智慧城市規(guī)劃云平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

，，，，

(1. 深圳市數(shù)字城市工程研究中心，廣東 深圳 518034; 2. 國土資源部城市土地資源監(jiān)測與仿真重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 深圳 518034)

隨著建設(shè)用地?zé)o序開發(fā)、人口過度集聚、交通擁堵、生態(tài)環(huán)境惡化等“城市病”問題的日益嚴(yán)重，傳統(tǒng)城鎮(zhèn)化模式難以為繼，因此國家提出新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略[1]。在新型城鎮(zhèn)化背景下，我國的城鄉(xiāng)規(guī)劃正在面臨從“藍(lán)圖規(guī)劃”向“過程規(guī)劃”，從“增量規(guī)劃”向“存量規(guī)劃”，從“各自為政”向“多規(guī)合一”的轉(zhuǎn)變[2]，這些轉(zhuǎn)變迫切需要借助信息化的手段來實(shí)現(xiàn)[3]。隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)獲取、處理、計(jì)算、存儲(chǔ)、共享能力極大提升[4]，為規(guī)劃信息化建設(shè)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐。

規(guī)劃信息化在我國發(fā)展很快，目前主要集中在規(guī)劃大數(shù)據(jù)建設(shè)、電子政務(wù)、一張圖、多規(guī)合一平臺(tái)建設(shè)等方面，未來“協(xié)同化、在線化、智慧化”將是規(guī)劃信息化建設(shè)的重點(diǎn)[5-6]。為此，構(gòu)建一套新型的規(guī)劃信息基礎(chǔ)設(shè)施——智慧城市規(guī)劃云平臺(tái)是未來規(guī)劃信息化建設(shè)的重要內(nèi)容。智慧城市規(guī)劃云平臺(tái)是以促進(jìn)離線規(guī)劃向在線規(guī)劃轉(zhuǎn)變?yōu)槟康模浞掷镁W(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、云計(jì)算、地理信息技術(shù)等，以地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)為基礎(chǔ)，高度融入即時(shí)消息通信機(jī)制，收集整合現(xiàn)有城市規(guī)劃大數(shù)據(jù)，提供面向規(guī)劃全生命周期的一體化、高時(shí)效的新型數(shù)據(jù)服務(wù)，構(gòu)建面向信息共享、在線分析、多方協(xié)同的服務(wù)體系，提高信息資源的共享能力，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃全生命周期的在線協(xié)同，為推進(jìn)“多規(guī)合一”與智慧城市建設(shè)提供技術(shù)支撐[7-9]。

1 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

智慧城市規(guī)劃云平臺(tái)在MVC框架下采用基于面向服務(wù)的軟件架構(gòu)(service-oriented architecture，SOA)的B/S結(jié)構(gòu)搭建[10-11]，用Java語言和Eclipse環(huán)境，集成WebGIS技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、消息通信技術(shù)等進(jìn)行開發(fā)。平臺(tái)共分為6個(gè)核心層次和2個(gè)支撐體系，即以基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、平臺(tái)層、接口層、認(rèn)證層、用戶層為基礎(chǔ)，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和安全保障體系組成智慧城市規(guī)劃云平臺(tái)的總體架構(gòu)(如圖1所示)。

1.1 基礎(chǔ)設(shè)施層

基礎(chǔ)設(shè)施層為平臺(tái)的正常運(yùn)行提供硬件支撐，包括各類服務(wù)器(應(yīng)用服務(wù)器、通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器)、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。

1.2 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層為整個(gè)平臺(tái)的運(yùn)轉(zhuǎn)提供數(shù)據(jù)支撐。城鄉(xiāng)規(guī)劃所需的數(shù)據(jù)類型眾多，且往往來源于不同部門，因此平臺(tái)僅存儲(chǔ)自身產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資源及數(shù)據(jù)產(chǎn)品、用戶上傳與公開的數(shù)據(jù)資源等。而對于其他部門產(chǎn)生的各專題數(shù)據(jù)，平臺(tái)通過調(diào)用接口的方式供用戶使用。

1.3 應(yīng)用平臺(tái)層

應(yīng)用平臺(tái)層包含數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎、消息隊(duì)列引擎、地理處理引擎、空間要素引擎等，為接口層提供了強(qiáng)大的后臺(tái)實(shí)現(xiàn)支撐。

