測繪大數(shù)據(jù)在城市更新輔助決策中的應(yīng)用

陳展鵬,王天應(yīng),許謙

(廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院,廣東 廣州 510060)

0 引 言

隨著經(jīng)濟社會的高質(zhì)量發(fā)展,城市化早期所采取的粗放式建設(shè)模式已明顯不適用于當(dāng)前的城市發(fā)展。在進入社會主義現(xiàn)代化建設(shè)新時期后,我國的城市發(fā)展方式逐步發(fā)生轉(zhuǎn)變,從增量發(fā)展轉(zhuǎn)向調(diào)整內(nèi)部結(jié)構(gòu)、注重內(nèi)部更新、提高城市的質(zhì)量和承載能力的發(fā)展形式[1]。城市更新作為推動城市開發(fā)建設(shè)從粗放型外延式發(fā)展轉(zhuǎn)向集約型內(nèi)涵式發(fā)展的重要手段[2],是貫徹落實習(xí)近平總書記在視察廣州時提出的“老城市新活力”[3]要求的切實舉措,也是新形勢下城市發(fā)展建設(shè)的必由之路。

現(xiàn)今的城市更新方案編制模式多以人工作業(yè)為主,存在如下問題:①當(dāng)前城市更新工作的開展多遵循以前期調(diào)查獲取的建筑、土地權(quán)屬數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),結(jié)合工作區(qū)規(guī)劃數(shù)據(jù)開展更新方案研究的測繪服務(wù)模式[4-7]。這種工作方式的供給結(jié)構(gòu)對需求變化的適應(yīng)性和靈活性不夠,數(shù)據(jù)生產(chǎn)及加工方式“碎片化”,不利于數(shù)據(jù)融合集成,缺乏整體思維;②數(shù)據(jù)格式多樣(基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查成果及現(xiàn)狀數(shù)據(jù)涵蓋CAD、GIS、EPS、Word、Excel、JPG等多種來源及格式),切換、轉(zhuǎn)換過程煩瑣,可能還會出現(xiàn)圖形或坐標(biāo)反復(fù)轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的誤差;③更新方案中的現(xiàn)狀分析和數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作操作重復(fù)性高,操作煩瑣,缺乏有效工具進行快速統(tǒng)計;④更新項目之間相對獨立,缺乏整體統(tǒng)籌。計劃研究的更新改造項目通常分布零散,未能在空間上實現(xiàn)基于全區(qū)的可視化和統(tǒng)籌,在面向大尺度區(qū)域如區(qū)級、市級等進行方案研制時,現(xiàn)行模式缺乏足夠的宏觀決策支撐力度。

在此背景下,本文以提質(zhì)增效、數(shù)據(jù)賦能[8]為出發(fā)點,研究面向城市更新領(lǐng)域的測繪多源大數(shù)據(jù)應(yīng)用模式,建設(shè)城市更新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫,搭建城市更新輔助決策系統(tǒng),實現(xiàn)改造方案的靈活調(diào)整、快速核算以及成果的標(biāo)準(zhǔn)化輸出,助力城市更新工作的高效開展。

1 基于測繪大數(shù)據(jù)的城市更新決策系統(tǒng)構(gòu)建

城市改造方案決策的主要依據(jù)涉及方案的改造成本與實際效益分析,全面細(xì)致的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)是形成科學(xué)可靠的更新改造方案的堅實基礎(chǔ)。本文研究搭建了集數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)計算于一體的城市更新輔助決策平臺,保證方案可靠性的前提下有效提高方案研制的效率與準(zhǔn)確性,如圖1所示。

圖1 城市更新決策系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)路線圖

1.1 城市更新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建設(shè)

邏輯清晰,組織科學(xué)的數(shù)據(jù)庫是高效計算的基礎(chǔ),是土地成本測算的關(guān)鍵工作之一。城市更新大數(shù)據(jù)包含界線數(shù)據(jù)、建筑數(shù)據(jù)、土地數(shù)據(jù)、人口數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)規(guī)劃數(shù)據(jù)、眾專項數(shù)據(jù)等。本文以土地資源各類數(shù)據(jù)為核心,依托成熟的數(shù)據(jù)庫管理平臺和GIS平臺,經(jīng)過數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)整合后,按照數(shù)據(jù)庫設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn),建立邏輯化、標(biāo)準(zhǔn)化的管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫,對土地資源管理過程中產(chǎn)生的空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理與更新,為后續(xù)的現(xiàn)狀分析、成本測算等工作提供數(shù)據(jù)支持。整合后形成的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)如表1所示,基礎(chǔ)規(guī)劃數(shù)據(jù)樣例如圖2所示。

