ArcGIS 在交通基础设施国土空间规划中的应用——以清远市国家公路国土空间控制规划项目为例

李韦奕

广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司 广东省广州市 510000

1 引言

清远市国家公路国土空间控制规划项目共包含24 条道路，涉及7 条国道，里程共计462.55 公里，属于列入广东省国家公路国土空间资源储备项目库的待建路段、拟扩容路段和拟调整路段建设项目。

为贯彻落实党中央、国务院、交通部和广东省交通厅关于加强国土空间开发与保护的要求，有必要开展清远市国家公路国土空间控制规划研究，全面梳理国家公路建设需求，加强国家公路线位与生态保护红线、永久基本农田和城镇开发边界之间的协调，做好国家公路与国土空间规划体系的对接，通过系统性的规划成果，提供项目成果矢量化数据以便纳入“多规合一”体系中，实现公路线位、点位等空间资源有效预控，保障清远市国家公路的可持续发展。

研究通过ArcGIS 软件进行数据分析和直观展示清远市国家公路国土空间控制规划项目所包含的路网矢量数据对“三区三线”的占用情况，为各地区矢量化数据成果纳入“多规合一”体系以及“三区三线”的试划工作提供技术支持和理论依据。

2 技术路线

为了确保ArcGIS 能够更加准确、清晰地反映路网矢量数据对“三区三线”的占用情况，本研究主要采用步骤如下：

（1）数据收集。收集相关道路的矢量数据、清远市“三区三线”矢量数据、清远市行政区划矢量数据。（2）数据处理。统一各类矢量数据的格式和坐标系；生成冲突图斑要素类；生成注记要素类。（3）图纸布局。通过ArcGIS 软件中的布局视图调整图层顺序；要素类符号化；设置图名、图号等制图要素。（4）成果导出。导出指定格式的图纸；导出冲突图斑要素类的属性表，进行占用情况的统计。

具体技术路线见图1。

图1 技术路线示意图

3 数据处理

3.1 数据格式的统一

根据《“三区三线”第二轮试划成果汇交要求》等各类相关政策性文件对于数据成果的要求，本次研究相关矢量数据采用统一的GDB 文件格式。已收集的矢量数据主要分为CAD 文件、SHP 文件、GDB文件3 种类型。

（1） 针 对CAD 文 件， 需 要 运 用ArcGIS 软件中的Data Interoperability Tool 拓展模块，通过使用其中的快速导入工具将CAD 文件转化为GDB 文件，新生成的GDB 文件包含根据CAD 文件中数据的拓扑结构类型分别生成的要素类，转化后的各要素类将自动按照CAD 文件中的图层名称命名。

（2）针对SHP 文件，可以直接使用要素类至要素类工具将SHP 文件转化为可以放入GDB 文件中的要素类数据。

3.2 坐标系的选取

根据《“三区三线”第二轮试划成果汇交要求》等各类相关政策性文件对于数据成果的要求，本次研究相关矢量数据采用统一的“2000 国家大地坐标系（CGCS2000）”。按照3 度分带对我国进行投影带划分，中国共包括22 个投影带（24-45 度带），由于清远市行政区划的几何中心位于22 个投影带中的37 度带范围内，为了最大程度的减少数据因投影而产生的变形，因此将各要素类的投影坐标系统一设置为“CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_37”。在对各要素类进行坐标统一的操作过程中，主要分为以下几种情况：

（1）要素类属性中XY 坐标系显示无坐标。针对该类数据需要先将其放入内容列表中观察数据所在位置的坐标，若X 坐标前无带号，则需要先使用定义投影工具赋予要素类“CGCS2000_3_Degree_GK_CM_111E”的投影坐标系，再使用投影工具将其坐标系转化为“CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_37”；若X 坐标前有带号为37，则使用定义投影工具赋予要素类“CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_37”的投影坐标系即可。

（2）要素类属性中XY 坐标系显示已赋予坐标系。针对该类数据需要先利用ArcGIS 软件动态投影的特性，验证数据坐标的正确性（本次研究中所收集到的矢量数据坐标均赋予正确，数据所显示的位置均位于清远市行政区划范围内）；再使用投影工具将其坐标系转化为“CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_37”。

3.3 拓扑检查

在使用ArcGIS 软件将CAD 文件转化为GDB 文件的过程中，由于2 种数据结构的不同，在转化后生成的GDB 文件中易出现要素变形或数据冗余的问题，故在各类数据进行了格式统一、坐标赋予的操作后需要对操作中显示异常的数据进行拓扑检查。

以道路的用地红线数据为例，在本次研究中比较常见的问题是本应该被识别成面要素的用地红线数据，在经过快速导入工具转化后被识别成为线要素，这种情况的发生常常是因为用地红线数据存在悬挂点，没有形成一个闭合的线段所造成的。

要进行拓扑检查操作，需要在GDB 文件中新建一个要素数据集，数据集的坐标应与被检查的要素类坐标设置一致；将被检查的要素类导入要素数据集；右击要素数据集选择新建，点选拓扑选项；为被检查的要素类指定拓扑规则为“不能有悬挂点”，即可完成拓扑检查的操作，生成拓扑结构；将生成的拓扑结构拖入内容列表，用地红线要素未闭合的部分就能在数据视图中高亮显示；通过对高亮显示的悬挂点进行编辑，将用地红线数据变成闭合的线段后，使用要素转面工具就能够将其转换为面要素。

