（地图制图学与地理信息工程专业论文）基于gis的城市规划管理信息系统研究——以周口沙南控制性详细规划为例.pdf

摘要 随着经济和社会的发展，城市信息化水平的不断提高，城市化进程和城市建 设步伐的加快，数字化与信息化建设己逐渐成为城市现代化建设的主流和趋势， 在整个城市的信息化过程中，城市规划与管理的信息化建设是重中之重，对城市 规划与管理起着举足轻重的作用。城市规划管理必须顺应时代的浪潮，开展城市 规划的信息化建设，促进城市经济、社会和环境的协调发展势在必行。传统的城 市规划、建设和管理方式急需转变，以顺应当前形势，保证规划编制和管理的科 学性、合理性、合法性：建立基于g i s 的城市规划管理信息系统对于提高城市规划 的综合管理，加快城市信息化建设和发展都具有重要的意义。 本文在回顾7 g i s 的发展历程和城市规划相关理论，以及g i s 应用于城市规划 的相关文献和研究进展，分析了g i s 的发展趋势和信息化对城市规划的影响；并对 城市规划相关数据进行分析和归类，然后依托周口沙南控制性详细规划的有关数 据，以a r c g i s9 2 平台中的a r c g i se n g i n e9 2 模块为基础，结合n e tf r a m e w o r k2 0 、 c i 技术和g e o d a t a b a s e 技术对系统功能模块进行开发实现，设计出了集图、文、表 管理一体化的控制性详细规划管理信息系统。 系统的设计利用先进的计算机技术、g i s 技术和数据库技术，联系现实规划 管理业务特点，促使以城市规划管理监督业务为核心，以同常工程项目办理流程 为导引，实现网络化的计算机辅助办公及办公管理的数字化和自动化；可为规划 管理部门日常管理业务提供灵活快捷的查询手段，提供快速准确的统计数据，实 现资料数据的共享，既提高办公效率，又体现业务办公的规范化、标准化和科学 化，为城市规划的管理监督提供一个现代化、智能化的范式。 关键词：g i s ；城市规划；控制性详细规划；城市规划管理信息系统 a b s t r a c t w i t ht h ee c o n o m i ca n ds o c i a ld e v e l o p m e n t ，t h eu r b a ni n f o r m a t i o n i z a t i o nl e v e l s u n c e a s i n ge n h a n c e m e n t ，t h eu r b a n i z e da d v a n c e m e n ta n du r b a nc o n s t r u c t i o ns t e p s q u i c k e n i n g ，t h ed i g i t i z a t i o na n dt h ei n f o r m a t i o n i z a t i o nc o n s t r u c t i o nh a v eb e c o m et h e c i t ym o d e r n i z a t i o ng r a d u a l l yt h em a i n s t r e a ma n dt h et e n d e n c y , u r b a np l a n n i n ga n d m a n a g e m e n tm u s tc o n f o r mt ot h et i d eo f t i m e sa n di ti si m p e r a t i v et oc a r r yo u tu r b a n p l a n n i n ga n dc o n s t r u c t i o no fi n f o r m a t i o nt op r o m o t et h ec i t y se c o n o m i c ，s o c i a la n d e n v i r o n m e n t a ld e v e l o p m e n t t r a d i t i o n a lf a s h i o no fu r b a np l a n n i n g ，c o n s t r u c t i o na n d m a n a g e m e n ts h o u l da d a p t t ot h ec u r r e n ts i t u a t i o n s c i e n t i f i c a l l y , r a t i o n a l l y a n d i e g a l l y g i s b a s e du r b a np l a n n i n ga n dm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m sf o ri m p r o v i n g t h ei n t e g r a t e dm a n a g e m e n to fu r b a np l a n n i n gt os p e e du pt h ei n f o r m a t i o nc o n s t r u c t i o n a n dd e v e l o p m e n ta