城鄉(xiāng)規(guī)劃監(jiān)督測繪全過程智能服務(wù)平臺關(guān)鍵技術(shù)研究

贠法長，李旺民，黎 彬，丁建勛，黃 校

(珠海市測繪院，廣東 珠海 519000)

城鄉(xiāng)規(guī)劃監(jiān)督測繪是城鄉(xiāng)規(guī)劃主管部門依法實(shí)施規(guī)劃核實(shí)、科學(xué)高效地履行規(guī)劃建設(shè)管理職能的重要技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)信息化、智能化測繪服務(wù)是其發(fā)展方向。當(dāng)前國內(nèi)城市依據(jù)《城市測量規(guī)范》(CJJ/T 8—2011)開展的城鄉(xiāng)規(guī)劃監(jiān)督測量包括放線測量、驗(yàn)線測量和驗(yàn)收測量，部分地區(qū)還增加了建設(shè)工程結(jié)構(gòu)到頂后的檢測[1-2]。在對建設(shè)位置、高度、功能空間、附屬設(shè)施及其規(guī)劃經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行測繪與監(jiān)督方面，業(yè)務(wù)全面，技術(shù)成熟；而在城鄉(xiāng)規(guī)劃監(jiān)督測繪的信息化、智能化技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用，以及城鄉(xiāng)規(guī)劃監(jiān)督測繪的全過程信息化管理、協(xié)同式服務(wù)平臺的建設(shè)研究方面相對薄弱。

因各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同導(dǎo)致的監(jiān)管需求和目標(biāo)的差異，必然造成規(guī)劃監(jiān)督測繪業(yè)務(wù)內(nèi)容及業(yè)務(wù)規(guī)則的多樣化，且隨著地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支持需求的變遷而持續(xù)延伸、不斷變化。實(shí)現(xiàn)規(guī)劃監(jiān)督測繪業(yè)務(wù)規(guī)則對應(yīng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的靈活配置與快速升級，是實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)規(guī)劃監(jiān)督測繪信息化服務(wù)的關(guān)鍵。

目前國內(nèi)關(guān)于規(guī)劃監(jiān)督測繪服務(wù)的研究主要側(cè)重于測繪階段的劃分與相關(guān)輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)，經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)的城鄉(xiāng)規(guī)劃監(jiān)督測繪以貫穿建設(shè)項(xiàng)目監(jiān)督管理全過程為目標(biāo)，制訂了地方標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化生產(chǎn)，建設(shè)了在人工干預(yù)條件下的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理及成果管理信息系統(tǒng)。相關(guān)研究文獻(xiàn)較多：如文獻(xiàn)[3]提出了基于不同業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)版本管理(VSS)的測繪生產(chǎn)服務(wù)系統(tǒng)，探究了3個(gè)階段一體化生產(chǎn)管理的模式，著重于成果數(shù)據(jù)的管理；文獻(xiàn)[4]針對規(guī)劃建筑面積計(jì)算方法進(jìn)行研究，開發(fā)了一套規(guī)劃建筑面積核算軟件；文獻(xiàn)[5—8]從數(shù)據(jù)管理、自動化繪圖、內(nèi)外業(yè)一體化、報(bào)表輸出等方面開展研究，研發(fā)了規(guī)劃監(jiān)督測繪輔助系統(tǒng)。但對于城鄉(xiāng)規(guī)劃監(jiān)督測繪體系化標(biāo)準(zhǔn)、智能化生產(chǎn)、信息化管理、動態(tài)化監(jiān)督、網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)等相關(guān)技術(shù)服務(wù)體系的研究較少。因此，開展規(guī)劃監(jiān)督測繪與城鄉(xiāng)規(guī)劃監(jiān)督管理信息化融合發(fā)展、一體化協(xié)同服務(wù)的全過程智能服務(wù)平臺的建設(shè)研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 平臺框架

平臺以規(guī)劃監(jiān)督信息化測繪技術(shù)服務(wù)體系建設(shè)為目標(biāo)，縱向上解剖為用戶層、應(yīng)用層、服務(wù)層、支撐層與數(shù)據(jù)層5層架構(gòu)。平臺總體框架如圖 1所示。

用戶層：平臺的用戶包括城鄉(xiāng)規(guī)劃管理部門(住規(guī)建局)、各類測繪人員、系統(tǒng)管理人員、管理層及建設(shè)單位等。

應(yīng)用層：主要分為兩部分，一部分為C/S結(jié)構(gòu)，提供測繪生產(chǎn)服務(wù)；另一部分為B/S結(jié)構(gòu)，提供數(shù)據(jù)共享與動態(tài)監(jiān)管。

