基于WebGIS城市规划一张图管理系统的设计与实现

魏广群 蒋利利 张蒙蒙 刘 晶 吕戌杪

（中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院，中国 北京 100083）

0　前言

历年来，我国各级城市规划设计院积累了大量的规划编制成果等数据，这些数据在设计院的日常各项业务中也常常需要用到，往往需要进行数据叠加分析、查询统计等。因此，十分有必要建立规划成果一张图系统，在一张底图的基础上，实现基础地理数据、规划编制成果数据等各类数据的有机整合、集成和查询分析。

一张图平台能够建立快速、高效、透明的业务应用系统，解决基础地理数据和业务数据关联度不高、图形平台不统一、数据库不一致、信息共享不充分、信息孤岛多等问题的关键；一张图平台可以充分利用全区不同时期、不同分辨率的影像数据，实现同一地区、不同时期、不同清晰度、不同数据格式、多屏幕情况下的对比，实现业务审批、城市规划、综合展示、对外发布、数据维护等功能。而目前设计院面临的问题有系统孤立,信息共享程度低；各类数据分部门管理维护,不便于共享,更新维护成本高；各专题数据格式、坐标系统和比例尺不一致,致使数据的综合利用困难等。

所以，推动原基础地理数据、规划编制成果数据资源由传统管理方式转变为科学化、规范化、精细化的方式来提高地理数据资源的管理效率、管理水平是一种必然趋势。

1　系统的建设目标和内容

1.1　建设目标

一张图系统的建设目标是：以地理信息系统（GIS）、移动互联网等高新技术为支撑，紧紧围绕“一张底图、共享建库”的规划信息共享应用新格局，按照提供权威、鲜活、统一、高效的“一站式”城乡规划信息服务的要求，围绕“一张图”来整合和开发利用设计院的基础地理数据、规划编制成果数据等，逐步形成多源、多尺度且更新及时的城乡规划成果“一张图”数据库；在地理信息平台的支撑下，实现各级城市规划设计院内部各类专题数据共享服务的聚合与协同，满足以计算机、智能移动终端等多种方式快速查询、获取城乡规划综合信息以及数据分析、辅助规划编制研究的需要，从而有效提升针对规划综合数据成果的统计分析能力，满足城市规划管理部门、城市发展决策部门以及社会公众对了解城市现状信息与未来发展信息日益增长的迫切需求，同时丰富城市规划设计院专题数据内容，推动“智慧城市”信息化建设。

1.2　建设内容

按照“总体规划、分步实施”的原则，研发规划成果一张图系统，统一聚合设计院的规划成果、规划编制项目管理数据、规划动态、规划行业法律法规等众多的规划成果数据，并采用地图和综合报表等形式实现设计院各类规划成果数据的查询展示、分析应用，为城市规划和建设决策层面提供灵活的、全面的、关键的数据信息。

2　城市规划设计院规划成果一张图系统建库

设计院的总体规划、控制性详细规划、各专业专项规划、规划六线等资料是本次规划成果建库的重要内容。数据的具体内容包括：规划图形数据、规划文本数据以及从规划文本中提取的有关表格数据等，前期将对这些规划成果数据资料整理建库。

2.1　总体规划数据库

总体规划资料包括：城市现状图、城市用地评价图、城市规划总体、城市建设规划图等图纸资料以及总体规划说明书等文本资料、图片资料等。总体规划资料包括设计院的总体规划资料以及各乡镇的总体规划资料等。另外，按照国家“三规合一”的要求，总体规划资料还可能包括国民经济和社会发展规划、土地利用规划等资料。

总体规划成果资料由于相对较宏观，所以在规划成果数据的入库策略上，拟将规划图件栅格化或是直接利用电子格式的总规图，并加以地理坐标的配准，然后配置在系统中与其他基础地理数据、规划审批数据等矢量或栅格地图数据叠加使用；少量专题的总体规划图纸可以进行矢量化，生成矢量地理数据，如用地规划数据等，然后便于与其他地理数据叠加使用。总体规划成果资料所涉及的文本或图片等文档资料将一起入库，并与图纸资料方便关联查询使用。