r eo f g r e a ts i g n i f i c a n c e t h i sp a p e rr e v i e w st h ed e v e l o p i n gp r o c e s so fg i sa n du r b a np l a n n i n gt h e o r ya n d g i sa p p l i c a t i o n si nr e l a t e df i e l d so ft h eu r b a np l a n n i n ga n dr e s e a r c h e s ，t h e nt h ep a p e r a n a l y z e st h ef i e n d si nt h ed e v e l o p m e n to fg i sa n di n f o r m a t i o no nt h ei m p a c to fu r b a n p l a n n i n g ，u r b a np l a n n i n g - r e l a t e dd a t aa n da n a l y s i sa n dc l a s s i f i e d b a s e do nd a t ao f r e g u l a t o r yp l a n n i n go fz h o u k o us h a n a n ，c o m b i n e dw i t h n e tf r a m e w o r k2 0a n dc 撑 t e c h n o l o g y , a n dg e o d a t a b a s es y s t e mt e c h n o l o g y , am a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mi s d e v e l o p e dc a p a b l e o fi n t e g r a t i n gs e to fm a p s ，d o c u m e n t ，a n dt a b l e s m a n a g e m e n t c o n t r o l l i n g t h es y s t e mr u n so nt h ep l a t f o r mo f a r c g i s9 2a n da r c g i se n g i n e9 2 t h es y s t e m sd e s i g nu s i n ga d v a n c e dc o m p u t e rt e c h n o l o g y , gi st e c h n o l o g ya n d d a t a b a s e t e c h n o l o g y m e e t st h en e e do fr e a l i s t i cb u s i n e s s p l a n n i n g a n d m a n a g e m e n t ，u r g e st a k et h eu r b a np l a n n i n gm a n a g e m e n ts u r v e i l l a n c es e r v i c ea sa c o r e ，h a n d l e st h ef l o wt a k et h ed a i l ye n g i n e e r i n gp r o j e c ta sg u i d i n g , r e a l i z e st h en e t w o r k c o m p u t e ra u x i l i a r y w o r ka n dt h ea d m i n i s t r a t i o n o f o f f i c ed i g i t i z a t i o n a n dt h e i i a u t o m a t i o n ，m a yf o rt h ep l a nc o n t r o ls e c t i o nc u r r e n tm a n a g e m e n tp r o v i s i o no fs e r v i c e n i m b l eq u i c ki n q u i r ym e t h o d ，p r o v i d et h ef a s ta c c u r a t es t a t i s t i c a ld a t a ，r e a l i z e sm a t e r i a l d a t as h a r i n g ，b o t hr a i s e st h eo f f i c ee f f i c i e n c y , a n dm a n i f e s t st h es e r v i c ew o r kt h e s t a n d a r d i z a t i o n ，t h es t a n d a r d i z a t i o na n dt h es c i e n t i f i cs t y l e ，p r o v i d e sam o d e r n i z e