长江新城规划辅助决策“一张图”系统建设

王明，谭仁春，彭小婷，段梦梦，毕仁敏

（1.武汉市测绘研究院，湖北 武汉 430022）

2017年武汉市第十四届人大第一次会议决议启动规划建设长江新城，以超前理念、世界眼光打造代表城市发展最高成就的展示区和全球未来城市的样板。2019年长江新城总体规划发布，由规划进入建设实施阶段，并启动起步区基础设施建设。随着长江新城规划建设管理工作的持续加快推进，规划管理信息化建设不足的弊端逐渐暴露出来，现状信息分散、难以集成利用，规划决策缺少辅助工具和实施评估手段的问题愈加突出。因此，亟需利用先进的信息化手段，对长江新城的城市规划管理工作进行全盘统筹和科学决策，助力推动长江新城的建设进程。

城市规划决策是通过对规划相关的多种影响因子进行综合分析和梳理，从而制定科学合理的规划方案的过程[1]。该过程需以国土、市政、城建、测绘等领域的规划相关决策因子数据为支撑；而GIS技术在城市规划中的广泛应用，使得规划决策技术手段已由传统的项目图纸模式转变为多源数据融合交汇的综合分析模式[2]。要解决现阶段长江新城规划建设管理工作中面临的问题，就需要利用信息化技术建设规划辅助决策系统，集成和整合各类多源异构的规划决策数据，通过对数据的综合分析应用辅助城市规划决策。

因此，本文以GIS技术为核心，采用“一张图”的设计理念和基本架构，结合城市规划决策的现实需求，设计并实现了长江新城规划辅助决策“一张图”系统。通过“一张图”整合各类决策因子，集成和综合运用各种城市规划决策信息辅助城市规划决策，以期提升长江新城城市规划效率，提高规划决策的科学性和合理性，实现长江新城城市规划的精细化管理。

1 系统框架与技术路线

1.1 系统框架设计

根据数据资源与功能应用相互分离的原则，长江新城规划辅助决策“一张图”系统的总体框架由自下而上的基础设施层、数据库层、服务层、应用层4个逻辑层以及标准规范体系、运行保障体系两大保障体系构成，如图1所示。

图1 系统总体架构图

1）基础设施层是搭建系统所需的基础软硬件设施和网络环境，是数据建设和系统应用的关键承载，主要包括机房、服务器、存储设备、网络环境、操作系统、数据库、GIS平台和网络软件等。

2）数据库层是系统建设的核心和基础，由各种时空数据库构成，主要包括基础地理数据库、城市地下管线数据库、多要素地质调查数据库、地理国情普查数据库、土地利用现状数据库、国土空间规划数据库等。

3）服务层是系统建设的重要支撑，由按照一定规范发布的数据服务和功能服务构成。其中，地图数据服务基于ArcGIS Server服务发布集群构建数据服务资源池，包括基础地理服务、城市地下管线服务、多要素地质调查服务、地理国情普查服务、土地利用现状服务、国土空间规划服务等；地图功能服务和WebAPI接口共同构建功能服务资源池，主要提供地图浏览、空间量算、查询统计、数据库读写、文件读写等功能服务。

4）应用层是系统的具体实现和应用，即长江新城规划辅助决策“一张图”系统，主要包括规划展示、规划查询、规划统计、规划分析、规划选址、项目选址、地图功能等功能模块。

1.2 主要技术路线

系统设计为B/S模式，采用Oracle 11g和ArcSDE 10.2空间数据引擎存储和管理各类数据资源，以Arc-GIS Server10.2为GIS平台管理空间数据服务。后台采用C#.NET和ArcEngine 10.2开发，部署在IIS中，为前端提供WebAPI接口。前端页面采用HTML5标准，利用Vue前端框架和Element组件库进行开发，采用WebAPI和ArcGIS API for Javascript实现用户权限、用户群组和数据服务的共享设置，以ArcGIS API for Javascript为二维地图的显示引擎。系统以JSON为中间数据交换格式，实现数据共享，为信息的接收、处理、发布提供及时高效的信息和技术服务支撑。