1.4 接口層

接口層實(shí)現(xiàn)規(guī)劃云平臺(tái)的基礎(chǔ)服務(wù)功能，對外共享和發(fā)布。主要包括幾何服務(wù)、GeoProcessing服務(wù)、消息通信服務(wù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)、版本管理服務(wù)等。

其中消息通信服務(wù)能夠在線為規(guī)劃師提供各類信息資源，保證規(guī)劃成果體系之間的協(xié)同，促進(jìn)規(guī)劃動(dòng)態(tài)信息的即時(shí)傳播和互動(dòng)分享，最終實(shí)現(xiàn)規(guī)劃數(shù)據(jù)、規(guī)劃成果、規(guī)劃團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)同。

1.5 認(rèn)證層

認(rèn)證層是智慧城市規(guī)劃云平臺(tái)的集成接口。利用PKI、PMI、CA證書等成熟安全技術(shù)，通過身份標(biāo)識(shí)、授權(quán)控制，實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)登錄。認(rèn)證層的設(shè)計(jì)對于平臺(tái)系統(tǒng)及其信息資源的安全保障非常重要，保證只有授權(quán)用戶才可以訪問和使用平臺(tái)所提供的相關(guān)資源。

1.6 用戶層

用戶層是用戶可以見到和交互操作的應(yīng)用系統(tǒng)。用戶通過使用應(yīng)用系統(tǒng)完成云平臺(tái)所提供的各類服務(wù)。根據(jù)智慧城市規(guī)劃云平臺(tái)用戶的特點(diǎn)及應(yīng)用需求，通過在用戶層建立不同的應(yīng)用展示系統(tǒng)，為用戶使用平臺(tái)提供各類空間數(shù)據(jù)及服務(wù)提供途徑，將提高平臺(tái)的實(shí)用性與便捷性。

2 業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

結(jié)合規(guī)劃編制工作的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了智慧城市規(guī)劃云平臺(tái)的業(yè)務(wù)流程(如圖2所示)，具體流程如下：

(1) 項(xiàng)目創(chuàng)建。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人通過創(chuàng)建項(xiàng)目輸入項(xiàng)目名稱、項(xiàng)目類型、規(guī)劃范圍、項(xiàng)目簡介等信息確立項(xiàng)目在平臺(tái)的工作環(huán)境，并邀請項(xiàng)目組成員進(jìn)入該項(xiàng)目。

(2) 在線數(shù)據(jù)收集。用戶創(chuàng)建項(xiàng)目后，平臺(tái)將依據(jù)規(guī)劃范圍、規(guī)劃類型等信息自動(dòng)推送項(xiàng)目所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及規(guī)劃要點(diǎn)，同時(shí)用戶也可從公有資源及其他項(xiàng)目組分享的信息中獲取多尺度、多類型、多時(shí)態(tài)的基礎(chǔ)測量數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、規(guī)劃調(diào)查數(shù)據(jù)、規(guī)劃成果數(shù)據(jù)、規(guī)劃審批數(shù)據(jù)、人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、生態(tài)、旅游、教育等專題數(shù)據(jù)，以減少規(guī)劃編制基礎(chǔ)調(diào)研及上位規(guī)劃分析的工作量。

(3) 在線規(guī)劃分析。獲取數(shù)據(jù)后，用戶可在平臺(tái)上開展基本的空間分析、數(shù)理統(tǒng)計(jì)及要點(diǎn)計(jì)算等以輔助規(guī)劃決策。

(4) 在線成果提交。用戶可上傳規(guī)劃成果(包括Word、Excel、PPT等文本以及CAD、JPG等圖則)至平臺(tái)，平臺(tái)一方面對成果進(jìn)行原樣存儲(chǔ)之外，另一方面將對DWG文件進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)檢并按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范轉(zhuǎn)換成SHP文件。其中數(shù)據(jù)質(zhì)檢是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及后續(xù)開展方案審查的基礎(chǔ)。

