基于ArcGIS的城市规划方案管理系统的设计与开发
周超
摘要：针对目前城市規划部门在实际工作中存在的文件管理与实际规划地理信息无法直接对应，造成相关管理工作效率低下等问题，文章提出了将地理信息平台与规划文件管理无缝集成，利用ArcGIS地理信息数据的强大处理能力，建立相应的规划地理信息业务逻辑服务，构建规划地理位置查询、地块信息查询、地块相关文档查询等功能，将地理信息与日常规划业务管理相结合，从而使城市规划管理更为直观和快捷。
关键词：地理信息系统；城市规划管理；工作流；地理信息服务
1 规划部门业务概述
近年来，各类型的工程不断出现，而规划部门的主要业务工作，即对“一书两证”（建设项目选址意见书、建设用地规划许可证、建设工程规划许可证）的审批和管理工作也大量增加，要求也越来越高[1]。在城市规划管理过程中，80%以上的信息与地理空间相关，而传统的处理方式无法高效地处理地理空间信息，因此，必须要对GIS系统在城市规划中的应用进行研究和分析[2]。
2 研究现状
我国各个城市顺应信息化建设的要求，在城市规划管理系统的构建方面都做出了很多的尝试，取得了一定的效果。主要包括以下几个方面。
（1）基于数据库管理系统，以文档管理为核心，构建开发办公自动化系统，在一定程度上使用工作流实现对文档的管理，包括存储、查询等，该类系统不具备地理信息功能，因此使用范围和管理效果有限，无法满足用户的使用需求[3]。
（2）以地理信息系统平台为基础，将对文档的管理功能添加到地理信息管理平台，实现文档的基本管理功能。这一类系统虽然应用地理信息在一定程度上实现了图形化直观管理，但在文档管理方面，由于开发难度较大，实际的管理效果有限[4]。
（3）文档管理和地理信息管理分别进行开发，再将两者进行关联[5]。该类系统在文档管理和地理信息管理方面都能够实现较好的应用效果，但是存在的主要问题是两者之间的关联关系较难建立和维护，造成用户操作繁琐，且系统不稳
系统管理属性类的数据，利用GIS系统管理与地理空间信息相关的数据，并在两者之间建立起关联关系，可以实现属性和位置之间的相互查询，利用空间信息提高用户对普通信息数据的感知度，利用普通信息数据丰富和完善地理空间信息[7]。对于城市规划文件管理，可以利用GIS系统提供的空间分析功能，对规划方案进行预评估，同时，将相关的文件与具体的地理元素相对应，可以大幅提高管理和工作效率。
本课题在研宄过程中利用ArcGIS构建地理信息的基础平台。ArcGIS由ESRI公司出品，在地理信息系统领域得到广泛的认可，是构建大型企业级地理信息系统的首选产品。ArcGIS采用集中模式管理地理信息数据和应用，除了可以提供基本的地理信息操作外，还为用户提供了复杂的分析功能[8]。在使用模式上，ArcGIS不仅支持桌面系统，也通过发布地理信息系统服务的方式，为用户提供了分布式应用的支持。
4 系统总体功能设计
系统共分为4个功能，分别是规划文件起草、规划文件审批、规划方案拟制，以及规划文件应用功能构件。功能设计方案如图1所示。
间信息的浏览审阅，进而签署审批意见；规划方案拟制功能构件是为城市规划方案的设计人员提供智能高效的规划方案自动处理服务；规划文件应用功能构件主要是指在城市规划方案设计完成后的处理和应用功能服务。
5 基于ArcGIS的规划方案生成实现
本系统基于ArcGIS平台提供的地理信息空间分析功能，设计并实现了城市规划方案的自动生成和管理，并将规划方案与“一证两书”关联管理，有效提高管理效率。
5.1 自动生成规划方案的设计
