城市統一空間基礎網格劃分

祁 瑞，舒 紅，羅 瓊,，趙中元

（1.武漢大學 測繪遙感信息工程國家重點實驗室，湖北 武漢 430079；2.武漢市國土資源和規劃局，湖北 武漢 430010）

城市統一空間基礎網格劃分

祁 瑞1，舒 紅1，羅 瓊1,2，趙中元2

（1.武漢大學 測繪遙感信息工程國家重點實驗室，湖北 武漢 430079；2.武漢市國土資源和規劃局，湖北 武漢 430010）

城市是由多種自然要素和人文要素綜合組成的復雜地理實體，基礎網格劃分是城市網格化管理的一項關鍵工作，直接影響著城市管理效果。通過對現有城管網格和其他職能部門網格的分析，探討了城市統一空間基礎網格建立的必要性，給出了基礎網格的劃分理論，設計了基礎網格的劃分原則。

城管網格；基礎網格；網格劃分；城市管理

隨著人口、經濟增長以及城鎮化發展，傳統的城市管理模式很難滿足現代城市信息化建設的需要[1]，眾多城市進行了信息化管理改革實驗。城市網格化管理模式于2003年在上海市提出，并在北京市東城區投入使用，其技術的先進合理性得到行業專家的廣泛認可。2005年7月，在北京數字化城市管理會議上，建設部將成都、深圳及武漢等城市作為國家首批數字化城市建設的試點。該管理模式運用統一的數字平臺，根據一定原則將城市劃分為網格單元，通過網格監督員巡視和案例上報，輔助城市管理將工作重心逐步轉向為市民服務。

城市信息化是國家信息化的重要組成部分[2]。隨著計算機、傳感器和通訊技術的快速發展，網格化管理已不再局限于“城管網”，各行業部門根據自身需求，劃分了各自的專業網格，如工商網、食品藥監網和消防網等。然而，由于各部門只考慮了自身的應用需求和劃分標準，這些網格之間會出現管理上的交叉和重疊[3]，造成數據冗余和部門間數據共享困難等問題。

隨著社會信息化進程的推進，為解決部門間信息共享的瓶頸，學者們提出了劃分一種可以為政府決策、國土規劃、各行業及公眾服務的城市統一空間基礎網格的想法[4-5]。本文在前人對基礎網格研究的基礎上，說明了合理劃分基礎網格的重要性，給出了基礎網格的數學劃分基礎，并以此出發設計制定出了較為完善的基礎網格劃分原則。

1 空間基礎網格

空間基礎網格是基于城市大比例尺地形數據，按照一定原則劃分的邊界清晰的多邊形實地區域。它是一種特殊的網格，在空間上可通過橫向聚合或是縱向分解形成不同職能部門的專業網格單元，每個基礎網格都具有唯一的標識符[6]。2006年，深圳市規劃局起草了《深圳市統一空間基礎網格》，該標準將全市地理空間劃分為8 764個基礎網格[7]。這項方案的發布實施，為部門間搭建了協同管理的統一平臺，有助于城市中海量的地理數據能夠科學、高效地服務于公眾[8]。統一空間基礎網格顯示出廣泛的應用前景，就深圳市而言，它已在城管、城市規劃、工商管理中得到了較好的應用[7]，并將逐步應用于國土、統計、公安、環保等部門。

科學地劃分基礎網格，是基礎網格能夠在城市管理中發揮重要作用的基礎。通過劃分標準規范基礎網格，避免網格間重疊或出現縫隙，有利于城市信息的整合和共享。劃分標準的合理性，不僅影響到基礎網格轉化為專業網格的效果，而且影響到網格化管理的效率。因此，基礎網格需要在遵循國家網格劃分相關標準的前提下，依據科學、實用的劃分原則來進行劃分。