拓扑检查、修复情况见图2。

图2 拓扑检查、修复情况示意图

3.4 冲突图斑要素类的生成

（1）添加字段。

本次研究根据需要对道路的中线、用地红线、路线预控廊道等相关要素类添加“项目名称”和“道路编号”字段，并在属性表中对“项目名称”字段进行项目名称的填充，对“道路编号”字段进行编号的填充，用以区分各要素所属的项目。

（2）相交处理。

按照生态保护红线（或永久基本农田/城镇开发边界）在上，用地红线在下的顺序将2 个要素类放入相交工具中，设置输出要素类的位置、名称，点击确认后即可得到用地红线- 生态保护红线（或永久基本农田/ 城镇开发边界）的冲突图斑面要素类。

该要素类的属性表中自带“Shape_Area”字段，同时保留了道路用地红线要素类的属性表中的“项目名称”和“道路编号”字段，能够清晰的反映出24 条道路的用地红线对生态保护红线（或永久基本农田/ 城镇开发边界）的占用情况。

3.5 注记要素类的生成

图面的内容不仅需要展现点、线、面3种要素类的拓扑关系，还需要注记类要素在图中对点、线、面进行适当的解释说明。在本次研究中，绘制所需要的注记要素类主要分为行政区划名称、项目名称、道路编号3 种。分别选取行政区划、道路中线要素类属性表中的“项目名称”和“道路编号”字段作为标注的内容在数据视图中进行显示，再选择“将标注转化为注记”选项，就能完成注记要素类的生成。

4 图纸布局和成果导出

4.1 图层顺序的调整

各种要素类应遵循注记、点、线、面自上而下放置的基本原则，结合实际的图面表达需求在内容列表中进行排序。

4.2 要素符号化

（1）符号制作

ArcGIS 软件的符号系统功能强大，样式丰富，符号的样式类型按照要素类的不同可主要分为点状样式、线状样式、面状样式。当要素类被拖入内容列表后，会按照其要素类型被自动赋予一个任意的符号样式，直接点选样式，就能进入符号选择器面板对当前要素进行符号的颜色、大小、方向、摆放层级等内容的设置。

当ArcGIS 软件的符号系统样式库无法满足制图需求时，可以通过菜单栏的自定义选项，选择样式管理器，创建STYLE 格式的新样式文件，在新样式文件中可以按照项目需求制作阴影、标注、比例尺、背景、文字符号、线符号、填充符号等多种样式。在多个需要协作的部门之间分享自定义的STYLE 样式文件，就能够实现多部门要素样式的统一。

（2）要素符号化

在本次研究中，针对行政区划名称、道路名称、道路编号数据等注记类要素，按照省级、地级、县级、镇级行政区分别设置不同字号进行显示；针对道路的相关数据采用红色、橘色描边样式进行显示；针对行政区划数据采用黑色虚线，按照省级、地级、县级、镇级行政区分别设置不同的描边宽度和透明度进行显示；针对“三区三线”数据，根据不同的用地性质以及图面表达的需要设置不同的填充颜色进行显示。

部分符号样式在图面中的表达见图3。

图3 部分符号样式表达示意图

4.3 布局视图的设置

在ArcGIS 软件的布局视图中根据清远市行政区划的整体形状将图纸设置为纵向A3 的尺寸，以最大程度的显示道路对“三区三线”的占用情况；在菜单栏中选择插入选项，就能够根据需要向布局视图中添加图例、指北针、经纬网、图名、图号、单位名称、坐标系名称、比例尺等相关制图要素。

4.4 成果导出

在菜单栏中选择文件选项，点选导出地图选项，可以对地图文档的保存地址、文件名称、保存类型、分辨率等参数进行设置。地图文档可导出的格式有JPG、AI、PDF、PNG 等。本次绘制选择JPG 格式进行图纸的导出。

冲突图斑面要素类的属性表在选中所需数据后，可以通过复制、粘贴的快捷键直接转移到新建的Excel 表格中进行占用情况的统计操作，方便、快捷。

因保密需要，在此仅展示道路用地红线占用生态保护红线的示意图截图，见图4。

图4 道路用地红线占用生态保护红线示意图

4.5 统计结论

根据数据核查结果以及图面所表达的各类数据的拓扑关系，清远市国家公路国土空间控制规划项目中的24 条道路用地红线对生态保护红线、永久基本农田和城镇开发边界均有占用，必须根据每条道路占用的用地类型情况调整路线方案或调整“三区三线”范围，调整后的路网数据将不断通过ArcGIS 软件进行核查直到其满足相关用地规范。

5 结语

近年来，随着国土空间规划各项工作的不断开展，其对于数据成果的格式、坐标系要求统一的标准成为最终成果入库、提交的常态。

研究通过ArcGIS 软件对矢量数据进行处理、分析，同时绘制各矢量数据的拓扑关系示意图，其与传统的PS、AI、CAD等制图软件相比具有数据属性保存多样化、逻辑性更强、数据表达更精确的特性，能够有效提高制图效率和数据处理的速度，为各地区矢量化数据成果纳入“多规合一”体系提供技术支持、为“三区三线”的试划工作提供理论依据，是促进合理规划、减少各类规划之间相互矛盾、实现可持续发展的需要。