城市規(guī)劃地理底圖編制及應(yīng)用探索研究

程思聰，黃思思，陳雨婷

(1.武漢市測繪研究院，湖北 武漢 430022； 2.武漢市土地利用和城市空間規(guī)劃研究中心，湖北 武漢 430010)

1 引 言

城市規(guī)劃是統(tǒng)籌城市發(fā)展的科學(xué)，隨著我國城市化進程加速，城市規(guī)劃必須構(gòu)建科學(xué)、理性、定性定量相結(jié)合的規(guī)劃決策模式，才能使城市規(guī)劃更好地起到引領(lǐng)城市健康、持續(xù)發(fā)展的作用[1]。在各種類型的城市規(guī)劃中，規(guī)劃底圖為其提供精準的定位，輔助規(guī)劃人員進行分析決策，其應(yīng)用滲透到城市規(guī)劃的各個方面。從小范圍的詳細規(guī)劃到大范圍的區(qū)域規(guī)劃，從綜合性的總體規(guī)劃到專業(yè)性的專項規(guī)劃，從項目選址到可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略制定，都離不開規(guī)劃底圖，規(guī)劃底圖已經(jīng)成為城市規(guī)劃編制科學(xué)實施不可或缺的工具手段。

2 規(guī)劃底圖編制在城市規(guī)劃中的必要性

(1)輔助科學(xué)規(guī)劃

各種城市規(guī)劃編制都是建立在對規(guī)劃區(qū)自然地理環(huán)境、社會人文、經(jīng)濟發(fā)展狀況等諸多要素全面了解的基礎(chǔ)上，相關(guān)數(shù)據(jù)的獲取和有效管理是科學(xué)規(guī)劃編制和決策的前提和基礎(chǔ)[2]。規(guī)劃底圖作為城市規(guī)劃編制的底層基礎(chǔ)，城市規(guī)劃人員可以借助其進行詳細分析，充分利用城市地理地形資源，確保各規(guī)劃構(gòu)成單位能協(xié)調(diào)，避免可能形成的各類隱患和自相矛盾問題[3]。

(2)支持公眾參與

隨著城市公共服務(wù)屬性加強，城市規(guī)劃編制也從原來靜態(tài)的、控制性的、純技術(shù)的規(guī)劃逐步轉(zhuǎn)向動態(tài)的、服務(wù)性的、關(guān)注人文的規(guī)劃[4]，規(guī)劃思路和內(nèi)容更貼合公眾。規(guī)劃底圖通過選取合適的內(nèi)容要素，采用通俗易懂的形象化的符號表達，使公眾直觀清晰地獲取規(guī)劃相關(guān)信息，包括地理定位、周邊環(huán)境、功能區(qū)域性質(zhì)等，可以保障公眾參與程度。

(3)方便規(guī)劃分析

規(guī)劃底圖擺脫過去規(guī)劃編制所用地理底圖單純圖形化的存儲和管理形式，利用地理信息系統(tǒng)(GIS)的空間數(shù)據(jù)管理功能，以數(shù)據(jù)庫的形式管理和存儲規(guī)劃底圖，可利用GIS強大的地理信息空間分析、空間建模與空間決策支持功能，為規(guī)劃方案的編制、評價和實施提供數(shù)學(xué)分析模型和技術(shù)方法，方便規(guī)劃數(shù)據(jù)科學(xué)化管理和決策分析。

3 規(guī)劃底圖編制研究與實踐

3.1 現(xiàn)狀分析

以武漢市為例，過去規(guī)劃底圖的制作方法通常是根據(jù)不同規(guī)劃需求，選取不同比例尺和不同范圍的基礎(chǔ)地形圖重新編繪，在這個過程中主要存在以下四個問題：

(1)出圖速度慢

由于基本比例尺地形圖要素復(fù)雜、表示方法單一、涉及諸多保密信息，為了便于規(guī)劃使用必須對其進行大量綜合處理工作，不便于快速出圖。

(2)資源共享率低

由于缺乏統(tǒng)一規(guī)范的底圖，不同部門在規(guī)劃編制前都會根據(jù)自身需求重新編繪規(guī)劃底圖，存在重復(fù)建設(shè)的問題，資源共享率低。

(3)標準不統(tǒng)一

由于管理及認定規(guī)范不同，信息要素在不同規(guī)劃類型間存在多重標準，影響了規(guī)劃制定的決策判斷。

(4)統(tǒng)計分析難

由于過去地形圖形式的規(guī)劃底圖通常為DWG或其他格式的圖形數(shù)據(jù)，不便于統(tǒng)計分析。

為此，我們開展武漢市規(guī)劃底圖的編制研究，通過分析需求、探索技術(shù)路線并實施編制，從而形成一套要素內(nèi)容及形式統(tǒng)一、相關(guān)權(quán)屬界線清晰的規(guī)劃底圖。