2.2　控制性详细规划数据库

控制性详细规划（简称控规）是城市、镇人民政府城乡规划主管部门根据城市、镇总体规划的要求，用以控制建设用地性质、使用强度和空间环境的规划。控规是指标体系性的，用指标和色块指引和控制某地块的建设情况，属指引性的详细规划，具有弹性，同时具有法定图则的性质。

（1）控规规划管理单元划分图的整理入库。这是控规成果资料入库的前提。控规规划管理单元划分图是控制性规划成果资料的空间索引。

（2）控规图形成果资料的入库。控制性详细规划的图纸资料一般包括：区域位置图、用地现状图、土地利用规划图、道路交通规划图、给排水规划图、电力、电信、燃气规划图以及分图图则等。控规图形成果数据的整理入库是本次规划成果整理入库工作的重点。要求按照统一的坐标参考系统，将控规图纸资料从CAD格式转换后入到GIS数据库中。控规的大部分图形资料均需要实现矢量化，比如土地利用规划图要转换成GIS格式，实现每个地块的封闭成面，并在地块面的属性信息中标记出地块编号、用地性质、容积率、绿化率等指标属性。少量不适合矢量处理的图形成果也要转成栅格图片数据或是直接是Auto CAD格式，经过地理坐标配准后，直接能在系统中调用并叠加显示。

（3）控规文本、规划说明、图片等有关资料的整理入库。这些资料将按照统一的文件格式要求，统一命名，统一上传到文件服务器(FTP服务器)上的指定目录下保存。视情况，一些文本文件等格式可能需要做转换后保存，例如数据格式转换成PDF格式，既加快浏览及访问速度，又能一定程度上避免文档修改，保证文档不失真和安全。

2.3　专项规划数据库

专项规划主要是针对国民经济和社会发展的重点领域和薄弱环节、关系全局的重大问题而编制的规划。是总体规划的若干主要方面、重点领域的展开、深化和具体化，必须符合总体规划的总体要求，并与总体规划相衔接。

专项规划一般包括综合交通专项规划、城市空间形态及色彩规划、中心城公共服务设施配套规划、中心城防洪排涝及雨水管网规划、中心城慢行系统规划、环境卫生专业规划、环境保护专项规划、电力设施专项规划、燃气规划、供水专项规划、供热规划、建筑节能专项规划、户外广告专项规划、保障性住房规划、商业网点布局规划、城市抗震防灾规划、城乡污水专项规划、绿地系统规划、城市照明规划、消防规划、公共交通规划等十几项规划。

专项规划成果资料同样包括规划图纸、规划说明文本、图片等资料。对于规划图纸将统一按照矢量化图形的要求，在统一坐标参考下，完成规划图纸数据的整理入库，要求统一坐标参考、统一数据格式、统一图形命名。对于不适合矢量化的专项规划图件将采用图片或是直接CAD文件配准的形式入库，并支持图形数据的叠加入库。规划说明文本、图片等数据将按照统一的文件格式要求，统一命名，统一上传到文件服务器(FTP服务器)上的指定目录下保存。视情况，一些文本文件等格式可能需要做转换后保存，例如数据格式转换成PDF格式，这样处理既能加快浏览及访问速度，又能一定程度上避免文档修改，保证文档不失真和安全。

2.4　规划六线数据库

在城市规划图中，针对不同性质区域所编制的分区控制线主要分为以下六种，称为规划六线。具体包括：

（1）规划红线分为道路红线和建筑红线。其中道路红线是指规划的城市道路路幅的边界线；建筑红线是指城市道路两侧控制沿街建筑物或构筑物 （如外墙台阶）靠临街面的界线，又称建筑控制线。

（2）规划绿线是指城市各类绿地范围的控制线。

（3）规划蓝线是指城市各类江河、湖泊、湿地保护的规划控制线。

（4）规划紫线是指历史文化街区和主要文物保护单位保护的规划控制线。

（5）规划黄线是指文体、教育、体育、医疗卫生等主要公共设施和广场、停车场、公共交通、供水、供电、供气、供热、邮电等主要基础设施用地的规划控制线。

（6）规划黑线是指高压供电走廊、微波通道、电磁辐射控制区、机场净空控制区和铁路的规划控制线。“规划六线”数据的整理入库主要包括将规划六线数据转换为GIS数据格式，入库到Arc SDE中，同时确保图上范围控制线和边线等线或面要素属性信息的正确和完整。

