基于GIS 的城市規(guī)劃空間輔助決策平臺(tái)

時(shí)間:2022-07-15 05:12:00

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基于GIS 的城市規(guī)劃空間輔助決策平臺(tái)

摘要:城市規(guī)劃管理工作越來越復(fù)雜,利用GIS和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)建立空間輔助決策平臺(tái)來處理規(guī)劃管理業(yè)務(wù)顯得尤為迫切。介紹了空間決策支持系統(tǒng)(spatialdecisionsupportsystem,SDSS),SDSS是通過空間數(shù)據(jù)引擎(spatialdataengine,SDE)建立與商用數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)系與存儲(chǔ),其結(jié)果體現(xiàn)利用了GIS的VRML和3D技術(shù),設(shè)計(jì)出城市規(guī)劃空間輔助決策軟件平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)和應(yīng)用模型.文章提出了決策平臺(tái)核心內(nèi)容在于建立成熟完備的決策模型庫(kù)和決策算子的實(shí)現(xiàn)過程,以及計(jì)算結(jié)果的多樣化表達(dá).通過決策軟件平臺(tái)的建立能夠?yàn)槌鞘幸?guī)劃管理決策提供客觀準(zhǔn)確的理論依據(jù),為決策者科學(xué)決策奠定基礎(chǔ).

關(guān)鍵詞:空間決策支持系統(tǒng);城市規(guī)劃;地理信息系統(tǒng);模型庫(kù).

隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大和設(shè)施的現(xiàn)代化,城市規(guī)劃已經(jīng)受到人們的重視,如何規(guī)劃好一個(gè)城市直接關(guān)系到整個(gè)城市的總體發(fā)展.城市規(guī)劃歷來是以地理空間信息作為其設(shè)計(jì)與管理的基礎(chǔ).GIS技術(shù)的應(yīng)用不僅僅是輔助繪制規(guī)劃圖紙,而是已經(jīng)直接用于編制規(guī)劃方案、城市規(guī)劃管理與決策的過程中.在城市建設(shè)中,很多發(fā)達(dá)國(guó)家的政府管理部門已較普遍地將GIS和計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)技術(shù)手段應(yīng)用在城市規(guī)劃與管理方面,使電子地圖和城市基礎(chǔ)信息(圖形/屬性)及城市規(guī)劃數(shù)據(jù)取代了傳統(tǒng)的圖紙、文檔和手工作業(yè)方式,在局域網(wǎng)或者Internet/Intranet網(wǎng)絡(luò)上可以完成對(duì)城市基礎(chǔ)信息的檢索、查詢和空間分析.國(guó)內(nèi)有很多地區(qū)及大、中、小城市也將目光瞄準(zhǔn)采用現(xiàn)代GIS技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來建設(shè)城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng),并建立起完備的系統(tǒng)軟件和城市規(guī)劃地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)(劉紀(jì)平等,2005).

1城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)的發(fā)展研究

大多數(shù)GIS軟件在國(guó)內(nèi)城市規(guī)劃管理應(yīng)用中都是基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的網(wǎng)絡(luò)版系統(tǒng),論文具有較強(qiáng)大的功能,主要有下面幾個(gè)特點(diǎn).

1.1GIS與OA緊密結(jié)合

根據(jù)城市規(guī)劃管理工作的特點(diǎn),建立以工作流辦公自動(dòng)化技術(shù)為主線,以GIS技術(shù)為核心的集成系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)整個(gè)城市規(guī)劃管理工作的自動(dòng)化是目前比較理想的方法,并且也得到比較成熟廣泛的應(yīng)用.工作流辦公自動(dòng)化作為貫穿規(guī)劃管理審批工作始終的骨架,主要處理有關(guān)審批文檔資料和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫娴墓ぷ?同時(shí)采用GIS作為整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)核心,處理大量繁雜的城市規(guī)劃空間數(shù)據(jù).與傳統(tǒng)的辦公系統(tǒng)或者文檔管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法不同,城市規(guī)劃管理所需的所有數(shù)據(jù)(圖形的和非圖形的)以及所有操作(文字性的和非文字性的,內(nèi)業(yè)的和外業(yè)的)應(yīng)該完全地融于一個(gè)自動(dòng)化的工作流程之中,通過工作流引擎以統(tǒng)一的界面將不同的工作內(nèi)容送至每個(gè)相關(guān)操作人員.整個(gè)系統(tǒng)則是以規(guī)劃管理業(yè)務(wù)流程為核心,將其所需的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及各類基礎(chǔ)圖形數(shù)據(jù)通過工作流引擎貫穿到一個(gè)自動(dòng)化的工作流程中.應(yīng)用Internet/Intranet和Workflow技術(shù),充分與各種規(guī)劃管理模式相適應(yīng),為規(guī)劃管理部門提供一個(gè)全新概念的集成化的規(guī)劃管理工作環(huán)境(朱光,2002).

