CN1979545A - 一种城市规划数字报建软件系统 - Google Patents

Abstract

提供一种城市规划数字报建软件系统。该城市规划数字报建软件系统由图形设计辅助模块、图形属性输入模块、图形几何数据信息检查模块、图形属性数据信息检查模块、辅助规划指标统计输出模块几大模块组成。该软件系统采取VBA方式开发，嵌入AutoCAD软件环境，统一代码版本方便开发、维护与部署使用。系统定义了完备的规划数字报建数据标准，通过软件程序，辅助创建标准化数据，经过在CAD图形数据上录入标准化属性数据，通过计算机自动实现数据完备性与一致性的检查，能对规划指标进行自动准确统计和分析，辅助城市规划设计数据图文一体数字化上报审批。应用本系统可以极大减轻设计和审批人员的指标量算负担，并提高和保证了量算精度。

Description

一种城市规划数字报建软件系统

一、技术领域

本发明涉及一种城市规划数字报建软件系统，是一种不仅规定了城市规划数据标准，并通过计算机程序，对图形属性一体化的规划设计数据在生产、传递、审核过程中进行标准化和自动化辅助的一套软件辅助系统。

二、背景技术

近年来，政府信息化建设不断推进，作为最先应用电子信息技术的政府部门之一的城市规划管理部门，近年来也在积极探索更深度的信息化改革。城市规划管理系统通常包括以下几个子系统：①办公辅助子系统；②数字报建审批子系统；③GIS应用子系统；④多媒体应用子系统。这些系统环环相扣，从规划局内部到外部，构成了完整的城市规划管理信息系统。虽然不少城市均建立了规划管理系统，但是因为数字报建审批系统与规划局外部关系密切，跨越设计单位和规划管理部门两个层次，应用环境复杂，需求多种多样，需要有足够的灵活性，又需要必要的准确性，实施较为困难。因此，多数城市并没有完整的推广数字报建审批，多数的规划审批管理工作仍然停留在纸图或其替代品电子图件文件的审批和管理阶段，无法做到图文统一，无法切实解决面积量算工作量大，且不够准确、错漏率高的问题，造成指标计算的结果可靠性不够，为规划管理工作带来不小的困难。

在已实施的规划数字报建项目中，经常存在针对不同用户设计软件版本，开发方需要编写不同版本的数字报建软件；维护方需要同时维护多版本软件，缺乏技术力量；用户方软件选择受到限制，操作习惯受到较大影响，需要反复培训，花费较大精力。从而使数字报建全面实施的推进工作困难重重。

三、发明内容

1.发明目的

本发明的目的是：提供一种功能较完备，能够辅助设计、图形属性数据一体化生产、自动检查数据是否符合标准、自动量算面积统计设计指标，开发、部署、维护方便，成本低廉，具有灵活性可以自定义，嵌入用户原有设计环境，不对用户原有设计操作习惯造成过多改变，适合推广的规划数字报建软件系统。

2.技术方案

为达到以上发明目的，经过讨论研究和反复实践，本软件系统最终确定方案如下：

运行环境：系统运行环境基于Autodesk AutoCAD for Windows系列软件，考虑到建筑单位的使用习惯和条件现状，系统要求能够在AutoCAD 2000(R15.0)直到AutoCAD 2007(R17.0)及未来版本上运行。根据AutoCAD平台上二次开发的特点，考虑到核心代码移植的方便简单，使用COM方式进行开发，核心程序使用AutoCAD内置VBA功能进行开发，针对不同版本的特点，配合不同的简单(不超过200行代码)辅助程序实现全部功能。核心程序代码一致，在各版本间不需要移植和重新编译代码制作安装程序，使用统一的安装包，并向未来更高版本的AutoCAD软件无缝兼容。

数据组织方式：实现数值、文本数据与图纸图形数据间的强关联，严格避免出现关联错误。这一方式类似GIS的空间-属性数据相关联的组织方式，但是建筑报批数据更加复杂，而且会出现变长和变数量的记录，所以组织方式并不完全一样。经过探讨，系统使用AutoCAD的通用XData数据存储能力，通过自定义数据组织方式，对属性数据进行存储和管理。