2.5　规划编制项目管理数据库

规划编制项目管理数据包括：规划编制项目的立项名称、承担单位、经费、进度信息以及各阶段的规划编制成果资料、审查意见等。除了上述规划编制项目管理数据外，还将包括公示的规划编制正式成果资料的整理入库。对于属于总体规划或控制性详细规划的成果资料，如果按照前面的信息资源目录体系已经整理了，则不必重复入库，关键是建立索引和状态标识。通过查询规划编制项目管理数据，能够查询和调阅规划编制的成果资料。

2.6　规划管理规范及法规数据库

规划管理规范及法规数据库主要包括规划行业的政策法规资料等。

针对以上规划成果专题数据建设，在收集到或共享到以上数据后，需要对规划成果专题数据等进行清理筛选、整合集成、规范性检查和标准化处理，形成多尺度、多时态、全覆盖的城市规划成果“一张图”综合数据库。

3　数据处理的方式及流程

按数据分类有基础地理数据、总体规划数据、控制性详细规划数据、专项规划数据。按数据格式有jpg图片数据、word、ppt、pdf、excel等文档说明数据、dwg规划成果数据。

3.1　数据处理方式

（1）Jpg图片数据和文档类数据可以作为项目的附件资料上传到服务器，供系统各用户在线浏览或下载查阅。

（2）部分规划成果类 Jpg图片数据，可以对其进行空间校正后，作为栅格图层，配置到系统中。

（3）dwg规划成果数据，可以转换为点、线、面图层，配置字段并属性赋值后配置到系统中，供系统用户查看分析。

3.2　数据处理的流程

3.2.1栅格数据

（1）给图片定义坐标系及投影。

（2）寻找并添加特征控制点。

（3）对图片进行空间校正。

（4）制作 mxd文档。

3.2.2面状矢量数据

（1）使用 FME软件将dwg数据转换为 shp数据。

（2）检查与处理转换后的 shp图形数据。

（3）修改字段，包括增删改等操作。

（4）对各字段进行属性赋值。

（5）符号库制作。

（6）制作 mxd文档。

3.2.3线状矢量数据

（1）ArcGIS中打开 dwg文件。

（2）线层属性表中选中要导出的图形要素。

（3）导出选中的图形要素。

（4）修改字段，增删改等。

（5）对各字段进行属性赋值。

（6）符号库制作。

（7）制作 mxd文档。

4　系统的构架分析及技术平台

4.1　系统逻辑结构

系统采用B/sS架构来实现整个系统功能的应用,系统在WebGIS、OGC服务等新技术的支持下，将多源异构规划信息在网络上集成发布，提供灵活快捷的在线查询和业务处理服务,前端采用流行的HTML5技术，支持主流浏览器。“一张图”系统按照模块化设计等面向对象的开发技术构建，按照数据层、逻辑层、表现层的三层逻辑结构建设。

4.1.1数据层

数据库系统采用Oracle10g,矢量数据按Arc GIS Geo Database数据模型组织，空间数据的存储采用空间数据库引擎ArcSDE。三维地形数据库和模型数据库以文件形式存储。

4.1.2逻辑层

基于 IIS、ASP.NET、ArcGIS Sever、 三维发布组件的“一张图”管理系统实现影像数据浏览；信息资源目录、各专题数据、规划专题应用系统的集中查询；专题数据叠加；获取城乡规划综合信息以及数据分析、辅助规划编制研究等功能。

4.1.3表现层

通过用户权限配置的浏览器界面和客户端界面。

图1　系统框架图

4.2　系统技术平台

4.2.1服务器

数据库服务器主要用于存储非空间属性数据、数据字典以及系统配置。地图服务器由于需要存储海量的空间数据，同时执行复杂的计算，要求最好具有多处理器分布运算能力和大容量磁盘阵列海量数据存储功能，本系统采用数据库服务兼做地图服务器

