基于ArcGIS的城市規(guī)劃方案管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

周超

摘要：針對(duì)目前城市規(guī)劃部門(mén)在實(shí)際工作中存在的文件管理與實(shí)際規(guī)劃地理信息無(wú)法直接對(duì)應(yīng)，造成相關(guān)管理工作效率低下等問(wèn)題，文章提出了將地理信息平臺(tái)與規(guī)劃文件管理無(wú)縫集成，利用ArcGIS地理信息數(shù)據(jù)的強(qiáng)大處理能力，建立相應(yīng)的規(guī)劃地理信息業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)，構(gòu)建規(guī)劃地理位置查詢、地塊信息查詢、地塊相關(guān)文檔查詢等功能，將地理信息與日常規(guī)劃業(yè)務(wù)管理相結(jié)合，從而使城市規(guī)劃管理更為直觀和快捷。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；城市規(guī)劃管理；工作流；地理信息服務(wù)

1 規(guī)劃部門(mén)業(yè)務(wù)概述

近年來(lái)，各類(lèi)型的工程不斷出現(xiàn)，而規(guī)劃部門(mén)的主要業(yè)務(wù)工作，即對(duì)“一書(shū)兩證”（建設(shè)項(xiàng)目選址意見(jiàn)書(shū)、建設(shè)用地規(guī)劃許可證、建設(shè)工程規(guī)劃許可證）的審批和管理工作也大量增加，要求也越來(lái)越高[1]。在城市規(guī)劃管理過(guò)程中，80%以上的信息與地理空間相關(guān)，而傳統(tǒng)的處理方式無(wú)法高效地處理地理空間信息，因此，必須要對(duì)GIS系統(tǒng)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用進(jìn)行研究和分析[2]。

2 研究現(xiàn)狀

我國(guó)各個(gè)城市順應(yīng)信息化建設(shè)的要求，在城市規(guī)劃管理系統(tǒng)的構(gòu)建方面都做出了很多的嘗試，取得了一定的效果。主要包括以下幾個(gè)方面。

（1）基于數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，以文檔管理為核心，構(gòu)建開(kāi)發(fā)辦公自動(dòng)化系統(tǒng)，在一定程度上使用工作流實(shí)現(xiàn)對(duì)文檔的管理，包括存儲(chǔ)、查詢等，該類(lèi)系統(tǒng)不具備地理信息功能，因此使用范圍和管理效果有限，無(wú)法滿足用戶的使用需求[3]。

（2）以地理信息系統(tǒng)平臺(tái)為基礎(chǔ)，將對(duì)文檔的管理功能添加到地理信息管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)文檔的基本管理功能。這一類(lèi)系統(tǒng)雖然應(yīng)用地理信息在一定程度上實(shí)現(xiàn)了圖形化直觀管理，但在文檔管理方面，由于開(kāi)發(fā)難度較大，實(shí)際的管理效果有限[4]。

（3）文檔管理和地理信息管理分別進(jìn)行開(kāi)發(fā)，再將兩者進(jìn)行關(guān)聯(lián)[5]。該類(lèi)系統(tǒng)在文檔管理和地理信息管理方面都能夠?qū)崿F(xiàn)較好的應(yīng)用效果，但是存在的主要問(wèn)題是兩者之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系較難建立和維護(hù)，造成用戶操作繁瑣，且系統(tǒng)不穩(wěn)

系統(tǒng)管理屬性類(lèi)的數(shù)據(jù)，利用GIS系統(tǒng)管理與地理空間信息相關(guān)的數(shù)據(jù)，并在兩者之間建立起關(guān)聯(lián)關(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)屬性和位置之間的相互查詢，利用空間信息提高用戶對(duì)普通信息數(shù)據(jù)的感知度，利用普通信息數(shù)據(jù)豐富和完善地理空間信息[7]。對(duì)于城市規(guī)劃文件管理，可以利用GIS系統(tǒng)提供的空間分析功能，對(duì)規(guī)劃方案進(jìn)行預(yù)評(píng)估，同時(shí)，將相關(guān)的文件與具體的地理元素相對(duì)應(yīng)，可以大幅提高管理和工作效率。

