ArcGIS 在交通基礎(chǔ)設(shè)施國土空間規(guī)劃中的應(yīng)用
——以清遠(yuǎn)市國家公路國土空間控制規(guī)劃項(xiàng)目為例

李韋奕

廣東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)股份有限公司 廣東省廣州市 510000

1 引言

清遠(yuǎn)市國家公路國土空間控制規(guī)劃項(xiàng)目共包含24 條道路，涉及7 條國道，里程共計(jì)462.55 公里，屬于列入廣東省國家公路國土空間資源儲(chǔ)備項(xiàng)目庫的待建路段、擬擴(kuò)容路段和擬調(diào)整路段建設(shè)項(xiàng)目。

為貫徹落實(shí)黨中央、國務(wù)院、交通部和廣東省交通廳關(guān)于加強(qiáng)國土空間開發(fā)與保護(hù)的要求，有必要開展清遠(yuǎn)市國家公路國土空間控制規(guī)劃研究，全面梳理國家公路建設(shè)需求，加強(qiáng)國家公路線位與生態(tài)保護(hù)紅線、永久基本農(nóng)田和城鎮(zhèn)開發(fā)邊界之間的協(xié)調(diào)，做好國家公路與國土空間規(guī)劃體系的對接，通過系統(tǒng)性的規(guī)劃成果，提供項(xiàng)目成果矢量化數(shù)據(jù)以便納入“多規(guī)合一”體系中，實(shí)現(xiàn)公路線位、點(diǎn)位等空間資源有效預(yù)控，保障清遠(yuǎn)市國家公路的可持續(xù)發(fā)展。

研究通過ArcGIS 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和直觀展示清遠(yuǎn)市國家公路國土空間控制規(guī)劃項(xiàng)目所包含的路網(wǎng)矢量數(shù)據(jù)對“三區(qū)三線”的占用情況，為各地區(qū)矢量化數(shù)據(jù)成果納入“多規(guī)合一”體系以及“三區(qū)三線”的試劃工作提供技術(shù)支持和理論依據(jù)。

2 技術(shù)路線

為了確保ArcGIS 能夠更加準(zhǔn)確、清晰地反映路網(wǎng)矢量數(shù)據(jù)對“三區(qū)三線”的占用情況，本研究主要采用步驟如下：

（1）數(shù)據(jù)收集。收集相關(guān)道路的矢量數(shù)據(jù)、清遠(yuǎn)市“三區(qū)三線”矢量數(shù)據(jù)、清遠(yuǎn)市行政區(qū)劃矢量數(shù)據(jù)。（2）數(shù)據(jù)處理。統(tǒng)一各類矢量數(shù)據(jù)的格式和坐標(biāo)系；生成沖突圖斑要素類；生成注記要素類。（3）圖紙布局。通過ArcGIS 軟件中的布局視圖調(diào)整圖層順序；要素類符號化；設(shè)置圖名、圖號等制圖要素。（4）成果導(dǎo)出。導(dǎo)出指定格式的圖紙；導(dǎo)出沖突圖斑要素類的屬性表，進(jìn)行占用情況的統(tǒng)計(jì)。

具體技術(shù)路線見圖1。

圖1 技術(shù)路線示意圖

3 數(shù)據(jù)處理

3.1 數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一

根據(jù)《“三區(qū)三線”第二輪試劃成果匯交要求》等各類相關(guān)政策性文件對于數(shù)據(jù)成果的要求，本次研究相關(guān)矢量數(shù)據(jù)采用統(tǒng)一的GDB 文件格式。已收集的矢量數(shù)據(jù)主要分為CAD 文件、SHP 文件、GDB文件3 種類型。

（1） 針 對CAD 文 件， 需 要 運(yùn) 用ArcGIS 軟件中的Data Interoperability Tool 拓展模塊，通過使用其中的快速導(dǎo)入工具將CAD 文件轉(zhuǎn)化為GDB 文件，新生成的GDB 文件包含根據(jù)CAD 文件中數(shù)據(jù)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型分別生成的要素類，轉(zhuǎn)化后的各要素類將自動(dòng)按照CAD 文件中的圖層名稱命名。

