地理信息服务下的“两规”协同管理技术——以天津市为例

阮柏林，廖 浪

(1. 天津市国土资源和房屋管理研究中心，天津 300042； 2. 天津市粤城信息科技有限公司，天津 300017)

2013年12月，习近平总书记在中央城镇化工作会议上指出，“在县市通过探索经济社会发展、城乡、土地利用规划的‘三规合一’或‘多规合一’，形成一个县市一本规划、一张蓝图，持之以恒加以落实”[1-2]。2014年3月，国务院要求“推动有条件地区的经济社会发展总体规划、城市规划、土地利用规划等‘三规合一’”。2014年11月，天津市土地利用总体规划和城市总体规划(简称“两规”)修改工作相继启动，在规划编制层面达成诸多共识，实现一定程度衔接，但其离真正实现“两规合一”还存在较大差距，规划期内还需建立协同管理机制和平台，才能进一步实现从规划编制到管理实施落地全程深度融合。

目前，国内外专家都在两类规划管理实施的衔接协同方面进行了积极有效的探索实践。从国外各类规划之间的关系看，经济规划和空间规划有机结合、相辅相成，同级规划相互协调、明确分工，下级规划遵循上级规划。但由于国情不同，规划体系不同，国外的经验更多只能从理论方面对本课题研究提供思路，可借鉴的实践经验则少之又少。国内上海、厦门、广州等大城市在“多规融合”理论研究的基础上，进行了积极有效的实践探索，其经验可以归纳为两种模式。一是改革行政体制的上海模式。上海市整合城市规划管理部门与土地管理部门，组建统一的规划与国土资源管理局，通过合署办公建立了规划和国土两部门“两规合一”体制。二是政策技术整合的厦门模式。厦门市构建了全市统一的空间坐标体系、数据标准和标准接口的业务协同平台，建立以发改、规划和国土为主，多部门协同的建设项目机制，将生态控制线、建设用地增长边界控制线等纳入地方立法，明确管理主体、管控规则、修改条件和修改程序，并制定系列政策保障制度，构建同一空间基准上无缝对接的“一张图”城市空间管理平台。两种模式比较而言，结合天津城市规划和国土规划分治管理的现状，厦门模式具有较好的借鉴意义。

1 技术方法

本文提出的“两规”协同管理技术方法包括一套完整的技术机制和一个具有较强操作性的设计方案，具有较强的实践意义。技术机制方面，首先以统一的基础条件为前提，这是“两规”在规划编制层面需要解决的问题，本文不作阐述，然后针对规划业务流程衔接、坐标系统不一致、数据多源异构性、数据有限共享、数据现势性等关键问题，设计了解决问题的技术路线，包括统一基础条件、衔接业务流程、动态坐标转换、有限数据共享和成果同步更新等5方面；设计方案方面，结合实际情况，选择合适的主流的成熟技术，将本文提出的技术思路变为具有操作意义的实施步骤。

1.1 统一基础条件

“两规”要实现有效的协同管理，必须以规划编制层面的充分衔接为基础，包括：地类标准统一、管制规则统一、规划层级统一、本底数据统一。其他包括指标规模、统计口径等方面的统一[3-4]。

1.2 衔接业务流程

科学调整审批流程，合理优化审批程序是实施“两规”协同管理的关键环节。土地利用总体规划贯穿国土资源管理“批、供、用、补、查”等主要业务，城市总体规划则是规划选址、规划条件、建设用地规划许可等事项的基础，由于“两规”在管理过程中缺乏衔接，通常导致项目审批时限长、审批材料烦琐，项目难以落地、用地浪费等问题[5]，专门成立一个规划审核联席机构来解决问题也不符合国家精简机构的大政方针，建立一套相互认可的业务流程衔接运作机制，并建设一个协同管理平台是当前条件下切实可行的方法。

