長株潭生態(tài)綠心總體規(guī)劃中地理信息應(yīng)用創(chuàng)新研究

李云星,李俊儀,李如川

(1.湖南省第一測繪院,湖南 長沙 410114; 2.中國水利水電第八工程局有限公司,湖南 長沙 410004;3.湖南大學(xué)公共管理學(xué)院,湖南 長沙 410082)

0 引 言

長沙、株洲、湘潭3市(下稱“長株潭”)交會地有一片約 530 km2綠意盎然的土地,不僅是目前國內(nèi)唯一的大型城市群生態(tài)綠心,也是全球最大的城市群生態(tài)綠心(下稱“綠心”),具有獨特的地理位置、經(jīng)濟(jì)價值和生態(tài)價值[1]。綠心范圍內(nèi)基礎(chǔ)地理信息、土地利用現(xiàn)狀及各類規(guī)劃要素信息是規(guī)劃和建設(shè)的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和依據(jù)。為助力綠心規(guī)劃和建設(shè)實現(xiàn)“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”[2],建成“生態(tài)文明樣板區(qū)、湖湘文化展示區(qū)、兩型社會創(chuàng)新窗口、城鄉(xiāng)融合試驗平臺”[3],需充分挖潛地理信息技術(shù),創(chuàng)新融合綠心地理信息及相關(guān)大數(shù)據(jù)應(yīng)用,以全面、科學(xué)、精準(zhǔn)、翔實、可視和智能化方式與手段,高質(zhì)量服務(wù)綠心總體規(guī)劃。

1 綠心規(guī)劃地理信息應(yīng)用創(chuàng)新的基本思路

1.1 綠心規(guī)劃對地理信息的需求

綠心規(guī)劃實際是在綠心保護(hù)與建設(shè)過程中的地理設(shè)計和地理信息布局的時序空間安排再調(diào)整[4]。綠心國土空間、生態(tài)空間及城鄉(xiāng)空間等各類規(guī)劃關(guān)聯(lián)著豐富的地理信息,規(guī)劃時,應(yīng)全面掌握規(guī)劃區(qū)域現(xiàn)有地理信息的真實狀況,以利于做好設(shè)計地理信息或地理設(shè)計,優(yōu)化規(guī)劃方案,提升綠心規(guī)劃水準(zhǔn)和質(zhì)量。綠心規(guī)劃所需地理信息數(shù)據(jù)資料包括基礎(chǔ)地理信息、實景三維數(shù)據(jù)、國土空間規(guī)劃數(shù)據(jù)、土地利用管理信息、城市規(guī)劃數(shù)據(jù)、地名地址信息數(shù)據(jù)以及各類用途管理控制邊界線與范圍線等,基礎(chǔ)地理信息和實景三維數(shù)據(jù)是各種專題規(guī)劃數(shù)據(jù)的“底板”,也是多源異構(gòu)多時相地理信息融合的基礎(chǔ)[5]。

1.2 探索高效利用綠心地理信息的路徑

通過整合、優(yōu)化、完善綠心現(xiàn)有“一張圖”及規(guī)劃成果,創(chuàng)新三維可視化平臺建設(shè),以管控數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),以全方位地理信息技術(shù)為依托,達(dá)到綠心規(guī)劃數(shù)據(jù)建設(shè)“全覆蓋”,分級審查“劃重點”,應(yīng)用支撐“全流程”,技術(shù)服務(wù)“全方位”,實現(xiàn)綠心國土與生態(tài)空間管控、總體規(guī)劃及評估信息化。

2 綠心規(guī)劃地理信息技術(shù)應(yīng)用與創(chuàng)新

2.1 歸集與分析有關(guān)資料

收集、分析和利用綠心包括地理信息在內(nèi)的規(guī)劃各類相關(guān)資料,是做好綠心規(guī)劃的前提。綠心規(guī)劃相關(guān)政策、法規(guī)及多型總規(guī)控制信息與多樣化專題規(guī)劃設(shè)計信息,應(yīng)能科學(xué)、準(zhǔn)確、生動、直觀反映在規(guī)劃數(shù)據(jù)底板上,形成各種專題規(guī)劃設(shè)計成果(圖、庫、數(shù)、表、文),規(guī)劃數(shù)據(jù)底板的質(zhì)量有賴于各類地理信息數(shù)據(jù)資料的基礎(chǔ)支撐。因而,需要全面收集資料,深入分析資料,充分發(fā)掘利用有價值的多源地理信息,為綠心規(guī)劃做好地理信息數(shù)據(jù)基礎(chǔ)支撐鋪墊。