（2）針對SHP 文件，可以直接使用要素類至要素類工具將SHP 文件轉(zhuǎn)化為可以放入GDB 文件中的要素類數(shù)據(jù)。

3.2 坐標(biāo)系的選取

根據(jù)《“三區(qū)三線”第二輪試劃成果匯交要求》等各類相關(guān)政策性文件對于數(shù)據(jù)成果的要求，本次研究相關(guān)矢量數(shù)據(jù)采用統(tǒng)一的“2000 國家大地坐標(biāo)系（CGCS2000）”。按照3 度分帶對我國進(jìn)行投影帶劃分，中國共包括22 個(gè)投影帶（24-45 度帶），由于清遠(yuǎn)市行政區(qū)劃的幾何中心位于22 個(gè)投影帶中的37 度帶范圍內(nèi)，為了最大程度的減少數(shù)據(jù)因投影而產(chǎn)生的變形，因此將各要素類的投影坐標(biāo)系統(tǒng)一設(shè)置為“CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_37”。在對各要素類進(jìn)行坐標(biāo)統(tǒng)一的操作過程中，主要分為以下幾種情況：

（1）要素類屬性中XY 坐標(biāo)系顯示無坐標(biāo)。針對該類數(shù)據(jù)需要先將其放入內(nèi)容列表中觀察數(shù)據(jù)所在位置的坐標(biāo)，若X 坐標(biāo)前無帶號，則需要先使用定義投影工具賦予要素類“CGCS2000_3_Degree_GK_CM_111E”的投影坐標(biāo)系，再使用投影工具將其坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為“CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_37”；若X 坐標(biāo)前有帶號為37，則使用定義投影工具賦予要素類“CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_37”的投影坐標(biāo)系即可。

（2）要素類屬性中XY 坐標(biāo)系顯示已賦予坐標(biāo)系。針對該類數(shù)據(jù)需要先利用ArcGIS 軟件動(dòng)態(tài)投影的特性，驗(yàn)證數(shù)據(jù)坐標(biāo)的正確性（本次研究中所收集到的矢量數(shù)據(jù)坐標(biāo)均賦予正確，數(shù)據(jù)所顯示的位置均位于清遠(yuǎn)市行政區(qū)劃范圍內(nèi)）；再使用投影工具將其坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為“CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_37”。

3.3 拓?fù)錂z查

在使用ArcGIS 軟件將CAD 文件轉(zhuǎn)化為GDB 文件的過程中，由于2 種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，在轉(zhuǎn)化后生成的GDB 文件中易出現(xiàn)要素變形或數(shù)據(jù)冗余的問題，故在各類數(shù)據(jù)進(jìn)行了格式統(tǒng)一、坐標(biāo)賦予的操作后需要對操作中顯示異常的數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)錂z查。

以道路的用地紅線數(shù)據(jù)為例，在本次研究中比較常見的問題是本應(yīng)該被識別成面要素的用地紅線數(shù)據(jù)，在經(jīng)過快速導(dǎo)入工具轉(zhuǎn)化后被識別成為線要素，這種情況的發(fā)生常常是因?yàn)橛玫丶t線數(shù)據(jù)存在懸掛點(diǎn)，沒有形成一個(gè)閉合的線段所造成的。

要進(jìn)行拓?fù)錂z查操作，需要在GDB 文件中新建一個(gè)要素?cái)?shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)集的坐標(biāo)應(yīng)與被檢查的要素類坐標(biāo)設(shè)置一致；將被檢查的要素類導(dǎo)入要素?cái)?shù)據(jù)集；右擊要素?cái)?shù)據(jù)集選擇新建，點(diǎn)選拓?fù)溥x項(xiàng)；為被檢查的要素類指定拓?fù)湟?guī)則為“不能有懸掛點(diǎn)”，即可完成拓?fù)錂z查的操作，生成拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；將生成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)拖入內(nèi)容列表，用地紅線要素未閉合的部分就能在數(shù)據(jù)視圖中高亮顯示；通過對高亮顯示的懸掛點(diǎn)進(jìn)行編輯，將用地紅線數(shù)據(jù)變成閉合的線段后，使用要素轉(zhuǎn)面工具就能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為面要素。

