试论城市规划信息共享与服务技术（唐浩宇） 1114

试论城市规划信息共享和服务技术 唐浩宇 广州市城市规划自动化中心 摘要：本文在分析城市规划信息化建设成果基础上，提出信息共享是目前建设值得关注的议题。笔者将城市规划信息共享服务的对象分成四种类型，然后提出了规划信息共享的基础——规划空间信息库组成结构，分析了规划信息共享对城市规划信息库建设提出的四项要求，最后针对四类共享服务对象提出了规划信息共享与服务的信息需求内容，主要应用模式，各自面临的技术问题。 关键词：城市规划 信息共享 信息服务 空间数据库 1、前言 城市规划学会专业办公自动化委员会、城市规划新技术应用委员会十年间举办行业内各种技术交流会议，大力推进各地规划信息化建设。十年前，了解城市规划信息化概念的城市寥寥无几，据统计，至2004年底，全国已有150个设市城市建立了城市规划管理信息系统，城市规划信息化建设呈现一遍生机盎然的景象。 城市规划信息是一种重要的社会资源，充分的利用可以为城市建设快速有序的发展，推进整个社会信息化应用水平，进而为构建社会主义和谐社会的伟大目标发挥出巨大的作用。 城市规划信息化建设是一高投入的项目，像广州这样一个特大城市，十八年的信息化建设历史在投入方面早已超出数千万元，全国其它地区类似的投入还有许多。对于这样一个大投入的项目，城市规划信息化建设的眼光不应仅仅停留在自身规划管理部门的需求之上，而应放在更为长远、更有意义的全社会信息化服务的目标之上。为实现这个目标，在系统建设时不断扩展城市规划信息共享和服务的能力与技术水平是直得关注的议题。 2、信息服务的对象 城市规划信息服务是建立在信息共享的技术基础之上的，也是规划信息化建设的终级目标。归纳起来，城市规划信息所需提供的服务对象有四类，如图1所示，分别是规划业务审批部门、政府其它管理职能部门、规划编制和单位以及广大的社会公众。 为城市规划业务审批部门提供全方位的信息服务是规划信息建设的首要目标，也是目前规划信息化服务的主要层次。服务的形式主要是规划业务办公自动化，城市规划地理信息库的各项专业应用。 规划是城市建设的龙头，其它政府主管职能部门特别是城建系统如建设局（委）、国土局、市政局等部门，对于城市规划信息库中基础信息与成果信息具有强烈的需求，例如基础地形图、影像图资料为绝大多数政府部门所需求。 规划编制和设计部门开展规划项目背景研究，需从规划信息库中获取资料，编制及设计的成果也应与规划信息库中历史资料相比较，才能判断出其对上级规划思想的吻合程度，以及其与周边环境规划的协调性。 近几年来所提倡的电子政务的建设，实质上就是增加政府的透明性，提高社会公众的参与程度，这是政府管理的大势所趋，城市规划也不例外。 3、规划信息共享的基础 城市规划信息共享的主体是数据量庞大的规划信息库，存贮容量惊人，广州城市规划信息库的总体容量为2.5T。图2所示为笔者所构想通用的城市规划信息库的组成结构图，该信息库总可分为六个信息子库以及一个辅助性质的元数据库。 （1）基础地理信息库。多尺度的数字地形图是城市基础地理数据库的主要成份，对于有条件的城市应用航空正射影像图作为规划成果背景图有较为广泛的应用，也纳入城市基础地理信息库之中。近几年来遥感卫星正射影像图因其在更新周期及质量上的优势逐渐有取代航空影像图的趋势。数字高程模型对于地势变化较大的城市是一项非常重要的基础信息库。 （2）现状设施信息库。现状设施主要包括公共服务设施及市政公用设施，含现状综合地下管网信息等内容。 （3）规划控制信息库。一般城市均有的规划控制线包括绿线、紫色、蓝线、黄线管制等四种类型，即城市绿地系统、历史文化保护区和历史街区、水系、城市干道等重要基础设施及周边土地利用控制范围线，对于一些大中型城市可能还会有：飞行控制区、规划河涌、高压走廓控制、农田保护区等控制内容。规划用地及规划道路也是一类基础的规划控制线； （4）规划编制成果信息库。各个层次编制规划成果是这个信息库的主体内容，包括：概念规划、总体规划、片区规划、分区规划、控制导则等层面内容，不同规模的城市涵盖的内容有所不同。