d ，t h e i n t e l l e c t u a l i z e dm o d e lf o ru r b a np l a n n i n g sm a n a g e m e n ts u r v e i l l a n c e k e y w o r d s ：g i s ；u r b a np l a n n i n g ；r e g u l a t o r yp l a n n i n g ；u r b a np l a n n i n gm a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e m i i i 关于学位论文独立完成和内容创新的声明 晒惫孝位羹搿_ 鏊藿：亟丝二学位旁请教瑶孝位论文作考k 答名：二：! ! ：! 二 一：瀚甏羚 甏知甏麟溪姜麓黎誊萝“弋爹 学位荻得者( 学位论文作者) 釜名： 2 0 学位论文指导教师签名： 、融一 2 。可肌相 第一章绪论 1 1 选题的背景、目的及意义 1 1 。1 选题的背景 城市是由各种不同功能的物质要素构成的错综复杂、动态关联的大系统，通 过城市规划使各种物质要素形成合理的布局结构，才能发挥系统的最大效益。城 市规划是指城市人民政府依据国民经济和社会发展规划以及当地的自然环境、资 源条件、历史情况、现状特点，统筹兼顾、综合部署，为确定城市的规模和发展 方向，实现城市的经济和社会发展目标，合理利用城市土地，协调城市空间布局 等所作的一定期限内的综合部署和具体安排。如何编制好、实施好城市规划，则 需要城市规划管理部门给予组织、控制、引导与监督。 以城市作为管理对象的城市规划管理不可避免地需要统筹协调社会、经济、 文化、物质空间等方面的关系；而这些关系的协调、相应的管理决策及管理规则 的实施等需要靠有序的信息管理：信息技术的发展在很大程度上提高了城市规划 管理的效率，也相应地促进了城市研究和相关规划理论的发展。因此，信息技术 的发展能更好地监控城市规划的实旌效果，使更广泛的公众参与及更及时的信息 反馈、更规范的管理等成为可能。 随着城市化进程的加快，在城市规划和管理领域，传统的规划和管理手段已 不能适应城市飞速发展的需要盘3 。城市的发展必然会出现资源匮乏、用地紧张、 交通拥挤、环境恶化等一系列问题，进而给城市建设和管理的要求进一步提高。 因此，为适应发展需要，必须开展以g i s 技术为核心的城市规划信息系统的建设， 综合利用城市空间信息，为城市规划、建设、管理与决策提供服务，提高城市规 划的管理水平，促进城市管理的信息化和现代化。1 。 自1 9 9 8 年1 月3 1 日美国副总统戈尔在“数字地球：认识2 1 世纪我们这颗星 球”的演讲中提出“数字地球”这一概念之后。1 ，“数字城市 作为城市发展的一 个新的方向，已经成为了加快城市化发展的“加速器”= 5 1 。城市的数字化与信息 化建设已经成为城市现代化建设的主流和趋势。随着信息技术的飞速发展，信息 技术j f 全方位地渗入城市规划领域，而“数字地球”、“数字城市”概念的提出和 相关技术的逐步完善，也使得城市规划设计的技术手段越来越丰富。运用“数字 城市”相关技术来进行城市规划设计将是规划行业发展的必然趋势。 城市信息化建设极大地推动着包括城市规划设计领域在内的相关产业和行业 向信息化方向迅速迈进。地理信息系统作为数字城市涉及的众多技术中的一项关 键技术，也越来越多的引起城市管理者的重视。在整个城市的信息化过程中，城 市规划与管理的信息化建设是重中之重，对城市规划与管理起着举足轻重的作用。 城市规划管理必须顺应信息革命的浪潮，开展城市规划的信息化建设，促进 城市经济、社会和环境的协调发展势在必行。传统的城市规划、建设和管理方式 急需转变，以顺应当前形势，保证规划编制和管理的科学性、合理性、合法性； 而数据库技术的发展、g i s 技术的引入，为该目标的实现提供了极大的可能性和 现实性。 1 1 2 选题的目的及意义 城市规划是政府为实现一定时期内城市经济和社会发展目标，为调控城市空 闻资源、指导城乡建设、维护社会公平、保障公共安全和公众利益而制定的重要 公共政策之一。其科学的编制与决策离不开各区域、各部门、各行业的数据信息 支撑。从编制、决策到管理，涉及到不同的部门和人员，有着海量的数据信息。 在信息的采集、处理、存储、发布和反馈的运作过程中，如果缺乏必要的标 准分工与协作，就会出现信息的重复采集、收集不全、信息失真、处理不当等问 题，从而使提供的城市规划信息出现问题，甚至是误导。而基于对各类图纸和文 档资料的传统城市规划管理方式，使信息不能共享，经常造成数据不一致，从而 导致管线不明、道路不清、重复批地、地块重叠及飞地现象等各种问题的出现， 浪费了大量的人力物力，也极大地降低了城市规划管理与服务的质量和效率山1 。 本论文的选题主要针对城市规划与管理系统工程的特点，结合详细规划阶段 2 的管理进行研究，通过对控制性详细规划的数据需求，以及管理信息系统开发的 软硬件环境需求进行分析，最终建立控制性详细规划管理信息系统，此信息系统 可以方便的、科学的、公正的、简洁的开展城市规划管理工作。并与城市规划实 施阶段工作的开展紧密结合，具有很强的实践意义，为城市规划的管理监督提供 一个现代化、智能化的范式。 