国土空间体系背景下基于GIS的村庄规划数据库建设研究

庄雪芳，陈 健，陈艺文，陈构超

（广东工业大学 建筑与城市规划学院,广东 广州 510090）

空间规划体系，是我国国家治理体系的重要一环，其建设是我国现代化建设不可或缺的一部分。从十八届三中全会《决定》到《市级国土空间总体规划编制指南(试行)》印发的7年间，我国国土空间规划工作也进行得如火如荼，目前已明确在全国层面构建“五级三类四体系”的国土空间规划体系(图1所示)。在此背景下，地理信息系统(Geographic Information System，GIS)技术在各类空间数据合并、分析处理中发挥着重要作用，尤其是作为规划编制成果的GIS国土空间规划数据库，对于“三线划定”等工作的推进有着深远的影响。

图1 国土空间体系图(来源：根据《中共中央国务院关于建立国土空间规划体系并监督实施的若干意见》)Fig.1 Diagram of land space system (Source:According to Opinions of the CPC Central Committee and the State Council on establishing and supervising the implementation of land and space planning system)

1 研究背景

1.1 新时代空间规划

当前，空间规划进入生态文明新时代。国土是生态文明建设的空间载体[1]，国土空间规划的理论、方法和实践，都立足于生态文明建设发展要求进行发展与优化。作为空间发展和空间治理的战略性、基础性、制度性工具，国土空间规划涉及前瞻性、科学性、操作性三个核心问题，加深了对于空间治理政策或制度设计的“管用、适用、好用”要求。

从生产力、生产关系和时空关系的供给性维度来看，新时代的发展动力主要以深度信息化、新型市场化(或法治化)和新型全球化为代表,分别代表了生产力、生产关系和时空关系[1]。当前生态文明的空间特征相较仅有自然生态的时代，在数字化的影响下形成万物互联的“新生态文明”特征，面对数字化“新生态”，数字化动力成为三大动力中首位关注目标。顺应此潮流，以管控为导向、以信息平台建设为基础、从编管脱节向编管协同转变的智慧型国土空间规划应运而生[2]。

1.2 国土空间体系

目前，我国采用“五级三类”的国土空间规划体系，五级为国家、省、市、县、乡镇五级，三类为总体规划、详细规划(市县及以下编制)、专项规划。详细规划中，可按城镇开发边界内外，分为城镇开发边界内的详细规划与城镇开发边界外的村庄规划。

而城镇开发边界外，主要涉及生态保护红线与永久基本农田保护红线，其空间划定则与村庄规划内容中的农业空间、生态空间息息相关，与村庄规划数据库联系密切。如图2所示。

图2 村庄规划范围图(来源：根据《中共中央国务院关于建立国土空间规划体系并监督实施的若干意见》)Fig.2 Diagram of village planning scope (Source:According to Opinions of the CPC Central Committee and the State Council on establishing and supervising the implementation of land and space planning system)

1.3 相关GIS数据库研究背景

智慧型国土空间规划,其技术着力点主要集中于“ABC(AI、Big Data、City Information Model)”“3S(RS、GPS、GIS)”“3P(Digital Planning、Ecological Planning、Intelligent Planning)”中。由于GIS与土地规划联系的密切，成为近年来规划学界视角国土空间规划研究的热点，基于国家、省、市、县、乡镇5级空间规划相关数据库开展分析。以县、乡级尺度为对象的相关数据库研究中，常常围绕对应土地利用总体规划数据库整体展开研究，在整体建设等较宏观的角度讨论较多[3]，而对于规划数据库的具体建设内容讨论较少。具体方向上，既有针对数据库的现势性要求，开展低成本高效率数据库更新方式的研究[4-5]，也有以规划综合评估[6]以及调整完善[7]等规划数据库建设辅助工作为重点的分析讨论，而针对具体数据库建设相关技术操作的讨论较为匮乏。另外，在当前乡村振兴战略背景下，村庄规划数据库作为乡村规划的重要辅助工具，其建设内容及方式有何发展、如何联系与支撑乡村振兴战略等问题也愈发值得探讨。

2 空间规划及数据库信息平台研究

2.1 平台建设重点

空间规划的现实基础，在于逻辑相同但成熟度有别的多种规划[8]。从地理信息角度来看，多规冲突的本质是各个规划的信息难以共享，缺少交互融合的平台[9]。因此，需要智慧型国土空间规划在工作中实现“多规”叠加分析与检测修正，完成打破信息壁垒的任务。

此外，当前空间规划的角色发生转变，自传统土地利用蓝图的传递者向多尺度多行业空间政策的承载者和实施平台发展[10]，从而对空间规划的工作过程提出了“先布棋盘、后落棋子”的要求。因此更需要数据库信息平台的辅助，整合提出以“双评价”体系为代表的一系列整合逻辑，为空间规划在资源配置的价值取向和措施方法上提供数字化角度的量化评判。

2.2 规划数据库建设指引

数据库信息平台建设的要求，可以概括为目标、坐标、指标、精度、边界的统一，具体执行则需要空间规划基础地理信息数据库、空间规划编制成果数据库、相关业务审批数据库、其他相关资料数据库的相互协同支撑。

