城市空間信息管理與智能式規劃平臺研究

張新長，郭泰圣，陳明輝

（1.中山大學 地理科學與規劃學院，廣東 廣州 510275；2.東莞市地理信息與規劃編制研究中心， 廣東 東莞 523129）

城市信息化進程的發展需要規劃工作者更客觀、全面地分析城市發展的現狀，評估城市未來的發展趨勢。因此，城市規劃信息化具有深層次轉變的必要性[1]，充分利用GIS技術管理規劃空間數據資源，搭建面向服務的新一代城市規劃信息平臺[2]，實現智能式的輔助決策[3]顯得尤其重要。

在規劃信息化建設過程中，盡管取得了一系列成果，但仍存在以下問題：①空間數據資源的“信息孤島”現象，數據庫建設僅從具體業務應用需求出發，在實際工作中面臨多源數據融合、信息實時共享的挑戰[4]；②空間數據更新的周期長，自動化程度不足，迫切需要利用增量更新技術保障數據的現勢性與完整性[5]；③業務系統彼此之間獨立，缺少功能與數據資源之間的協同與聯動，影響規劃業務工作的處理效率；④規劃審批與輔助決策系統的智能化水平有待提高，對于空間數據深層次價值的挖掘不足，規劃決策的支持作用受到局限。鑒于此，本文以“東莞市城市空間信息管理與智能式規劃平臺”的建設與應用為例，提出了以城市空間數據資源管理為基礎，以智能式規劃為突破口的建設思路，從標準體系、數據建設、數據管理和應用服務等4個層面構建空間數據資源管理與智能式規劃體系。項目成果促進了空間信息資源的深層次利用，有助于實現規范化、協同化、智能化的規劃信息應用與服務。

1 總體框架

項目主要從基礎層、管理層、應用層和服務層4個層面構建“空間信息資源管理與智能式規劃”體系，如圖1所示。

基礎層通過制定空間數據標準體系,構建規范、統一的數據庫，為規劃應用奠定數據基礎；管理層利用空間資源數據管理平臺實現了多源異構數據一體化的管理及空間數據的自適應動態更新；應用層搭建了規劃審批體系、生態控制線監測與預警系統、城市三維規劃輔助決策系統等，為城鄉規劃提供重要的應用實踐；服務層充分利用體系中的數據與系統資源，為規劃設計、規劃編制、規劃方案評估、規劃審批、規劃成果展示提供智能式的服務支持。

平臺建設內容主要包括：①城市空間信息的一體化管理；②自適應的空間數據動態更新；③智能式規劃審批系統體系；④基于GIS與人工智能的規劃決策支持應用。

2 城市空間信息的一體化管理

以國家標準、部門標準為基礎，參考行業標準及實際應用情況，制定東莞市城鄉規劃空間數據標準體系，對現狀地形圖數據、地下管線數據、總規、控規、市政及專項規劃數據的格式、內容、質量、處理流程進行統一規定。

建立統一的規劃數據管理平臺，對城鄉規劃建設管理中的多源異構數據進行一體化管理，把規劃業務中形成的AutoCAD數據進行規范整理并無縫轉到GIS數據庫中[6]。通過構建資源目錄，在同一平臺上實現數據資源目錄管理、符號化、數據查詢、數據提取和地圖出圖等功能，如圖2所示。

3 自適應的空間數據動態更新

空間數據庫的更新是維護空間數據現勢性的主要手段。項目從增量更新與數據完整性維護的角度出發，提出了自適應的矢量數據增量更新方法，以同名對象匹配為切入點，實現對象接邊與空間沖突的檢測與處理[7]，保證了空間數據的現勢性，如圖3所示。

4 智能式規劃審批系統體系

在城市規劃技術標準與流程規范的基礎上，搭建東莞市智能式規劃審批系統體系，貫穿規劃設計、數據監理、方案審核、數據建庫入庫全流程，提供智能化的工具；實現了自動化的經濟指標統計、審核與方案入庫，提高了規劃編制和審批的效率，使業務流程更規范、高效[8]，如圖4所示。