1 2 论文的研究目标 快速的城市化必然需要科学规范的城市规划，科学规范的城市规划则需要良 好健康的管理制度来保驾护航。本论文的研究力图通过深入研究国内外的规划理 念、规划编制和管理办法，从现有技术条件出发，综合多种方法和技术手段的优 势，结合数据库和g i s 技术的应用，来探讨规划管理信息系统的构建和应用：在 规划理念和信息技术的指导下对城市规划编制中的数据进行归纳、分类，通过管 理信息系统的构建，使规划编制部门重视规划数据需求分析和管理的必要性，为 城市规划的编制提供一些指导性思想和原则，增强城市的规划、开发、管理以及 公众参与意识，促进城市规划实施的顺利开展，并最终建立城市规划管理信息系 统。 1 3 论文的研究方法及技术路线 g i s 是集计算机科学、地理学、信息科学等学科于一体的新兴边缘科学，可 作为应用于各领的基础平台；这种集成是对信息的各种加工、处理过程的应用、 融合和交叉渗透，并且实现各种信息的数字化过程= 7 1 。相对而言，城市规划是一 门古老而又常新的学科，信息化技术的广泛应用，给传统的城市规划编制和管理 带来不同程度上的变革，这就要求在论文的写作过程中广泛应用各种写作方法： 本论文运用的研究方法主要有： 文献阅读研究法：正是由于g i s 和城市规划理论的与时俱进性，论文写作过 程中必须阅读大量有关的参考文献，了解g i s 应用和城市规划需求的一般规律， 分析相关的经验与教训，进而作出具体的切合实际的操作性强方案。要对国内外 相关领域的理论与研究成果，城市规划编制的过程、方法及相关法律法规，信息 技术发展与应用的理论研究，以及互联网上各种与城市规划相关网站进行收集、 阅读，力求较全面地掌握这一领域的主要情况和研究动态。 典型案例研究法：通过了解和分析国内国际己有的城市规划管理信息系统建 设的形成和发展规律，学习并研究其先进经验，尤其是分析其在促进城市规划信 息化发展、在规划与建设上的经验与教训，以指导城市规划信息化的规划与建设。 定性与定量相结合研究法：以定性研究为指导，定量研究为补充，在定性研 究的基础上，确定城市规划管理信息系统建设的步骤、方法等内容。 调查研究法：对城市规划编制、管理、监督等工作进行现场调研，以期发现 问题，解决问题；对不同知识背景的人士的有关观点进行调研，综合整理，求同 存异，以求形成自己的理论体系。 本论文的研究技术路线图：如图i - i 所示 明确研究背景明确研兜内春明确研完目的 ll l ，r 删1 ：，r ，- ， 胍设计研究方法与技术 i 确定系茂慧佛需求 i iili i 系兢蔫口嫩计 0 兜里辑设计j o 竞致据库设计j o 电嘉成 llii 】艮统实现渍示 祷论茕慵毫 1 4 论文的框架结构 图卜1 技术路线图 本论文共分六章，结构如下： 第一章：绪论。本章论述了研究的背景，由此引出研究的问题，探讨了研究 4 的目标，提出了研究的思路、方法和技术路线，说明了研究的目的与意义，在本 章结尾介绍论文的框架结构。 第二章：相关理论和研究综述。本章概要的介绍了g i s 和城市规划的相关理 论，回顾了g i s 的历史、现状，以及g i s 应用于城市规划的相关文献和研究进展， 分析了g i s 的发展趋势和信息化对城市规划的影响， 第三章：规划管理信息系统的设计。本章首先对需求分析相关理论做以简要 的介绍，进而对系统的数据和软硬件环境做出需求分析，并对该系统的总体设计、 概念设计、数据库设计以及系统集成的理论基础进行详细介绍。 第四章：规划管理信息系统的开发实现。本章根据以上各章节的理论基础， 介绍了系统的相关开发环境，以a r c g i s9 2 平台中的a r c g i se n g i n e9 2 模块 为基础，结合n e tf r a m e w o r k2 o 、c # 技术和g e o d a t a b a s e 技术对系统功能进行 开发实现。 第五章：系统应用实例。本系统主要针对控制性详细规划进行开发，结合项 目周口沙南控制性详细规划进行设计。本章首先对项目区进行简介，接着对 管理信息系统的各种功能进行逐一介绍。 第六章：结论与展望。本章对研究的主要成果进行总结，提出了有待进一步 研究的问题和研究展望。 第二章相关理论及研究综述 2 1gis 相关理论介绍 2 1 。1g is 概述 自1 9 6 3 年加拿大测量学家r f t o m l i n s o n 提出并建立第一个g i s ( g e o g r a p h i ci n f o r m a ti o ns y s t e m ，地理信息系统) 以来，随着信息、测绘、地 理学等相关科学的迅速发展，g i s 在全球不断发展，开益受到各个国家和地区的 重视。 g i s 是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数 据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，对信 息管理和辅助决策具有重要意义。总的说来，g i s 是横断计算机科学、信息学、 遥感科学、测量学、地图学、地理学、资源学、环境学等学科的一门新兴边缘学 科出1 。 