1.3 关键技术

1）基于群组和角色的访问控制。系统采用基于群组和角色的访问控制实现数据和功能权限的动态配置。通过定义用户、角色和群组，为平台用户的数据访问权限和功能权限提供可视化配置管理；通过管理用户所属系统角色，定义用户的系统功能权限，保障系统的功能安全；通过管理用户所属系统群组，定义用户的系统数据访问权限，保障系统的数据安全。

2）服务资源池构建。系统构建了基于ArcGIS Server服务的数据服务资源池和基于WebAPI接口的功能服务资源池，实现了数据服务和功能服务的动态管理。数据服务资源池对系统中的所有数据服务进行统一管理，通过建立数据建库常态化机制，充分保证系统数据的一致性、时效性、准确性和权威性。功能服务资源池结合规划辅助决策需求，按照数据和具体功能相分离的原则，将与规划辅助决策相关的空间查询、空间分析、数据统计等功能封装为服务接口，提供弹性的在线调用。

2 数据库建设

2.1 数据处理流程

数据处理建库的具体流程为：

1）格式转换。由于数据来源于不同的行业和部门，采用的生产平台不同，因此数据格式也不尽相同。从数据类型来看，包括文本数据和图形数据，图形数据又包含ArcGIS格式（基础地理数据）、Auto-CAD格式（规划数据）、MapGIS格式（地质调查数据）等多种类型的地理空间数据。本文采用的是Arc-GIS平台，因此需将数据转换为ArcGIS支持的格式，才能进行后续的加工处理。

2）坐标统一。尽管武汉市已经开始全面推行WH2000地方坐标系，但目前仍有部分部门延用1954北京坐标系生产数据。然而，在“一张图”上精确叠加多个行业数据的前提是数据坐标的统一，因此需通过坐标转换将所有数据统一到WH2000坐标系下。

3）数据整合检查。转换后的数据需要按照相同的数据类型进行归类，并根据需要将同类数据按照相同的几何类型整合到一个图层中进行加工处理。然而，由于数据间的质量差异，不同数据合并到同一图层时会产生要素的压盖和自相交等问题，需对数据进行拓扑关系的检查[3]。

4）属性录入。规划数据多为CAD环境下编制，不包含属性信息，因此转换到ArcGIS平台后需挂接相应的属性信息，如控规数据可从控规图例、控规导则、控规文本指标数据中提取属性信息进行录入。此外，部分数据自带的属性信息不全，需根据收集的资料进行属性信息的补录，以满足系统应用需求。

5）数据入库。数据属性录入完成并通过质检后即可基于选定的Geodatabase空间数据模型，按照前期制定的空间数据框架，通过空间数据引擎ArcSDE将数据导入到Oracle数据库中，完成数据入库工作。Geodatabase将空间数据与对应的属性数据进行关联，采用开放结构使二者统一存放在标准的关系型数据库管理系统中[4]。

2.2 数据建库成果

系统数据库按照统一的格式和地理坐标对所有的空间数据实体要素进行叠加，按照“数据库—子库—专题—图层—要素与属性”的框架结构建设数据库，根据分类分层原则组织数据[5]。数据建库成果主要包括基础地理数据库、城市地下管线数据库、多要素地质调查数据库、地理国情普查数据库、土地利用现状数据库和国土空间规划数据库6类，如表1所示。

表1数据建库成果

国土空间规划数据库是规划辅助决策系统的核心数据库，为规划辅助决策提供数据支撑。其中，长江新城总体规划覆盖长江新城全域，包括规划范围和规划地块，用于指导城市发展方向，协调城市空间布局[6]。控制性详细规划覆盖范围为起步区，包括编制单元、管理单元、规划地块、规划范围以及严格按照控规导则编制的各类控制数据，用于辅助地块规划和建设方案的具体实施。土地利用总体规划覆盖长江新城全域，包括基本农田、有条件建设区和规划地类，用于对土地利用进行统筹兼顾和综合部署。专项规划覆盖范围为起步区，包括消防、电力、通信、综合管廊、燃气、环卫等方面，是总体规划在一些重点领域的展开和具体化[7]。“三区三线”、堤防数据覆盖长江新城全域，是规划的刚性管控和重要辅助性数据。

