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摘要：本文从天津城市规划管理的现状出发，介绍基于数据仓库的城市规划辅助决策系统的建设目标、系统结构、规划数据仓库结构及系统的实现。探讨了城市规划空间数据仓库建设机制，为规划辅助决策系统建设提供可行的实现途径。
关键词：数据仓库；城市规划；辅助决策
1 引 言
通过10余年信息化建设，天津城市规划管理部门积累了大量业务数据，这些数据为规划审批和规划管理提供了重要依据，发挥重要作业。但是，随着信息化的深入发展，计算机信息量不断增加，传统的数据库技术无法实现更高层次的分析处理。数据仓库(DW)、联机分析处理(OLAP)、数据挖掘(DM)技术是近年发展的数据管理和分析技术，它们与辅助决策系统结合能有效解决传统OA系统面临的问题。辅助决策系统(DSS)是信息系统的最新发展阶段，它具有数据处理功能又具有数值计算分析功能，达到了更高层次的对管理者的辅助决策能力。在当前各种信息量不断迅速增长的条件下，基于数据仓库技术的辅助决策支持系统，是实现海量数据的有效分析，辅助高层管理者进行分析决策的理想选择。
2 数据仓库与辅助决策系统概述
2.1 数据仓库
数据仓库(DW-Data Warehousing)概念创始人W.H.Inmon认为数据仓库就是面向主题的、集成的、不可更新的(稳定性)、随时间不断变化（不同时间）的数据集合，用以支持经营管理中的决策制定过程。数据仓库中的数据面向主题，与传统数据库面向应用相对应。主题是一个在较高层次上将数据归类的标准，每一个主题对应一个分析领域：数据仓库的集成特性是指在数据进入数据仓库之前，必须对数据加工和集成，这是建立数据仓库的关键步骤，首先要统一原始数据中的矛盾之处，还要将原始数据结构做一个从面向应用向面向主题的转变；数据仓库的稳定性是指数据仓库反映的是历史数据，而不是日常事务处理产生的数据，数据经加工和集成进入数据仓库后是极少或根本不修改的。
数据仓库是近年来兴起的一种新的数据库应用,它是从数据库技术发展为决策服务数据组织和存储的技术，极大地提高了决策支持系统能够存储的信息量和信息分析能力。城市规划数据仓库，通过面向规划编制、规划审批、证后管理等多个主题的信息库进行分析，为决策提供支持。
2.2 城市规划辅助决策系统
辅助决策系统(DSS -Decision Support System)是一个以计算机为基础的人机交互信息系统，它能够综合利用各种数据、信息、知识、人工智能和模型技术，辅助决策者解决半结构化或非结构化的问题。现在 DSS 已经成为计算机应用领域中最引人注目的内容之一。它综合运用了管理科学、运筹学、系统工程、人工智能和计算机学科，能够有效地改善管理人员的决策能力，提高决策的科学性和信息化程度。
传统的城市规划决策支持系统通常是建立在数据库(DB)为基础的关系数据库管理系统(RDBMS)上，基本上属于管理信息系统(MIS)的范畴；基于数据仓库的城市规划决策支持系统是把数据仓库、OLAP、数据挖掘、模型库结合起来形成的城市规划决策支持系统，它们集成的综合决策支持系统，将相互补充、相互依赖，发挥各自的辅助决策优势，实现更有效的辅助决策
3 系统设计
3.1 总体架构
整个数据仓库信息集成平台采用分层思想，由五个层构成：数据层、业务层、交换层、集成层和发布层。系统的各个部分通过基于Web服务的消息总线进行通信，很好的解决了各部分之间的松耦合关系，充分实现了基于系统平台总体集成的思想，系统总体架构如下：
图1 系统总体架构
3.2 数据仓库设计
数据仓库建设的首要任务是对数据源进行分析，我局业务数据分散，存放在多个数据库中（选址数据库、核定用地数据库、修详规数据库、建设工程规划许可证数据库、证后审批数据库等），数据查询或报表时，需跨多个业务数据库，不仅耗时多，而且容易发生错误。业务数据仓库是全部业务数据集合，通过面向多个城乡规划决策主题（含建设用地、建设项目、违法建设）的数据仓库，为辅助决策系统提供稳定、综合的数据服务。建设内容包括：数据与清洗、数据提取与转化、主题数据仓库存储与管理、数据前端展示。
图2 数据仓库体系结构
3.3 网络结构设计
辅助决策系统网络结构采用IPSec VPN技术与各个区县规划审批部门联网，将网络节点延伸至各个区县分局，局系统30个单位网络接入带宽高达100Mbps，不仅满足了局系统内部数据远程传输、信息共享和可视会商应用需求，而且为今后网络系统的进一步扩展奠定了坚实基础。
图3 网络结构图
4系统的主要功能及应用
4.1 规划项目展示平台