通过分析，确定了系统使用的图形数据标准为“没有自相交的PLline(LightWeight Polyline)”，所有开发与运行均基于此，为了方便使用，在本系统内，还将提供方便用户将原自有数据向标准数据进行检验、转换、修正等操作的一系列工具。

系统主要提供以下几方面核心功能：

1)绘图与数据标准化辅助功能：

■将Circle、Arc、Line和SPLine转换成PLine(Light Weight)

■提取若干图形线条的外边界线(最大轮廓线)

2)数字报批核心功能：

■建立标准化图层，定义每个标准图层内的数据类型和组织结构

■提供友好的用户界面向图形数据挂接属性数据

■检查图形本身是否正确，标准层间、图形间的拓扑关系是否正确

■检查图形上所挂接的属性是否正确

■根据图形上挂接的属性，自动统计生成地块与楼栋、楼层报表

3)用户操作辅助功能：

■提取单栋建筑某层的所有图形边界线，方便检查校验

■将已经输有属性的建筑楼栋和楼层根据属性数据进行三维拉伸，以起到直观的效果

■将选中的标准层对象列表，并列出主要属性以供总览，并根据需要控制其显示与否

4)审批辅助功能

■自动检查数值标注的准确性

■自动对调入的标准红线图和用户数据分别作统一着色处理，方便审批人员进行对比

■自动对调入的前轮方案图与用户本轮方案数据分别作统一着色处理，方便审批人员进行对比

■提供加入批注功能，方便审批人员与设计人员交流

根据需求分析与系统设计，系统的标准操作流程也就由此确定了。系统的典型操作主要分以下几步：

1)工作人员通过安装，将软件安装到用户计算机中，挂接到指定AutoCAD辅助设计软件平台中。

2)设计单位用户通过软件提供的功能，创建标准化图层，手工或采用AutoCAD自有功能勾画，或通过图层归并、边界提取、线形转换功能，转换已有设计数据到标准化图层中。

3)设计单位用户通过图形几何数据信息检查，发现并修正所制作数据中所存在的几何图形单体错误、几何图形间关系错误。

4)设计单位用户通过属性录入功能，录入标准化图层中图形所对应地物的属性数据。

5)设计单位用户通过属性数据信息检查，发现并修正所制作数据中所存在的属性数据信息错漏问题。

6)设计单位用户通过指标计算功能，通过计算机自动计算出设计方案的各项统计指标，与设计要求进行对比，若符合要求，即可进入下一步骤，若不符合要求，可以先行修改方案.

7)设计单位用户根据规划管理部门要求，可以将计算指标输出为统计表，并单独打印或插入到设计图件文件中，以电子和/或纸质出图的方式报送规划管理部门审批。

8)规划管理部门使用本软件系统，对设计单位上报的图文信息进行自动重新核算，辅助核对各项设计要求和设计指标是否符合规定。对自动检查发现的错误，本软件系统可以自动输出错误报告，辅助审批人员工作。

在确定本数字报建软件系统基本结构和业务流程的基础上，考虑到有些需求可能是随时间，随系统的推广和应用而不断变化的。系统的有些运行参数，甚至可能需要随着政策的变化而进行调整，所以必须有有效的处理这些可变因素，建立灵活的处理规则和处理方式。因此，本系统以高度可定制的设计理念为指导，构建了较为复杂和精致的规则解释和执行系统，来应付这些灵活的情况。具体体现在：