服務(wù)層：主要包括平臺設(shè)計(jì)所提供的各種業(yè)務(wù)服務(wù)功能，如數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)規(guī)整、成果輸出、移動查詢、信息交換等。

支撐層：采用基于SOA的多層架構(gòu)；對于通用功能和與外部系統(tǒng)的交互通過Web服務(wù)實(shí)現(xiàn)；采用行業(yè)通用的系統(tǒng)平臺和開放的開發(fā)平臺，涉及常用地圖組件(ArcGIS Engine、EPS2012等)及中間件(Oracle SOA、ArcGIS SDE、EPS SDE等)，對不同的應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用需求保持了良好的適應(yīng)性和可擴(kuò)充性。

數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)層是平臺架構(gòu)的基礎(chǔ)，包含更新庫、工作庫兩大基礎(chǔ)庫，以及管理數(shù)據(jù)庫、元數(shù)據(jù)庫、交換數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和成果庫，是平臺的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

圖1 平臺技術(shù)架構(gòu)

2 關(guān)鍵技術(shù)

城鄉(xiāng)規(guī)劃監(jiān)督測繪信息化技術(shù)服務(wù)體系建設(shè)是城鄉(xiāng)規(guī)劃監(jiān)督測繪全過程智能服務(wù)平臺建設(shè)的核心，基本技術(shù)路線為：體系化標(biāo)準(zhǔn)——數(shù)字化生產(chǎn)——信息化管理——網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)——?jiǎng)討B(tài)化監(jiān)督——自適應(yīng)更新的全過程智能服務(wù)技術(shù)，關(guān)鍵技術(shù)如下。

2.1 基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)的規(guī)劃監(jiān)督測繪技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系

基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)的規(guī)劃監(jiān)督測繪體系化標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)是城鄉(xiāng)規(guī)劃監(jiān)督測繪全過程智能服務(wù)技術(shù)體系的起點(diǎn)。

(1) 完整高效的規(guī)劃監(jiān)督測繪規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)體系。城鄉(xiāng)規(guī)劃監(jiān)督全過程的節(jié)點(diǎn)式監(jiān)督測繪串聯(lián)了建設(shè)過程各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了全流程監(jiān)管：從用地紅線規(guī)劃檢驗(yàn)、規(guī)劃報(bào)建經(jīng)濟(jì)指標(biāo)測算、施工放線規(guī)劃檢驗(yàn)、首個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層(±0)規(guī)劃檢驗(yàn)、地下管線覆土規(guī)劃檢驗(yàn)、商品房預(yù)售許可規(guī)劃檢驗(yàn)，以及在建設(shè)項(xiàng)目竣工后開展規(guī)劃條件核實(shí)測繪，分別與規(guī)劃許可指標(biāo)進(jìn)行比對，明確與規(guī)劃不符的細(xì)節(jié)，形成完整高效的規(guī)劃監(jiān)督測繪規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)體系。

(2) 規(guī)劃監(jiān)督測繪體系化標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)。以EPS模板控制技術(shù)、面向?qū)ο蟮姆枎旒夹g(shù)等基于數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)生產(chǎn)與存儲技術(shù)，建立基于基礎(chǔ)地理信息標(biāo)準(zhǔn)體系的城鄉(xiāng)規(guī)劃監(jiān)督測繪體系化標(biāo)準(zhǔn)框架，再通過各子項(xiàng)目進(jìn)程體系化擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)路線，構(gòu)建了規(guī)劃監(jiān)督測繪地理空間信息、專題業(yè)務(wù)信息、應(yīng)用服務(wù)管理信息的體系化標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)概念模型如下

B={S,P}

式中，S為系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，包括項(xiàng)目信息、管理服務(wù)信息、成果信息等元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)；P為項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)，包括業(yè)務(wù)分類編碼、工作流數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)點(diǎn)過程標(biāo)準(zhǔn)、專題成果模板等。

(3) 基于平臺體系化標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的全過程服務(wù)管理信息流技術(shù)?；谄脚_體系化標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，按測繪類型、項(xiàng)目類別、區(qū)域、時(shí)間4個(gè)維度制訂建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃監(jiān)督測繪全過程服務(wù)管理的信息流概念模型，即

