村镇建设用地再开发辅助决策系统设计与实现

李武龙，杨晓羚，梁锐坤

（1.佛山市国土资源和城乡规划局，广东 佛山 528000；2.中山大学 地理科学与规划学院，广东 广州 510275； 3.佛山市国土资源信息中心，广东 佛山 528000）

村镇建设用地再开发辅助决策系统设计与实现

李武龙1，杨晓羚2，梁锐坤3

（1.佛山市国土资源和城乡规划局，广东 佛山 528000；2.中山大学 地理科学与规划学院，广东 广州 510275； 3.佛山市国土资源信息中心，广东 佛山 528000）

为了使村镇建设用地再开发工作顺利开展，结合GIS技术、数据仓库技术、数据挖掘技术，集成专家库、知识库、模型库、元数据库和共享信息库，建立集空间数据管理、空间应用模型分析和可视化空间辅助决策于一体的村镇建设用地再开发辅助空间决策支持系统。系统实现了对再开发数据的一体化管理、村镇建设用地再开发的适宜性分析与评价、设计与模拟、效果预评估等功能，并将其应用于广东省佛山市南海区广佛智城二号地块的再开发工作中，为村镇建设用地再开发提供了科学合理的决策支持。

村镇建设用地；再开发；空间决策

近年来，随着我国城镇化进程的加快，土地资源与日俱增的需求与有限的可建设土地总量之间的矛盾逐渐提升。存量建设用地的再开发，能优化土地利用结构，提升土地利用综合效益。盘活存量建设用地工作在城市已经取得了较好的成效并逐步往村镇推广[1-2]。村镇建设用地的粗放利用现象较城市建设用地更为明显[3-5]，其再开发工作涉及部门众多，给业务协同、规划方案评估与落实、工程进度及质量控制等工作带来了困难。为了使村镇建设用地再开发工作规范有序地开展，进一步提高村镇建设用地再开发决策及规划实施效率，村镇建设用地再开发工作需要得到科学规范的方法指导及技术支持，直观快速地为决策者提供再开发工作的适宜性评价、再开发规划方案优选、再开发预期效果评估等协助决策的信息与判断结果。

决策支持系统以管理科学、运筹学为基础[6]，以计算机技术为手段，是辅助决策者解决半结构化决策问题的人机交互系统，其中，空间决策支持系统主要解决面向空间的决策问题。空间决策支持系统在地理信息系统的基础上引入了模型库及模型管理系统等概念，可解决复杂的空间描述、过程模拟、综合评估等问题[7]。空间决策支持系统综合利用人文、经济、空间等信息，通过决策模型选择和空间分析运算对每个备选规划方案进行评价，以图形图像、报表的形式简单直观地对规划方案进行意见反馈。决策者结合相关知识及决策经验，根据空间决策支持系统的反馈意见对决策模型、量算指标、规划方案设计进行修正。空间决策支持系统通过对若干次的修正规划方案进行评价与优选实现若干次的人机交互，为决策者进行科学合理的决策提供支持和帮助。目前，空间决策支持系统的应用模型、管理方法、应用等已经得到了广泛的研究[8-11]，陈崇成等[12]针对环境管理的问题，实现了模型库与GIS紧密集成的环境管理空间决策支持系统的开发与研究。在与建设用地再开发、适宜性评价相关的空间决策支持系统研究方面，夏敏等[13]针对土地适宜性评价问题，提出了建立土地适宜性评价空间决策支持系统的思路，为相关系统的设计及实现提供了结构、功能、方法的理论支持；吴小芳等[14]针对三旧改造项目监管与空间决策问题，实现了村镇建设用地再开发数字化监管与空间决策支持系统的开发，在规划与现状分析、潜力评价方法的研究方面取得了一定的进展。

本文结合GIS技术、数据仓库技术、数据挖掘技术，集成专家库、知识库、模型库、元数据库和共享信息库，应用组件技术、数据对象访问技术、动态链接库技术，重点解决村镇建设用地再开发适宜性评价、再开发方案优选、再开发预期效果评估问题，建立集空间数据管理、空间应用模型分析和可视化空间辅助决策于一体的村镇建设用地再开发空间决策支持系统。