1.2城市規(guī)劃數(shù)據(jù)一體化管理

城市規(guī)劃的圖形數(shù)據(jù)/屬性數(shù)據(jù)和各種文檔資料(各種報(bào)表、批件、表單等)在實(shí)質(zhì)上存在著緊密聯(lián)系,只有在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)從根本上充分考慮其內(nèi)部關(guān)聯(lián)并實(shí)現(xiàn)一體化管理才能符合城市規(guī)劃管理的現(xiàn)代化需要,才能保證整個(gè)系統(tǒng)的先進(jìn)、高效和實(shí)用.

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外大多數(shù)的GIS軟件都已經(jīng)研發(fā)出自己的空間數(shù)據(jù)引擎(spatialdataengine,SDE).畢業(yè)論文完全能夠在大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)現(xiàn)圖形/屬性數(shù)據(jù)一體化存儲(chǔ).將規(guī)劃數(shù)據(jù)的空間信息與屬性信息統(tǒng)一管理,充分利用大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)勢(shì),拓展數(shù)據(jù)管理的范圍,使系統(tǒng)擴(kuò)展為不僅能處理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),而且具有處理非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的功能,同時(shí)還能將這2種管理功能完全地、有機(jī)地融為一體的系統(tǒng).其實(shí)質(zhì)是把各種空間數(shù)據(jù)的處理方法盡可能地放在數(shù)據(jù)模型的內(nèi)部.總之,數(shù)據(jù)模型應(yīng)該是面向空間實(shí)體的,空間位置只是空間實(shí)體眾多屬性中的一類,為實(shí)現(xiàn)真正意義上的圖形/屬性數(shù)據(jù)的一體化存儲(chǔ)和查詢,城市規(guī)劃的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)都應(yīng)有機(jī)地組織在一起并統(tǒng)一存儲(chǔ),即將復(fù)雜龐大的規(guī)劃數(shù)據(jù)在統(tǒng)一的系統(tǒng)上處理.

1.3面向規(guī)劃的數(shù)據(jù)組織與管理

城市規(guī)劃工作基本上是建立在對(duì)地圖的處理模式上的.目前城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)源也主要是各種紙質(zhì)地圖及其相應(yīng)屬性數(shù)據(jù),通過數(shù)字化存入計(jì)算機(jī),系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)采集的對(duì)象和手段來設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)組織與處理模式,都是面向地圖的(朱光,2002).因此,為了使這些地理空間數(shù)據(jù)所表達(dá)出的地理信息模型能夠貼切、等價(jià)地反映出地理現(xiàn)實(shí)世界,在對(duì)規(guī)劃數(shù)據(jù)組織和管理上,應(yīng)該考慮改變以地圖為基礎(chǔ)的模式,不再將各類空間計(jì)算局限在圖層范圍內(nèi)進(jìn)行,而是直接面向客觀世界中的空間實(shí)體及其相互之間的關(guān)系,在人們感興趣的范圍內(nèi)進(jìn)行計(jì)算.城市規(guī)劃信息系統(tǒng)建設(shè)的核心是數(shù)據(jù)問題.在數(shù)據(jù)組織上應(yīng)該突破原有的實(shí)體點(diǎn)線面、圖層、地圖和圖庫(kù)的結(jié)構(gòu),直接面向空間區(qū)域或空間實(shí)體集合,從中處理面向城市規(guī)劃的信息數(shù)據(jù).

