国土空间规划是我国规划体系中重要的一部分,主要内容是对国土空间进行整治与保护、开发与利用并合理布局等,也是促进我国社会经济总体发展,提升我国总体经济水平的重要内容[1]。随着现代计算机信息技术的蓬勃发展,大数据、人工智能、云计算等技术的广泛应用,促进了国土空间规划信息整合,能够有效根据数据特点进行挖掘、分析以及可视化展示,为国土空间规划的发展打开了新局面。在此背景下,国土空间规划平台建设迎来创新性发展,自然资源部门通过建设国土空间规划平台,能够进一步提升空间数据挖掘能力,为数据管理提供技术支持,强化了规划任务的保障工作,提高了相关部门管理决策水平。2019年5月印发的《中共中央、国务院关于建立国土空间规划体系并监督实施的若干意见》(以下简称《若干意见》)提出,要将各规划(主体规划、土地利用规划、城乡规划)整合为统一的国土空间规划,实现“多规合一”,建立“全国统一、相互衔接、分级管理”的国土空间规划体系[2]。全国各相关部门在《若干意见》的指导下,以地理空间大数据为技术支撑开展国土空间规划工作。文章以国家下发的《若干意见》为指导方针,以现行的规划编制体系为理论基础,结合邯郸市实际情况,运用地理信息大数据和计算机信息技术开发了针对邯郸市的“国土空间多源数据融合平台”(以下简称“平台”)。1地理信息大数据在国土空间规划中的应用地理信息大数据相对于数据格式规范的传统地理数据而言,数据获取更为开放,采集方式多样,如网络舆情、空间传感器、出行足迹、消费记录等,此类信息均属于地理信息大数据的数据收集范畴[3]。地理信息大数据虽然数据源丰富,位置信息准确,数据内容广泛,数据格式多样,但在精确度方面有待提高[4]。为了研究人员能够准确、高效地利用地理信息大数据中的高价值信息,建设集中管理的地理信息大数据平台尤为重要。大数据平台能够提升相关部门的空间数据挖掘能力,使数据获取手段不再单一[5]。大数据平台为有关部门进行数据管理提供了有力的技术支持,国土规划任务的本质是对不同差异下的土地资源进行规划管理。为了有效进行数据管理,使土地数据更加清晰,需要对地理信息进行明确的划分。地理信息大数据平台在保证相关部门规划工作有据可循的同时,有效提升了规划数据的时效性。2国土空间规划平台总体架构2.1关键技术平台旨在探索以邯郸为目标城市的多数据融合,利用开源WebGIS技术进行开发,并用PostgreSQL数据库进行管理,构建符合当前国家国土空间规划“三级三类”的多数据融合平台。平台建立双数据库,且支持不同部门和参考坐标系规划层的输入和访问,维护和验证操作人员信息和权限。在服务器端融合使用GeoServer和Tomcat两种服务器,用来进行发布地图服务,实现数据共享。在前端使用OpenLayer和Vue框架用于页面构建。(1)开源WebGIS技术。WebGIS是一个在网络上运行的分布式计算机应用系统,利用浏览器/服务器模型来存储、管理、分析、发布和共享地理信息。WebGIS具有开放、高度兼容、支持数据分布和计算分布等特点[6]。WebGIS的出现极大地促进了空间数据应用的发展,但高昂的使用成本和专利费用限制了WebGIS的进一步发展。免费的开源软件可以满足项目中的研发需求,是近年来流行的解决方案。开源GIS软件降低了开发成本,同时还提供了良好的可扩展性和可迭代性。WebGIS技术的重点在于数据互操作性、软件利用、多平台操作和易于集成。因具有共享能力,多尺度,存储不同区域的地理数据;可以通过对象管理和中间插件等特殊方式与非GIS系统(如Delphi)集成,并可以使用Java、CORBA、DCOM等技术在多个平台上运行[7]。GIS系统的共享方式能降低用户的使用难度,简化软件开发人员的工作流程,使得整体系统集成工作强度得到了有效降低。通过使用浏览器作为媒介,GIS和网络相互连接,地理信息系统从本地网络的后端服务向互联网共享时代的转变,使地理信息专业人员随时随地访问空间信息成为可能,降低了数据分发成本,增强了地理数据的共享。同时支持数据分布和分布式处理,使WebGIS的可用性得到提高。