基于WebGIS的“多規(guī)合一”信息系統(tǒng)構(gòu)建

范 強，段家劍，李海龍

(1.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 測繪與地理科學(xué)學(xué)院，遼寧 阜新 123000；2.內(nèi)蒙古昂威科技有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020)

我國空間規(guī)劃體系種類繁多，不同規(guī)劃部門在編制原則、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、技術(shù)標準、監(jiān)管機制、規(guī)劃體系、規(guī)劃限期和功能定位等方面存在明顯不同，導(dǎo)致規(guī)劃的各類成果在呈現(xiàn)上存在差異和矛盾，給規(guī)劃項目的實施和成效帶來嚴重的影響[1-3]。2013年12月，習(xí)總書記在中央新型城鎮(zhèn)化會議上指出要加快推進市縣區(qū)規(guī)劃體制改革，積極探索“多規(guī)合一”的實現(xiàn)方式。 2014年11月，國家四部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于開展市縣“多規(guī)合一”試點的工作通知》，確定了全國28個市縣作為“多規(guī)合一”的試驗區(qū)，標志著“多規(guī)合一”已經(jīng)成為我國市縣政府的重要工作之一[4-5]。

國家的大力推動以及地方的迫切需求，逐步完善了我國的空間規(guī)劃體系，形成以資源保護、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、效率提升、公平公正為核心路徑，推進空間資源的智慧協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展的共識[6-7]。在“多規(guī)合一”規(guī)劃體制改革實踐中，各個城市正在逐步由注重目標和指標的管理模式轉(zhuǎn)變?yōu)榛跁r空大數(shù)據(jù)和智慧城市的面向過程、面向?qū)嵤┑母咝Ч芾砟Ｊ絒8]。由此，“多規(guī)合一”信息系統(tǒng)是實現(xiàn)智慧城市、加強部門間的信息共享，消除各規(guī)劃部門間的信息壁壘，強化政府職能的關(guān)鍵手段[9-10]。

我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，同時伴隨著用地矛盾的突出，各個規(guī)劃間用地需求無法達到協(xié)調(diào)統(tǒng)一，用地審批遇到了極大的困難[11-13]。針對上述規(guī)劃弊端，本文構(gòu)建了“多規(guī)合一”信息系統(tǒng)，給予政府部門在決策中提供輔助依據(jù)。系統(tǒng)基于企業(yè)服務(wù)總線(ESB)技術(shù)設(shè)計，整合了多規(guī)部門的數(shù)據(jù)。通過ArcGIS API for JavaScript接口以及ArcSDE，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、坐標轉(zhuǎn)換、專題數(shù)據(jù)綜合分析、土地利用合規(guī)性分析、輔助規(guī)劃的智慧選址等服務(wù)應(yīng)用，為政府單位的專業(yè)規(guī)劃、項目實施、日常監(jiān)管、分析決策提供有效的技術(shù)支撐。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

“多規(guī)合一”信息系統(tǒng)的總體框架(如圖1所示)由6個部分構(gòu)成，即部門業(yè)務(wù)層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)資源層、系統(tǒng)組件層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層和用戶層[14]。

1.1.1 部門業(yè)務(wù)層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和數(shù)據(jù)資源層

部門業(yè)務(wù)層包括國土、測繪、住建、環(huán)保、水利、農(nóng)業(yè)、交通和林業(yè)等空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)生產(chǎn)和管理部門的業(yè)務(wù)工作庫，提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。資源數(shù)據(jù)層包含基礎(chǔ)地理信息、專項規(guī)劃和土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫，為系統(tǒng)的功能模塊提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)傳輸層利用計算機局域網(wǎng)或者計算機廣域網(wǎng)通過ESB將部門業(yè)務(wù)層數(shù)據(jù)輸送到數(shù)據(jù)資源層當(dāng)中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源層快速同步各基礎(chǔ)數(shù)據(jù)生產(chǎn)部門對業(yè)務(wù)工作庫數(shù)據(jù)進行的更新操作。

1.1.2 系統(tǒng)組件層

本系統(tǒng)是基于ArcGIS平臺，需向Oracle數(shù)據(jù)庫注冊ArcSDE，才能在ArcGIS的各類程序中使用存儲于數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)。Oracle存儲了各類基礎(chǔ)地理信息、專項規(guī)劃、土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和其他非空間數(shù)據(jù)，如元數(shù)據(jù)。通過ArcGIS Server發(fā)布地圖動態(tài)服務(wù)、地圖切片服務(wù)和Geo Processing服務(wù)，同時借助ArcGIS API for JavaScript對地圖服務(wù)和Geo Processing服務(wù)的調(diào)用，服務(wù)器可以根據(jù)請求進行響應(yīng)并將請求結(jié)果返回給客戶端。系統(tǒng)組件還包含各類制圖插件，采用Echarts和bootstrap等插件對分析結(jié)果進行數(shù)據(jù)可視化和界面優(yōu)化。

