村庄规划图库一体智能处理软件的设计与实现*

陈冲林，曹绍武，章少嘉，万飞林，杨 雪

(1.云省地矿测绘院有限公司，云南 昆明 650218；2.云南省城乡规划设计研究院，云南 昆明 650228；3.红河州测绘地理信息服务中心，云南 红河 661100)

0 引言

各级各类空间规划在支撑城镇化快速发展、促进国土空间合理利用和有效保护方面发挥了积极作用，但是也存在规划类型过多、内容重叠冲突，审批流程复杂、周期过长，地方规划朝令夕改等问题。建立全国统一、权责清晰、科学高效的国土空间规划体系，将主体功能区规划、土地利用规划、城乡规划等空间规划融合统一，实现“多规合一”；整体谋划新时代国土空间开发保护格局，综合考虑人口、经济、国土利用、生态环境等因素，科学布局生产空间、生活空间、生态空间，是加快形成绿色生产方式和生活方式、推进生态文明建设、建设美丽中国的关键举措，是保障国家战略有效实施、促进国家治理体系和治理能力现代化的必然要求[1]。

村庄规划处在国家、省、市、县、乡、村各级规划的最末端，是国家坚持乡村振兴，统筹城乡国土空间开发格局，优化乡村生产生活生态空间的基础。“多规合一”村庄规划按照上一级规划的主体功能定位，对国土空间的开发、保护和整治进行全面安排和总体布局，形成城乡融合发展的空间格局[2]。

云南省村庄较多(行政村有13 311个，自然村有130 259个)，加之地处云贵高原，坝区极少，自然村所在地高差较大，交通距离较远，实施“多规合一”实用性村庄规划难度较大；采取分三个年度实施。参与村庄规划的单位较多，各单位采取的方式方法也不一致，现阶段村庄规划的主要方式为：调研时采用纸质记录；规划环节涉及土地方面的工作使用GIS软件处理并统计需要的表格，规划设施或产业方面的图件使用原来城乡规划的软件和方式制作；经多次审核，规划定稿后再进行数据入库。各个作业单位以及规划各个环节出现的问题不尽相同，存在调研慢、数据分析处理难、规划要求的图、表较多且一致性差、审核修改的次数多、入库费时等问题。这些问题亟须解决才能及时满足各阶段村庄规划各节点要求[3-5]。

为解决上述问题，本文结合现有规范要求，基于GIS的二次开发技术编写了一套村庄规划图库一体智能处理软件，该软件可实现数字化调研、自动输出图、表等功能，并实现了实时建设村庄规划数据库的目标。

1 相关研究及存在问题

本文研究“多规合一”实用性村庄规划外业调研、数据建库、统计汇总、制图输出的内容与方法，开发“多规合一”实用性村庄规划智能处理软件(以下简称“智能处理软件”)和“多规合一”实用性村庄规划移动作业平台(以下简称“移动作业平台”)，其中智能处理软件采用C#编程语言基于ArcGIS Pro SDK for.NET进行开发，实现数据建库、汇总统计、制图输出等功能；移动作业平台采用Java编程语言，基于ArcGIS Runtime for Android开发，实现规划调研的相关功能。在实施过程中将部分规划工作前置到移动作业平台，把一部分简单且现场可以确定的规划设施在调研环节布设完成，然后将调研数据库拷贝到桌面端进行规划设计，并在人工干预较少的情况进行数据建库，最后智能输出表格和图件。该规划流程较传统的规划流程更便捷、更高效。

随着国土空间规划的逐步推进，规划和地理信息不断融合，各级规划均需考虑全域全要素规划，相关设计的各项指标相关性越来越紧密，各类需求分析要求越来越高，而图库一体智能处理软件在规划适宜性评价方面的分析较少，需加强研究提升分析能力，以辅助规划决策。

2 智能处理软件的设计与实现

2.1 功能设计

功能设计以数据库贯穿始终，即从项目外业调研开始就新建村庄规划的数据库，后期的每一步操作均可直接修改数据库，在对应的环节均可以输出跟数据库匹配的图、表。规划调整时仅需将数据库中对应的内容进行调整即可。智能处理软件功能设计图如图1所示。

图1 智能处理软件功能设计图Fig.1 Function design of intelligent planning software

2.2 标准统一

研究分析相关的地方指南，结合实际生产，为保障自动输出图件和表格需求，增加完善数据库标准中的现状和规划设施点、线、面的相关定义；并把涉及的设施(现状和规划)制作成对应的点、线、面符号并配色；为后续智能化输出统一标准；同时做好和标准库的对接。