文档与地理信息相结合的城市规划文件管理系统，在地理空间信息规划方案的构建方面，设计了智能辅助决策功能，根据用户约束条件，由地理信息平台自动生成初步的方案。这一功能的设计主要是基于ArcGIS平台强大的空间分析功能。城市规划对于用地的分配，最重要的是考虑用地的平衡性，某个规划方案的拟定，要考虑到该地区周边的用地情况。同时，在规划过程中，要考虑到各种约束条件，比如建筑的调度、容积率、人员密度、服务区域、楼间的间距等。除了上述研发的指标，还包括一些改进性的指标，如绿化面积等。该功能的设计思路为：ArcGIS提供了空间分析的能力，其API函数可以实现基础的分析功能，如按地区统计人口密度、自动计算不同地理信息元素之间的距离以及关系等，以ArcGIS提供的分析功能为基础，结合城市规划方案拟定的业务需求，实现规划方案的自动生成。其类图设计如图2所示。
如图2所示，PlanAlgorithm类为规划的算法类，该类主
要完成智能规划方案的核心算法功能，该类的主要属性是List
各类地理相关信息和分析功能的提供者类，该类主要是对ArcGIS的API函数进行了封闭，根据PlanAlgorithm类中规划算法的调用要求，为其提供服务。
5.2 自动生成规划方案的实现
自动生成规划方案功能的实现涉及规划算法和空间的
辅助决策。城市规划算法是在各类约束条件的共同作用下，拟定规划方案的具体内容，从而使方案的设计达到最优化；基于空间的辅助决策，则是利用地理信息平台的空间分析功能，配合智能规划算法，为其提供所需要的地理空间信息，并对规划方案中的元素位置关系、周边情况等进行分析，给出辅助决策的建议。规划方案生成功能的程序流程如图3所示。
如图3所示，首先生成PlanAlgorithm类的对象，该类完成城市规划自动生成的算法控制，从用户在界面的配置中读入规划方案的约束条件，添加到List
{
List
GisInfoProvideGISProvide；publicboolStartPlan（）
{
//在规划方案生成算法中，利用GISProvide对象获取空间信息}}
publicvoidmain
{
PlanAlgorithmpag=newPlanAlgorithm（）；pag.Conditions.Add（newCondition〇）；
StartPlan（）；
在ArcGIS平台中，对于空间地理信息具备自动分析和处理能力，主要是利用ArcGIS服务器端的分析服务，对客户端的空间地理信息进行处理，按照用户的需求，给出辅助决策的建议。在具体的应用中，利用ArcGIS3DAnalyst模块，可以建立立体的城市规划方案，从三维的角度，分析空间规划对象相对于其他对象的位置、可见性，还可以基于栅格和矢量数据建立透视图，更好地对规划方案进行分析。同时，还可以利用ArcGISGeostatisticalAnalyst模块对空间对象进行分析，主要包括对空间数据的异常情况进行检测，分析变化的趋势，分析空间对象的自相关性和与其他数据之间的关系等。通过上述ArcGIS具备的分析功能模块，可以实现对规划方案的辅助决策。
规划方案自动生成及分析功能的实现界面如图4所示。
应用效益分析
基于ArcGIS的城市规划方案管理系统设计实现，对于提高地区的规划管理水平具有重要的意义，它能够解决传统办公自动化系统无法较好支持图形化数据和地理空间数据的问题，提高管理和决策的科学性。
在城市建设的规划方面，系统能够及时地根据建设的变化情况，更新系统数据，使管理者掌握当前最新的信息，解决计划赶不上变化的问题；基于地理信息的空间分析能力，有效地辅助决策项目规划方案；基于工作流的公文流转系统，能够提高“一书两证”的审批效率；建立图文并茂的数据存储结构，能够满足用户的多层次需求。在对工程建设的辅助决策方面，改变传统的以人的主观经验为主的决策模式，为科学的决策提供数据支撑，从而帮助管理层从实际情况出发，向精准化决策不断发展。
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