2.2 地理信息融合與集成

利用綠心地理信息,對其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(基礎(chǔ)地理信息+控制性詳細(xì)規(guī)劃數(shù)據(jù))、模型數(shù)據(jù)(人工三維仿真、傾斜攝影等現(xiàn)狀模型及城市規(guī)劃設(shè)計模型)和管控數(shù)據(jù)(城市設(shè)計與專項規(guī)劃數(shù)據(jù))等多源多時相數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析、處理、融合集成,制作并優(yōu)化適宜的地理信息“底板”與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)形成“一張圖”[6],為綠心規(guī)劃分析和提取各類地理信息數(shù)據(jù)的參考、比對和設(shè)計所需提供便利。

2.3 技術(shù)改造升級支撐數(shù)據(jù)治理

借助ICT、AI,突破安全體系改造、基于網(wǎng)絡(luò)的變化發(fā)現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)化立體獲取、一體化智能處理、地圖自動綜合等關(guān)鍵技術(shù),按需定制4E標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品[7],以地理實體及其空間身份編碼(SIC)為索引,搭載結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的多樣化信息,集成公共專題數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)抓取數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)感知數(shù)據(jù),經(jīng)服務(wù)化、池化,助推建設(shè)時空大數(shù)據(jù)平臺,在線或離線提供數(shù)據(jù)、接口、功能和知識服務(wù)[8]。整合基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、城市現(xiàn)狀三維模型數(shù)據(jù)、規(guī)劃三維模型數(shù)據(jù)、城市設(shè)計模型數(shù)據(jù)、控制性詳細(xì)規(guī)劃數(shù)據(jù)、專項規(guī)劃等數(shù)據(jù),通過進(jìn)行梳理、收集、預(yù)處理、數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)檢查、數(shù)據(jù)入庫和數(shù)據(jù)更新,形成管控數(shù)據(jù)資源池,作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

2.4 建設(shè)綠心總體規(guī)劃管理平臺

基于GIS及三維圖形渲染技術(shù),依托三維仿真、傾斜攝影等技術(shù),以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和管控規(guī)定為依據(jù),按層次化設(shè)計思想,建立不同層次間相互獨立,具有高度穩(wěn)定性、適用性和可擴(kuò)展性的規(guī)劃信息管理平臺,進(jìn)行可視化、可量化、智能化科學(xué)規(guī)劃,更優(yōu)支撐和服務(wù)綠心規(guī)劃,助力政府對綠心項目進(jìn)行科學(xué)決策、精細(xì)管理和高效建設(shè)。示例1,底板數(shù)據(jù)管理平臺界面,如圖1～圖3所示。

圖1 DOM底板

圖2 實景三維底板

圖3 實景三維景觀瀏覽

示例2,土地利用與“三區(qū)三線”等規(guī)劃基礎(chǔ)參考數(shù)據(jù)實施分層管理界面,如圖4～圖9所示。

圖4 地理國情圖層

圖5 第三次國土調(diào)查圖層

圖6 永久基本農(nóng)田圖層

圖7 生態(tài)紅線圖層

圖8 城市邊界圖層

圖9 地名地址套合圖層

2.5 智能管理綜合分析利用數(shù)據(jù)

集成GIS采集編輯、存儲管理、處理變換、空間分析與統(tǒng)計(主要包括拓?fù)浏B合、緩沖區(qū)分析、數(shù)字地形分析、空間集合分析等)和產(chǎn)品制作演示(地圖輸出的表現(xiàn)形式包括立體圖、等值線圖、暈線圖、點值圖、動線圖以及符號圖等)等功能,實現(xiàn)分析多源數(shù)據(jù)、管理成果、管理會議、管理項目、審查方案、推演方案和系統(tǒng)維護(hù)。

(1)利用疊加分析,提取綠心規(guī)劃邊界等相關(guān)信息

利用1∶1萬基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、第二次全國地名普查數(shù)據(jù)庫、第三次國土普查數(shù)據(jù)庫、地理國情普查與監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、農(nóng)房一體確權(quán)登記發(fā)證數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù),從中提取融合最新行政界線。依據(jù)禁止開發(fā)區(qū)、限制開發(fā)區(qū)和控制建設(shè)區(qū)3個空間管制分區(qū),結(jié)合各地“三區(qū)三線”[9]與省級政策導(dǎo)向,劃定綠心規(guī)劃邊界。