g t s 一般包括一下5 个主要部分，( 如图2 一l 所示) 系统硬件，包括计算机主 机、数据输入设备、存储设备和输出设备；系统软件，包括计算机系统软件、g i s 软件( 如国外m a p l n f o 公司的m a p l n f o 、g e n a w a r e 公司的g e n a m a p 、e s r i 公司的 a r c g i s 、t y d a c 公司的s p a n s 、国内中科院地理所的s u p e r m a p 等) 、以及其他支撑 软件和应用分析程序等；地理空间数据；应用人员；分析模型。 图2 - 1 gis 构成图 g i s 的功能主要有： ( 1 ) 数据采集：主要用于获取数据，包括已有的数字化数据、人工编码、数 6 字化地图等，并保证数据在内容上、空间上的完整性和一致性。 ( 2 ) 数据整理：包括数据核查、纠错、格式化和转换等：数据查询，以特定 的请求再现数据信息。 ( 3 ) 数据存储：将不同来源、不同属性的数据以恰当的形式存储于空间数据 库中，以方便查询能分析。 ( 4 ) 空间分析：进行数据的地理操作和转换及统计分析，如缓冲区分析、空 间插值分析、叠置分析、临近分析、网络分析等。 ( 5 ) 可视化显示与输出：通过屏幕、打印、拷贝等形式来展示g i s 所产生的 地图、图像、表格等多种形式阳。 2 1 2gis 的发展历程及趋势 2 1 2 1g i s 的发展历程川 ( 1 ) 地理信息系统的萌芽期 随着计算机科学、地图学和航空摄影测量技术的发展，地理信息系统在2 0 世纪6 0 年代中期开始逐渐发展起来。借助计算机汇总、处理和分析各种数据，并 最终通过计算机输出一系列结果，作为决策过程的有用信息，这就产生最早的地 理信息系统的基本框架。计算机分析地图内容并提供信息，是从自然资源的管理 和土地规划任务开始的，在这个基础上诞生了世界上第一个地理信息系统加 拿大地理信息系统( c g i s ) 。这时地理信息系统的特征是和计算机技术的发展水平 联系在一起的，表现在计算机存储能力小，磁带存取速度慢。 这一时期，一个显著标志是许多地理信息系统相关组织和机构的纷纷建立， 例如，1 9 6 6 年美国城市和区域信息系统协会成立，1 9 6 9 年又建立起州信息系统全 国协会，国际地理联合会于1 9 6 8 年设立了地理数据收集和处理委员会。这些组织 机构的建立为传播地理信息系统知识，发展地理信息系统技术起了重要的推动作 用。可以说6 0 年代是地理信息系统思想和技术方法的探索时期。 ( 2 ) 地理信息系统的发展期 2 0 世纪7 0 年代，是地理信息系统的发展时期。随着第三代计算机的发展， 大容量随机存储设备的使用为空间数据的录入、存储、检索和输出提供了强有力 的手段。用户屏幕和图形、图形卡的发展增强了人机对话和高质量图形显示功能， 促使地理信息系统朝着实用化方向迅速发展。一些发达国家先后建立了许多专业 性的土地信息系统和地理信息系统。 期间，由于西方国家环境浪潮的兴起，导致地理信息系统在自然资源开发、 环境保护和土地利用规划等领域的广泛应用。许多大学和研究机构开始重视地理 信息系统软件的设计和应用研究，地理信息系统技术己经受到政府部门、商业公 司和大学的普遍重视，成为一个引人注目的领域。 ( 3 ) 地理信息系统技术的推广期 2 0 世纪8 0 年代是地理信息系统普遍发展和推广应用的阶段。随着第四代计 算机大规模和超大规模集成电路的问世。越来越多的专业杂志的创立、相关 理论科研成果的出现，一些计算机公司开始向用户介绍和展示地理信息系统软件 样板，地理信息系统逐步被更多人了解和认识。地理信息系统的数据处理能力、 空间分析能力、人机交互对话、地图的输入、编辑和输入技术都有了较大发展， 并且在许多领域中得到应用。在此期间推出了不少商品化的地理信息系统软件， 代表性的有a r c i n f o 、m a p l n f o 、t i g r i s ，g e n a m a p 、i r d s m r s ，m i c r o s t a t i o n 、 s y s t e m 9 等。 ( 4 ) 地理信息系统应用的广泛应用期 2 0 世纪9 0 年代是地理信息系统的广泛应用期，g i s 进入用户时代，成为一种 通用的地理信息技术工具被广泛应用。由于高性能低价格的工作站和微机充斥市 场，计算机网络技术的推广应用，使地理信息系统发展成为具有开放性、信息资 源共享和支持多种硬件平台( 多层次) 的高科技产品，使用环境更为方便。地理信 息系统己经从具备存储、分析评价、查询检索、自动制图等一般功能，向信息采 样自动化、多样化、多功能的综合分析评价模型，自动化的专家系统，充分与遥 感遥测技术直接进行信息更新，以及规范化、标准化和信息充分共享等方面发展。 ( 5 ) 地理信息系统的集成化 8 2 1 世纪是科学与技术一体化的信息时代，随着遥感技术、全球定位技术、因 特网技术和地理信息系统等现代信息技术之间的相互渗透，逐渐形成了以地理信 息系统为核心的集成化技术系统，这就从更高层次提出了对于支撑和指导这一集 成化技术系统的技术及其应用方法的地理空间基础理论的研究。 2 1 2 2g i s 的发展趋势川 地理信息系统发展方向适应当今社会的发展，以信息技术和空间应用为特 征。作为信息技术和空间应用的载体，g i s 越来越引起人们的广泛关注。