2 空間基礎網格的劃分理論

2.1 地理定位的數學基礎

1）坐標系。空間基礎網格的劃分基于法定的遙感影像數據或地形測量數據進行。國家大地坐標系是測制國家基本比例尺地圖的基礎，劃分時所采用的坐標系應與城市的基礎測繪坐標系一致[9]，通常采用2000國家大地坐標系。該坐標系也是我國全面啟用，由國家測繪局授權組織實施的權威坐標系，為基礎網格劃分的精確性提供了保障。2000國家大地坐標系采用的地球橢球參數為[10]：長半軸a=6 378 137 m；扁率f = 1/298．257 222 101；地心引力常數GM = 3．986 004 418×1 014 m3·s-2；自轉角速度ω=7．292 l15×10-5rad·s-1。

2）比例尺。空間基礎網格的劃分應基于國家基本比例尺、大比例尺地形圖數據進行，以1∶500、1∶1 000或者1∶2 000為宜。通常情況下采用1∶1 000，既不會由于比例尺過小，導致圖像太過粗略，城市中的信息無法得到良好的表達，又不至于導致圖像過于繁雜，造成信息冗余。

3）坐標投影。基礎網格的投影應與國家基本比例尺地形圖的投影保持一致，建議采用高斯-克呂格投影，并按3°分帶計算其平面直角坐標。

2.2 網格劃分的數學理論

定義1[11]給定一個空集合S，設非空集合如果有：①Ai? S，（i=1，2，…，m）；② 當 i≠ j時，Ai∩Aj= Φ（i ，j=1，2， …，m）；③Ai=S。則稱集合族A是S的一個劃分，劃分A中的每一個元素稱為該劃分的塊。

通過對N、P、Al2O3、SiO2、TFe2O3、K2O、Na2O、Corg、CaO、MgO、B、Mo、Mn、Se、Ge、F、As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn、Sb、pH等元素(指標)進行相關分析(表3、4)。

城市基礎網格的劃分具有以下3個理論特性：① 完整性。對所有城市空間基礎網格單元求并所得應為無缺失的完整城市空間。②獨立性。各城市基礎網格單元應彼此獨立，不重疊，不沖突。③內部同質性及外部異質性。依據原則劃分的各城市基礎網格單元內部元素相互等價，具有同質性，基礎網格內外元素不等價，具有異質性。

對城市空間來說，城市基礎網格劃分就是把城市空間依據等價關系（如具有相同的權屬、管理機構等）劃分為若干個等價類的過程。理論上是基于城市規劃原理（內在機理）和城市運行現狀數據（外在現象）等方面來構造劃分原則，同時采用城市要素密度的統計分析和空間結構的幾何綜合等策略來實現等價類界定。實際上，基礎網格內部不可能完全等價，可以將近似等價關系作為理論指導來設計具體經驗劃分原則，以對城市空間進行網格劃分。

3 空間基礎網格的劃分原則

城市統一空間基礎網格，是在調研與分析城市各職能部門對城市片區管理的現狀及需求的基礎上，按照城市空間的連續性、網格的離散性和城市管理信息的共享性要求進行劃分的。制定劃分原則時，要從劃分的定位數學和覆蓋理論出發，在現有行政區劃的基礎上，綜合考慮人口密度、交通便利性及城鄉差異等因素，采取自下至上的方法，依托社區進行。制定的原則需遵循現有城市市政監管信息網格劃分規范要求。城市基礎網格劃分原則如圖1。

圖1 城市基礎網格劃分原則

結合圖1中的分析，城市空間基礎網格劃分需遵循以下原則：

1）法定基礎原則。基礎網格的劃分基于城市法定的遙感數據或地形圖，統一在同一坐標框架下進行，地形測量數據比例尺一般以1∶500至1 ∶2 000為宜。法定基礎原則使空間基礎網格的劃分精準，是劃分工作的基礎。