1.4采用Client/Server、Browse/Server混合模式結(jié)構(gòu)

在城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)建設(shè)中,采用Internet/Intranet技術(shù)意味著規(guī)劃管理工作不再受空間限制,使城市規(guī)劃信息社會(huì)化服務(wù)、遠(yuǎn)程辦公、遠(yuǎn)程系統(tǒng)維護(hù)成為現(xiàn)實(shí).城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)的“前臺(tái)辦公自動(dòng)化系統(tǒng)”可以統(tǒng)一用B/S(Browse/Server)結(jié)構(gòu),用網(wǎng)絡(luò)瀏覽器作為普通辦公辦文界面,辦文過程的普通查詢和統(tǒng)計(jì)工作可以使用Web方式.同時(shí)考慮系統(tǒng)的安全性和擴(kuò)展性,這就需要建立以數(shù)據(jù)服務(wù)器為中心的三層服務(wù)體系結(jié)構(gòu),具體劃分為數(shù)據(jù)服務(wù)層、應(yīng)用邏輯層和表現(xiàn)層,并分別運(yùn)行于網(wǎng)絡(luò)的不同計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備之上.數(shù)據(jù)服務(wù)層可包括數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、空間數(shù)據(jù)引擎(SDE)等,其功能是存儲(chǔ)和提供城市規(guī)劃的空間數(shù)據(jù);應(yīng)用邏輯層包括應(yīng)用服務(wù)器、各種應(yīng)用開發(fā)組件和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等,其功能是提供網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用工具;表現(xiàn)層則是利用應(yīng)用邏輯層提供的工具開發(fā)出的針對(duì)用戶的各種具體應(yīng)用界面(扈震和張欣,2002).

B/S(Browse/Server)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)就是利用了Internet網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大資源平臺(tái),解決規(guī)劃管理中的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)操作的問題,同時(shí)系統(tǒng)另外還具有“瘦客戶端”的軟件特點(diǎn),為用戶盡可能提供簡(jiǎn)便、豐富、易用的操作界面.但這并不代表C/S(Client/Server)結(jié)構(gòu)模式就可以淘汰了,因?yàn)槟壳癎IS的許多數(shù)據(jù)操作還是要在局域網(wǎng)內(nèi)完成,如復(fù)雜的圖形編輯、空間分析等.因此城市規(guī)劃管理系統(tǒng)的后臺(tái)數(shù)據(jù)維護(hù)系統(tǒng)將采用C/S結(jié)構(gòu)模式,通過這種模式對(duì)海量的地理信息數(shù)據(jù)提供強(qiáng)大的維護(hù)功能,為“前臺(tái)辦公自動(dòng)化系統(tǒng)”提供豐富有效的數(shù)據(jù)支持.

2城市規(guī)劃空間決策平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)

目前大多數(shù)城市規(guī)劃管理系統(tǒng)建設(shè)主要完成規(guī)劃地理信息數(shù)據(jù)的管理維護(hù)以及城市規(guī)劃辦公管理業(yè)務(wù)的處理.只有少數(shù)大、中型城市開始著手研究利用計(jì)算機(jī)與GIS技術(shù)輔助城市規(guī)劃管理與設(shè)計(jì)中的決策性業(yè)務(wù),并且只在某些局部取得了一定的效果,但這些都還不能完全滿足城市規(guī)劃中的需要.從目前大多數(shù)GIS在城市規(guī)劃行業(yè)的應(yīng)用情況來看,運(yùn)用最多的還是空間數(shù)據(jù)獲取、存儲(chǔ)、查詢、顯示、制圖、制表等工作上,只是通過GIS的空間分析功能對(duì)城市信息進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析得出結(jié)果,缺少對(duì)復(fù)雜空間問題決策的有效支持能力,同時(shí)即使通過分析得出的結(jié)果也不能很好地同城市規(guī)劃管理的業(yè)務(wù)有效結(jié)合,很難滿足城市規(guī)劃的各級(jí)決策者的需要,難以發(fā)揮其輔助決策的作用.因此,建立統(tǒng)一的符合城市規(guī)劃要求的空間輔助決策支持平臺(tái)已經(jīng)成為目前城市規(guī)劃行業(yè)最為緊迫的任務(wù)之一(王亮等,2005)

一般來說,空間決策支持系統(tǒng)(spatialdecisionsupportsystem,SDSS)能幫助決策者從錯(cuò)綜復(fù)雜、撲朔迷離的現(xiàn)象中抓住本質(zhì)、理清頭緒、明確自己的主要任務(wù)和目標(biāo):自主、靈活地生成各種解決問題的方案,研究和比較它們的利弊與矛盾,進(jìn)而找出切實(shí)可行的解決辦法,采取相應(yīng)的措施與行動(dòng)(于卓和吳志華,2001).