本課題在研宄過(guò)程中利用ArcGIS構(gòu)建地理信息的基礎(chǔ)平臺(tái)。ArcGIS由ESRI公司出品，在地理信息系統(tǒng)領(lǐng)域得到廣泛的認(rèn)可，是構(gòu)建大型企業(yè)級(jí)地理信息系統(tǒng)的首選產(chǎn)品。ArcGIS采用集中模式管理地理信息數(shù)據(jù)和應(yīng)用，除了可以提供基本的地理信息操作外，還為用戶提供了復(fù)雜的分析功能[8]。在使用模式上，ArcGIS不僅支持桌面系統(tǒng)，也通過(guò)發(fā)布地理信息系統(tǒng)服務(wù)的方式，為用戶提供了分布式應(yīng)用的支持。

4 系統(tǒng)總體功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)共分為4個(gè)功能，分別是規(guī)劃文件起草、規(guī)劃文件審批、規(guī)劃方案擬制，以及規(guī)劃文件應(yīng)用功能構(gòu)件。功能設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

間信息的瀏覽審閱，進(jìn)而簽署審批意見(jiàn)；規(guī)劃方案擬制功能構(gòu)件是為城市規(guī)劃方案的設(shè)計(jì)人員提供智能高效的規(guī)劃方案自動(dòng)處理服務(wù)；規(guī)劃文件應(yīng)用功能構(gòu)件主要是指在城市規(guī)劃方案設(shè)計(jì)完成后的處理和應(yīng)用功能服務(wù)。

5 基于ArcGIS的規(guī)劃方案生成實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)基于ArcGIS平臺(tái)提供的地理信息空間分析功能，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了城市規(guī)劃方案的自動(dòng)生成和管理，并將規(guī)劃方案與“一證兩書(shū)”關(guān)聯(lián)管理，有效提高管理效率。

5.1 自動(dòng)生成規(guī)劃方案的設(shè)計(jì)

文檔與地理信息相結(jié)合的城市規(guī)劃文件管理系統(tǒng)，在地理空間信息規(guī)劃方案的構(gòu)建方面，設(shè)計(jì)了智能輔助決策功能，根據(jù)用戶約束條件，由地理信息平臺(tái)自動(dòng)生成初步的方案。這一功能的設(shè)計(jì)主要是基于ArcGIS平臺(tái)強(qiáng)大的空間分析功能。城市規(guī)劃對(duì)于用地的分配，最重要的是考慮用地的平衡性，某個(gè)規(guī)劃方案的擬定，要考慮到該地區(qū)周邊的用地情況。同時(shí)，在規(guī)劃過(guò)程中，要考慮到各種約束條件，比如建筑的調(diào)度、容積率、人員密度、服務(wù)區(qū)域、樓間的間距等。除了上述研發(fā)的指標(biāo)，還包括一些改進(jìn)性的指標(biāo)，如綠化面積等。該功能的設(shè)計(jì)思路為：ArcGIS提供了空間分析的能力，其API函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的分析功能，如按地區(qū)統(tǒng)計(jì)人口密度、自動(dòng)計(jì)算不同地理信息元素之間的距離以及關(guān)系等，以ArcGIS提供的分析功能為基礎(chǔ)，結(jié)合城市規(guī)劃方案擬定的業(yè)務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃方案的自動(dòng)生成。其類(lèi)圖設(shè)計(jì)如圖2所示。

如圖2所示，PlanAlgorithm類(lèi)為規(guī)劃的算法類(lèi)，該類(lèi)主

要完成智能規(guī)劃方案的核心算法功能，該類(lèi)的主要屬性是List類(lèi)型的Conditions，這一列表中添加所有規(guī)劃的約束條件，每一個(gè)條件都是Condition類(lèi)型。Condition類(lèi)是約束條件類(lèi)，該類(lèi)是一個(gè)抽象類(lèi)，定義了約束條件的處理方法，每增加一個(gè)新的規(guī)劃約束條件，都需要增加一個(gè)具體類(lèi)，繼承于Condmon類(lèi)，并實(shí)現(xiàn)基類(lèi)定義的方法。PlanAlgorithm類(lèi)中的StartPlan方法是智能規(guī)劃算法的執(zhí)行函數(shù)，規(guī)劃算法的具體流程并非本課題的討論要點(diǎn)，主要是在該算法中要求得到相關(guān)區(qū)域的地理信息，同時(shí)，需要調(diào)用ArcGIS平臺(tái)中的分析功能。GisInfoProvide類(lèi)是ArcGIS中

各類(lèi)地理相關(guān)信息和分析功能的提供者類(lèi)，該類(lèi)主要是對(duì)ArcGIS的API函數(shù)進(jìn)行了封閉，根據(jù)PlanAlgorithm類(lèi)中規(guī)劃算法的調(diào)用要求，為其提供服務(wù)。

5.2 自動(dòng)生成規(guī)劃方案的實(shí)現(xiàn)