2.3 移动作业平台功能的实现

利用收集到的资料提取规划需要的数据，并将三调图斑按照转换用地(用海)分类对照表自动转换为规划地类图斑存放到新建的规划数据库中；同时将影像图和其他管控及规划相关数据切片存放到移动规划平台后开展实地调研。主要实现以下功能：

1)工程管理功能：村庄规划项目规划人员在1年的工作周期中需对多个村庄进行规划调研，数据以行政村为工程单位存储，工程之间相互不受影响，调研时选择新建或打开对应村庄的工程。

2)基础功能：实现实时定位功能、方位显示、图层叠加控制、轨迹记录、测距量算等外业调研辅助功能；同时实现拍照记录功能，并将照片挂接到对应的图斑要素上并以拍照点的形式记录其拍摄位置。

移动规划平台运行界面见图2。

图2 移动规划平台运行界面图Fig.2 Operation interface of mobile planning platform

3)规划编辑：实现一系列数据库的编辑功能。如新增要素、编辑要素、删除要素、要素属性表编辑修改等。同时考虑到使用者的专业差异性，将地类编码、地类名称、规划类型等标准字段设置为选择项，节省输入时间，同时将不涉及调研的关键字段设置保护，不能对其进行修改。

4)内置符号化：调研过程中涉及参考图层较多，特别是规划地类图斑、基期现状用地图斑等，实现了各类点线面要素的标准符号化，使用户在调研中能直观识别要素内容。

因移动平板以数据库的方式记录调研的内容和空间位置。在实地调研完成后，需要将数据库拷贝至桌面端修正外业规划中不合理情况。这种规划前置到外业的方式能够准确快速地完成一部分规划，同时能够把村民诉求以最快的方式和地理空间位置结合起来，节省较多的整理调研数据的时间。

在规划设计完成后，需要多次跟村民小组、村委会、参与规划家乡的干部、乡镇、县级对接修改，可使用移动作业平台现场进行规划调整，在提高效率的同时将信息损失降到最低。

2.4 内业处理功能的实现

桌面端融合了GIS软件自身的多种分析功能，并组合实现村庄规划需要的各种图、表的自动输出，同时完成数据库的建设。主要实现以下功能：

1)生成TPK切片：根据用户选择的地图文档，将地图或底图生成切片，并将切片进行打包从而创建单个压缩的 .tpk文件。可根据数据实际情况选择不同的坐标系及切片等级。

2)新建数据库：新建统一标准的符合后期智能输出的数据库，为移动平台做好基础数据。

3)裁剪基础数据：用行政村的范围线裁切永久基本农田和生态保护红线等数据，批量输出每一个行政村的数据库。因涉及图斑切割，软件会自动根据面积占比，重新计算相关面积。

4)三调图斑转基期图斑：将三调地类图斑层按《国土空间调查、规划、用途管制用地用海分类指南》进行转换为基期现状用地层。三调地类与用地分类对接中，存在一对多或其他无法匹配的情况，需要人工结合遥感影像来赋值编码，如果内业无法判断，则需在外业调研中核实。

5)冲突分析：分析三调图斑与建设用地冲突、生态保护红线与永久基本农田冲突、生态保护红线与建设用地冲突、永久基本农田与建设用地冲突，最终导出冲突数据库并计算冲突面积；同时分析稳定耕地和耕地后备资源情况，便于永久基本农田局部正向优化。

6)空间规划分区：输入基期现状用地层、生态保护红线层、公益林范围、其他生态空间、永久基本农田、其他农业空间、村镇建设边界、其他村庄发展空间等数据，把村域内空间划分为村庄发展空间、生态空间、农业空间3类分区。

7)属性赋值：根据图层的其中一个关键属性赋值相关的其他属性，主要有行政区代码和名称、标识码、要素代码、地类名称、地类编码Ⅰ级、规划分区、设施代码和类别、UID、整治项目类型名称图层的赋值。属性赋值见图3。

图3 属性赋值图Fig.3 Attribute assignment diagram

8)规划设施点地类赋值地类图斑层：规划设施点层(现状设施点层)属性，通过空间链接，赋值给规划地类图斑层(现状辅助面层)。可移动规划设施点层至所对应的规划地类图斑中心位置；可通过规划设施点层设施名称，反算规划地类图斑层的地类编码和地类名称；可移动现状设施点层至所对应的现状辅助面中心位置；可通过现状设施点层设施名称，反算现状辅助面层的地类编码I级和规划分区。

9)重算基期现状用地面积：如果村域范围内基期现状用地图斑被分割过或者分割线被调整过，则需要根据分割后的面积占比、原图斑面积，重新平差计算分割后图斑的面积。计算面积均为椭球面积，重算后各图斑面积之和与分割前原始的三调图斑的面积一致。