I={P,S,R,T}

式中，P為測繪類型，包括規(guī)劃技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)預(yù)算、規(guī)劃技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)核算、規(guī)劃檢驗(yàn)、規(guī)劃條件核實(shí)等；S為項(xiàng)目類別，包括建筑工程、市政管線，道路橋梁等；R為測繪區(qū)域；T為測繪時(shí)間?；谠撃Ｐ蛯?shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)規(guī)劃監(jiān)督測繪全過程智能服務(wù)的信息流整合。

2.2 基于方案求解的規(guī)則庫配置方法

規(guī)劃監(jiān)督測繪與城市規(guī)劃建設(shè)各時(shí)期的管理政策息息相關(guān)，規(guī)劃技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計(jì)算、核算方法具有明顯的時(shí)效性與區(qū)域性，這給規(guī)劃技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計(jì)算帶來了很大的困難；而且傳統(tǒng)作業(yè)方式只能輸出某一特定規(guī)則下的指標(biāo)數(shù)據(jù)，不利于數(shù)據(jù)成果的知識挖掘；由于計(jì)算規(guī)則的復(fù)雜性，單靠記憶或書面查找去判斷某項(xiàng)具體結(jié)構(gòu)的面積計(jì)算系數(shù)的傳統(tǒng)方式，不僅工作量較大，效率低下，還可能會因作業(yè)員對規(guī)則、條例的理解差異，造成計(jì)算結(jié)果不正確[9]。

規(guī)則庫是破解業(yè)務(wù)規(guī)則不統(tǒng)一和多變的關(guān)鍵技術(shù)。顧及規(guī)劃監(jiān)督測繪的業(yè)務(wù)規(guī)則是基于政府相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)約束(點(diǎn)v的取值域X為其標(biāo)準(zhǔn)域X0)，本研究基于可拓分類建立了規(guī)劃監(jiān)督測繪業(yè)務(wù)規(guī)則(N)與其特征要素集(C)的業(yè)務(wù)規(guī)則基元模型(R)，通過其同征面上的復(fù)合基元ci(N)=vi，確定了強(qiáng)約束條件下影響業(yè)務(wù)規(guī)則特征要素的非偽方案解，并實(shí)現(xiàn)其與業(yè)務(wù)規(guī)則的參數(shù)化映射。

式中，V為C的量域；n為影響業(yè)務(wù)規(guī)則的特征要素個(gè)數(shù)。

基于計(jì)算規(guī)則庫，構(gòu)建了規(guī)劃技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算模型，該模型為

Q=(D,I,P,R,B)

式中，Q為規(guī)劃技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；D為建筑結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)集；I為指標(biāo)項(xiàng)，包括建筑面積、計(jì)容面積、增減計(jì)面積等；P為結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括報(bào)建時(shí)間、功能類型、結(jié)構(gòu)層高、結(jié)構(gòu)名稱、投影面積等；R為規(guī)劃技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算規(guī)則，包括條件參數(shù)(入口參數(shù)：與結(jié)構(gòu)參數(shù)對應(yīng))、規(guī)則參數(shù)(出口參數(shù)：計(jì)算系數(shù)、系數(shù)對應(yīng)的條文說明、計(jì)算函數(shù))；B為結(jié)構(gòu)歸屬。在該模型中，建筑結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)集包含多個(gè)建筑結(jié)構(gòu)，一個(gè)建筑結(jié)構(gòu)對應(yīng)多個(gè)指標(biāo)項(xiàng)，一個(gè)指標(biāo)項(xiàng)對應(yīng)多個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)構(gòu)參數(shù)匹配規(guī)則庫中的條件參數(shù)可得到唯一對應(yīng)的規(guī)則，如圖2所示。可以看出，規(guī)劃技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算是基于規(guī)則的定義，規(guī)則庫是最小、最基本單位的規(guī)則集合，可根據(jù)時(shí)間和區(qū)域規(guī)劃管理政策的發(fā)展不斷完善。