1.1.3 業(yè)務(wù)應(yīng)用層和用戶層

業(yè)務(wù)應(yīng)用層包含數(shù)據(jù)共享、專題數(shù)據(jù)綜合分析、合規(guī)性分析、坐標轉(zhuǎn)換和智慧選擇分析模塊。用戶層通過局域網(wǎng)或者廣域網(wǎng)接入系統(tǒng)，為多規(guī)編制單位的“多規(guī)”數(shù)據(jù)獲取、項目實施、日常監(jiān)管和輔助分析決策提供有效支持。

1.2 數(shù)據(jù)組織分類方式

系統(tǒng)包含各類專項規(guī)劃部門數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)等，具有數(shù)據(jù)量大和數(shù)據(jù)雜等特點。在展示階段需要對數(shù)據(jù)的組織進行分類，既要能滿足按照特定條件進行高效檢索，還要能滿足部門快速對地圖進行切換查看操作?？臻g數(shù)據(jù)按照現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)4大類進行劃分，在大類上進一步劃分子類，分別是國土局、規(guī)劃局、林業(yè)局、環(huán)保局等多規(guī)編制單位，將各部門的數(shù)據(jù)進行大類和子類的歸屬劃分，最后展示在系統(tǒng)上。設(shè)置專題數(shù)據(jù)的目的是為了能夠更加快速地對不同部門的相同數(shù)據(jù)進行檢索查看。通過對數(shù)據(jù)的分類整合，能夠提升工作效率，使得數(shù)據(jù)的組織更具有邏輯性。在一定程度上保證各部門數(shù)據(jù)間的差異性，另一方面增加使用者對特定圖層進行查看加載的效率。

1.3 功能設(shè)計

“多規(guī)合一”信息系統(tǒng)除了基礎(chǔ)的GIS操作功能(地圖瀏覽、地圖切換、圖斑屬性查詢、透明度設(shè)置、多屏對比和打印輸出)，另外根據(jù)多規(guī)部門的實際業(yè)務(wù)需求，還具備坐標轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)共享與交換、專題數(shù)據(jù)綜合分析、合規(guī)性分析和智慧選址分析共6個功能模塊(如圖2所示)。

2 關(guān)鍵問題研究

2.1 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)來源于國土、測繪、環(huán)保、發(fā)改、住建、交通、水利、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)生產(chǎn)和管理部門，具有多維度、多標準、多結(jié)構(gòu)等特點，因此系統(tǒng)采用Oracle數(shù)據(jù)庫結(jié)合ArcSDE空間數(shù)據(jù)引擎管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、多規(guī)數(shù)據(jù)、現(xiàn)狀數(shù)據(jù)。ArcSDE是ArcGIS和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的通道，定義空間數(shù)據(jù)在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的存儲方式，有效解決空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中不斷重復(fù)連接的缺點。ArcSDE的多用戶特征保證了多規(guī)編制單位對空間數(shù)據(jù)庫的并發(fā)訪問，確保系統(tǒng)在數(shù)據(jù)組織的存儲、修改和共享等方面的統(tǒng)一。

圖2 系統(tǒng)功能設(shè)計

2.2 面向服務(wù)體系架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)是基于多規(guī)編制單位的空間數(shù)據(jù)進行建設(shè)，在成果共享階段，涉及部門間的橫向信息交流，為保證服務(wù)及數(shù)據(jù)共享的高效性，系統(tǒng)采用ESB的應(yīng)用集成方案，通過定義服務(wù)接口、服務(wù)置換、服務(wù)消息模型等，實現(xiàn)不同部門間的不同服務(wù)組件的通信，打破各部門間信息共享壁壘，將數(shù)據(jù)和應(yīng)用功能包裝為服務(wù)發(fā)布在共享機制，由傳統(tǒng)的直接對底層數(shù)據(jù)的訪問轉(zhuǎn)變?yōu)閃eb共享服務(wù)模式。