4.2.2数据库平台

我们将采用Oracle 10g作为整个应用系统的数据库平台，Oracle 10g与ArcSDE是构建一张图系统项目解决方案的核心。

4.2.3地理信息系统平台

地理信息处理是规划成果一张图系统的应用主体，因此其选型对系统建设成功与否极为关键。系统选用的地理信息系统（GIS）平台为ArcGIS 10。在规划成果一张图系统的GIS平台选用上，主要采用Arc GIS 10来进行数据的入库、更新和分析管理；空间数据的存储主要采用ArcSDE 10。

4.2.4网上发布地理信息（WebGIS）平台

WebGIS技术是GIS技术和Intenet技术结合的产物。考虑到产品的稳定可靠性和良好的性能价格比，以及与城市规划部门基础地理信息共享服务平台，所以系统选用是ESRI公司的Arc GIS Server作为Web GIS平台。

5　系统功能介绍

系统分为五大模块，运维管理、规划编制项目管理、市域规划、中心城规划、板块规划，还包括一些辅助功能如统计分析、自定义查询、自定义统计等，对图层的操作有放大、缩小、全屏、图层加载、图例查看等，其中图层包括基础图层和专题图。

5.1　运维管理

作为后台，提供平台用户、资源目录、数据、服务以及子系统功能等的维护和权限管理，以及直观的统计分析功能，为用户应用访问提供安全、稳定的支撑。

5.1.1模块管理

模块管理是针对系统的各个功能模块的一个管理工具，可以添加，修改和删除功能模块。

5.1.2权限管理

负责管理用户所拥有的权限，按照实际情况给用户分配地图权限、统计查询权限等。

5.1.3地图管理

管理地图的服务发布和图层管理，需要访问什么地图服务，可以在地图服务管理中进行配置。

5.2　规划编制项目管理

将项目划分市域规划、中心城规划、板块规划类别，通过系统可以将项目的立项名称、承担单位、经费、附件内容等详细信息录到列表中，录入之后可以对项目列表进行修改、删除操作，查看到项目的进度和进展情况和项目详情，通过列表的定位功能可以实现在地图上的定位。

5.3　市域规划、中心城规划、板块规划

这三者下面都包含城市总体规划、控制性详细规划、专项规划等子项。

5.3.1城市总体规划

在区域规划和合理组织区城城镇体系的基础上，按城市自身建设条件和现状特点，合理制定城市经济和社会发展目标，确定城市的发展性质、规模和建设标准，实现了城市用地的功能分区和各项建设的总体布局，布置了城市道路和交通运输系统，能选定规划定额指标，制定好规划实施步骤和措施。最终使城市工作、居住、交通和游憇四大功能活动相互协调发展。

5.3.2控制性详细规划

控制性详细规划可以科学地实现控制建设用地性质、使用强度和空间环境的规划，利用指标体系性来实现控制地块的建设情况。

5.3.3专项规划

专项规划能科学合理地实现综合交通专项规划、城市空间形态及色彩规划、中心城公共服务设施配套规划、中心城防洪排涝及雨水管网规划、中心城慢行系统规划、环境卫生专业规划、环境保护专项规划、电力设施专项规划、燃气规划、供水专项规划、公共交通规划等规划

5.3.4统计分析、自定义查询

用地平衡分析可以对各种类型的用地进行占比计算，辅助规划师决策；统计分析根据用户的需求将统计结果以柱状图、条形图、饼状图等形式显示出来；自定义查询按照用户设定的查询条件显示特定的结果。

6　结语

系统能灵活实现规划编制项目定位、各类规划成果资料的关联查询、规划审批数据的查询、分析城市规划用地的各项指标、各类性质用地的构成、建筑构成，统计城市不同区域的用地指标，为城市规划和建设决策层面提供灵活的、全面的、关键的数据信息。通过建立一张图平台，极大提高了城市的土地资源、公共交通，绿地保护、污水排放、供电供热等精细化管理，提高规划成果资料的利用率，提高了城市规划设计院工作效率和规划决策的科学性。

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