(5) 規(guī)劃方案審查。規(guī)劃成果轉(zhuǎn)換成功后，平臺(tái)將對該方案開展沖突檢測及合規(guī)審查。合規(guī)審查主要分析規(guī)劃方案是否符合規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范的要求，沖突檢測主要審查規(guī)劃方案是否符合上位規(guī)劃及相關(guān)規(guī)劃的要求。

(6) 規(guī)劃成果提交。規(guī)劃成果提交依據(jù)審批階段不同，可分為一審提交、二審提交、三審提交及最終成果提交。一審、二審、三審提交為三次審查階段用戶提交的規(guī)劃成果方案，最終成果提交為通過三審并公示之后的最終成果，規(guī)劃成果提交時(shí)不僅會(huì)進(jìn)行規(guī)劃方案審查同時(shí)滿足要求的規(guī)劃方案將會(huì)進(jìn)入公有資源庫。規(guī)劃成果提交的階段不同其公開性不同，最終成果將對平臺(tái)所有用戶公開。

3 功能模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

智慧城市規(guī)劃云將為用戶提供基本管理、消息通信、基本GIS、在線數(shù)據(jù)處理和在線規(guī)劃要點(diǎn)5大功能。這5大功能又由多個(gè)小功能組合而成，具體功能模塊劃分如圖3所示。

3.1 基本管理功能

基本管理功能主要實(shí)現(xiàn)賬戶管理、項(xiàng)目管理、文件管理、成員管理、權(quán)限管理等功能，從而為用戶搭建好開展項(xiàng)目的基礎(chǔ)環(huán)境。由于平臺(tái)中每個(gè)賬戶可以涉及多個(gè)不同類型的項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目擁有不同的項(xiàng)目成員，每個(gè)項(xiàng)目成員對項(xiàng)目文件擁有的權(quán)限不同，因此該功能主要采用RBAC(role-based access control，基于角色的訪問控制)來設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)?；诮巧脑L問控制中，用戶的授權(quán)是通過授予用戶角色來實(shí)現(xiàn)的，一個(gè)用戶可以承擔(dān)不同的角色，不同的角色相對應(yīng)擁有不同的權(quán)限，因此具備較強(qiáng)的靈活性和可操作性[12-13]。

3.2 消息通信功能

消息通信功能主要包括項(xiàng)目內(nèi)共享、項(xiàng)目外分享、版本控制及系統(tǒng)通知功能。該功能通過將社交功能引入平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃編制各個(gè)環(huán)節(jié)動(dòng)態(tài)信息(包括數(shù)據(jù)、指標(biāo)、方案等)的即時(shí)傳播和互動(dòng)分享，從而加強(qiáng)規(guī)劃團(tuán)隊(duì)內(nèi)部與團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)作。消息通信功能主要基于Rabbit MQ+Web STOMP來實(shí)現(xiàn)。

3.3 基本GIS功能

基本GIS功能包括GIS文件的基本操作、地圖加載顯示、地圖基本操作及規(guī)劃創(chuàng)意表達(dá)功能。該功能主要通過網(wǎng)絡(luò)向用戶提供GIS的Web服務(wù)，如地圖顯示、縮放、查詢、規(guī)劃創(chuàng)意表達(dá)等。規(guī)劃創(chuàng)意表達(dá)可實(shí)現(xiàn)規(guī)劃的協(xié)同表達(dá)，即多個(gè)用戶可同時(shí)在一幅地圖上繪制圖形、標(biāo)注文字等?；綠IS功能主要通過Arcgis API JS調(diào)用來實(shí)現(xiàn)。

3.4 在線數(shù)據(jù)處理功能

在線數(shù)據(jù)處理功能包括在線數(shù)據(jù)收集、在線數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、在線專題展示、在線成果提交、在線成果入庫功能。數(shù)據(jù)是開展城市規(guī)劃工作的基礎(chǔ)，近年來，城市規(guī)劃不斷向精細(xì)化和縱深化發(fā)展，其所需的數(shù)據(jù)具備時(shí)間和空間屬性，類型多且存儲(chǔ)分散[14-15]。該功能通過完善、整合現(xiàn)有的多層次、多尺度、多類型的城市多源異構(gòu)規(guī)劃大數(shù)據(jù)，為用戶提供面向規(guī)劃全生命周期的、一體化的、高時(shí)效的新型規(guī)劃數(shù)據(jù)服務(wù)，不僅能夠大幅度縮減收集和整理資料的時(shí)間，而且為規(guī)劃決策分析提供了豐富的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。平臺(tái)主要通過調(diào)用GP服務(wù)來實(shí)現(xiàn)在線數(shù)據(jù)收集，利用PivoTable的JS開源庫來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)布要素地圖服務(wù)來實(shí)現(xiàn)地圖的專題展示等。