天津规划审批项目数据分散，在多个系统数据库中（业务审批系统、建设用地系统、空间资源信息系统），项目信息综合展示及各阶段指标（容积率、绿地率和建筑密度）對比能力差，操作时比较困难。为了解决规划审批项目的综合管理，建设规划项目展示平台，通过该平台，能够集中显示项目审批、规划成果、基础空间等各类数据和各应用系统的信息，实现跨平台信息集聚显示。
图4 总体展示功能 图5 单项目展示功能
4.2二三维对比功能
我局规划审批系统现有二、三维两种系统，为了把二、三维系统结合起来，采用胖客户端技术，对二维系统和三维系统进行融合，开发二、三维联动功能，达到二维数据和三维仿真数据对比查看的效果。三维总览实现所有建设项目审批区域的三维模拟仿真情景显示，实现 世界上的二维地图与三维数据的联动显示。三维信息显示实现的基本功能有：地图放大，缩小，漫游，视角的变化查看，地图水平方向与竖直方向上的旋转。
图6 三维和二维对比功能
4.3综合统计分析功能
为进一步提高天津规划审批部门决策水平，利用GIS技术、建模技术、人工智能技术、数据仓库技术，对城乡规划空间决策分析模型进行封装，在此基础上选取重要专题（如建设用地情况、规划选址、拆迁量估算、智能交通）进行系统开发。通过该系统建立，可实现快速、自动、精确为领导决策提供信息支持和工具支持。
图7 综合统计分析功能
5 总结
天津市综合辅助决策系统是对城乡规划信息化的进一步梳理、整合与提高。通过数据仓库技术和辅助决策相关技术，为远程、实时监控城乡规划、建设和发展提供一个高效便捷的管理平台。下一步，将继续结合城乡规划的工作需要和信息化技术的发展，进一步扩充和整合系统数据和功能，完善动态建库机制研究，逐步建立完善信息化的规划监督管理工作体系。
参考文献：
[1] 吴信才等编著. 地理信息系统设计与实现（第二版）[M]. 电子工业出版社，2009。
[2]（美）普雷斯曼 著，郑人杰 等译. 软件工程：实践者的研究方法[M].机械工业出版社，2007。
[3] 城市基础地理信息系统技术规范，2004 [M]。
[4] 李军，彭凯等.政务地理空间信息资源管理与共享服务应用[M]. 北京大学出版社，2009。
[5] 何建邦，蒋景瞳，池天河.地理信息共享环境的研究与实践[C]. 中国地理信息系统协会2001年年会论文集（“地理信息系统共享”专辑），2001。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：数据仓库；城市规划；辅助决策
1 引 言
通过10余年信息化建设，天津城市规划管理部门积累了大量业务数据，这些数据为规划审批和规划管理提供了重要依据，发挥重要作业。但是，随着信息化的深入发展，计算机信息量不断增加，传统的数据库技术无法实现更高层次的分析处理。数据仓库(DW)、联机分析处理(OLAP)、数据挖掘(DM)技术是近年发展的数据管理和分析技术，它们与辅助决策系统结合能有效解决传统OA系统面临的问题。辅助决策系统(DSS)是信息系统的最新发展阶段，它具有数据处理功能又具有数值计算分析功能，达到了更高层次的对管理者的辅助决策能力。在当前各种信息量不断迅速增长的条件下，基于数据仓库技术的辅助决策支持系统，是实现海量数据的有效分析，辅助高层管理者进行分析决策的理想选择。
2 数据仓库与辅助决策系统概述
2.1 数据仓库
数据仓库(DW-Data Warehousing)概念创始人W.H.Inmon认为数据仓库就是面向主题的、集成的、不可更新的(稳定性)、随时间不断变化（不同时间）的数据集合，用以支持经营管理中的决策制定过程。数据仓库中的数据面向主题，与传统数据库面向应用相对应。主题是一个在较高层次上将数据归类的标准，每一个主题对应一个分析领域：数据仓库的集成特性是指在数据进入数据仓库之前，必须对数据加工和集成，这是建立数据仓库的关键步骤，首先要统一原始数据中的矛盾之处，还要将原始数据结构做一个从面向应用向面向主题的转变；数据仓库的稳定性是指数据仓库反映的是历史数据，而不是日常事务处理产生的数据，数据经加工和集成进入数据仓库后是极少或根本不修改的。
数据仓库是近年来兴起的一种新的数据库应用,它是从数据库技术发展为决策服务数据组织和存储的技术，极大地提高了决策支持系统能够存储的信息量和信息分析能力。城市规划数据仓库，通过面向规划编制、规划审批、证后管理等多个主题的信息库进行分析，为决策提供支持。
2.2 城市规划辅助决策系统