2.3 多源數(shù)據(jù)坐標統(tǒng)一

系統(tǒng)的統(tǒng)一坐標系設(shè)置為西安80坐標系，多規(guī)部門數(shù)據(jù)和其他專題數(shù)據(jù)在入庫前需要對地圖的投影坐標系進行轉(zhuǎn)換。首先由大于或等于3個覆蓋區(qū)域的控制點計算該區(qū)域的七參數(shù)，接著遍歷每個坐標點進行坐標點的轉(zhuǎn)換。采用的是七參數(shù)布爾莎轉(zhuǎn)換模型,求出七個參數(shù)后就可以對空間要素坐標進行轉(zhuǎn)換。多源數(shù)據(jù)坐標系的統(tǒng)一，保證了多規(guī)部門數(shù)據(jù)、各類專題數(shù)據(jù)、現(xiàn)狀數(shù)據(jù)在統(tǒng)一坐標系下展示，為后續(xù)專題數(shù)據(jù)綜合分析、合規(guī)性分析、智慧選址分析奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

系統(tǒng)的功能模塊主要有GIS基本操作、坐標轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)共享交換、專題數(shù)據(jù)綜合分析、合規(guī)性分析和智慧選址分析共6大分區(qū)模塊。

3.1 GIS基本操作

基于ArcGIS API for JavaScript開發(fā)的地圖框架包含一些基礎(chǔ)操作，如地圖瀏覽、地圖切換、屬性查詢、透明度設(shè)置和多屏對比。地圖瀏覽包含一般的地圖操作，如放大、縮小、漫游和測量等。地圖切換采用Jquery EasyUI插件Tree實現(xiàn)對地圖的結(jié)構(gòu)化展示和地圖的切換。通過API提供的Query類和Layer類實現(xiàn)一些基礎(chǔ)的地圖操作，如圖斑、圖層屬性查詢以及圖層透明度設(shè)置。多屏對比功能(如圖3所示)，左上加載了地區(qū)的遙感影像，左下、右上和右下分別在遙感影像的基礎(chǔ)上添加了耕地質(zhì)量等級、土地利用總體規(guī)劃和林業(yè)保護規(guī)劃等圖層，多屏對比支持多個窗口下進行同步訪問，在宏觀上對不同部門數(shù)據(jù)在同一地區(qū)的規(guī)劃或現(xiàn)狀有一個實時聯(lián)動的掌控。

圖3 多屏對比

3.2 坐標轉(zhuǎn)換

系統(tǒng)構(gòu)建時需要統(tǒng)一坐標系，將系統(tǒng)的坐標系定為西安80坐標系，由于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)是多規(guī)劃部門和多業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，其坐標系統(tǒng)不統(tǒng)一。有的規(guī)劃部門編制數(shù)據(jù)時采用的是北京54坐標系或是國家2000坐標系，因此在對數(shù)據(jù)入庫時首先要進行地圖坐標系的轉(zhuǎn)換。計算得到目標區(qū)域的轉(zhuǎn)換參數(shù)，提供對54坐標系和2000坐標系下的矢量要素轉(zhuǎn)換為80坐標系的功能，保障多規(guī)劃部門數(shù)據(jù)和現(xiàn)狀數(shù)據(jù)在統(tǒng)一坐標系下進行其他功能模塊的操作。

3.3 數(shù)據(jù)共享交換

數(shù)據(jù)共享交換包含：①數(shù)據(jù)服務(wù)的接入：系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)采用統(tǒng)一的OGC接口標準和規(guī)范，各規(guī)劃部門采用ESB與系統(tǒng)進行交互，按照數(shù)據(jù)檢查規(guī)范對接入數(shù)據(jù)進行入庫檢查，包含拓撲關(guān)系、坐標系統(tǒng)檢查，檢查合格后導(dǎo)入到Oracle數(shù)據(jù)庫。②數(shù)據(jù)服務(wù)的發(fā)布：系統(tǒng)所需的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、專項規(guī)劃數(shù)據(jù)、土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和實現(xiàn)復(fù)雜分析功能的ModelBulider工具采取Map Service和Geo Processing以服務(wù)的形式發(fā)布，使用者在無需了解具體實現(xiàn)過程細節(jié)即可以URL的形式在應(yīng)用中使用地圖服務(wù)和Geo Processing服務(wù)，方便各規(guī)劃部門對各自業(yè)務(wù)進行審批處理，根據(jù)待分析地塊區(qū)域調(diào)用相應(yīng)的服務(wù)。

3.4 專題數(shù)據(jù)綜合分析

不同的規(guī)劃部門由于不同的實施手段、技術(shù)標準、規(guī)劃內(nèi)容存在差異，導(dǎo)致同一地形地貌在不同規(guī)劃部門存在相互矛盾和沖突問題，專題數(shù)據(jù)綜合分析即要解決在選定的地塊區(qū)域矛盾沖突的地類圖斑。配置多規(guī)編制單位的詳細規(guī)劃用地類型，依據(jù)年度和部門的專題數(shù)據(jù)進行占地類型分析，在所選的檢測區(qū)域?qū)Ρ确治龀霾煌块T下專題數(shù)據(jù)的沖突和矛盾圖斑，如占地類型、占地面積和占地指標等(如圖4所示)。專題數(shù)據(jù)分析為各類編制管控、消除差異化矛盾和協(xié)調(diào)用地類型等環(huán)節(jié)提供有效的可視化技術(shù)支持。