2）無縫拼接原則。基礎網格之間不應留有縫隙或相互重疊。

4）對象完整性原則。基礎網格劃分要兼顧城市中重要地物、部件及其他對象的完整性。為便于管理，基礎網格邊界不應穿越建筑物、市政設施及封閉區域[12]。

5）地理布局原則。城市中的基礎地理要素，如居民地、道路、水系等，基礎網格要按其自然地理布局進行劃分。對于不同的地理要素，要采取相應的劃分規則，具體原則有：①居民地。對城市中的居民地進行劃分時，主要考慮到其權屬關系。同一權屬盡量劃在同一網格中便于管理。對于封閉式居民小區、機密封閉區域及軍事基地等，一般不對其拆分，可直接劃分為一個基礎網格單元。如果居民小區范圍較大，則觀察其間有無較高級別道路可作為邊界將小區劃分到多個基礎網格單元中[13]。位于郊區、山地的居民地，若范圍較小，直接劃在一個基礎網格內；若范圍較大，則以其內部較高級別道路、河流及自然界線等作為基礎網格單元的邊界進行劃分。②道路。由于城市中道路具有較規則、易識別等特點，適宜作為基礎網格邊界，便于管理與評價。在將道路作為基礎網格邊界時，有2種方案：按行政界線劃分，市區、街道行政級別較高，基礎網格邊界應執行行政界線，以道路中心線為界，劃分時，根據“門前三包”原則將道路中心線作為基礎網格的邊界，邊界兩邊道路分屬于2個基礎網格單元[14]，劃分邊界如圖2所示，其中1為道路中心線，2為網格邊界；按“管理界限”劃分，街道辦事處內，由于網格邊界的可識別性直接影響到管理員管理是否方便的問題，基礎網格單元邊界執行“管理界限”，劃分時，以道路一側的路沿石邊線或巷道邊線為網格邊界（如圖3a），若道路中間有綠化帶，則以綠化帶邊線為網格邊界進行劃分（如圖3b），劃分網格邊界時遇到城市立交橋時，考慮到網格邊界的規則性，一般忽略立交橋的完整性，以道路為邊界將其分至2個基礎網格中。城市中若有單獨的鐵路，可直接作為網格邊界。多條鐵路并行時，則取其中心作為基礎網格單元邊界。③境界。通常，基礎網格單元不能跨越市、區、街道辦事處，且其邊界也不應與街道辦事處所轄社區的管理邊界交叉。④水系及附屬設施。城市中的水域分為線狀類型（河流、溝渠等）和面狀類型（湖泊、水庫、江河等）2種。對于線狀類型的水域，若該水域作為行政界線，則將行政界線作為基礎網格單元邊界；否則可根據管理方便以河流中心線或某一邊線來進行劃分。對于面狀類型的水域，若水域面積較大，一般可單獨作為一個基礎網格單元；面積較小則可考慮直接劃分到周邊基礎網格中作為一部分。⑤山地。山地范圍較小時，以其自然界線（坡底線、陡坎等）為邊界將其整個作為一個基礎網格單元。范圍較大時，可觀察山地內部有無道路、河流及其他自然界線，將其劃分為多個基礎網格單元。⑥綠地。基礎網格劃分中的綠地，指除了山區、植物園及其他旅游景點的植被之外的城市綠化區，如道路兩旁綠化帶、小區內部公共綠地等。劃分時，依照基礎網格的規則性、均衡性及合理性，將其分到附近相應的基礎網格單元中[14]。⑦特殊地物。對于一些有特殊政治、經濟、文化意義的區域，要作為單獨的基礎網格來劃分。具體包括：社會經濟區域單元，包括開發區、保稅區、國有農林牧場、自然、文化保護區、自然文化遺產、風景名勝區、旅游區、森林公園、地質公園、行蓄滯洪區及碼頭等[10]；城鎮綜合功能單元，包括工礦企業、單位院落、休閑娛樂（廣場、公園等）、景區、體育活動場所、名勝古跡及宗教場所等；其他地物，包括其他一些有特殊意義的空間區域，如市政府、高爾夫球場、軍事區域及施工區域等[13]。若上述區域內部含有較高級別或突出道路，可考慮用道路作為邊界對其進行劃分。

圖2 按行政界線劃分道路示意圖

圖3 按管理界線劃分道路示意圖

6）屬地管理原則。基礎網格應在社區（村）的基礎上進行劃分，網格的最大范圍為其所屬社區的范圍，網格單元不應跨社區（村）。

7）現狀管理原則。為了強化和實施有效管理，對于一些由單位自主管理的獨立院落，如果面積較大，一般不再對其進行拆分，直接將單位獨立院落作為整體來劃分，如部隊、重點工程（工棚）、醫院、學校、景區、具有物業管理的小區、大型商業區等特殊區域[13]；如果面積較小，可以將周邊的多個獨立完整院落合并到一起，作為一個基礎網格。水域按照公安局水上分局的管理需要進行劃分。劃分基礎網格單元時，應結合獨立院落現狀保證網格單元的管理完整性，避免出現將一個或多個獨立院落劃分到幾個基礎網格單元中造成管理不便[4]。