5 基于GIS與人工智能的規劃決策支持應用

5.1 基于遙感的生態控制線監測與預警

充分利用遙感和GIS方法，對東莞市生態控制線內的違法用地進行動態監測與預警。

1）對東莞市2010年SPOT影像進行解譯，得到東莞市土地利用現狀數據。通過疊置分析、外業調查和內業核查，得到生態控制線內違法用地的數量和空間格局。

2）利用譜間特征閾值法和混合像元分解法，實現東莞市建設用地的自動提取。

3）建立東莞市生態控制線內違法用地評價體系，對涉嫌違法用地的數量、空間格局以及驅動力機制進行分析與評價。

4）采用神經網絡模型建立違法用地與其驅動力的定量關系，得到演變趨勢[9]。

5）采用元胞自動機(CA)模型對控制線內的建設用地進行模擬，得到未來幾年內控制線內最有可能出現的新增違法用地，提出預警及針對性的對策。總體技術路線如圖5所示。

5.2 智能式規劃建設三維仿真模擬

三維仿真技術為規劃設計方案的展示與對比提供了有效的手段[10]。智能式規劃建設三維仿真模擬平臺是綜合地上、地面與地下的地理信息，利用計算機虛擬現實和三維仿真等技術，實現設計圖紙數據規整、設計模型快速成型、三維瀏覽應用等功能的一體化智能系統平臺。系統為城鄉規劃決策者提供全方位、直觀的各種設計方案模型的單體和整體效果，實現規劃方案的對比和比選，同時具有規劃分析、空間分析、地質分析、拆遷分析、方案對比、事故仿真模擬和預案演練等功能，提供規劃決策支持，如圖6所示。

6 實施效果

“東莞市城市空間信息管理與智能式規劃平臺”在規劃數據入庫、查詢、管理、電子項目報批、輔助決策等方面得到了廣泛應用。

1）“規劃空間數據資源的一體化管理”解決了以往數據散亂、共享程度低的問題，在統一的平臺上管理多源異構的各類空間信息數據，真正做到“一體化”，為城鄉規劃建設工作提供了強有力的數據支持。

2）自適應空間數據動態更新機制以要素和任意圖幅為單位，解決了城市空間信息數據快速更新存在的瓶頸問題，大大節約了數據生產和更新的成本，壓縮了數據的更新周期。

3）智能式規劃審批系統應用于城鄉規劃建設當中，保證了指標核算的準確性，提高了規劃管理部門的工作效率和自動化水平。

[1]樊慧萍，毛海亞，陳韻. 地理信息技術在城鄉規劃領域的應用現狀[J].地理空間信息，2012，10(6): 9-17

[2]李德仁，邵振峰，楊小敏. 從數字城市到智慧城市的理論與實踐[J].地理空間信息，2011，9(6)：1-5

[3]Rodrigues C，Sim?o J.A GIS-based Multicriteria Spatial Decision Support System for Planning Urban Infrastructures[J].Decision Support System, 2011: 720-726

[4]郭仁忠，劉江濤，彭子風，等. 開放式空間基礎信息平臺的發展特征與技術內涵[J].測繪學報，2012(3)：323-326

[5]Lin Yan, Liu Wanzeng, Chen Jun. Model Spatial Database Incremental Updating Based on Base State with Amendment[J].Procedia Earth and Planetary Science, 2009(1): 1 173-1 179

[6]袁源琳，張新長，黃健鋒，等. AutoCAD地形圖數據規整入庫的研究與應用[J].測繪通報，2013(5)：84-88

[7]張新長，郭泰圣，唐鐵. 一種自適應的矢量數據增量更新方法研究[J].測繪學報，2012(4)：613-619

[8]陳明輝，高益忠，丁偉.建設項目電子報批系統研究與實現[J].城市勘測，2008(5): 31-35

[9]黎夏，葉嘉安.基于神經網絡的元胞自動機及模擬復雜土地利用系統[J].地理研究，2005(1)：19-27

[10]李德仁，趙中元，趙萍.城市規劃三維決策支持系統設計與實現[J].武漢大學學報：信息科學版，2011(5): 505-509