表1 城市更新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)及圖層設(shè)計

圖2 基礎(chǔ)規(guī)劃數(shù)據(jù)樣例

1.2 城市更新規(guī)劃決策系統(tǒng)建設(shè)

城市更新輔助決策平臺的系統(tǒng)建設(shè)采用松耦合的設(shè)計模式,運用微服務(wù)架構(gòu)理念,設(shè)計分析模型接口與協(xié)議,封裝各類模型服務(wù),滿足分布式模型按需調(diào)取的要求,可輔助城市更新舊村改造項目的前期研究、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查及片區(qū)策劃方案編制,對應(yīng)各階段的輔助功能如圖3所示:

圖3 更新改造流程及平臺輔助內(nèi)容

本系統(tǒng)運用數(shù)據(jù)可視化技術(shù),融合數(shù)據(jù)表盤、三維模型直觀展示改造區(qū)域的地理區(qū)位和各個模塊分析結(jié)果,同時支持自動輸出成果圖表與報告,使用者可直觀感受決策方案的具體情況,從而快速做出決策。本系統(tǒng)具體功能包括方案管理、現(xiàn)狀分析、成本測算、控規(guī)調(diào)整、成果導(dǎo)出等功能:

(1)方案管理模塊記錄了基于該系統(tǒng)進行研究的各城市更新方案的信息,以“方案”和“項目”為要素,直觀呈現(xiàn)同一區(qū)域內(nèi)不同的改造策略。該模塊支持改造模式對比與方案統(tǒng)籌分析功能,通過調(diào)整更新方案中各項目的參數(shù),可對比不同改造模式下的復(fù)建融資量及改造成本;通過對城市各片區(qū)更新方案的空間分布、改造進度、改造成本等進行統(tǒng)籌分析,可實現(xiàn)宏觀層面的城市更新現(xiàn)狀分析。

(2)現(xiàn)狀分析模塊依托數(shù)據(jù)庫成果,整合方案范圍的區(qū)位、上位規(guī)劃、權(quán)屬情況、建筑等多維數(shù)據(jù),并于同一頁面進行展示,支持指定區(qū)域內(nèi)基于空間位置的統(tǒng)計分析呈現(xiàn),直觀展示區(qū)域內(nèi)部現(xiàn)狀,減少不同來源信息相互切換、轉(zhuǎn)換的步驟。

(3)成本測算模塊能夠自動計算指定區(qū)域內(nèi)城市更新改造的成本。通過加載的基于Model Builder和FME的計算模塊,系統(tǒng)能快速根據(jù)預(yù)設(shè)的成本核算規(guī)則對指定范圍進行改造成本的測算,并可根據(jù)不同更新對象和使用場景,靈活測算一種或多種改造方式的成本。

(4)控規(guī)調(diào)整模塊基于使用者導(dǎo)入的用地方案,提供修改地塊指標(biāo)等操作。同時系統(tǒng)直觀展示了方案總用地面積等參數(shù)信息,為規(guī)劃者調(diào)整用地提供數(shù)據(jù)和工具支持。

(5)成果導(dǎo)出模塊提供了一鍵輸出方案文本功能。使用者在系統(tǒng)上將方案調(diào)整完畢后,可以一鍵導(dǎo)出PPT格式的方案文本,實現(xiàn)即時調(diào)整、即時輸出。

2 實踐應(yīng)用

本文以廣州市XX村改造為例。XX村位于廣東省廣州市白云區(qū),該村在保證基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)設(shè)施相對完整的基礎(chǔ)上,綜合考慮道路、河流等自然要素及產(chǎn)權(quán)邊界等因素,初步劃定該片區(qū)策劃范圍383公頃。