对于村庄层面规划数据库的建设，则主要体现为对各类用地、各类区域的界线及控制区提出了相对更为精细的空间粒度要求，需要以村庄各细化地类、管制分区等项目为对象，在建设过程中完成边界及要素进一步的体系化、精细化整理，从而对村庄规划数据库的精度提出了更高的要求。

此外，当前村庄规划数据库建设主要以GIS软件为主体，能较好地满足规划及土地从业者对土地空间的记录、编撰、更改等需求，但难以完全满足行政管理相关人员侧重查询与动态跟踪的需求，需要通过数据库信息平台协调帮助。如参考北京市村庄规划GIS管理信息系统设计，在GIS基础上通过引入J2EE(Structs+Spring+Hibernate)体系架构与ArcIMS技术，来优化视图与增强用户界面的交互性。通过GIS与管理信息系统(Management Information System，MIS)技术的结合，最终实现空间图形与人口、产业等村庄规划信息的联动查询，整合规划建设各阶段综合信息，有效实现村庄发展过程的动态跟踪。

3 GIS规划数据库建设研究

3.1 村庄规划数据库内容分析

数据库建设主要以村庄内部资源要素空间关系划定与处理为对象，常与村庄各用地地类边界、各功能管制分区相关联(如表1所示)。建设过程中，基于村庄土地利用现状、建设现状、土地开发潜力等前期现状普查成果，叠加对比各类上级规划进行分析，最终通过规划村庄范围图斑此类管理类数据图层，与建设用地管制区图斑、期末地类图斑、土地用途图斑此类核心规划数据图层记录与处理，最终实现村庄内部要素空间关系的记录、建设指引及可视化表达。

表1 GIS属性表内容Table 1 GIS property sheet

核心规划数据图层中，主要以村庄内农业用地、建设用地与其他用地的各细化地类为处理对象，对其属性进行编辑与分类，从而整理对应基本农田保护、村庄建设管制、历史文化保护等控制性内容。

当前，村庄规划数据库建设重难点，主要在于前期村庄数据的获取、数据真实性与空间对位的问题；以及依据当前已出台的入库成果标准，总结完善村庄规划数据库制作流程及优化方向。前者主要依托于GIS系统与遥感、测量等相关数据获取系统的联系与配合，而后者则需要规划从业者在数据库制作过程中对技术要点进行归纳，总结建设过程中图层数据的使用、分析，针对所遇到的数据冲突、缺失等问题对上层进行反馈。

在具体数据图层内容上，则注意消除城规与土规在地块性质认定上的分歧，统一依据使用属性完成现状土地数据的整理，进一步支撑后续村庄规划内容的制作。此外，由于过去规划编制中常使用的CAD等软件精度有限，容易出现各种微小偏差及细碎要素，导致其规划成果文件易存在各种点、线、面的微小偏离，需要在规划数据库建设过程中进行处理修正，提高各点、线、面要素记录的精度。

3.2 村庄规划数据库建设研究

在国土空间与规划数据库平台的要求下，村庄规划数据库的建设主要以村庄地类、管制分区等村庄要素为对象，围绕要素的体系化、精细化整理展开，其内容可以划分为现状要素整理及规划要素编制两部分。

3.2.1 现状要素整理

在对城规、土规等文件进行整理前，主要通过现场调研等方式，通过实际土地利用现状校对城规、土规数据文件，提高前期数据真实性与时效性。此后，对以往以CAD文件形式保留的城乡规划成果的处理(如图3所示)，主要通过将CAD文件转化为SHP(shapefile)文件进行精度提高。在此过程中，不可避免地需要解决CAD冗余数据影响、转换过程中存在的投影偏差等问题。

图3 CAD待转换文件Fig.3 CAD files to be converted

在杨柑镇各村村庄规划数据库建设中，通过对原村庄规划成果CAD进行整理，在CAD中通过“填充−重生成边界”的做法使各性质用地重新生产闭合多段线边界，并移动多段线边界重新校核坐标，使其吻合测绘所得空间数据，得到可待转换的CAD文件以处理坐标问题。因此，需要预先了解CAD文件坐标系类型，才能通过移动或在GIS中进行重投影以修正坐标，从而处理规划成果衔接带来的失准问题。

此后，在GIS先将待转换的CAD转换为SHP，并在转换过程中删除多余字段映射内容，再使用ARCToolBox工具中的重点数据管理工具进行要素转面，即可得到可作为村庄GIS数据库使用的规划面要素SHP文件。GIS建立个人数据集后，将规划面要素SHP文件与期末地类图斑、土地用途分区、建设用地管制区等其他规划衔接内容一同导入个人数据集，即可进行图层整合。整合过程实质是对各图层空间关系的关联与对比，排查各图层存在的边界偏移、要素错位等问题，从而提高规划的准确性。

针对此类边界与要素的问题，可以通过拓扑工具辅助检测。通过添加各类拓扑规则，即可对面图层要素进行排查(如图4所示)。在杨柑镇豆坡村的处理中，选择了“层内要素是否自相交”及“层内要素是否重叠、是否闭合”两个规则，可以有效排查重线、重面及地块独立分离等出现频率高的错误。此后需要核对各规划及现状情况，通过编辑器对错误图斑进行调整(如图5所示)，确保各图层正确对应且无多余要素，实现现状要素图斑的简洁准确。