拓?fù)錂z查、修復(fù)情況見圖2。

圖2 拓?fù)錂z查、修復(fù)情況示意圖

3.4 沖突圖斑要素類的生成

（1）添加字段。

本次研究根據(jù)需要對道路的中線、用地紅線、路線預(yù)控廊道等相關(guān)要素類添加“項(xiàng)目名稱”和“道路編號”字段，并在屬性表中對“項(xiàng)目名稱”字段進(jìn)行項(xiàng)目名稱的填充，對“道路編號”字段進(jìn)行編號的填充，用以區(qū)分各要素所屬的項(xiàng)目。

（2）相交處理。

按照生態(tài)保護(hù)紅線（或永久基本農(nóng)田/城鎮(zhèn)開發(fā)邊界）在上，用地紅線在下的順序?qū)? 個(gè)要素類放入相交工具中，設(shè)置輸出要素類的位置、名稱，點(diǎn)擊確認(rèn)后即可得到用地紅線- 生態(tài)保護(hù)紅線（或永久基本農(nóng)田/ 城鎮(zhèn)開發(fā)邊界）的沖突圖斑面要素類。

該要素類的屬性表中自帶“Shape_Area”字段，同時(shí)保留了道路用地紅線要素類的屬性表中的“項(xiàng)目名稱”和“道路編號”字段，能夠清晰的反映出24 條道路的用地紅線對生態(tài)保護(hù)紅線（或永久基本農(nóng)田/ 城鎮(zhèn)開發(fā)邊界）的占用情況。

3.5 注記要素類的生成

圖面的內(nèi)容不僅需要展現(xiàn)點(diǎn)、線、面3種要素類的拓?fù)潢P(guān)系，還需要注記類要素在圖中對點(diǎn)、線、面進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕忉屨f明。在本次研究中，繪制所需要的注記要素類主要分為行政區(qū)劃名稱、項(xiàng)目名稱、道路編號3 種。分別選取行政區(qū)劃、道路中線要素類屬性表中的“項(xiàng)目名稱”和“道路編號”字段作為標(biāo)注的內(nèi)容在數(shù)據(jù)視圖中進(jìn)行顯示，再選擇“將標(biāo)注轉(zhuǎn)化為注記”選項(xiàng)，就能完成注記要素類的生成。

4 圖紙布局和成果導(dǎo)出

4.1 圖層順序的調(diào)整

各種要素類應(yīng)遵循注記、點(diǎn)、線、面自上而下放置的基本原則，結(jié)合實(shí)際的圖面表達(dá)需求在內(nèi)容列表中進(jìn)行排序。

4.2 要素符號化

（1）符號制作

ArcGIS 軟件的符號系統(tǒng)功能強(qiáng)大，樣式豐富，符號的樣式類型按照要素類的不同可主要分為點(diǎn)狀樣式、線狀樣式、面狀樣式。當(dāng)要素類被拖入內(nèi)容列表后，會(huì)按照其要素類型被自動(dòng)賦予一個(gè)任意的符號樣式，直接點(diǎn)選樣式，就能進(jìn)入符號選擇器面板對當(dāng)前要素進(jìn)行符號的顏色、大小、方向、擺放層級等內(nèi)容的設(shè)置。

當(dāng)ArcGIS 軟件的符號系統(tǒng)樣式庫無法滿足制圖需求時(shí)，可以通過菜單欄的自定義選項(xiàng)，選擇樣式管理器，創(chuàng)建STYLE 格式的新樣式文件，在新樣式文件中可以按照項(xiàng)目需求制作陰影、標(biāo)注、比例尺、背景、文字符號、線符號、填充符號等多種樣式。在多個(gè)需要協(xié)作的部門之間分享自定義的STYLE 樣式文件，就能夠?qū)崿F(xiàn)多部門要素樣式的統(tǒng)一。