3.5 在線規(guī)劃要點(diǎn)功能

在線規(guī)劃要點(diǎn)功能是平臺(tái)的核心功能，包括在線要點(diǎn)計(jì)算、在線要點(diǎn)提示及在線沖突檢測功能。規(guī)劃方案編制的依據(jù)主要有兩個(gè)：一是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，如基于城市規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)與準(zhǔn)則來配置公共配套設(shè)施；二是上位規(guī)劃，如城市更新單元規(guī)劃需要依據(jù)法定圖則的要求進(jìn)行編制。在線規(guī)劃要點(diǎn)功能通過將上述要求主動(dòng)推送給用戶，并基于上述規(guī)則檢查規(guī)劃方案來輔助規(guī)劃編制。該功能主要通過調(diào)用GP服務(wù)來實(shí)現(xiàn)。

在線要點(diǎn)計(jì)算功能依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的計(jì)算要求構(gòu)建模型，可實(shí)現(xiàn)建筑體量、公共設(shè)施配置等規(guī)劃要點(diǎn)的自動(dòng)計(jì)算，其計(jì)算方式包括直接計(jì)算和調(diào)用GP服務(wù)計(jì)算方式兩種。

在線要點(diǎn)提示功能根據(jù)規(guī)劃體系內(nèi)在的規(guī)劃約束關(guān)系，自動(dòng)找出現(xiàn)有各級(jí)法定規(guī)劃以及規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對當(dāng)前在編規(guī)劃提出規(guī)劃要求(即規(guī)劃要點(diǎn))，并以圖形、文字、表格等方式推送給用戶。

在線沖突檢測功能根據(jù)沖突檢測規(guī)則自動(dòng)識(shí)別用戶提交的目標(biāo)規(guī)劃及對比規(guī)劃(系統(tǒng)可自動(dòng)識(shí)別)在用地布局、建設(shè)規(guī)模、軌道交通、公共服務(wù)、市政設(shè)施等方面的一致性和差異性，為沖突協(xié)調(diào)和規(guī)劃決策提供依據(jù)。

4 結(jié) 語

基于規(guī)劃信息化建設(shè)的協(xié)同、在線、智慧的需求，智慧城市規(guī)劃云平臺(tái)是未來規(guī)劃信息化建設(shè)的重要內(nèi)容。智慧城市規(guī)劃云平臺(tái)建設(shè)的核心理念是構(gòu)建多元化的信息流通渠道，提供一個(gè)實(shí)用的、在線的、協(xié)同的、智慧的規(guī)劃生產(chǎn)環(huán)境，促進(jìn)規(guī)劃生產(chǎn)模式從“離線模式”向“在線模式”的轉(zhuǎn)變。平臺(tái)在MVC框架下采用基于SOA的B/S結(jié)構(gòu)搭建，以地理信息技術(shù)為基礎(chǔ)，充分利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、云計(jì)算、WebGIS技術(shù)等，深度整合各類數(shù)據(jù)資源為用戶提供多層次的、多尺度的、多類型的城市規(guī)劃大數(shù)據(jù)，融入即時(shí)消息通信機(jī)制為用戶提供便捷的信息資源流通渠道，提供基本GIS分析功能、在線數(shù)據(jù)處理功能、在線規(guī)劃要點(diǎn)功能來實(shí)現(xiàn)規(guī)劃編制的在線化。未來，平臺(tái)應(yīng)當(dāng)從規(guī)劃編制、管理、實(shí)施與評估的全生命周期出發(fā)，與現(xiàn)有已開發(fā)完成的系統(tǒng)或平臺(tái)進(jìn)行充分對接，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃全生命周期的協(xié)同，同時(shí)應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步擴(kuò)充和優(yōu)化平臺(tái)的功能，使之更加符合未來規(guī)劃信息化發(fā)展趨勢。