在城市規(guī)劃管理業(yè)務(wù)中,審批的首要依據(jù)是對(duì)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的審核.通過對(duì)審批項(xiàng)目的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的計(jì)算,碩士論文確認(rèn)是否符合整個(gè)城市的總體規(guī)劃的要求,同時(shí)符合我國(guó)城市規(guī)劃法律法規(guī)的相關(guān)規(guī)定,為城市規(guī)劃管理部門提供科學(xué)的決策依據(jù)(圖1).

在整個(gè)體系結(jié)構(gòu)中以城市規(guī)劃空間地理信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)(包括現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)、法規(guī)數(shù)據(jù)),以規(guī)劃設(shè)計(jì)方案數(shù)據(jù)(設(shè)計(jì)數(shù)據(jù))為對(duì)象,同時(shí)建立完備、科學(xué)的決策模型庫(kù),在進(jìn)行空間輔助決策業(yè)務(wù)的工作中,根據(jù)工作的需要提取特定決策模型,利用GIS的空間分析、海量數(shù)據(jù)檢索得到?jīng)Q策分析結(jié)果,供決策者參考.同時(shí),可以利用三維景觀技術(shù)真實(shí)模擬實(shí)際場(chǎng)景,為決策者提供更為逼真的決策效果.

3建立城市規(guī)劃空間決策應(yīng)用模型

城市規(guī)劃空間輔助決策的應(yīng)用模型由空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、空間決策知識(shí)庫(kù)、決策模型庫(kù)、算子、決策結(jié)果組成(圖2).空間數(shù)據(jù)是指按矢量或者柵格存儲(chǔ)的空間實(shí)體的集合,是空間算子的處理對(duì)象.屬性數(shù)據(jù)是指規(guī)劃管理業(yè)務(wù)涉及的各種文本數(shù)據(jù),包括文字、圖像、錄音和錄像等,城市規(guī)劃決策知識(shí)庫(kù)定義了城市規(guī)劃相關(guān)數(shù)據(jù),包括總體規(guī)劃、控制性規(guī)劃、道路規(guī)劃及專題規(guī)劃等信息以及城市規(guī)劃法律法規(guī)等信息,這些信息是算子工作時(shí)的參考依據(jù).決策模型庫(kù)和決策算子是從決策模型庫(kù)中運(yùn)用各種決策模型,從而提煉出來的各種數(shù)據(jù)操作,包含如空間量算、空間關(guān)系和空間分析等功能,另外還包含了數(shù)據(jù)挖掘、元數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析等.空間決策結(jié)果和屬性決策結(jié)果分別是空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)算得出的計(jì)算結(jié)果,該結(jié)果往往表現(xiàn)為統(tǒng)計(jì)數(shù)字或邏輯關(guān)系.決策知識(shí)庫(kù)定義了和各種專業(yè)背景相關(guān)的知識(shí)、決策結(jié)果的表示參數(shù)等,以空間結(jié)果和非空間結(jié)果為基礎(chǔ)、結(jié)合決策知識(shí)庫(kù)最終生成用戶的決策結(jié)果.建立完備的城市規(guī)劃決策模型是實(shí)施空間輔助決策工作的核心.在建立模型時(shí),首先充分理解和分析決策模型的知識(shí)內(nèi)容,逐步分解成每一個(gè)細(xì)致的知識(shí)點(diǎn),然后針對(duì)每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)賦予相應(yīng)的決策算子,最終形成決策模型數(shù)據(jù)庫(kù).在實(shí)施空間輔助決策工作中,決策平臺(tái)提供數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理、提取模型、決策運(yùn)算、結(jié)果表達(dá)幾個(gè)步驟(圖3).逐步建立空間輔助決策工作規(guī)范化操作流程(雷兵等,2005).

在城市規(guī)劃管理的業(yè)務(wù)工作中,規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的審核是城市規(guī)劃管理審批中的重要依據(jù),這樣就需要利用空間輔助決策平臺(tái)對(duì)大量的規(guī)劃信息數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析,計(jì)算后得出相關(guān)結(jié)果數(shù)據(jù),供規(guī)劃管理部門決策.