当前， g i s 正向着集成化、产业化和社会化发展的方向迈进，在技术上呈现以下发展 态势： ( 1 ) “3 s ”集成( g i s 与r s 、g p s 的集成) 地理信息系统( g i s ) 、遥感系统( r s ) 和全球定位系统( g p s ) “3 s ” 的集成是g i s 、r s 和g p s 三者发展的必然结果，实现了图形、图像和坐标的真正 集成。 ( 2 ) 面向对象技术与g i s 结合。 面向对象技术能较好地弥补一般数据库的不足，为软件的可靠性、可扩充性、 可维护性等提供有效的手段及途径。 ( 3 ) 真三维g i s 和时空g i s 。 近年来，计算机技术特别是计算机图形学的发展，使得显示和描述三维实体 的几何特征和属性特征成为可能，真三维g i s 的应用成为g i s 发展的一个热点。 此外，地理信息除具有空间特性外，还具有明显的时序特征，即动态变化特征。 而基于时空g i s 模型对研究全球环境变化，预测人类生存环境发展趋势，为合理 开发利用地球资源提供技术支撑，是g i s 研究与应用目的和优势所在。实现时空 复合操作，将空间分析问题进一步拓展时空分析范畴是g i s 的一个重要研究课题。 ( 4 ) i n t e r n e t 与g i s 的结合( w e b g i s ) 。 互联网技术的迅速发展与普及为g i s 的发展提供了新机遇，对专业用户而言， i n t e r n e t 改变了地理信息的获取、传输、发布、共享、应用和可视化等过程和方 9 式。利用互联网在w e b 上发布空间数据，为用户提供空间数据浏览、查询、制作 专题图和分析功能，成为g i s 发展的必然趋势。 ( 5 ) g i s 与虚拟现实技术( v r ) 的结合。 将虚拟现实技术引进g i s 将使其更具有吸引力，采用虚拟现实中的可视化技 术，在三维空间中模拟和重建逼真的、可操作的地理三维实体，g i s 用户在客观 世界的虚拟环境中将能更有效地管理、分析空间实体数据。因此开发虚拟g i s 是 g i s 将来发展的一大趋势。 ( 6 ) g i s 与专家系统、神经网络的结合。 专家系统是利用计算机模拟人类专家的推理思维过程，系统根据知识库中的 知识，对输入的原始事实进行复杂推理，做出判断和决策，从而起到人类专家的 作用。因此，g i s 将与专家系统结合，发展智能g i s 或专家g i s ，是解决复杂地学 问题的重要途径。 2 2 城市规划的相关理论介绍 2 2 1 城市规划相关理论概述 城市规划是政府为实现一定时期内城市经济和社会发展目标，为调控城市空 间资源、指导城乡建设、维护社会公平、保障公共安全和公众利益而制定的重要 公共政策之一；是一个无限循环的动态过程，按静态的工作顺序可分为规划编制 和规划实施管理两个阶段：其中规划编制工作是为规划的实施和管理提供法律依 据，规划的实施和管理是对规划编制成果的落实和动态监控j 2 1 。 城市规划编制工作按宏观和微观的层次、按编制时间顺序可划分为总体规划 和详细规划两个阶段。总体规划又可分为狭义总体规划和分区规划两个阶段；详 细规划可以划分为控制性详细规划和修建性详细规划两个阶段。不同层次城市 规划对规划内容深度和基础地形图比例要求有所不同，使得同一地区的各种城市 规划成果具有多样性和多尺度。从总体规划到详细规划，各级规划的数据信息是 逐层细化的过程，并且上一轮的规划为下一轮的规划编制提供基本的反馈信息， 1 0 且上一轮规划形成的建设成果是下一轮规划编制现状信息的重要一部分。 另外，由于规划编制的主体不周，其相关职能部门编制的专项规划多从其行 业自身需求进行考虑，导致各项规划相互间不协调、建设项目与城市规划的整体 性较差甚至重复建设。科学的城市规划编制与决策离不开各区域、各部门、各行 业的全方位沟通。并且，从编制、决策到管理，涉及到不同的部门和人员，有着 海量的信息。如果在信息的采集、处理、存储、发布和反馈的运作过程中，缺乏 必要的标准分工与协作，就会出现信息的重复采集、收集不全、信息失真、处理 不当等闫题，从而使提供的城市规划信息出现问题，甚至是误导。 因此，在城市规划的编制、实施和管理过程中，准确必要的城市规划信息的 持有量，将直接影响到城市规划编制的质量、决策的科学性、实施的有效性进而 影响城市建设水平u 引。为了更好地利用各种城市规划成果，就必须将多种来源的 城市规划信息进行数据整合，建立一个统一的信息平台来管理数据源不同的城市 规划信息，为规划管理工作提供准确、可靠的数据资料和科学、实用的应用工具。 2 2 2 信息化对城市规划的影响 随着计算机信息技术的飞速发展，传统的城市规划方式急需改变，急需应用 信息技术提升改造传统产业；特别是新世纪我国进入了工业化与城市化的迅速发 展时期，国民经济建设规模不断扩大，城市数量与城市入口不断上升，城市规划 设计与管理工作日趋繁重。随着人们对城市生活舒适度要求的提升，对居住区环 境、日照间距、房屋采光等有了高标准的要求，对城市规划相关法律、法规、标 准有了全新的认识，对城市规划设计与审批的过程要求更加透明。传统的城市规 划方法只有改变，才能适应全新的角色，规划工作人员只有运用信息化技术，提 高规划信息的集成、处理水平，才能有效提升城市规划管理、设计效率和服务水 平，才能大大提高公众参与的程度。