2.1 方案編制

(1)現(xiàn)狀分析。XX村片區(qū)范圍內(nèi)建筑以低層和多層建筑為主,基本為集體物業(yè)及村民住宅,部分高層建筑主要為個居住小區(qū)住宅樓。改造范圍內(nèi)涉及村民共 4 300多戶、10 500余人,涉及建設(shè)用地346.12公頃,農(nóng)用地31.31公頃,目前已納入標(biāo)圖建庫用地達(dá)173公頃,其中舊村莊圖斑約98.9公頃。該片區(qū)歷史文化資源豐富,共有1處國家重點文物保護單位、1處廣州市重點文物保護單位以及10處區(qū)登記文物保護單位,上述數(shù)據(jù)均由系統(tǒng)自動測算模塊根據(jù)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的類型和統(tǒng)計需要計算并輸出,實現(xiàn)了該片區(qū)現(xiàn)狀情況的自動化統(tǒng)計分析。

(2)成本測算。城市更新系統(tǒng)的復(fù)建及成本測算結(jié)合了國家、省、市以及測算對象所在區(qū)域的相關(guān)政策文件,力求做到測算方法有標(biāo)準(zhǔn)、測算結(jié)果有依據(jù)。傳統(tǒng)的測算基數(shù)部分由人工填入,復(fù)制粘貼、四舍五入僅保留小數(shù)點后兩位等人工操作可能會導(dǎo)致誤差的累計,進而導(dǎo)致結(jié)果的微小偏差。城市更新系統(tǒng)通過預(yù)設(shè)計算程序,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動化統(tǒng)計和計算,減少了測算過程中因人為失誤導(dǎo)致的誤差。系統(tǒng)投入使用前曾多次將測算結(jié)果與人工手算成果進行比對,結(jié)果顯示,在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、更新改造范圍、評估成果一致的前提下,使用者選擇相同的復(fù)建模式,城市更新系統(tǒng)測算的XX村改造成本與人工測算的結(jié)果誤差小于 0.000 01億元,基本具有一致性,可以滿足城市更新前期研究及片區(qū)策劃方案的測算精度要求。

(3)用地方案。規(guī)劃用地方案受到政策、區(qū)位、交通、朝向、規(guī)劃師的經(jīng)驗與審美等綜合因素影響,具有復(fù)雜性和不確定性,本項目提供快速統(tǒng)計和調(diào)整的工具,輔助規(guī)劃師決策。系統(tǒng)將成本測算結(jié)果與方案關(guān)鍵參數(shù)統(tǒng)一顯示在系統(tǒng)面板上,規(guī)劃師根據(jù)系統(tǒng)反饋對XX村更新改造用地方案進行調(diào)整,編制滿足用地需求的方案。

(4)一鍵輸出方案。在完成對XX村的現(xiàn)狀分析、成本測算與用地方案編制后,系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的模板自動輸出包含上述分析成果的PPT文檔(如圖4所示),大幅提升更新方案文本的輸出效率。方案編制如果依靠人工手算需要4～5 h,借助系統(tǒng)各模塊功能,只需要10～20 min就可以完成方案測算,極大提高了方案編制效率。

圖4 導(dǎo)出PPT成果樣例

2.2 效率分析

在傳統(tǒng)的城市更新方案編制工作中,規(guī)劃師的各項工作數(shù)據(jù)總量大、計算方式復(fù)雜,人工處理難度較大,容易導(dǎo)致計算精度與分析準(zhǔn)確度的偏差,進而導(dǎo)致工作的重復(fù)與反復(fù)。相較于傳統(tǒng)方案編制(圖5),本次XX村的城市更新方案編制的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)分析、改造成本計算與用地情況統(tǒng)計均由系統(tǒng)自動化實現(xiàn),規(guī)劃師只需進行范圍線導(dǎo)入和參數(shù)調(diào)整的工作,極大地提升了計算效率與精度。系統(tǒng)將規(guī)劃師從重復(fù)的計算與文本編制中解放出來,并成功地輔助規(guī)劃師快速完成對場地的現(xiàn)狀分析與用地方案決策,實現(xiàn)完整業(yè)務(wù)流程上的效率提升。

圖5 傳統(tǒng)與系統(tǒng)計算更新方案編制模式對比

3 結(jié) 語

本文針對城市更新方案編制智能化程度不高、效率低下的痛點,構(gòu)建了基于測繪大數(shù)據(jù)的城市更新決策系統(tǒng),實現(xiàn)了城市更新大數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和更新,輔助城市更新方案的現(xiàn)狀分析、成本測算、用地調(diào)整等內(nèi)容的精確高效產(chǎn)出,值得在城市產(chǎn)業(yè)策劃、國土空間規(guī)劃編制、社會精細(xì)化治理等業(yè)務(wù)領(lǐng)域進行推廣。