1 系统结构设计

1.1 技术结构

村镇建设用地再开发辅助空间决策支持系统结构可分为3个逻辑层，分别为数据层、技术层、应用层，如图1所示。其中，数据层包含数字城市地理信息公共服务平台（基础地理数据库）、专题地理信息数据库、模型库、知识库、专家库；技术层包括多尺度空间数据快速更新技术、空间数据规整技术、建设用地再开发适宜性评价技术、三维建模技术；应用层包括适宜性评价、设计模拟、再开发效果预评估、数据管理。

图1 系统技术结构图

1.2 系统开发平台

村镇建设用地再开发辅助空间决策支持系统在Microsoft Visual Studio 2010开发平台支持下，采用Visual C#开发语言，在oracle11g数据库平台、ArcSDE10.0空间数据库引擎、ArcEngine10.0嵌入式GIS组件库、Skyline6.5三维平台的支持下进行开发，并在Windows Server2008服务器操作系统、Windows8操作系统、IE10浏览器等环境中实现。

1.3 功能结构

村镇建设用地再开发亟需解决以下3个关键问题：是否适宜再开发？如何再开发？再开发预期效果如何？鉴于此，以“适宜性评价-设计模拟-效果预评估-数据管理-系统维护”为主线进行村镇建设用地再开发辅助空间决策支持系统功能结构的设计，如图2所示。

图2 系统功能结构图

2 系统功能设计

村镇建设用地再开发辅助空间决策支持系统实现了对再开发相关的各种空间、非空间数据的一体化管理，对村镇建设用地再开发的适宜性进行分析与评价、开发设计模拟、开发效果预评估，简洁直观地为村镇建设用地再开发提供科学有效的辅助决策。以“模块内高整合，模块间低耦合”为出发点，同时兼顾系统的稳定性、开放性和可扩展性原则，本系统主要包含4大主要功能，分别是数据管理功能、再开发适宜性评价功能、再开发设计模拟功能、再开发效果预评估功能。以下对这4个功能分别进行详细描述。

2.1 数据管理功能

主要实现对数据的一体化存储与管理，实现多时态、多格式的空间、非空间数据的集成，其功能包括数据建库、更新维护等。通过采集、归并相关的数据，建立项目区数据库，包括：①基础地理信息在线调用数据。大比例尺地形图、卫星正射影像、数字高程模型、现状三维模型等。②专题地理信息数据。土地利用总体规划、土地利用现状、基本农田保护区；城市总体规划、交通规划、控制性规划、修建性规划（总平面图）；环境保护规划；宗地数据等。③三维框架模型。三维框架模型是设计模拟模块中对规划地物进行模拟建模，主要包括商业建筑、写字楼、居民住宅、道路、绿地、水面、地下空间等，属于本系统的专题地理信息数据之一。④与村镇建设用地再开发相关的其他数据，如村镇人口数据、经济投入产出数据等JPG、Word、Excel、PDF格式的数据。其中，数据的采集、整理包括空间数据的统一坐标、统一格式，非空间数据中各种文档的聚并。

2.2 再开发适宜性评价功能

针对村镇建设用地是否适宜再开发的问题，再开发适宜性评价功能主要实现对村镇建设用地再开发适宜性的评价。该功能通过建立适合村镇建设用地再开发实际情况的指标体系，利用建设用地再开发的相关评价模型，评价村镇建设用地再开发的适宜性，可视化地展示建设用地再开发适宜性评价结果（图3），从而为相关部门进行决策提供依据和参考。