1)所有系统参数，均存放在一个统一的、仔细定义的数据库文件中。

2)系统的运行参数，包括一些计算系数等，都被仔细定义和描述在单独的数据表中以供随时修改

3)标准层的信息被仔细定义和存储在特定的数据表中

4)通过分析需求，确定了3种特殊字段，包括：使用类型、停车情况、夹层情况。其余为普通字段，指只具有一个数值的字段。

5)每个标准层中所需挂接的字段(包括普通字段和复杂字段)及其类型也被仔细定义在一张表中，并可根据需要增减

6)每个普通字段(非复杂字段)均可拥有自己的计算规则，我们称作“自动规则”，用来自动计算和生成其值。

7)每个图层的对象在输入属性时，都有属性有效性的判定规则，同样通过数据库表加以定义，极大地增加了程序的灵活性。

8)在判定图层间拓扑关系的时候，同样通过数据库中特定表来确定判定规则，规则可以由用户自由增减(通常由管理员完成，不需对程序做任何修改，只需更改数据库条目既可)。

9)在进行属性判断时，也通过一套在数据库中定义的规则来进行，灵活可靠。

10)输出报表采用模版文件输出的方式，方便用户自定义不同风格和样式的报表，符合应用习惯。

由以上设计思路所确定的系统内部结构相关性联系图如附图2所示。

3.有益效果

应用本规划数字报建软件系统的有益效果主要有：

1)通过应用本系统，对数据进行自动检查和自动统计计算，大大减轻了设计人员和审批人员的工作量，并解决了复杂图形面积难以人工精确量算的问题，提高了城市规划报建审批工作的客观性和科学性。

2)本软件系统使用COM结构设计开发，在可预见的未来很长一段时间内，则其兼容性和代码可充用性都极具优势。极大得统一了用户的使用体验，降低了开发人员的开发难度，也极大地降低了维护人员的工作量。

3)本系统大部分功能可以直接通过修改配置数据库进行定制，方便维护人员维护，便于定制推广。

4)因为对关键性的功能都进行了层次结构的封装，所以功能的扩展也相对比较容易。

5)由于直接以AutoCAD为操作平台，可以不对用户原有的设计操作习惯产生过大影响，减小用户抵触情绪，通过集成其它AutoCAD功能或第三方提供的增强功能，可以更加方便CAD制图操作。

6)系统对数据的操作不采用第三方自定义实体，也不采用加密方式，所有数据存储方式均采用AutoCAD提供的标准方式。在采用自动检查的方式保证数据的一致性和完备性的基础上，第三方程序可以方便的读取本软件系统处理的标准化数据，进行更深入的加工利用。

7)作为一个较完备的数字报建软件系统，本系统制定了严格的、但可扩展的数据标准和数据结构。方便与其它应用系统数据迁移与集成，充分体现的数字报建系统在规划审批与规划管理领域内发挥重要作用的优势所在。

◆本系统的可定制性设计与开发模式，很容易集成更多的报建功能，如日照分析等。从而为建筑单位提供了将更多业务与功能统一操作的集成应用。

◆对于规划部门，通过与规划管理、GIS应用等结合，可以为办公自动化、数字城市等应用提供有力的支撑。

四、附图说明

附图1：房屋建筑属性结构示意图

附图2：原型系统内部相关性联系示意图

附图3：图层信息表样表

附图4：属性录入对话框配置表内部关联关系示意图

附图5：原型系统运行截图——动态生成的属性录入对话框，及不合法属性录入出错提示

附图6：挂接在AutoCAD图形实体上的XData属性数据样例

附图7：原型系统层间关系检查所用配置表

附图8：原型系统运行截图——报表统计输出用户对话框

附图9：规划数字报建软件系统、规划数据与规划管理流程相关示意图

五、具体实施方案

为了保证系统在符合设计实施思路和技术方案的前提下具有充分的灵活性和通用型，在系统实施主要解决了以下难点：

1)地物图形属性录入对话框自动生成技术

通过在系统配置数据库里设置合适的项目，系统对不同图层自动根据配置项目生成不同的属性录入对话框。

如附图3所示，该图层信息表是所有图形信息检索的入口，它描述了标准图层的相关信息。

本表通过“图层对应对话框类型编码”和“图层规则组代码”两个字段分别与属性字段定义表和有效性判定规则表相关联。完整的关联关系如附图4所示。

2)属性数据分类与属性存储方式

经过分析与测试，本系统将属性数据使用AutoCAD提供的XData功能进行存储。通过组织合适数据结构，对图形所表示的地物进行表达，组织为多条“属性名”-“属性值”形式的描述信息，对如附图1所示的多层次的属性，属性层次信息存储在“属性名”中，在数据存储时，将属性名与属性值成对存入图形实体的XData中(如附图6)。通过设计编写合适的函数，实现方便的检索和统计计算。

对复杂属性的处理相对是比较固定的，比如使用类型输入时，将自动更新相对比例。输入停车用地类型时，自动计算给出建议值，更新夹层信息时，更新使用类型所占比例等等。对所占比例更大的简单属性的处理则相对非常灵活，不仅可以根据预设规则计算数值，也可以根据判断规则来对其有效性进行验证，以在很大程度上避免属性输入错误(如附图5)。