1.3 动态坐标转换

“两规”衔接的基础是数据衔接，数据衔接的基础是坐标衔接，“两规”采用不同的坐标系统，而且各自已形成海量地理数据，简单要求“两规”统一采用某一种坐标，则必然导致另一种坐标数据的转换，工作量太大且难以保证坐标转换精度。可以考虑一种针对局部范围数据(一般为项目用地数据)的实时相互转换方式，涉及数据量小，效率高、可行性强。如图1所示，土地管理业务过程中，需调用城市规划数据进行参考，可将项目用地数据坐标实时转换后，再调用城市规划数据进行叠加，完成“两规”衔接的相关事务处理。

图1 坐标转换示意图

1.4 有限数据共享

天津市“两规”数据呈现“海量、复杂、异构、分散”的典型特征，以何种方式、何种程度进行数据共享是协同管理面临的首要问题。天津市“两规”分属不同管理机构，集中统一的存储方式来实现共享存在体制障碍。需要一种“逻辑集中、物理分布、有限共享、权限不变”的数据集成共享方式，既满足协同管理的数据共享需求，又不触动“两规”各自的管理权限。本文按照“逻辑集中，物理分布”的思想，将数据进行分布式存储，“两规”依然保留各自的数据管理权限，通过统一的服务接口实现逻辑上的集中管理、集成应用。数据库按照“1+N”的模式，建设一个主节点和N个分节点(目前主要为国土与城规两个节点)，主节点库中主要存储资源目录及元数据和基础数据，分节点存储各自的业务数据。

1.5 成果同步更新

规划数据现势性、准确性是有效实现“两规”协同管理的必要条件之一[6]，“两规”成果数据更新应重点考虑两方面：一是制定统一的、相互认可的规划成果数据规范及标准；二是制定严谨的、统一的数据更新流程和机制。更新机制方面，由于“两规”数据存储分属不同节点，按照“专业部门维护专业数据”的原则，两部门分别通过统一的技术平台和统一的服务接口各自进行数据更新。更新时要充分考虑数据冲突情况，建立“锁定—解锁机制”，检测更新区域是否与“两规”协同管理平台中已审批或审批中的项目数据存在冲突，若出现冲突应暂定，同时锁定相关项目流程，经过多方协调、核实及责任部门领导同意后，继续进行数据更新，解锁相关流程。

2 设计方案

2.1 技术目标

基于前文提出的协同管理方法，可采用GIS、Web服务、工作流、数据库等先进技术建立统一的信息化管理平台，实现土地规划、城市规划管理日常工作的有机协同管理。实现过程中，需要解决多元异构数据共享、流程交互无缝衔接、高效报表统计分析、实时便捷数据维护等现实问题。

2.1.1 多源异构的数据引擎

一直以来，天津市土地规划与城市规划分属两个不同的市级部门管理，土地规划以天津市第二次全国土地调查成果为基础，采用1980西安坐标系；城市规划以各区域的实测地形图数据为基础，采用1990天津城市坐标系。“两规”各自都积累了大量不同格式、种类的空间数据和行政审批、业务管理信息数据，呈现出“海量、复杂、异构、分散”的典型特点。本文通过梳理研究，认为实现协同管理需要共享的数据包括：①基础地理信息：主要包括各类比例尺地形图，如1∶2000、1∶5000地形图；行政界线如区县界、乡镇界等；土地利用变更调查数据；遥感影像数据。②规划成果信息：主要包括市、区县、乡镇三级土地利用总体规划成果；城乡总体规划成果、各级区域规划、控制性规划；综合交通规划；市政专项规划；公共设施专项规划等。③审批管理信息：主要包括项目用地蓝线、红线、批地、供地、违法核查等电子数据，规划选址意见、用地预审、建设用地规划许可、建设工程规划许可等业务审批涉及的电子数据及流程信息，还有土地规划布局调整、城市规划布局调整、各类规划审查等作业涉及的电子数据及流程信息。

“两规”协同管理平台涉及多种格式、多种精度、不同坐标等异构数据的统一组织管理，必须解决地理信息数据多源异构等关键问题。目前，针对多源异构数据的集成共享，主要有基于数据转换方式、基于互操作方式、基于直接访问方式、基于SQL方式、基于数据引擎方式[7-8]等解决方案。多源异构数据本身特性复杂，“两规”管理涉及多部门之间的网络、数据操作软件也不尽相同，采用上述单一方式无法有效解决问题，宜采用基于Web服务的多源异构数据集成共享解决方案，研发一套数据引擎，主要接口见表1。