3.2 研究思路及技術(shù)流程

本研究同時結(jié)合測繪地理信息的特點與城市規(guī)劃需要，力求做到種類全面、內(nèi)容明晰、針對性強。因此，首先要制定一套科學(xué)合理、權(quán)威規(guī)范的規(guī)劃底圖內(nèi)容標準，再以此標準為指導(dǎo)，開展實施規(guī)劃底圖編制工作。技術(shù)流程圖如圖1所示：

圖1 技術(shù)流程圖

3.3 資料收集

為了制定出科學(xué)合理的內(nèi)容標準，需要大量收集相關(guān)數(shù)據(jù)資料，主要包括基礎(chǔ)底圖資料和規(guī)劃專題資料。其中，基礎(chǔ)底圖資料包括基礎(chǔ)地形圖數(shù)據(jù)、航攝影像數(shù)據(jù)等，可作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和更新依據(jù)。規(guī)劃專題資料主要包括湖泊保護“三線一路”規(guī)劃、山體保護規(guī)劃、規(guī)劃路網(wǎng)等。收集這兩種類型的資料，將現(xiàn)狀數(shù)據(jù)與規(guī)劃數(shù)據(jù)進行分析對比、疊加整合。

3.4 內(nèi)容標準制定

規(guī)劃底圖內(nèi)容標準制定是在地形圖要素內(nèi)容的基礎(chǔ)上，選取與規(guī)劃編制相關(guān)的要素，并增加其他規(guī)劃專題要素，同時設(shè)計合適的符號樣式。為了使內(nèi)容標準滿足實用要求，通過樣圖試制的方式對內(nèi)容標準進行制定與審核。

(1)樣圖試制

在樣圖區(qū)域的選擇上，充分考慮全面性和代表性，盡量選擇內(nèi)容要素全面的區(qū)域。在實驗中選擇武漢黃陂前川地區(qū)作為試點區(qū)域，通過地形圖要素清理、專題要素編輯與符號化進行樣圖編制。其中對地形圖要素的清理主要包括涉密要素處理與規(guī)劃無關(guān)要素的刪除，刪除《公開地圖內(nèi)容表示若干規(guī)定》等標準中規(guī)定的不得表示的內(nèi)容，主要包括軍事禁區(qū)，大型水利設(shè)施、電力設(shè)施、通信設(shè)施等涉及國家經(jīng)濟命脈，對人民生產(chǎn)、生活有重大影響的民用設(shè)施，監(jiān)獄、勞動教養(yǎng)所等與公共安全相關(guān)的單位。規(guī)劃無關(guān)要素主要是指地形圖中的電站、水閘及電線桿等獨立地物。樣圖試制效果如圖2所示：

圖2 樣圖試制

(2)內(nèi)容設(shè)計

結(jié)合武漢市地形地貌特點，參考《城市用地分類與規(guī)劃建設(shè)用地標準》[5]、香港法定圖則土地用途表[6]等對用地的分類，分析整理大量細碎的測繪信息，對地形圖中要素內(nèi)容進行分析取舍和歸并，去除零散的植被、內(nèi)部道路、水塘及電線桿等獨立地物，保留房屋、道路、水系、山體等主要信息；結(jié)合城市規(guī)劃需求，新增規(guī)劃相關(guān)要素，并根據(jù)現(xiàn)狀地形圖繪制相關(guān)要素的范圍線。規(guī)劃底圖內(nèi)容要素包括建筑、水體、山體、植被、鐵路、城市道路、公路、軌道交通、橋隧、地名共10個大類。具體內(nèi)容如表1所示：

規(guī)劃底圖內(nèi)容要素 表1

(3)符號設(shè)計

從規(guī)劃人員和公眾的角度對要素符號樣式及色彩進行設(shè)計，使底圖圖面效果清晰美觀，既能保證圖面的可讀性，起到輔助規(guī)劃設(shè)計的作用，又能保證圖面的視覺效果，避免過于突出，起到規(guī)劃底圖的背景作用。符號設(shè)計示例如表2所示：