图3 村镇建设用地适宜性评价结果

根据村镇建设用地再开发的内在需求、资源环境适应性、可操作性等实际要求，参考《建设用地节约集约利用评价规程（TDT1010-2008）》《开发区土地集约利用评价规程》等，基于村镇建设用地现状分析，选取土地利用强度、土地投入水平、土地利用效益、经济可行性4个指标，参照所在地区土地利用平均水平，综合评价村镇建设用地的再开发适宜性。其中，土地利用强度指标包括人口密度、耕地面积比例、建设用地率、未利用土地率、人均村镇建设用地、交通用地比例；土地投入水平指标包括拟开发土地的固定资产投资强度、地均从业人员、地均基础设施投入、农业机械动力投入强度；土地利用效益指标包括单位面积各产业GDP产出、地均财政收入、单位GDP能耗、单位GDP水耗、污水集中处理率；经济可行性指标包括转用成本-农用地转为建设用地、流转成本-集体土地流转、征收成本-集体土地转为国有、拆迁安置成本等。特别是，由于村和镇的行政等级不同，数据统计指标也有所不同，因此在对村、镇建设用地进行适宜性评价时，可根据评价区域实际情况对评价因子进行适当调整，构建适合评价区域实际情况的指标体系，如图4所示。

通常采用的村镇建设用地再开发适宜性评价模型是多指标综合评价模型：

式中，SD表示指标体系综合适宜度；SSDi表示第i个指标的适宜度；wi表示第i个指标的权重；n表示指标体系中的指标数目。

图4 评价因子选择及管理界面

2.3 再开发设计模拟功能

针对村镇建设用地如何再开发的问题，再开发设计模拟功能为决策者提供交互式、可视化的地块规划设计方案。

再开发设计模拟功能通过模拟建立规划方案中重点地物的三维框架模型（包括商业建筑、写字楼、居民住宅、道路、绿地、水面、地下空间等），实现在三维环境中对规划方案的设计与显示，如图5所示。并对模拟建立的三维框架模型进行相关属性的赋值，其中包括建筑面积、固定资产投入、经济效益、社会效益等。

图5 再开发三维设计模拟界面

2.4 再开发效果预评估功能

针对村镇建设用地再开发预期效果如何的问题，再开发效果评估功能根据重点地物的相关属性，对规划方案的土地利用经济、社会效益等指标进行预评估。通过对比分析再开发地块的土地利用现状水平与所在地区土地利用平均水平，得到规划设计方案的可行性，如图6所示。如果预评估结果所示的再开发地块的土地利用水平高于所在地区土地利用平均水平，则说明该土地利用规划方案的效果较好，该规划设计方案可推行及实施。如果再开发地块的土地利用水平低于所在地区土地利用平均水平，则需要反复地对规划设计方案进行优化调整，以实现村镇建设用地再开发的效益最大化。

图6 再开发预评估结果

3 结 语

本文针对村镇建设用地再开发工作中需要解决的3 个重点问题，结合GIS技术、数据仓库技术、数据挖掘技术，集成专家库、知识库、模型库、元数据库和共享信息库，应用组件技术、数据对象访问技术、动态链接库技术，构建了集空间数据管理、空间应用模型分析和可视化空间辅助决策于一体的村镇建设用地再开发空间决策支持系统。该系统实现了再开发数据的一体化管理、村镇建设用地再开发的适宜性分析与评价、再开发设计模拟、再开发效果预评估等功能，并将其应用于广东省佛山市南海区广佛智城二号地块的再开发工作中，为村镇建设用地再开发工作提供了科学合理且简洁直观的辅助支持，为村镇建设用地再开发科学决策提供了便利的决策途径。

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图4 改进后的三维地图定位效果

4 结 语

比较了当前流行的二维地图、2.5维地图中对于兴趣点查询定位的效果，研究了三维地图中兴趣点定位的方法，通过分析、计算得出了一种较为准确的定位方法。由于实际兴趣点方向的不确定性，在三维场景中，如何定位到兴趣点正面是本文今后研究的重点。

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作者简介：田静，硕士，主要从事三维数字城市方向的工作。

P208

B

1672-4623（2016）08-0072-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.08.024

李武龙，硕士，主要从事测绘地理信息方面的工作。

2016-06-13。

项目来源：国家自然科学基金资助项目（41431178）；村镇建设用地再开发技术应用集成与示研究项目（2013BAJ13B06）。