附图6显示存储在一个地上建筑标准层中的实体的XData信息的一部分。其间的单价号(“@”)起分割之用。在属性名称里第一个@后的数字表示“层叠数”。层叠数是一个特殊的字段，是根据规划建设图形的特有性质而设计的。层叠数用来表示同一图形在一个楼栋中表示不同的楼层段。如：一栋高层共10层，其中1-2层为商业用层(这里称为A)，3-5层是住宅(这里称为B)，6层是一些服务设施，但是房形(图形)与3-5层完全一致，7-10层又是与3-5层一样的住宅楼层(B)，则在绘制图形时，只需要绘制2个标准层图形即可。图形A层叠数为1，楼层范围为1～2；图形B层叠数为2，第1层叠的楼层范围为3～5，第2层叠的楼层范围为6～6，第3层叠的楼层范围是7～10，这样即可对数据进行简单明了的描述，也为系统后续的统计操作提供了坚实的基础。

3)图形检查机制

图形检查分为两部分：图形自身检查和图形间拓扑关系检查。其中，拓扑关系判定作为图形有效性判定的关键技术，是整个图形检查的关键。

图形检查主要检查图形自身的一致性和完备性。系统数据标准定义所处理的所有图形为封闭的PLine，所以，当检测到可以转换为PLine的简单图形时，将在提示用户后自动进行转换。若遇到无法转换或需要用户手工干预转换的图形，则给出详细提示信息(如SPLine)。其次，当检测到图形存在自相交的时候，给出错误提示，请用户修订；若仅是存在重叠点，则程序在给出提示后可以根据用户需要自动修订这一常见问题。在判断封闭(Closed)的时候，根据AutoCAD的定义，存在以下几种情况：

a)首点尾点相重合，但是Closed被设置为否

b)首点尾点不相重合，但是Closed被设置为真

c)首点尾点相重合，且Closed被设置真

程序为了操作方便，在严格保持图形不变的情况下，将前两种情况自动修订为最后一种，为后续操作创造一个一致的环境。

在图形间拓扑关系得检查上，我们设计了一个较仔细的判定方法，我们将本系统中进行判定的拓扑关系进行了仔细分类。考虑折线A与折线B间的空间关系为如下表1所示。

边线	其它详细情况	空间关系
			无相交	A-B＝A	A与B相离
A-B＜＞A	A包含B
		有相交		交点完全是节点●A-B＝A●A-B＜＞A且A-B＞0●A-B＝0且A＝B●A-B＝0且A＜B	两者有公共顶点或公共边●A与B相外接●A包含B●A与B完全一致●A被B包含
存在不是节点的交点	A与B相交(存在部分重叠)

【表1】图形间关系分类表

程序在设计的时候就考虑到对PLine的完备支持，所以在计算时可以处理所有的LightWeight Polyline图形数据，包括包含Arc段的PLine数据，都能进行正确的处理。

由于对每种情况进行了定义，所以在使用时，可以通过黑/白名单的方法进行分析。如前文所述，系统功能中有一项即是检查图形间的拓扑关系有无存在错误，系统设计了一个黑名单的方法加以执行这项功能。首先，在层间需查找关系定义表中，定义需要进行检查的层组(可以是不同层间也可以是同一层间)；其次，在层组规则列表中，定义需要查出的“黑名单”关键字。如附图7所示。

如附图7所示，左边表中定义了层组编号为1的层组是“01_总用地边界”与“01_总用地边界”这一组，表示在“01_总用地边界”层内部查找关系，右边表中定义了在本次查找中需要查找的关键字有Cross、Self_Intersect、Coinside、Same和Contain。这种定义表示，在总用地边界这一层中，不允许存在相交、相接、相包含和相同这几种空间关系，当然更不允许出现自相交的情况。通过这种机制，可以对判定规则进行严格的定义和控制。

4)报表自动统计输出

因为本系统涉及若干数据统计工作，所以特别设计了统计操作函数来进行简单高效的数据统计操作，主要功能如下：

a)对某一层中的对象操作

b)可以对某两个属性设置白名单(如，栋号为一组值，所属地块为另一组值)

c)对指定属性求值

d)可以求和、最大、最小或有层叠的最大、最小值

通过本统计操作函数，绝大部分统计工作都可以非常方便的完成，极大地提高了设计的方便和通用性，对指定楼栋进行统计输出的操作也变得易如反掌。如图8所示，为报表输出对话框。