3 系统功能建设

3.1 系统功能模块

系统将规划辅助决策所涉及的多源异构数据整合为不同的专题数据集，采用基于群组和角色的访问控制实现对用户数据访问权限和功能使用权限的控制，在“一张图”上为不同群组用户提供不同的数据内容，为不同角色用户提供不同的功能权限。系统功能模块包括规划展示、规划查询、规划统计、规划分析、规划选址、项目选址、地图功能等，如图2所示。

图2 系统功能模块

3.2 规划辅助决策流程

为了充分发挥长江新城“小政府、少机构”的创新体制优势，系统通过梳理规划部门的日常工作步骤，设计了用于规划辅助决策的主要功能和流程（图3），以提升项目规划辅助选址效率。在规划辅助决策过程中，首先通过用地面积选址或建筑面积选址的方式，根据用地类型和面积范围获取符合条件的候选地块，进而对候选地块进行量测和属性查询，获取候选地块相关信息；然后利用规划分析（叠加分析或缓冲区分析）筛选满足特定条件的地块；再利用控规综合选址或范围综合选址功能对地块进行穿透查询，全面核实地块的现状、规划、地质、地价等信息，评估满足条件的最优地块；最后通过项目规划选址功能与项目绑定形成项目预选方案。

图3 规划辅助决策流程图

3.3 应用与示范

长江新城规划辅助决策“一张图”系统主界面如图4所示。系统投入应用以来，在长江新城的招商引资和规划选址中发挥了重要作用。

图4 系统主界面

本文以大学（国际）科创产业园基地项目为例，详细介绍了系统用于规划辅助决策，助力项目选址方案落地的过程。首先通过建筑面积选址筛选出符合条件的组合地块，然后通过组合测量、属性查询、缓冲区分析、规划选址辅助和项目选址等流程形成了项目预选方案。

1）组合测量。测量选中控规地块的总面积，判断当前选中地块是否满足供地用地面积需求（图5）。

图5 组合测量界面

2）属性查询。查询选中地块的相关属性信息，并对部分属性进行分类统计或字段求和，判断用地属性是否满足供地需求（图6）。

图6 属性查询界面

3）缓冲区分析。根据给定阈值对堤防线进行缓冲区分析，判断选定地块是否落在洪水淹没范围（缓冲区范围）内，如图7所示；对选定地块进行缓冲区分析，分析地块周边的配套设施情况。

图7 堤防线缓冲区分析界面

4）规划选址辅助。结合控规、土规、现状、地质、地价等数据，对选定地块范围进行综合穿透分析，并按照规划信息、现状信息、地价信息、监测信息进行分类展示，支持对相关信息进行汇总统计分析，为用户提供直观的项目用地规划选址辅助评估，如图8所示。

图8 规划选址辅助界面

5）项目选址。若上述规划地块满足项目需求，则可通过绘制范围线或导入CAD文件的方式选定该地块作为项目首选或备选方案与招商或政府投资项目关联，以便向投资方进行推介（图9）。另外，系统还支持项目方案的规划设计条件核实，通过规划设计条件的动态微调，优化项目选址方案。

图9 项目选址界面

4 结语

本文从长江新城当前的建设现状、需求以及面临的挑战出发，针对长江新城在规划建设管理起步阶段出现的问题，以GIS技术为核心，设计并实现了长江新城规划辅助决策“一张图”系统，为城市规划决策提供了有效的数据支撑和功能支持，有利于提高长江新城的规划效率，促进长江新城的规划科学化。下一步将在现有平台的基础上，借助先进的技术手段打造国土空间规划实施监督信息系统，有效支撑国土空间规划编制、城市设计、审批实施、监测评估预警全过程。