(2)融合集成“底板”,增強地理信息空間分析功能

按照專題規(guī)劃的特點和需要,優(yōu)選時相新、影像分辨率高、精度好的地理信息數(shù)據(jù),制作專題規(guī)劃地理信息融合底板數(shù)據(jù),可以是4D(DLG、DOM、DEM、DRG)的單型參考數(shù)據(jù)[10],也可以是多型組合數(shù)據(jù),如DLG+DOM、DOM+DEM,以及由此衍生的各種新型基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù),如地形級、城市級、部件級實景三維等數(shù)據(jù),上述數(shù)據(jù)都是基于GPS、RS、GIS及計算機技術(shù)的重要基礎(chǔ)地理信息,可以將地理要素分層、快速存取顯示,利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)將地圖立體化、動態(tài)化,具有交互性、無極縮放、無縫拼接、多尺度顯示等特點,有身臨其境之感,具有路徑分析、量算分析和統(tǒng)計分析等空間分析功能[11],可快速準(zhǔn)確辨識地理實體,方便自動化量測長度、高度、角度、坡度、面積及體積等信息,如圖10～圖12所示,為專題規(guī)劃圖編制提供重要科學(xué)依據(jù)。

圖10 實景三維距離量測

圖11 實景三維高度量測

圖12 實景三維面積量測

2.6 輔助綠心的科學(xué)規(guī)劃和決策

利用規(guī)劃區(qū)域人工精細(xì)三維模型和綠心景觀設(shè)計三維模型,準(zhǔn)確提取出讓地塊的建筑高度、視線通廊、城市天際線[12]等核心控制要素,科學(xué)編制規(guī)劃景觀分類分區(qū)、建筑色彩、公共空間,以及交通、生態(tài)、功能定位與分區(qū)。依托GIS+可視化技術(shù)對實際項目進(jìn)行風(fēng)貌審查,優(yōu)化綠心地理實體空間布局,對綠心規(guī)劃設(shè)計項目虛擬場景進(jìn)行實時瀏覽、調(diào)整、比選等,強化從立體視角整體把握國土空間土地資源利用、生態(tài)布局及項目建設(shè)情況,輔助規(guī)劃審批科學(xué)決策[12]。例如,以地理信息為載體,將專題規(guī)劃信息的設(shè)計思想和地理設(shè)計成果表達(dá)呈現(xiàn)出來。以“一張圖”為載體,實現(xiàn)城鄉(xiāng)和景觀風(fēng)貌管控數(shù)據(jù)的有效整合,為用戶提供自由的圖層疊加功能,以可視化的形式全面展示建設(shè)項目相關(guān)管控數(shù)據(jù),加強重點地段、重要類型設(shè)計對象在形體、色彩、體量、高度和空間環(huán)境等方面管控規(guī)劃設(shè)計[13]。

2.7 拓展綠心地理信息成果應(yīng)用

構(gòu)建“分布存儲、邏輯集中、時序更新、共享應(yīng)用”的實景三維中國[12]湖南節(jié)點之綠心版本。充分利用湖南新型基礎(chǔ)測繪建設(shè)成果,推動傳統(tǒng)按尺度分級測繪向按實體屬地測繪、多尺度數(shù)據(jù)庫向無尺度地理實體素材庫、全要素統(tǒng)測向權(quán)威機構(gòu)提供權(quán)威要素、各自獨立編碼向統(tǒng)一唯一編碼、固定產(chǎn)品提供向典型產(chǎn)品和按需組裝與自動綜合服務(wù)轉(zhuǎn)變[6],為綠心規(guī)劃提供多樣化、可靠、好用的地理信息數(shù)據(jù)。

3 結(jié) 語

在長株潭綠心總體規(guī)劃實踐中,探索地理信息集成、融合、服務(wù)和支撐規(guī)劃設(shè)計業(yè)務(wù)的思路和方法,充分利用地理信息與技術(shù),挖掘其基礎(chǔ)支撐,賦能規(guī)劃設(shè)計業(yè)務(wù)管理應(yīng)用,拓展新型基礎(chǔ)測繪、實體測繪、實景三維等新理念和GIS技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用,從而實現(xiàn)科學(xué)、高效、精準(zhǔn)、可視、直觀與智能化高質(zhì)量規(guī)劃設(shè)計和管理效果。