GIS服务器为本地网络用户和访问GIS服务器的远程用户提供GIS服务,所提供的服务包括访问地理数据目录、读取地理数据、执行地理空间分析、构建地理模型系统和提供地理空间可视化[7]。(2)服务器。文章使用的GeoServer和Tomcat两种服务器都具有强大的功能。Apache Tomcat是一个基于Java的开源WEB应用服务器,能实现Java Servlet、Java Server Pages和Java Expression Language技术。Tomcat为部署基于WEB的应用程序提供了一个平台,并作为一个WEB服务器,允许客户端通过Internet访问这些应用程序,广泛用于开发和部署基于Java的WEB应用程序。具有高配服务器的特点,使得可以定制以满足不同项目的特定需求。而GeoServer则是一个开源的地理空间数据服务器,可以帮助用户管理、发布和使用地理空间数据。它支持多种地图服务标准,如WMS、WFS、WCS、WPS等,提供了丰富的功能,可以满足不同类型的GIS需求。如可以发布地图、查找和更新等功能,可以达成用户间的数据连通;可以配置连通各种与空间有关的数据保存对象,各种流行数据库关于空间的辅助功能均在GeoServer的可用范围内,可使用的地图信息投影有数百种;能够将发布的地图用各种格式导出,可以使用各种利用J2EE/Servilet为底层的容器。两者的结合可以提供更加强大的GIS WEB服务功能。(3)数据库。数据库能够实现数据结构化存储,并提供相应的数据操作方法,且能实现数据的共享性和组织性。目前,主流的关系型数据库,简化了数据操作难度,增强了数据存储的结构性。关系型数据库是构建多源数据融合信息平台的核心技术,为多源数据融合提供了可能。系统的主要需求是存储、处理和映射大量空间数据。目前的主流数据库有Oracle、SQL Server、MySQL、PostgreSQL等。Oracle具有稳定性高、安全性优良等特点,但投入成本较高,对硬件要求较为严苛。SQL Server对用户而言较友好,具有直观的界面,适合用于分布式组织系统,但可伸缩性有限,无法承载过于庞大的用户和数据量。MySQL体积小、速度快、成本低且具开源特性以及能连接各种编程语言,但缺乏存储程序的功能。PostgreSQL是一个完整的、开源的关系数据库管理系统,支持目前可使用的大多数SQL标准,具有高度的可扩展性和强大的空间数据管理能力,并添加了PostGIS扩展,支持多种投影坐标系和空间分析操作。为了平衡初始开发成本、维护成本、性能要求和开发需求,平台选择了PostgreSQL和PostGIS扩展作为系统数据库。同时安装PostGIS进行空间数据导入,使用开源平台QGIS代替常用ArcGIS进行空间样式设计。2.2业务需求文章根据现有的规划试点经验,结合邯郸市具体情况搭建多源数据融合平台,平台建设的基本原则应满足统一的规划标准、良好的兼容性、自上而下的设计结构、结合区域特点的功能。(1)统一的规划标准。地理信息数据作为工作数据的基础,为确保规划文件在录入系统时具有统一的地理坐标系,平台将提供一种坐标系转换方式,坐标系不同的地理数据,转换为同种地理坐标系。在系统搭建过程中,地理数据的存储方式,也符合基础地理信息数据库建设规范。(2)良好的兼容性。为满足各个规划部门的不同的规划需求,平台将提供统一的数据接口,使得各部门的接入方式统一。为避免数据泄露,保障数据在使用过程中的安全性,建立完备的操作员管理功能,该功能可以锁定操作员信息,确认操作员意图,使得每一次规划操作有迹可循,且具有完备的权限管理,做到分层管理,各司其职。(3)自上而下的设计。为了遵循“五级三类”原则,平台在规划要求方面保证层次清晰,下层规划设计必须服从上级规划设计,避免出现上下不一致的情况。(4)结合区域特点的功能。邯郸市作为具有三千多年文化底蕴的古城,拥有较多文物保护地点,针对此特点设计了相关功能,借此监测文物保护地冲突情况。