图4 拓扑设置Fig.4 Topology settings

图5 错误图斑调整Fig.5 Error pattern adjustment

处理后的图斑自带面积等基础值，但仍缺少行政区划代码、地类编码等图斑对应用地属性值，需对字段进行赋属性值操作，以便后续用地规划编制时快速选择、编辑与校验，编辑具体值应参考各省具体指导文件如《广东省村庄规划编制技术指南》(下称《指南》)相关技术指导页面，依据要素分类及编码方法指引一一编辑，如图6所示。

图6 不同图层属性表值Fig.6 Different layer property sheet values

3.2.2 规划建设分析

村庄规划数据库对规划内容的记录，主要在现状要素整理的基础上增加其图斑规划属性字段，并根据村庄调研内容，将规划调整内容录入村庄规划数据库中。与现状要素内容对比，规划变更内容，主要体现在期末地类图斑图层的QMDLBM与QMGHFLBM内容、土地用途图层的TDYTFQDM(土地用途分区代码)、建设用地管制区图层的TDKJGZFQDM(土地空间管制分区代码)三类属性中。

期末地类图斑图层的QMDLBM与QMGHFLBM内容，主要通过与现状要素整理时记录的DLBM与GHFLBM字段进行对比，直观地体现规划用地较现状是否发生改变。如杨柑镇龙湾村23号用地，其DLBM与QMDLBM均为0110，GHFLBM与QMGHFLBM均为1110，则其用地规划前后均为耕地；而223号用地DLBM为2030，QMDLBM为0110，GHFLBM为2120，QMGHFLBM为1110，规划其用地从农村居民点用地调整为耕地。

土地用途图层的TDYTFQDM主要体现村庄地块土地用途，如龙湾村土地用途图层1号地块代码为1060，则其对应用途村镇建设用地区。而建设用地管制区图层的TDKJGZFQDM则代表地块建设用地管制性质，如龙湾村建设用地管制区图册9号地块代码为1020，代表其处于有条件建设区内。

赋属性值后，各用地能够通过地类代码快速检索及确认用地的综合属性，及时校对规划内容。如选中某地块QMGHFLBM为2120(农村居民点用地)，其对应管制区地块代码为1030(限制建设区)或1040(禁止建设区)，说明地块规划编制存在问题，需要进行调整。对比直观明显且便捷，有利于规划准确性及精度的提升。

4 村庄规划数据库建设应用分析

4.1 村庄建设与管理

村庄规划数据库的建设，客观上是对村庄发展空间要素与人文要素的记录与整合，其立足于多规合一的基础，各要素数据更为精密，通过精确性的提升增强了规划成果的实用性。在村庄规划数据库建设中，对各类用地、控制区等要素边界的校对与调整，关联土地权属划定、村庄住房建设等直接影响村民生活的事务，数据库建设成果能够有效协助及指引村庄建设与管理。同时规划数据库属性查询与调整快速，数据整合便捷，有利于村庄发展后续的跟进与内容的更新，是把握村庄发展特征、辅助针对性编制规划的重要工具。

4.2 国土空间规划支撑

村庄规划数据库，是对城镇外空间资源的精细化整理，自下而上对各级数据库边界校核的技术支撑。由于资源环境承载力的流动性与动态性，资源要素在大小尺度空间范围的特点不同，使得主流超载与否的二元化判别并不能很好地适用于“双评价”体系的构建[11]，需要数据化分析工具支撑。当前，数据基础基于省、市级主体，其统筹资源要素配置等对象主要基于县级行政单元，难以满足“三区三线”的空间统筹所需精度，且评价数据难以降尺度分布到更精细的栅格单元中。需要村庄规划数据库等下级数据库的数据补充，完善精细栅格单元，为评价叠加的空间要素基础进行修正，对于生态保护重要性评价、农业生产适宜性评价的基础要素整理具有重要作用。

5 结语

本文基于新时代空间规划背景下数字化“新生态”发展导向，结合空间规划数据库信息平台整体定位、功能与发展基础，以村庄层面视角对信息平台中规划数据库的作用及工作进行研究。结合GIS软件信息记录及处理便捷、图面要素准确性高等优点，村庄规划数据库通过现状要素整理及属性编撰，围绕目标、坐标、指标、精度、边界的统一，辅助村庄层面自然资源载体开发管制制定开发与保护，通过空间属性栅格的精细化处理，提高了规划的精密性与可实施性。另外，数据库对于村庄层面多主体动态博弈和参与提供了数据化的记录与分析基础，为上级规划动态和上级空间要素提供参考，对潜力评价因子的高低提供判断依据。进入生态文明新时代，智慧型国土空间规划需要在发展中不断吸纳多领域技术与理论，优化空间规划数据库信息平台。GIS村庄规划数据库作为数字化动力的重要组成，需要在各级国土空间规划指导下不断完善，助力国土空间规划体系的构建与运作。