規(guī)劃底圖符號設(shè)計示例 表2

3.5 規(guī)劃底圖制作

以最新的基礎(chǔ)地形圖庫數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，首先通過FME轉(zhuǎn)換工具轉(zhuǎn)換為shp數(shù)據(jù)。根據(jù)統(tǒng)一規(guī)劃底圖內(nèi)容標準，以ArcGIS為主要技術(shù)平臺進行統(tǒng)一規(guī)劃底圖的編制。實施步驟包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、要素編輯及檢查修改，最終形成以路網(wǎng)、山體、水系、綠地、房屋居民地、大型市政設(shè)施及地名為主要表示要素的規(guī)劃底圖。

(1)數(shù)據(jù)預(yù)處理

主要包括底圖數(shù)據(jù)更新、要素提取整合與涉密要素處理三塊工作內(nèi)容。

①底圖數(shù)據(jù)更新。

城市發(fā)展日新月異，為了保證底圖數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性，依據(jù)2017年武漢市航空影像數(shù)據(jù)對基礎(chǔ)底圖數(shù)據(jù)進行重點更新。刪除已經(jīng)被填埋的水體坑塘，補充新建的主要道路、橋隧、軌道交通及小區(qū)等。

②要素提取與整合。

根據(jù)統(tǒng)一規(guī)劃底圖內(nèi)容標準提取基礎(chǔ)地形圖數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)要素，同時分析整理規(guī)劃資料，提取湖泊藍線、綠線、山體保護范圍線等規(guī)劃要素。

③涉密要素處理。

根據(jù)保密單位信息的特點在地形圖資料中對含有以下關(guān)鍵字的文字進行提?。航?、部隊、軍、油、庫、靶、監(jiān)、獄、戒、毒、看守、干休、糧、總后、機場、教養(yǎng)、變、營、戰(zhàn)、儲、武、兵、炮、拘、核、安、犯、警、炸、雷(達)、氣象、國防、休養(yǎng)、電、旅、救助、安康、編組、彈、爆等關(guān)鍵字詞組。

除了刪除以上涉密相關(guān)注記，還包括各類控制點、高程點等不適宜作為公開地圖表示的要素。

(2)要素編輯

主要包括分要素編輯與要素全面整合兩塊工作內(nèi)容。首先根據(jù)內(nèi)容標準的每類要素要求進行編輯，再將所有要素進行整合。具體如表3所示。

要素編輯內(nèi)容 表3

續(xù)表3

(3)檢查修改

以規(guī)劃底圖內(nèi)容標準為主要依據(jù)，對全要素底圖框架進行全面遍歷式檢查，檢查主要包括以下內(nèi)容：

①涉密要素。檢查圖內(nèi)是否有不符合《公開地圖內(nèi)容表示若干規(guī)定》等有關(guān)規(guī)定明確表示公開地圖不得表示的涉密信息。

②要素關(guān)系合理性。檢查要素間關(guān)系是否合理，如道路壓蓋房屋或房屋壓蓋水體等不合理情況。

③圖面完整性。檢查是否有因為要素提取不完整造成的斷線、圖形缺失、圖面表達錯誤等，如道路邊線、水體的缺失。

④圖面美觀性。檢查要素的符號化表達是否清晰美觀，如道路構(gòu)面時精度較低出現(xiàn)鋸齒，道路名稱偏離道路中心線。

統(tǒng)一規(guī)劃底圖管理界面如圖3所示：

圖3 規(guī)劃底圖管理界面

4 結(jié) 語

本文研究了規(guī)劃底圖編制方法，結(jié)合地形圖基礎(chǔ)與規(guī)劃需求進行了底圖內(nèi)容、符號樣式的研究設(shè)計，并以武漢市為例實施了底圖制作。作為測繪與規(guī)劃工作結(jié)合的探索，底圖制作過程中對規(guī)劃需求與基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)現(xiàn)狀之間如何協(xié)調(diào)進行了仔細分析，并在此基礎(chǔ)上對地形圖數(shù)據(jù)進行選取綜合與編輯處理。這需要同時具備測繪與規(guī)劃的相關(guān)背景知識，且整個過程是人工操作，一定程度上影響了制圖效率，這也是后期完善維護規(guī)劃底圖時需要考慮的方向。

本研究探索了規(guī)劃底圖公開服務(wù)的新模式、升級了傳統(tǒng)地形圖的表現(xiàn)方式。不同于過去單一的背景底圖功能，通過對要素內(nèi)容、表現(xiàn)形式等方面的拓展，公眾能借助規(guī)劃底圖更直觀、更深入地參與到各類城市規(guī)劃中，使公眾參與規(guī)劃的舉措得到更有力的實施。同時，打破傳統(tǒng)地形圖圖形化的單一存儲模式，以GIS軟件為編制平臺，使規(guī)劃底圖數(shù)據(jù)同時具備空間特征與屬性特征，更有利于輔助城市規(guī)劃的分析決策。