辅助决策系统(DSS -Decision Support System)是一个以计算机为基础的人机交互信息系统，它能够综合利用各种数据、信息、知识、人工智能和模型技术，辅助决策者解决半结构化或非结构化的问题。现在 DSS 已经成为计算机应用领域中最引人注目的内容之一。它综合运用了管理科学、运筹学、系统工程、人工智能和计算机学科，能够有效地改善管理人员的决策能力，提高决策的科学性和信息化程度。
传统的城市规划决策支持系统通常是建立在数据库(DB)为基础的关系数据库管理系统(RDBMS)上，基本上属于管理信息系统(MIS)的范畴；基于数据仓库的城市规划决策支持系统是把数据仓库、OLAP、数据挖掘、模型库结合起来形成的城市规划决策支持系统，它们集成的综合决策支持系统，将相互补充、相互依赖，发挥各自的辅助决策优势，实现更有效的辅助决策
3 系统设计
3.1 总体架构
整个数据仓库信息集成平台采用分层思想，由五个层构成：数据层、业务层、交换层、集成层和发布层。系统的各个部分通过基于Web服务的消息总线进行通信，很好的解决了各部分之间的松耦合关系，充分实现了基于系统平台总体集成的思想，系统总体架构如下：
图1 系统总体架构
3.2 数据仓库设计
数据仓库建设的首要任务是对数据源进行分析，我局业务数据分散，存放在多个数据库中（选址数据库、核定用地数据库、修详规数据库、建设工程规划许可证数据库、证后审批数据库等），数据查询或报表时，需跨多个业务数据库，不仅耗时多，而且容易发生错误。业务数据仓库是全部业务数据集合，通过面向多个城乡规划决策主题（含建设用地、建设项目、违法建设）的数据仓库，为辅助决策系统提供稳定、综合的数据服务。建设内容包括：数据与清洗、数据提取与转化、主题数据仓库存储与管理、数据前端展示。
图2 数据仓库体系结构
3.3 网络结构设计
辅助决策系统网络结构采用IPSec VPN技术与各个区县规划审批部门联网，将网络节点延伸至各个区县分局，局系统30个单位网络接入带宽高达100Mbps，不仅满足了局系统内部数据远程传输、信息共享和可视会商应用需求，而且为今后网络系统的进一步扩展奠定了坚实基础。
图3 网络结构图
4系统的主要功能及应用
4.1 规划项目展示平台
天津规划审批项目数据分散，在多个系统数据库中（业务审批系统、建设用地系统、空间资源信息系统），项目信息综合展示及各阶段指标（容积率、绿地率和建筑密度）對比能力差，操作时比较困难。为了解决规划审批项目的综合管理，建设规划项目展示平台，通过该平台，能够集中显示项目审批、规划成果、基础空间等各类数据和各应用系统的信息，实现跨平台信息集聚显示。
图4 总体展示功能 图5 单项目展示功能
4.2二三维对比功能
我局规划审批系统现有二、三维两种系统，为了把二、三维系统结合起来，采用胖客户端技术，对二维系统和三维系统进行融合，开发二、三维联动功能，达到二维数据和三维仿真数据对比查看的效果。三维总览实现所有建设项目审批区域的三维模拟仿真情景显示，实现 世界上的二维地图与三维数据的联动显示。三维信息显示实现的基本功能有：地图放大，缩小，漫游，视角的变化查看，地图水平方向与竖直方向上的旋转。
图6 三维和二维对比功能
4.3综合统计分析功能
为进一步提高天津规划审批部门决策水平，利用GIS技术、建模技术、人工智能技术、数据仓库技术，对城乡规划空间决策分析模型进行封装，在此基础上选取重要专题（如建设用地情况、规划选址、拆迁量估算、智能交通）进行系统开发。通过该系统建立，可实现快速、自动、精确为领导决策提供信息支持和工具支持。
图7 综合统计分析功能
5 总结
天津市综合辅助决策系统是对城乡规划信息化的进一步梳理、整合与提高。通过数据仓库技术和辅助决策相关技术，为远程、实时监控城乡规划、建设和发展提供一个高效便捷的管理平台。下一步，将继续结合城乡规划的工作需要和信息化技术的发展，进一步扩充和整合系统数据和功能，完善动态建库机制研究，逐步建立完善信息化的规划监督管理工作体系。
参考文献：
[1] 吴信才等编著. 地理信息系统设计与实现（第二版）[M]. 电子工业出版社，2009。
[2]（美）普雷斯曼 著，郑人杰 等译. 软件工程：实践者的研究方法[M].机械工业出版社，2007。
[3] 城市基础地理信息系统技术规范，2004 [M]。
[4] 李军，彭凯等.政务地理空间信息资源管理与共享服务应用[M]. 北京大学出版社，2009。
[5] 何建邦，蒋景瞳，池天河.地理信息共享环境的研究与实践[C]. 中国地理信息系统协会2001年年会论文集（“地理信息系统共享”专辑），2001。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。