10)生成目标年地类图斑：利用规划地类图斑层更新基期现状用地层，生成目标年地类图斑层。

11)计算面积：汇总目标年地类图斑、行政区、村庄建设边界、现状村庄建设边界、规划地类图斑的图斑面积，计算国土重点整治工程、古茶山(园)保护范围、历史文化保护范围、其他控制线、用地冲突分析的椭球面积字段；同时也可以使用此功能计算其他任意矢量图层的椭球面积。

2.5 智能输出功能的实现

在规划数据库建设后，文本、说明书、图件中均需要附较多的表格或图件，软件可自动输出提前制定好的表格和实际需求的图件，打开对应图层即可输出。主要实现以下功能：

1)赋属性表的属性值：根据用户选择的源数据矢量图层，计算数据库中规划文本、说明书、规划读本、其他文档、规划目标指标表、国土空间用途结构调整表、国土综合整治重点工程项目表、近期重点项目表需调用的属性值。

2)输出自然村面积表：使用矢量图层汇总计算数据库中的字段，再基于Excel格式模板生成.xls格式的表格成果。自然村成果表格包括：村庄建设边界国土空间用途结构调整表、公共服务设施和公用设施配置表、建设用地整理表、近期重点项目表。

3)输出村域面积表：使用矢量图层汇总计算数据库中的字段，再基于Excel格式模板生成.xls格式的表格成果。村域成果面积表包括：底线管控指标表、国土空间现状统计表、用地冲突分析表、国土空间用途结构调整表、近期重点项目表、目标指标表、国土综合整治重点工程项目表。

4)输出自然村图件：使用数据库中相关图层，按自然村创建图件工程，并完成规划图地图及布局的建立，布局中包含图框各项网格线、指北针、图例及单位信息等基础信息，支持根据需求选择是否对加载的影像数据进行裁切。输出的图件中需要适当移动符号避免压盖情况，同时需要表格的区域应把之前输出的表格插入到图件中。

输出的自然村规划样图见图4。

图4 输出的自然村规划样图Fig.4 Sample map of outputting village planning

5)输出村域图件：根据地图内容中的图层内容创建村域图布局。村域图件包括：村域现状图、村域规划图、底线管控图、用地冲突分析图、生态修复与国土空间综合整治图、产业规划图、道路交通规划图、电力电信系统规划图、给水系统规划图、排水系统规划图、国土空间规划分区图、空间分区保护图。

6)制图辅助：主要包含两项辅助功能，一是制图过程中调整设施点位置，二是制图过程布局中生成引注。

7)符号化：对规划数据库中各图层进行符号化，便于图件的输出。

表格和图件输出后，为文本和说明书提供了编写的基础材料，较大提升了编写效率。

2.6 标准库转换的实现

在实施过程中，为保证智能输出增加了较多辅助的点、线、面，需做好与标准库的转换，同时生成元数据。

3 性能测试

该软件已被应用于云南省曲靖市、红河州、普洱市、丽江市、临沧市中的67个行政村的村庄规划中。应用结果表明，该软件运行稳定，取得了较好的规划效率，为完成2021年的村庄规划任务提供了较好的保障。在接下来的2年内，村庄规划任务将会更多，智能规划软件将发挥其优势为提高规划效率保驾护航。

以1人完成有8个自然村的行政村的村庄规划为例，对比该智能规划软件与传统规划的效率，对比结果见表1。

表1 规划效率表Tab.1 Planning efficiency table

通过表1分析可知，使用智能规划软件能够大大提高规划效率，同时为规划人员赢得充裕的规划时间。

4 结论

实用性村庄规划智能解决方案的使用，是国土空间规划和地理信息深度融合的必然，是测绘地理信息技术提供新服务模式的重要拓展，其主要优势有：

1)完全打破了传统村庄规划的调研方式，提出了全新的调研方法，研制了村庄规划调研移动作业平台，将现场可确定的规划工作前置到外业；涉及空间位置的村民意愿能在图上被及时表达，实现了外业调研的无纸化、信息化。

2)村庄规划图库一体智能处理软件在规划实施过程中实现了全周期维护数据库，同时实现了村庄规划图库一体化，大幅度提高了规划效率。

3)一体化集成了村庄规划外业调研(村庄规划移动平台)和内业规划建库(桌面端)，既保证了内外业的无缝对接，又确保了各环节图、表、库的一致性，同时缩短了多次对接审核修改的时间，节约了规划成本。

下一步将加大研究村庄规划适宜性评价分析，以提升规划的决策能力。