（2）要素符號化

在本次研究中，針對行政區(qū)劃名稱、道路名稱、道路編號數(shù)據(jù)等注記類要素，按照省級、地級、縣級、鎮(zhèn)級行政區(qū)分別設(shè)置不同字號進(jìn)行顯示；針對道路的相關(guān)數(shù)據(jù)采用紅色、橘色描邊樣式進(jìn)行顯示；針對行政區(qū)劃數(shù)據(jù)采用黑色虛線，按照省級、地級、縣級、鎮(zhèn)級行政區(qū)分別設(shè)置不同的描邊寬度和透明度進(jìn)行顯示；針對“三區(qū)三線”數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的用地性質(zhì)以及圖面表達(dá)的需要設(shè)置不同的填充顏色進(jìn)行顯示。

部分符號樣式在圖面中的表達(dá)見圖3。

圖3 部分符號樣式表達(dá)示意圖

4.3 布局視圖的設(shè)置

在ArcGIS 軟件的布局視圖中根據(jù)清遠(yuǎn)市行政區(qū)劃的整體形狀將圖紙?jiān)O(shè)置為縱向A3 的尺寸，以最大程度的顯示道路對“三區(qū)三線”的占用情況；在菜單欄中選擇插入選項(xiàng)，就能夠根據(jù)需要向布局視圖中添加圖例、指北針、經(jīng)緯網(wǎng)、圖名、圖號、單位名稱、坐標(biāo)系名稱、比例尺等相關(guān)制圖要素。

4.4 成果導(dǎo)出

在菜單欄中選擇文件選項(xiàng)，點(diǎn)選導(dǎo)出地圖選項(xiàng)，可以對地圖文檔的保存地址、文件名稱、保存類型、分辨率等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。地圖文檔可導(dǎo)出的格式有JPG、AI、PDF、PNG 等。本次繪制選擇JPG 格式進(jìn)行圖紙的導(dǎo)出。

沖突圖斑面要素類的屬性表在選中所需數(shù)據(jù)后，可以通過復(fù)制、粘貼的快捷鍵直接轉(zhuǎn)移到新建的Excel 表格中進(jìn)行占用情況的統(tǒng)計(jì)操作，方便、快捷。

因保密需要，在此僅展示道路用地紅線占用生態(tài)保護(hù)紅線的示意圖截圖，見圖4。

圖4 道路用地紅線占用生態(tài)保護(hù)紅線示意圖

4.5 統(tǒng)計(jì)結(jié)論

根據(jù)數(shù)據(jù)核查結(jié)果以及圖面所表達(dá)的各類數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系，清遠(yuǎn)市國家公路國土空間控制規(guī)劃項(xiàng)目中的24 條道路用地紅線對生態(tài)保護(hù)紅線、永久基本農(nóng)田和城鎮(zhèn)開發(fā)邊界均有占用，必須根據(jù)每條道路占用的用地類型情況調(diào)整路線方案或調(diào)整“三區(qū)三線”范圍，調(diào)整后的路網(wǎng)數(shù)據(jù)將不斷通過ArcGIS 軟件進(jìn)行核查直到其滿足相關(guān)用地規(guī)范。

5 結(jié)語

近年來，隨著國土空間規(guī)劃各項(xiàng)工作的不斷開展，其對于數(shù)據(jù)成果的格式、坐標(biāo)系要求統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)成為最終成果入庫、提交的常態(tài)。

研究通過ArcGIS 軟件對矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，同時(shí)繪制各矢量數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系示意圖，其與傳統(tǒng)的PS、AI、CAD等制圖軟件相比具有數(shù)據(jù)屬性保存多樣化、邏輯性更強(qiáng)、數(shù)據(jù)表達(dá)更精確的特性，能夠有效提高制圖效率和數(shù)據(jù)處理的速度，為各地區(qū)矢量化數(shù)據(jù)成果納入“多規(guī)合一”體系提供技術(shù)支持、為“三區(qū)三線”的試劃工作提供理論依據(jù)，是促進(jìn)合理規(guī)劃、減少各類規(guī)劃之間相互矛盾、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的需要。