村镇区域空间规划应用业务管理、村镇建设与基础设施管理、土地利用管理等系统功能管理．

因此，该集成与应用平台一个重要功能在于基于WebGIS技术对包括技术标准、规范、文本、图表、图形及元数据等在内的规划结果进行管理，如数据的查询、统计、分析、应用等功能，并在一定程度上实现智能化编辑．

3.2基于C/S结构的后台管理功能设计

数据管理功能体现在对数据的修改、更新和编辑等功能上，具体包括数据检查及建库、数据存储管理、基础数据维护、数据备份与恢复等；业务应用功能则体现在按照流程进行相关规划，该业务功能是对前5个课题及课题六的前3个子课题规划成果的集成，具体包括数据信息补充获取与整合、数据信息时间序列分析村镇区域建设发展评价、山区生态化整治规划设计及村镇区域空间设计与优化．

图5　村镇区域空间规划技术集成与应用平台的功能结构图设计

4　其他相关设计

为了更好地完成村镇区域空间规划技术集成与应用平台的各项功能，还需要对硬件网络环境、软件环境及数据库进行相关设计．其中，硬件网络环境建设主要包括：服务器、PC等终端设备，基本的输入/输出设备等；交换机、路由器等计算机网络；不间断电源(UPS)、防火墙、防雷等安全设备．软件环境建设主要包括操作系统、GIS应用平台及开发工具等方面．数据库设计包括应用构建平台、数据库建设内容、数据库内容规划及数据库详细设计．下面具体阐述下应用构建平台和数据库详细设计．

4.1应用构建平台

应用构建平台介于数据层与具体应用层之间，为应用快速与灵活构建提供支持，在技术上采用了基于村镇区域空间规划行业应用与相关技术构造相应的应用构建平台．该应用构建平台需要对数据库进行选择．本子课题应用平台的结构如图6所示．

4.2数据库设计

数据库建设的基本思路是：遵循数据整合集成和信息化的原则，采用“专题分层、空间联系”的模式开展数据库建设，即将基础数据(基础地形数据、正射影响数据、属性信息数据)和专题数据(空间信息数据、规划成果数据、规划管理数据)等进行分层，对空间数据和非空间数据进行规范整理和信息化，建立数据库，在统一技术框架下实现对不同专题数据的管理和应用．村镇区域空间规划数据库逻辑结构见图7．

图7　村镇区域空间规划基础数据库逻辑结构图

5　结论

村镇区域空间规划涉及到空间信息采集、生态地质地貌评价整治、村镇区域空间结构与布局优化，这三者既是村镇区域空间规划的流程，又是村镇区域规划定制和指导实施的必要有机组成部分，因此，对于这三者的集成是村镇区域空间规划示范和实施的必要条件．

在村镇区域空间规划的过程中，将会利用和产生包括区域的自然条件、社会经济发展、土地利用规划等各种信息，其中包括各类的空间和非空间的数据，因此村镇区域空间规划具有海量数据的特征．所以，通过集成平台实现大量规划数据的管理，将为规划的实施、查询提供有效的支持．在村镇区域空间规划的技术集成过程中，业务流程和数据流程是集成的关键．基于业务流程和数据流程，即保证了村镇区域集成平台的流程化工作的科学性，也保证了平台信息共享的现实性．

规划集成平台和数据库的建设是一个动态完善的过程，随着它们的完善，规划的管理效率和信息组织所体现的作用将越来越大．对于村镇区域空间规划数据具有地理上的分布式特征，随着计算机网络技术的发展和规划集成平台的构建，设置不同村镇区域平台间信息共享的机制成为了可能．因此，研究开发村镇区域空间规划技术集成与应用平台具有现实意义．

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【中文责编：庄晓琼英文责编:肖菁】

The Design and Development of Technologies Integration and Application Platform of Village-Town Regional Spatial Planning (VTRSP)

Wu Zhigang1,2*, Zhang Pengtao1,2, Zhao Yaolong3,4, Gan Mei1,2, Yuan Ting1

(1.Center for Urban and Regional Development Studies, South China Normal University, Guangzhou 510006, China;2.School of Tourism Management, South China Normal University, Guangzhou 510006, China;3.Provincial Center for Smart Land Research, School of Geographical Sciences, South China Normal University, Guangzhou 510631, China)

Although China has made a number of generic technologies in the field of VTRSP construction management, it still lacks planning technology development on the level of rural area, and systematic study for national science and technology support plan. The research shows that it will use and produce mass spatial and non-spatial data during the process of VTRSP, and achieve data management through the integrated platform. Among which, business processes and data processes are the keys to integration. Based on the reduction of work flow process and the complexity of system application, the integration management pattern of VTRSP construction information integration is studied and VTRSP technologies integration application platform are developed. Then the demonstration bases of different types of typical VTRSP technologies integration are set up and finally the technical standards and norms of VTRSP are formed. It can provide demonstration experience and technical support for generalization and application of VTRSP technologies.

village-town regional spatial planning (VTRSP); technologies integration; application platform; design

2014-11-18《华南师范大学学报(自然科学版)》网址：http://journal.scnu.edu.cn/n

国家“十二五”科技支撑计划重大项目(2012BAJ22B00，2012BAJ22B06)

吴智刚，教授，Email:61359359@qq.com.

TU982.29

1000-5463(2015)05-0126-08