2.3平台框架设计文章采用B/S结构进行平台搭建,用户端只需Web浏览器,就可访问服务器。B/S结构体系一般包括用户层、业务逻辑层和数据管理三个内容。考虑最底层的数据组件层以及用来沟通数据管理层和业务逻辑层的服务层,因此文章按照自下而上5个层级搭建。国土空间规划多源数据融合管理平台架构如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.04.023.F001图1国土空间规划多源数据融合管理平台架构(1)数据组件层。数据组件层是平台搭建的基础,其中包含硬件设施和软件平台两部分。硬件设施由数据存储设施、服务器、局域网、广域网设施、数据备份设施等组成。软件平台由数据库、服务发布软件、开发平台,操作系统等组成。(2)数据管理层。数据管理层由国土空间规划数据库和业务数据库构成,国土空间规划数据库分为现状、规划和业务三个数据库以存放操作员信息等系统管理数据。(3)服务层。服务层用来支撑OGC标准服务,其中WMS服务可以根据用户设置不同的参数,返回对应的地图数据和要素级的GML编码,并提供对要素进行“增删改查”等系列操作。(4)业务逻辑层。该层有具体的功能模块,其中包含“一张图”展示模块、文物保护地监测模块、操作员管理模块、智慧选址模块和项目辅助审批模块等五个模块。(5)用户层。该层由包含各规划部门的操作员和系统管理员,以达到对平台进行实际操作使用的目的。2.4主要功能对多源数据管理平台而言,需要最大程度保证功能的实用性,良好的功能设计,可以减轻操作人员的负担,减轻上手难度,加快普及速度。本平台提供“一张图”展示、文物保护地监测、操作员管理、智慧选址和项目辅助审批等五个主要功能。国土空间多源数据管理平台界面展示如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.04.023.F002图2国土空间多源数据管理平台界面展示(1)“一张图”展示功能。提供统一的坐标系以及地图三要素,支持数据资源浏览功能、图层数据添加功能、条件查询功能和图层叠加分析功能,在实现图层加载的同时,展示对应的图例、比例尺和指向标,并支持鹰眼功能,展示当前浏览地图框在整体中的位置。(2)文物保护地监测。考虑邯郸市作为文化古城,需要设计“文物保护监测”功能。该功能够实现邯郸市文物保护单位坐标和基础信息的录入和导出,利用冲突检测原理,判定当前规划内容与文物保护单位坐标是否冲突,能够对叠加图层进行存储,方便操作员后期对当前圈定范围的使用。(3)操作员管理。国土规划数据具有较高的保密性,为避免数据泄露,该模块提供了分为数据保密等级维护功能和操作员角色维护功能,将操作员权限分为3个等级,在初始图层录入时,默认为最高级,若当前操作员为超级管理员,则有权限进行图层保密等级查询,并可进行等级调整。(4)智慧选址。为了准确高效完成国土空间规划任务,平台提供智慧选址功能。在选址信息录入时,规划人员能根据需要的用地性质和面积等特征,在已给定的用地范围内进行自动查找,且选址结果支持跳转,以便规划人员进行比对,大幅提高工作效率。(5)项目辅助审批。该功能可解决线上操作易、线下审批难的窘境。且该功能支持当前操作员操作图层浏览和批单生成打印功能,实现定点、实时查询,以减小查询量,提升查询速率,且查询结果以列表的形式进行展示。3结语地理信息大数据在国土空间规划事业中的广泛应用,为我国国土空间规划创造了更加有利的条件,对建设完善的国土空间规划体系具有积极作用。文章通过搭建邯郸市国土空间数据平台,有助于有关部门的规划人员能更准确高效地进行空间规划、保护用地监测、行政管理审批等多项业务;有助于解决邯郸市在面对规划时,各个部门的“多规矛盾”,减轻工作人员的负担,提高规划效率。同时,随着规划体系的发展,平台的应用场景相应增多,对于平台功能的需求也随之增加。能够高效便捷地开发平台功能,并提供更加专业的功能、更加标准的服务显得尤为重要。
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