通过对城市规划领域引入信息化技术的研究， 将有利于提高城市规划业务人员的技术水平和服务水平j 副。 信息化对于城市规划领域是一新生事物，其管理方式、规划建设方式都值得 深入研究，其规划建设对城市规划而言，还属于新的课题。因此，对城市规划信 息化绝不能局限在简单的应用水平，而应上升到信息化研究层面。因此我们应结 合信息化工程的演进规律，在理论分析与实证研究的基础上，形成城市规划信息 化理论体系，指导城市规划信息化实践，为城市规划信息化建设提供一定的科学 依据：川。 2 3 国内外相关研究进展综述 城市地理信息系统( u r b a ng e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ，简称u g i s ) 是专业化的地理信息系统，是为城市建设、城市规划、城市管理提供信息和信息 服务的空间型地理信息系统。城市地理信息系统起源于西方发达国家，这是与其 高度的物质文明密切联系的。据估计，地方政府日常业务处理的数据中7 0 - 8 0 与地理位置有关j7 | 。 目前，绝大多数发达国家和部分发展中国家与地区己结合城市规划与城市地 理信息系统完成了城市规划与管理的数字化工程，并在实际工作中发挥了显著效 ， 益。并在城市规划、市政公用设施、动态监测。城建档案管理等方面都广泛应用 地理信息系统。在亚洲，新加坡从1 9 8 6 年开始，投入新币3 6 0 0 万元，历时7 年 实施名为“整体性国土资源系统”的城市地理信息系统，于1 9 9 3 年完成。它能为 决策部门提供新加坡的土地、建筑、人1 2 和开发条件等动态信息，对规划和土地 开发进行分析和评估，追踪管理开发状况及相关过程，并产生用于管理和决策的 咨询报表等。在美国，地理信息系统己被广泛地应用到地方政府的各项职能中。 应用地理信息系统的城市和地区的比例由1 9 9 2 年的4 0 迅速上升到1 9 9 7 年的 8 7 。澳大利亚的布里斯班市为申请举办奥运会，将该市已建立的城市地理信息系 统作为有利的竞争条件之一。1 9 8 8 年法国巴黎市政府开始建设巴黎市城市信息系 统用于城市地籍和地下管线管理，并协调城市规划和管理部门的工作；德国建立 了城市模拟系统，提供了对城市的基础设施数据的查询、分析和显示功能：日本 致力于开发网上虚拟京都。9 1 。 我国地理信息系统方面的工作自2 0 世纪8 0 年代初开始以1 9 8 0 年中国科 1 2 学院遥感应用研究所成立全国第一个地理信息系统研究室为标志。随着我国改革 开放的不断深入，城市地理信息系统也已经进入我国的城市建设、规划各个领域。 1 9 8 9 年利用世界银行贷款正式在常州，洛阳和沙市三个中等城市进行城市规划与 管理信息系统予系统的研究探索和建设_ 引。进入9 0 年代，经济发达沿海地区在经 济高速增长的同时，其城市规划、建设和管理方面也面临着严峻的挑战。在寸土 如金的城市中，城市空间信息己成为宝贵的资源，如何准确快速地获取、处理和 分析这些数据，已成为政府管理部门的当务之急。沿海城市纷纷投入大量的资金 和人力建设自己的城市地理信息系统，并且随着其影响和作用的不断扩大，逐步 影响到北部和内陆城市。1 9 9 2 年l o 月联合国城市信息系统及其在发展中国家的 应用研讨会在北京召开，对我国城市地理信息系统发展起到了推波助澜的作用， 掀起了我国城市地理信息系统开发的热潮，先后有海口、深圳、珠海、中山、北 海、天津、厦门、昆明、贵阳、济南、淄博、重庆、十堰、南京、宁波等城市相 继进行城市地理信息系统的设计和建设。 新世纪随着信息化的发展，在全国范围内“城市规划、建设、管理与服务的 数字化工程”的启动和引导下，己初步形成符合我国国情和发展战略的城市信息 化和建设的新阶段和热点卫。例如，上海市率先在全国提出了“信息港”的概念， 开发建设了由大量数据库及城市基础地理、城市规划设计、城市规划实施管理、 城市建设档案、城市地名管理、城市规划展示和区县规划管理等一系列独立系统 构成的分布式的专业地理信息系统。“数字北京建设已被列入“首都二四八重大 创新工程”，包括3 项信息基础设施建设、3 项软环境建设、4 个区域示范应用及 个单项应用。厦门市根据厦门信息港建设“十五”规划和2 0 1 0 年远景目标纲要， 由厦门市信息投资有限公司等8 家单位共同投入人民币l 亿元，成立了厦门信息 港建设发展股份有限公司。目前，在全国6 6 0 多个城市中，己有1 2 0 多个城市建 设了城市规划管理信息系统。4 0 多个城市建立了房产管理信息系统，1 0 0 多个城 市建设了综合或专业管网管理系统，2 0 0 多个城市不同程度地建设了空间基础信 息系统和综合管网管理系统，1 0 0 多个城市建设主管部门建立了办公自动化系统 = 2 引。这些行业应用系统的建成和运行，为数字城市和城市地理信息系统的建设和 发展奠定了坚实的技术和数据基础。 2 4gls 在城市规划中应用 城市规划涉及的基本问题是城市设施和城市资源在空间上的合理分布，地理 信息系统作为存储、分析和管理空间数据的技术，为日益复杂的城市规划工作提 供了强有力的辅助工具，可以协助城市规划工作者解决许多实际问题。