表1 数据引擎的组成

2.1.2 松散耦合的流程框架

天津市土地规划与城市规划各自涉及大量的行政审批事项，土地利用总体规划贯穿国土资源管理“批、供、用、补、查”五大职能，城市规划则是规划审批选址意见书、规划条件、建设用地规划许可证等事项的基础，由于客观原因，天津市“两规”相关审批流程衔接的缺失，经常造成项目审批时限长、审批材料烦琐，项目难以落地、用地浪费等问题。

实现有效的协同管理需要构建合理的流程框架，既能保证“两规”各自业务流相对独立运行，也能实现相关业务流在关联节点上的沟通和数据交换，即业务流程既松散独立，又相互耦合，从而实现“两规”之间业务流程的相互衔接和制约。如图2所示，业务一中的步骤2与步骤3之间需要同业务二发生交互，其过程为，业务一步骤2产生必要的业务流和数据流，经流程框架解析后，激活业务二中处于等待状态的某个处理接口，业务二根据这些信息计算，将产生一个处理结果，流程框架将这个处理结果传递给业务一的步骤3作为输入，业务一的步骤3就能利用业务二的处理结果进行再处理，从而继续或改变业务一流程的执行。

图2 协同业务的流程运行模式

2.1.3 基于Web服务的架构

构建基于Web服务(Web Service)的平台架构，将“两规”的业务协同、功能操作、数据共享等接口以Web服务进行发布，使“两规”专网内的用户能快捷、独立地调用相关服务和数据资源。“两规”办理内部业务审批的用户可以各自访问权限内专题数据库和功能接口，查询空间数据和进行统计分析，通过流程框架进行业务协同并判断是否符合业务办理的要求，以及使用相关辅助功能进行相关业务操作。

2.1.4 丰富高效的辅助功能

“两规”协同管理平台最重要的是解决数据共享集成与业务流程衔接，其次就是要提供丰富高效的业务辅助功能，包括数据查询、数据分析、报表统计、专题制图、数据输出等。为各类业务提供有效的技术辅助，为领导决策提供支持。

2.1.5 快速稳定的更新维护

“两规”协同管理平台涉及的数据类别繁多、内容复杂、数据量大、应用多样化，必须建立一套完整的数据管理和更新维护机制，需要根据不同业务数据的特点，制定合理的更新机制，实现各类业务数据的有效更新和快速入库。

2.2 总体结构设计

2.2.1 总体逻辑结构

结合当前主流的信息化共享平台技术，天津市土地规划与城市规划协同管理平台可采用如图3所示的逻辑结构。

平台可以分成四个层面：①VPN网络平台层，通过电子政务内网打通网络孤岛；②分布式的数据资源层：将“两规”数据标准化规范化，建立数据关联，为实现数据交换共享奠定基础；③共享的核心服务层，通过Web Service技术进行数据服务发布，在此基础上建立各类应用服务；④共享的应用服务层，采用Web Service技术发布底层功能服务接口，在此基础上构建松散独立又相互关联的业务管理系统；⑤分布的业务访问层，通过调用标准应用服务接口来构建各自的业务系统，应用模块之间可共享组件，也有自身专用组件，这些组件通过流程框架和数据引擎驱动，实现业务系统间的流程和数据交互。

2.2.2 网络逻辑结构

“两规”协同管理平台的网络逻辑结构如图4所示。

采用基于标准规范的Web Service技术将数据和应用服务进行发布后，各自的业务管理系统在各自的局域网内相对独立地运行。同时将自己的数据和服务接口向对方有条件的开放，双方通过调用服务接口实现流程、功能、数据互访，从而实现协同管理。业务部门自主性不因“两规”协同管理而削弱，从技术上打消双方管理部门对“两规”协同管理的消极态度。

2.3 功能体系设计

平台的业务系统之间可通过流程框架组件相互联系，每个子业务系统都由基础的共享组件和专用组件组合在一起共同构成的。因此，系统功能可通过开发不同的组件拼装成特定的功能集实现，系统中的功能模块如图5所示。