除此之外还有各类专项规划信息，包括：交通设施规划、公共绿化规划、电力网规划、燃气规划、消防工程规划、防洪排涝规划等内容； （5）规划审批成果信息库。由建设单位自行组织设计及申报，经过严格审批程序确认的规划成果，此类信息包括：控制性详细规划、村镇规划、城市设计、修建性详细规划、建筑工程规划及建筑工程竣工验收信息等内容。 （6）规划业务管理信息库。此类信息库中着规划业务办理全过程的各种数据，包括业务案件基本信息、审批过程业务流转信息、业务案件审批文证信息、案件附件信息等内容。 （7）元数据库。元数据存贮的内容是关于其它规划数据信息的描叙内容，可用于说明数据的内容、质量、更新版本、维护记录等内容。该数据的存在，既方便数据管理者进行数据的维护，同时也方便数据的应用人员快捷地发现及访问数据。 4、信息共享对城市规划信息库建设提出的要求 以信息共享为目标的城市规划信息库建设应注重以下四个问题的解决。 4.1 数据质量及现势性的保障机制 数据质量至关重要，对此可以考虑引进建设工程管理中的工程监理思想，对数据采集和建库过程实施计算机监理，通过层层数据审查，提升规划信息库建库质量。特别是对于一些需长期持续不断的建库项目，数据生产过程的监理更是不容忽视。 现势性实质也是一种质量问题，单独提出只是为了突显规划数据动态更新机制建立的重要性。综合应用3S技术，实现对大部分基础地理和业务办公等重要数据的动态更新，可以使规划信息库保持持续的生命力，为各种信息共享的应用奠定坚实的基础。 4.2 安全可靠的数据存贮及传输 城市规划信息共享要求数据具备安全存贮的基本条件，这其中包含三层含义： 其一存贮设备要适应不断增长的海量数据存贮的需求。这一方面借助于具有较强扩展存贮容量与性能的硬件设备解决，另一方面也可通过对存贮规划信息数据进行压缩处理，其中对海量的影像图存贮采取压缩技术则是必须采用的措施。 其二存贮的数据是安全可靠，可以预防灾害事件的发生。主要策略是建立一套数据备份机制，这其中包含热备份及冷备份两种策略，前者是一种即时的数据备份，后者则是数据定期保存，对城市规划信息资源，因其重要性及信息共享的需求，两种备份策略往往要同时采用。 其三数据的存贮及传输过程中能够有效避免及防范外来黑客的入侵攻击而导致的数据泄密。以实现信息共享为目标的城市规划信息库，必然会遇到此类的危胁，而有效的防御策略通常包括：防火墙、通信链路加密、数据加密、数字身份安全认证等技术。 4.3 适应超大规模的数据并发访问能力 只有空间数据库形式存贮的城市规划信息库才能具备此种能力。数据存贮可以采用多服务器、分布式的形式，由于在数据应用中可以应用了空间数据库引擎技术，实现对任意空间单元的数据进行索引调阅，数据访问量得到有效的限制，这可有效优化网络传输性能，大大提升数据并发访问能力。 空间数据库还通常采用数据访问缓存机制，大幅提高海量数据的处理能力，同时数据库的存贮方式还为实施负载均衡策略创造条件，更为充分地利用了设备资源。 4.4 统一数据共享访问的技术 信息共享标准先行，但是有关城市规划的技术标准种类有很多，对于数据共享服务有较大影响有技术标准有三类。 4.4.1 空间定位基准标准 为适应多源数据集中应用的需要，各源数据应享有完全一致的空间基准。这其中包括三维的城市坐标系统、地图分幅编号规则等内容。基础地形图信息作为最为基础的地理信息数据，其制作所应用的空间基准应成为其它数据所遵照的技术标准，但目前部分城市内部（例如广州）就有多种基准并存的现象，给跨部门的空间信息共享带来极大的阻碍。 4.4.2 元数据标准 元数据作为信息共享体系重要的一环，不仅能向共享信息访问者提供数据质量、数据根源、数据演变、数据状况及其它详细背景信息等资料，便于有针对性地进行数据选择；而且丰富的元数据描叙还可包括数据结构的描叙，为外部访问者自行开发信息访问接口程序，实现针对性的数据抽取提供可能。 作为信息共享资源，元数据标准应对共享数据用户提供数据访问接口，必要时信息发布方还应提供元数据维护及发布技术标准。 