相应的， g i s 在城市规划和城市管理中的研究也日益广泛和深入，研究的角度呈现出多样 化的特点，按照研究涵盖的地域空间范围来看，其中包括了城市空间扩展与建设用 地格局分析研究、土地评价研究、公共设施的选址应用研究、g i s 在小尺度的社 区景观规划和设计中的应用等方面卫引。另外，有研究者对于g i s 作为增加公众参与 城市规划编制过程程度和提高规划公平水平的工具、城市规划和管理中应用g i s 的非技术性问题以及利用g i s 实施在线规划的实践等方面也作了探讨。引。 通过在规划中引入g i s 技术，可以在基础资料调查方面节省大量时间，利用 g i s 强大的空间数据存储、处理能力，可以对土地现状进行分析，将土地开发状 况和土地适宜条件相叠合，找出土地开发与环境不相适应的位置：利用g i s 的建 模和预测功能能够模拟规划远景方案，并通过其可视化技术以专题图形式显示， 便于规划人员制定多套方案，并通过优化模型、多准则决策分析与g i s 的结合进 行方案比选与制定：在规划实施过程中，g i s 可对开发项目的环境影响进行评价， 对如何减轻环境影响提出政策上的建议；最后，g i s 与遥感技术的结合可以实现 对土地利用和环境变化的监测，从而实现对规划的反馈和评价。 城市规划有多种尺度、作用、阶段，涉及各种人员和机构，导致规划的应用 也有差异= 2 副。 在规划的编制阶段，g i s 技术在城市规划相关的土地开发管理、交通、住房、 市政建设、环境保护等方面都有广泛的应用，例如公共服务设施选址规划，土地 适宜性评价，交通领域的网络分析、路径选择，公共服务、市政设旋的容量配置、 1 4 选址，环境规划与管理等等矧。 在规划管理中，在传统常规模式下，规划部门一般是利用规划成果文件、或 者采用目前流行的数据库来管理规划数据；前者的缺陷是规划数据的空间实体与 属性信息脱节，数据更新、维护、查询比较困难：而后者的缺陷是不具备根据数 据库信息定义相应实体的能力；两者共同的缺陷是不具备空间查询、分析能力。 而g i s 强大的空间数据库管理能力可以解决上述问题，使其在规划数据管理上有 着广阔的应用前景。g i s 的应用基本实现了对控制数据的现代化管理，以有效的 数据组织形式进行数据库管理、更新、维护，进行快速查询检索，可以多种方式 输出设计管理所需求的信息，为规划设计、规划管理提供了强有力的帮助。 2 5 城市规划管理信息系统介绍 城市规划管理信息系统( u r b a np l a n n i n gm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ， 简称u p m i s ) 。u p m i s 是以“一书两证”办理过程中的申报、跟踪督办、流转控制、 周期控制、核发“证、书”为核心，覆盖城市规划实施管理全过程的图文一体化 办公自动化系统_ 1 。系统紧密围绕规划“一书两证”业务，将办公自动化系统( 0 a ) 、 管理信息系统( m i s ) 与g i s 有机结合，实现图、文、表管理一体化。并能按照一 定的工作流程和权限设定，对报建项目的案件受理、审批、发证的全过程实现计 算机信息管理，具有对申报案件受理、信息录入、存档、案件办理、各级审批以 及通知书、许可证、红线图等审批结果进行绘制与打印处理等功能。因此，u p , i s 是城市规划信息系统中的子系统，他与基础地理信息系统和综合管线系统密切相 关，其相互关系如图2 2 所示。 城市规划的主要工作是对城市空间发展进行管理、控制和监督，其管理手段 较其他政府部门特殊而复杂，其管理工作的特点是日常工作离不开图和表，需要 于大量的图形、表格和法规文献打交道，因此是各类政府管理机构中最具特色的 管理部门，规划管理过程各阶段需要不同的图形参考资料、表格和数据；各阶段 间要不断地比较参考：各阶段又要产生一定量的图和表；各个不同专业管理间要 交叉引用相应图表；各个不同专业管理要进行不同类别的统计，各专业各阶段均 需使用大量的测绘、编辑、量算、比较等工具。这些特点都要求对图文数据的处 理具有阶段性、交叉性、一致性和可计算性，以及将图、文、表、管贯穿与整个 规划管理的全过程。 图2 - 2 城市规划信息系统与u p m ls 关系图 1 6 第三章规划管理信息系统的设计 系统设计就是在系统需求分析的基础上，用系统思想综合运用g i s 、计算机、 数据库等方面的技术和经验，通过总体构思和详细设计等环节，以创造满足用户 需求的硬件、软件和数据库系统，确定系统结构和技术配置，满足战略规划和系 统分析阶段拟定的系统，形成系统实施技术大纲和技术规范，指导系统编程、测 试和集成，为项目实施计划的编制和实施过程的控制提供依据。 从设计的详细程度上，可以将系统设计分为：系统概念设计( 或总体设计) 、 系统逻辑设计、系统详细设计三种设计分别在分析、设计和实施阶段进行，或者 说在项目战略规划、实施计划、系统实施阶段完成。 3 1 系统的需求分析 3 1 1 需求分析简介 简答地说，需求分析就是在项目启动前准确地回答“项目究竟要做哪些具体 的事情陟，是对建设目标提出完整、准确、清晰、具体的要求，是g i s 项目开发不 可替代的一个重要环节，是规划管理信息系统设计的重要依据之一。 3 1 1 1 需求分析的任务和目标瑚1 需求分析的任务是要对目标任务要处理的对象进行详细完备的调查，充分了 解系统设计的目标，明确用户的信息要求、处理要求、安全性和完整性需求。