2.4 数据库总体设计

2.4.1 数据库内容规划

数据库由空间数据(地理信息数据)、非空间数据(业务数据)和元数据构成，如图6所示。空间数据主要由基础地理数据库(包括基础地形、土地利用现状、正射影像等)、土地规划成果数据库、土地规划专题数据库(包括审批数据、规划调整数据等)、城市规划成果数据库、城市规划专题数据库(包括审批数据、规划调整数据等)。非空间数据主要包括“两规”业务信息、审批信息、管理信息、辅助信息。元数据包括非空间和空间元数据。

2.4.2 空间数据库设计

(1) 数据组织。空间数据库中的数据按照格式可以分为矢量数据(DLG)和栅格数据(DEM、DOM、DRG)。在数据库的逻辑设计中，分别组织如图7、图8所示。

图3 系统的总体逻辑结构

(2) 数据存储。建立一整套完整的数据标准(分层、结构、编码)使空间数据在数据库中按“子库—大类—小类”的原则组织，根据数据用途和类型对数据进行分级细化，增强整个数据库的逻辑性，提高数据的访问效率，使用户可以方便地提取各类专题信息实现不同类型数据的叠加调用。同时对数据库中的数据以实体为单位建立时间索引，以增量的形式记录实体的变化，大大节省数据存储所需要的空间[9]。不同数据格式采用不同的存储机制，矢量数据采用GeoDatabase模型，栅格数据采用文件管理方式存储。

2.4.3 非空间数据库设计

非空间数据包括两类：表格数据和文档资料。表格数据和文档资料统一建立属性数据库进行存储，通过关键字标识与空间数据库图层建立唯一关联，文档资料可采用ftp机制存储。属性数据库的设计视系统详细功能而定，数据表之间的关系非常复杂，如可设计一个业务流程子库来管理业务流程，针对每种业务可拥有多种备选业务流程，因此需要设计的数据表将主要包括用户信息表、角色信息表、业务类型表、业务流程表、流程工序表、活动信息表、任务信息表等。

2.4.4 元数据库设计

元数据(Metadata)是关于数据集的数据，是数据集的说明或描述。元数据信息是由描述时空数据信息的元数据和描述构件服务的元数据构成的。其中关于数据信息的元数据信息主要是指那些与时空信息相关的一些信息，如数据标识信息、数据生成时间、数据质量信息和数据发布信息等，具体的元数据内容与时空对象有关。服务元数据主要是描述服务的标识、服务的能力和访问接口，以使得向Internet发布服务资源成为可能[10-11]。元数据组织结构如图9所示。

2.5 系统安全设计

系统安全主要从用户认证、权限控制、日志访问、管理监控、数据库备份、数据库恢复等方面考虑。安全引擎包含的主要接口和组件见表2。

图4 系统的网络逻辑结构

图5 系统功能体系

图6 两规协同管理平台数据库构成

图7 矢量数据的逻辑组织

图8 栅格数据的逻辑组织

图9 元数据组织结构

组成作用用户认证组件对用户进行认证,防止非法用户使用平台框架权限认证组件对用户功能权限进行认证,防止非法权限调用功能和越权访问日志访问接口为业务流程执行、数据访问和交换过程提供记录系统日志的接口管理监控接口对业务调度、流程配置、交换配置等信息管理和监控提供访问接口数据安全组件恢复、备份,备份包括完全备份和增量式备份

3 结 语

在“三规合一”“多规合一”受国家政策推动，以及相关研究如火如荼的大背景下，本文基于天津的实际情况，从规划管理实务的角度，挑选了土地规划管理与城市规划管理这两个最迫切需要进行“合一”的内容作为研究对象，提出了一套适合天津实际的“两规”协同管理技术方法，并据此设计了技术方案，具有较强的可操作性。

本文研究成果的应用，对于实现天津市土地规划与城市规划从编制到落地的全程深度融合，促进土地资源有效配置和行政效能提升，贯彻落实天津市“三规合一”的战略部署，将具有重要的实践意义。