4.4.3 专业数据技术标准 为实现跨部门信息交流集中拥有一个共同遵照的基准，同时也为城市规划信息查询及数据统计分析的能力奠定基础，建立一套较为稳定的城市规划数据技术标准显得尤为重要。国家建设部组织制定了国家行业标准《城市地理空间框架数据标准》，其中提出11种基本框架数据和6种专用框架数据。针对每一类数据，标准中定义了基本空间特征、属性特征和时态特征。这些标准的确定为建立城市规划数据技术标准提供了良好的借鉴。 5、城市规划信息共享与服务的应用模式 5.1 面向规划管理部门的规划信息共享与服务 规划系统内部对城市规划信息共享的需求是全方位的，城市规划信息库目前主要是围绕管理工作的需要而建立起来的。规划信息种类繁多，共享的信息既包括具有空间定位信息的地理信息资料，也包括与地理位置相关联规划业务案件信息，还包括一些无法空间定位带有多媒体性质的各类规划成果资料。近几年来，国内规划部门将建立规划信息统一交换平台、统一信息访问平台作为信息共享的主要建设目标。 统一信息交换平台主要是针对规划系统内部信息生产分散的现状而提出来的。在广州，基础地形图主要是由规划测绘部门生产制作，规划档案信息由城建档案馆负责加工及维护，规划编制信息则由规划编制研究中心提交完成，交通规划信息由交通规划研究所提交，而规划业务信息则由自动化中心负责的业务管理系统动态生成。信息来源途径多样，各自的数据格式不一，为实现集中访问目标，制定相应的技术标准，建立数据交换集中机制整合数据。 统一信息访问平台则是提供规划信息访问的集中门户。规划信息数据种类、格式较多，历史上习惯采取分别建设的方式，给用户应用带来诸多不便。广州开发的统一信息交换平台GIS综合应用系统，就是一个基于城域宽带网络环境建设，充分利用分布式的数据管理技术和网络技术，面向全市范围内规划管理部门提供规划信息共享访问的信息系统。系统提供访问的规划数据实行层次管理，数据包括：基础地理数据、各级规划编制成果、规划控制信息、现状设施、规划业务信息、规划业务审批成果图、规划档案信息等所有规划信息库内容。可提供空间定位、数据叠加、空间分析、数据查询、统计分析等功能。 5.2 面向规划编制设计人员的信息共享与服务 规划编制、设计部门对规划空间信息共享，主要是希望获取最新的规划基础信息，以应用于规划设计方案之中。所需求的规划信息主要包括：基础地形图、航空影像图、规划用地红线、规划道路、规划建筑信息库以及各类专项规划信息。共享需求对数据的实时性要求并不高，可采取离线提供数据的方式解决。但是考虑到规划设计方案成果最终也应纳入规划信息库管理之中，此项信息共享服务不应仅是单方面的提供，而应补充信息回收以形成一个封闭过程。即：编制设计部门从规划地理数据库中获取原始设计数据，开展规划方案设计，方案完结之后，加工成果应能返回规划地理数据库之中。 这里需要解决一个GIS平台与规划设计的CAD平台两者数据格式双向转换问题，应解决信息不遗失且效率最优的问题。针对不同的GIS平台，解决方案各不相同，较为灵活的一种是GIS平台自身提供基于CAD平台的数据访问接口，可在CAD平台之中实现GIS数据调取，CAD数据的输出，以及CAD数据的自动成果入库。例如利用ArcSDE提供了C-API数据接口可实现以上功能。另一种方式相对艰难一些，或是通过标准的中间数据格式（例如DXF格式）进行数据交流，或是通过第三方产品实现数据无损转换。广州在开展城市规划电子报批系统研制之中，部分实现了以上技术思路。 5.3 面向政府部门的规划信息共享与服务 近几年来政府各级部门对城市规划信息库共享的需求越来越迫切，集中的需求主要集中在各种尺度的地形图、电子地图、影像图等城市基础地理数据，部分专业的规划信息也在需求之列，如，城市建设主管部门需直接查阅各类规划文证信息，以防范文证伪造带来的严重后果，这一点在广州体现得尤为迫切；民政地名管理部门需要了解规划用地、道路、建筑物信息，为地名命名管理提供依据；文物主管部门需了解文物保护范围的规划用地、道路、建筑信息，为文物保护策略提供参考。类似的其它政府部门还有很多。 