在設(shè)計(jì)方案的審批決策中,首先定義規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的圖檔標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合空間輔助決策平臺(tái)操作流程,在數(shù)據(jù)輸入階段,決策平臺(tái)提供自動(dòng)識(shí)別設(shè)計(jì)方案的所有信息的接口,在數(shù)據(jù)處理階段時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)方案的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,對(duì)方案中的各個(gè)要素進(jìn)行分類,在決策運(yùn)算階段時(shí)提取方案指標(biāo)計(jì)算模型,通過模型中的各個(gè)決策知識(shí)點(diǎn)自動(dòng)計(jì)算方案的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo),如:容積率、綠地率、建筑密度、日照時(shí)間等,最后對(duì)運(yùn)算出來的結(jié)果與規(guī)劃的預(yù)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行比較,濾出不符合的指標(biāo).最后在結(jié)果表達(dá)階段,可以將輔助決策結(jié)果以多種形式表達(dá)出來,一種就是列出符合的指標(biāo)項(xiàng)和不符合的指標(biāo)項(xiàng),使得決策者對(duì)設(shè)計(jì)方案的決策結(jié)果能清楚地識(shí)別,另外一種表現(xiàn)結(jié)果就是采用三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),將決策結(jié)果形成三維景觀,模擬反映設(shè)計(jì)方案的真實(shí)效果,使決策者更能直觀地了解設(shè)計(jì)方案的各項(xiàng)指標(biāo),從而準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的問題,及時(shí)完善(雷兵等,2005).

4空間輔助決策平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

空間輔助決策平臺(tái)的應(yīng)用服務(wù)采用B/S結(jié)構(gòu),系統(tǒng)維護(hù)采用C/S結(jié)構(gòu)(圖4);通過統(tǒng)一的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、功能模塊設(shè)計(jì)和組件化開發(fā)方法,職稱論文實(shí)現(xiàn)地理信息系統(tǒng)與決策支持系統(tǒng)的緊密結(jié)合及相互靈活調(diào)用,構(gòu)建統(tǒng)一的城市規(guī)劃空間輔助決策軟件平臺(tái).

整個(gè)空間輔助決策軟件平臺(tái)采用大型關(guān)系型商用數(shù)據(jù)庫(kù)Oracle9i或者SQLServer2000數(shù)據(jù)庫(kù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù),通過GIS的空間數(shù)據(jù)引擎(SDE)建立城市規(guī)劃基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)、規(guī)劃設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)、決策模型庫(kù)、決策知識(shí)庫(kù)及元數(shù)據(jù)庫(kù).針對(duì)龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)在局域網(wǎng)內(nèi)完成(C/S結(jié)構(gòu)),包括:數(shù)據(jù)錄入與更新、模型庫(kù)管理、用戶管理、權(quán)限管理、系統(tǒng)管理等模塊.同時(shí)利用COM技術(shù)建立空間輔助決策平臺(tái)的組件庫(kù)接口.其中包括:查詢、分析、顯示、管理這

4大模塊.用戶界面采用B/S結(jié)構(gòu),基于.NET或JSP環(huán)境下建立操作簡(jiǎn)便、直觀的軟件界面,一種是將決策結(jié)果提供給領(lǐng)導(dǎo)決策,這種決策結(jié)果通俗易懂,容易理解,另外一種是提供給技術(shù)人員復(fù)雜的分析結(jié)果,這種決策結(jié)果全面、復(fù)雜,需要技術(shù)人員通過整理選擇性的提煉,然后再交于領(lǐng)導(dǎo)決策.

5結(jié)語

城市規(guī)劃空間輔助決策軟件平臺(tái)的建立,為城市規(guī)劃管理中諸多決策任務(wù)提供更為科學(xué)準(zhǔn)確的理論依據(jù),通過建立和完善城市規(guī)劃通用模型,不僅可以規(guī)范空間輔助決策支持系統(tǒng)建設(shè),而且可以推進(jìn)城市信息共享.目前SDSS技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用于城市規(guī)劃行業(yè),但在應(yīng)用模型的通用性、結(jié)果表達(dá)等方面還不夠成熟和完善.隨著GIS技術(shù)、建模技術(shù)、人工智能、決策支持技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展,城市規(guī)劃空間輔助決策軟件平臺(tái)應(yīng)該向著人工智能專家系統(tǒng)的方向發(fā)展.

附中文參考文獻(xiàn)

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