圖2 規(guī)劃技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算模型

模型根據(jù)錄入的結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過規(guī)則匹配獲得規(guī)則庫中各指標(biāo)項(xiàng)對應(yīng)的計(jì)算系數(shù)、系數(shù)對應(yīng)的條文說明、計(jì)算函數(shù)等信息，免去了煩瑣的規(guī)則記憶，統(tǒng)一了計(jì)算方法?？芍悄茌敵鐾豁?xiàng)目在不同規(guī)則條件下的規(guī)劃技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，用于不同時(shí)期規(guī)劃管理政策的對比分析，通過定制規(guī)則庫，無需修改計(jì)算模型，即可實(shí)現(xiàn)對各種計(jì)算方法的支持，從而適應(yīng)規(guī)劃管理政策的發(fā)展?；谝?guī)則庫的城鄉(xiāng)規(guī)劃監(jiān)督模型流程如圖3所示。

圖3 基于規(guī)則庫的城鄉(xiāng)規(guī)劃監(jiān)督模型流程

2.3 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)信息融合與智能動態(tài)服務(wù)

城鄉(xiāng)規(guī)劃監(jiān)督測繪數(shù)據(jù)包括空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)，其中空間數(shù)據(jù)以各種矢量數(shù)據(jù)為主，非空間數(shù)據(jù)包括文本、表格、圖片等類型。本研究提出了建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃監(jiān)督管理與協(xié)同服務(wù)的一體化測繪地理信息融合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了平臺數(shù)據(jù)高效整合與對規(guī)劃測繪地理信息數(shù)據(jù)庫的自適應(yīng)更新。

實(shí)體匹配是地理空間數(shù)據(jù)融合與更新的關(guān)鍵技術(shù)，需考慮對象的特征差異(幾何類型、語義特征)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的匹配算法。匹配對象的確定與空間距離、語義相似度及空間關(guān)系等因素有關(guān)。多尺度對象匹配度的計(jì)算模型如下

M(A,B)=d(A,B)ω1+s(A,B)ω2+r(A,B)ω3

式中，M(A,B)表示對象A、B之間的匹配度；d(A,B)是對象A、B的距離衡量指標(biāo)；s(A,B)為語義相似度衡量指標(biāo)；r(A,B)表示對象A、B的空間關(guān)系，通過實(shí)體的緩沖區(qū)重疊面積計(jì)算進(jìn)行衡量；ω1、ω2、ω3為權(quán)重值，其取值在[0,1]內(nèi)[10]。

采用BI技術(shù)將生產(chǎn)、管理、監(jiān)督信息數(shù)據(jù)高效ETL(extract-transform-load)整合為專題數(shù)據(jù)倉庫，匯聚了業(yè)務(wù)全過程服務(wù)信息流，實(shí)現(xiàn)了建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃監(jiān)督測繪服務(wù)的全流程信息共享、全過程動態(tài)監(jiān)督和全周期協(xié)同服務(wù)。BI數(shù)據(jù)整合提取原理如圖 4所示。

圖4 BI數(shù)據(jù)整合提取原理

3 平臺應(yīng)用

通過對規(guī)劃監(jiān)督測繪成果數(shù)據(jù)及規(guī)劃報(bào)建數(shù)據(jù)等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合處理，由平臺對數(shù)據(jù)進(jìn)行多方位動態(tài)展示與統(tǒng)計(jì)分析。規(guī)劃管理部門通過平臺可以查詢規(guī)劃監(jiān)督測繪業(yè)務(wù)的辦理情況及其結(jié)果信息，也可以對辦理情況進(jìn)行督辦管理，實(shí)現(xiàn)了信息資源的全流程共享、全過程協(xié)同。據(jù)近3年規(guī)劃檢驗(yàn)符合率統(tǒng)計(jì)(見表1)，年平均符合率達(dá)88.4%，有效保障了規(guī)劃實(shí)施，監(jiān)督管理效能顯著。平臺動態(tài)監(jiān)督與統(tǒng)計(jì)分析界面如圖 5所示。

表1 規(guī)劃檢驗(yàn)符合率統(tǒng)計(jì)

4 結(jié) 語

本文通過開展城鄉(xiāng)規(guī)劃監(jiān)督測繪全過程智能服務(wù)的理論方法及技術(shù)應(yīng)用研究，在破解行業(yè)難題的關(guān)鍵技術(shù)上取得了突破，構(gòu)建了規(guī)劃監(jiān)督測繪生產(chǎn)、服務(wù)和管理全過程的智能服務(wù)技術(shù)體系，為測繪地理信息與城鄉(xiāng)規(guī)劃監(jiān)督管理信息融合發(fā)展、協(xié)同服務(wù)提供了創(chuàng)新應(yīng)用和示范。

圖5 動態(tài)監(jiān)督與統(tǒng)計(jì)分析

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