3.5 合規(guī)性分析

“合規(guī)性”指的是一地塊在現(xiàn)有的土地利用現(xiàn)狀和未來土地利用規(guī)劃取向進行一致性分析，若一致，則判斷地塊合規(guī)，反之則不合規(guī)。判定條件為：①地塊占據(jù)現(xiàn)狀圖層的任何圖斑，則給予警告，反之合規(guī)。②地塊占用建設(shè)用地管制區(qū)圖層的，若地塊占地的為允許用地建設(shè)區(qū)，則地塊合規(guī)；若地塊占地圖斑有處于禁止用地建設(shè)區(qū)的，則不合規(guī)；有條件建設(shè)用地區(qū)和限制建設(shè)用地區(qū)則需要人為進一步進行判定是否符合用地類型條件，此處設(shè)為警告。③針對各專項規(guī)劃，需要根據(jù)國家政策和法律法規(guī)依次判定，如一級水源地范圍是禁止建設(shè)的，占用了則判定為不合規(guī)，二級和三級水源保護區(qū)允許在特定條件下的建設(shè)，占用了就需要人為判定用地項目是否符合規(guī)劃，此處設(shè)為警告。在給定的地塊下，依據(jù)判定條件分別判斷各個專項規(guī)劃數(shù)據(jù)合理性，給予判定結(jié)果(如圖5所示)。合規(guī)性分析為地塊的規(guī)劃用途、土地執(zhí)法監(jiān)察、項目選址落地提供參考價值。

圖4 專題數(shù)據(jù)分析結(jié)果

圖5 合規(guī)性分析結(jié)果

3.6 智慧選址分析

針對建設(shè)項目落地選址，使用傳統(tǒng)方式對項目落地選址規(guī)劃首先對一片區(qū)域范圍進行劃定，再人工去勘察、測量、判斷，既費時又費力，效率低下。系統(tǒng)面向管理決策層提供“一站式”多維度考量，根據(jù)落地項目實際所需地塊大小，輸入項目地塊的長度、寬度以及偏轉(zhuǎn)角度等用地條件，依據(jù)各規(guī)劃用地的空間管制條件對壓蓋面域和線性緩沖區(qū)范圍進行輔助選址分析，將適合建設(shè)位置在圖中標繪，設(shè)置“少占耕地”、“少占林地”、“與等級公路距離”等一般性條件的權(quán)重，在輔助選址結(jié)果中依據(jù)條件權(quán)重進行地塊推薦(如圖6所示)，系統(tǒng)在給定的范圍依據(jù)輸入條件計算出21塊候選地，由于第19地塊占用耕地面積為7.396 m2，其余地塊占用耕地面積均大于30 m2，因此在結(jié)果列表中將第19地塊優(yōu)先放置第一位，決策者可以根據(jù)優(yōu)先級地塊再進一步進行判定項目落地選址地塊的合理性。

圖6 智慧選址分析結(jié)果

4 結(jié)束語

在國家大力推動城市多規(guī)信息一體化的背景下，本文充分利用WebGIS的優(yōu)勢與特點，積極探索多規(guī)數(shù)據(jù)在多規(guī)編制單位間的共享，挖掘數(shù)據(jù)的價值。通過對“多規(guī)合一”信息系統(tǒng)的建設(shè)，橫向覆蓋多個政府職能部門，建立區(qū)域共用的協(xié)同工作平臺，整合部門實際需求業(yè)務(wù)，秉承共建、共享、共用原則，建設(shè)基于ESB應(yīng)用集成方案的數(shù)據(jù)共享、專題數(shù)據(jù)綜合分析、圖層入庫檢查與坐標轉(zhuǎn)換、專題圖層綜合分析、智慧選址輔助決策等應(yīng)用功能，實現(xiàn)對發(fā)改、國土、規(guī)劃、環(huán)保、水利、文物等多規(guī)部門的數(shù)據(jù)對接，統(tǒng)籌城鄉(xiāng)土地利用發(fā)展規(guī)劃，優(yōu)化城市空間布局，為政府部門關(guān)于土地利用的日常監(jiān)管、重點項目落地實施提供有效決策和技術(shù)支持。