8）供求平衡原則。基礎網格內的基礎設施、商業網點及工作部門，如商場、醫院、銀行等，應與網格內人口數量或是潛在客戶需求相匹配，網格內設施、資源及人員配備應能夠保持網格內服務、管理等工作的正常運行，使網格保持平衡穩定。

9）管理容量原則。基礎網格可根據城市人口密度按照一定人數或戶數來劃分，并同時形成一套人房網格，便于政府及有關部門對城市內所有居民及其居住情況的管理。其中，中心城區人口密度大，基礎網格單元內戶數及人數可適當減少、新城區城關和重點鄉鎮的基礎網格單元內戶數及人數可適當增加。農村地區主要按照現有管理原則劃分。

10）方便管理原則。基礎網格劃分應盡量使得網格單元為矩形等規則形狀，避免多凹進、凸出區域，且劃分后網格內部路徑應通達便捷，以方便人員實施管理。考慮到管理人員在網格單元中一般采用步行或騎車的方式進行監督巡查，因此在劃分時應考慮到管理區域的可達性，避免由于劃分不當出現部分區域無法實施管理，成為管理盲區的問題。大范圍內，將行政界線直接作為基礎網格單元的邊界；社區范圍內，首先可用級別較高、較為突出的道路將社區劃分為幾個區域，再根據各區域自身特點，選取區域內其他道路或巷道作為基礎網格邊界，以方便管理。

11）管理難度均衡原則。基礎網格的劃分應根據不同地區人口、部件及功能區分布密度的不同，對基礎網格內的工作量與管理難度進行綜合評估與分析，盡可能使各個基礎網格內工作量與管理難度大致均衡，避免因管理員工作量太大而造成管理效率低下。如對于事件頻發、商業區密集及管理對象密度較大的區域，基礎網格單元面積相應縮小；而對于人口稀疏及城市邊緣等偏遠地區，基礎網格面積可相對大一些。相同情況下，基礎網格單元內部件應保持數量均衡。

12）邊界可識別原則。基礎網格的邊界應為道路、街巷、河流及其他特殊、識別性強的地物，以方便網格監督員、作業人員明確自身責任區域范圍及評估工作的進行。

在實際的劃分中，可能會遇到一些實際情況與理論原則無法完全符合的狀況，如城市部分內部復雜區域及社區頻繁交叉地帶，可能會造成網格邊界曲折，規劃道路、房屋與城市現狀之間沖突，導致網格邊界的穩定性差等，需要網格員根據實際情況進行劃分。此外，社區網格劃分可能會導致居民小組和黨支部管轄區域、物業管理區域、市容環境衛生和城管執法區域、社區衛生服務區域、治安及戶籍管轄區域、義務教育階段學區等管理權限被割裂開，在具體劃分時應注意銜接這6大因素[15]，否則可能會導致管理不便或效率低。

4 結 語

本文給出了城市空間基礎網格的劃分基礎，并由此出發結合社會管理及行業部門的實際需求，提出了若干網格劃分原則，為部門之間的信息資源共享和交換提供了依據與標準。在當前網格化管理模式的基礎上，對城市空間基礎網格的研究與完善，可為城市中各部門提供一套全覆蓋、相對穩定、邊界可視、管理決策高效和實施可行的空間參考基準，有助于服務相關行業部門之間信息的共享和整合，提高城市管理的水平及效率，為智慧城市建設奠定基礎。

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P208

B

1672-4623（2016）06-0079-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.06.026

祁瑞，碩士，研究方向為時空統計分析。

2015-04-20。

項目來源：湖北省自然科學基金資助項目（2014CFB725）；蘇州市科技計劃資助項目（SYG201319）。