自動(dòng)生成規(guī)劃方案功能的實(shí)現(xiàn)涉及規(guī)劃算法和空間的

輔助決策。城市規(guī)劃算法是在各類(lèi)約束條件的共同作用下，擬定規(guī)劃方案的具體內(nèi)容，從而使方案的設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)化；基于空間的輔助決策，則是利用地理信息平臺(tái)的空間分析功能，配合智能規(guī)劃算法，為其提供所需要的地理空間信息，并對(duì)規(guī)劃方案中的元素位置關(guān)系、周邊情況等進(jìn)行分析，給出輔助決策的建議。規(guī)劃方案生成功能的程序流程如圖3所示。

如圖3所示，首先生成PlanAlgorithm類(lèi)的對(duì)象，該類(lèi)完成城市規(guī)劃自動(dòng)生成的算法控制，從用戶在界面的配置中讀入規(guī)劃方案的約束條件，添加到List類(lèi)型的Conditions中，再調(diào)用StartPlan方法，開(kāi)始對(duì)規(guī)劃方案進(jìn)行運(yùn)算和生成。PlanAlgorithm類(lèi)中最為重要的函數(shù)是StartPlan，該方法在執(zhí)行的過(guò)程中，不斷地與地理信息提供類(lèi)GisInfoProvide的對(duì)象進(jìn)行交互，以獲取空間信息，以及ArcGIS平臺(tái)分析功能提供的輔助決策信息。publicclassPlanAlgorithm（）

{

ListConditions；

GisInfoProvideGISProvide；publicboolStartPlan（）

{

//在規(guī)劃方案生成算法中，利用GISProvide對(duì)象獲取空間信息}}

publicvoidmain

{

PlanAlgorithmpag=newPlanAlgorithm（）；pag.Conditions.Add（newCondition〇）；

StartPlan（）；

在ArcGIS平臺(tái)中，對(duì)于空間地理信息具備自動(dòng)分析和處理能力，主要是利用ArcGIS服務(wù)器端的分析服務(wù)，對(duì)客戶端的空間地理信息進(jìn)行處理，按照用戶的需求，給出輔助決策的建議。在具體的應(yīng)用中，利用ArcGIS3DAnalyst模塊，可以建立立體的城市規(guī)劃方案，從三維的角度，分析空間規(guī)劃對(duì)象相對(duì)于其他對(duì)象的位置、可見(jiàn)性，還可以基于柵格和矢量數(shù)據(jù)建立透視圖，更好地對(duì)規(guī)劃方案進(jìn)行分析。同時(shí)，還可以利用ArcGISGeostatisticalAnalyst模塊對(duì)空間對(duì)象進(jìn)行分析，主要包括對(duì)空間數(shù)據(jù)的異常情況進(jìn)行檢測(cè)，分析變化的趨勢(shì)，分析空間對(duì)象的自相關(guān)性和與其他數(shù)據(jù)之間的關(guān)系等。通過(guò)上述ArcGIS具備的分析功能模塊，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)規(guī)劃方案的輔助決策。

規(guī)劃方案自動(dòng)生成及分析功能的實(shí)現(xiàn)界面如圖4所示。

應(yīng)用效益分析

基于ArcGIS的城市規(guī)劃方案管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，對(duì)于提高地區(qū)的規(guī)劃管理水平具有重要的意義，它能夠解決傳統(tǒng)辦公自動(dòng)化系統(tǒng)無(wú)法較好支持圖形化數(shù)據(jù)和地理空間數(shù)據(jù)的問(wèn)題，提高管理和決策的科學(xué)性。

在城市建設(shè)的規(guī)劃方面，系統(tǒng)能夠及時(shí)地根據(jù)建設(shè)的變化情況，更新系統(tǒng)數(shù)據(jù)，使管理者掌握當(dāng)前最新的信息，解決計(jì)劃趕不上變化的問(wèn)題；基于地理信息的空間分析能力，有效地輔助決策項(xiàng)目規(guī)劃方案；基于工作流的公文流轉(zhuǎn)系統(tǒng)，能夠提高“一書(shū)兩證”的審批效率；建立圖文并茂的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，能夠滿足用戶的多層次需求。在對(duì)工程建設(shè)的輔助決策方面，改變傳統(tǒng)的以人的主觀經(jīng)驗(yàn)為主的決策模式，為科學(xué)的決策提供數(shù)據(jù)支撐，從而幫助管理層從實(shí)際情況出發(fā)，向精準(zhǔn)化決策不斷發(fā)展。

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