因为规划信息库不断处于变动状态，向其它政府部门提供信息共享理想的模式还是采取在线信息共享方式，也即是将规划信息库直接或间接的方式向其它政府部门部分开放，供其信息访问。对于一个地理信息系统建设处于空白的部门来说，共享已有的城市规划信息较为简单，可直接建立一个与规划信息库技术平台相适应的前端信息访问平台。如果已自己的空间信息平台，而且技术方案存在差异时，而且两者的信息要实现集中访问，技术方案就要复杂得多，必须解决异构多源空间数据互操作的问题。国际上OGC（OpenGIS Consortium）组织正在通过制事实上统一标准来解决空间数据互操作问题，这依赖于地理信息服务厂商遵照统一规范，自行提供数据访问接口。异构多源空间数据互操作目前还主要处于理论研究阶段，各种新的研究成果层出不穷，相信不久将来，此项技术即能广泛应用。 广州城市规划局近两年与其它政府部门通力合作，积极推进城市规划信息共享，目前已建立了“市政配套费及规划信息共享系统”，提供市建委、市政收费处使用；正在积极开展“广州市地名综合业务管理信息系统”建设，以促进广州市地名业务管理规范化及地名信息建库建设；计划开展“广州市文物保护管理地理信息系统”，实现规划、文物部门业务协同办公。 5.4 面向社会公众的规划信息共享 随着政府观念的转变，政府对外开放程度越来越大，社会公众从维护自身利益出发，参与意识同样越来越强烈。政务信息公开成为大势所趋，在这种形势之下，城市规划信息库不再是“养在深闺无人识”，也要逐渐向社会公众敞开大门提供信息共享服务。 本阶段的规划信息共享还主要是行政许可的规划业务审批信息公示、规划业务案件办理查询等内容，但在广东，随着《广东省控制性详细规划管理条例》的出台，控制性详细规划成果的信息共享也纳入了共享的内容。 面向社会公众的规划信息共享主要途径是网站，因为目前共享的信息种类有限，共享服务涉及的技术主要是数据库信息共享访问技术，解决的问题主要是内外网络数据动态交换、安全访问的问题。作为规划信息库的主体内容空间地理信息尚未提供对外服务，但趋势已经出现，建立以WebGIS为技术核心的规划信息查询网站将成为今后规划信息共享服务主要方式。 6、结束语 城市规划信息共享与服务概念的提出反映了当今社会迫切的需求。社会资源是有限的，政府在信息化建设投资不可谓少，但性价比不高，其中就有不少属于因缺少信息共享带来的重复投资。城市规划信息资源含金量高，有必要提供更为广泛的信息共享，服务社会大众。目前技术上虽存在一定难度，但信息共享的趋势不可阻拦。规划信息化建设主管部门应清醒地认识到这种发展趋势，积极开展技术研究，努力促成城市规划信息全面的共享与服务。 参考文献 [1] 黄金锋,黄海涛,李时锦. 城市规划管理统一信息交换平台系统 [J]. 地理信息世界, 2004(1). [2] 简逢敏. 数字城市规划关键应用技术研究的建议 [J]. 第七届海峡两岸城市地理信息系统学术论坛 [3] 张秋义，姚敏，安代伟等. 面向网络一体化国土资源信息系统解决方案 [J]. 地理信息世界，2005增刊. [4] 张书亮,陶陶,闾国年. 地理信息共享与互操作框架研究 [J]. 测绘科学，2004(12). [5] 樊惠萍,王习祥. 城市规划信息资源的整合管理与服务 [J]. 地理信息世界, 2004(10). [6] 隋铭明,李宗华,彭明军,沈飞. 空间数据共享与互操作在规划国土管理部门的实现初探[J]. 地理空间信息，2005(6). [7] 唐浩宇, 陈上春. 广州市城市规划信息系统一体化建设 [J]. 城市规划,2004(8). _1193314873.vsd 城市规划信息库 上级主管部门 政府职能部门 政府部门 广大市民 建设单位 社会公众 商业及科研单位 市规划局 规划分局/所 规划主管部门 规划编制部门 规划设计单位 规划设计单位 图1 城市规划信息共享与服务的对象 _1193299855.vsd 城市规划 信息库 基础地理 信息库 现状设施 信息库 规划控制 信息库 规划编制 成果信息库 规划审批 成果信息库 规划业务 管理信息库 元数据库 图2 城市规划信息库的组成