本系统的报表输出部分使用Microsoft Word作为标准输出方式，自动根据模版文件创建报表输出Word文档。

在解决技术难点的前提下，逐步完成系统各功能模块设计，并组合成完整的软件系统，完成系统功能模块及其组合，各主要功能间关系如附图2所示。

参考附图9，在进行规划数字报建项目推广之前，设计人员协同管理部门与设计部门，进行充分调研，了解当地用户习惯，通过对系统参数进行修改，尽量符合当地工作习惯，设计符合当地需求的标准数据结构和统计报文模版，对系统进行定制。定制使用说明书，并将软件分发到设计单位，对设计单位人员进行必要的简单培训。

设计单位用户收到并安装本数字报建软件系统，使用本系统设计辅助功能模块对已有设计数据加工、转换，通过系统的图形检查功能检查修正后，生成标准化的图形数据。再利用系统提供的属性录入功能，录入相关规划设计地物的属性。通过属性检查无误后，即可进行指标计算，若指标计算发现问题，部分指标不符合设计要求，即当及时返回调整设计数据，利用系统提供的一系列自动查询、自动提取、自动更新功能进行设计更改，然后再通过正常流程检查和核算各项指标数据，达到要求之后，即可递送规划审批部门。

规划审批部门也可以利用本软件系统提供的功能，对设计单位报送的指标进行自动重新核算，以杜绝弄虚作假行为，也减少了审批人员的工作负担，极大地提高了量算的精确性。在审批过程中，若发现问题，可以使用本系统将错误列表自动输出成word文件并打印加盖公章后递回设计单位，也可以使用本系统提供的功能在图面直接添加批注送回设计单位。

通过审批之后，本系统输出的标准化数据可以直接送入规管系统入库，也可以通过集成的或者第三方的数据接口程序转换、输出为其它格式的数据进行进一步处理。

Claims (9)

1.一种城市规划数字报建软件系统，由图形设计辅助模块、图形属性输入模块、图形几何数据信息检查模块、图形属性数据信息检查模块、辅助规划指标统计输出模块几大模块组成。其特征在于它定义了完备的规划数字报建数据标准，并通过软件程序，辅助创建或转换已有非标准设计数据成为标准化报批数据，经过在CAD图形数据上录入标准化属性数据，并通过计算机自动实现数据完备性与一致性的检查之后，能对规划指标进行自动准确统计和分析，进行城市规划设计数据数字化的图文一体化上报审批。

2.如权利要求1所述的城市规划数字报建软件系统，其特征是所述标准化规划数字报建数据包括图形数据与描述图形所对应地物的各类属性的属性数据。

3.如权利要求2所述的城市规划数字报建软件系统，其特征是各类数据标准通过内嵌配置数据库进行定义，具有可以由管理人员随时根据需要增加、删除、调整数据标准和检查规则的能力。

4.如权利要求3所述的城市规划数字报建软件系统，其特征是能够根据用户定义规则，对标准数据几何形体间拓扑关系进行有效的判断和检查。

5.如权利要求2所述的城市规划数字报建软件系统，其特征是通过自定义模版，将各项设计指标统计结果输出为Word格式统计表，方便报送审批。

6.如权利要求2所述的城市规划数字报建软件系统，其特征是输出数据完全是标准AutoCAD数据，不含有自定义实体，任何第三方软件程序通过必要的通用CAD数据处理步骤都可以完整读取和恢复必要的信息。

7.如权利要求2所述的城市规划数字报建软件系统，其特征是其作业程序是：

1)通过实地调研，根据用户需求与用户习惯，通过修改系统参数、模版，对系统进行定制，修编使用说明书，并进行用户培训。

2)通过分发安装，将软件安装到用户计算机中，挂接到指定AutoCAD辅助设计软件平台中。

3)设计单位用户通过软件提供的功能，创建标准化图层，手工或采用AutoCAD自有功能绘制，或通过图层归并、边界提取、线形转换功能，转换已有设计数据到标准化图层中。

4)设计单位用户通过图形几何数据信息检查，发现并修正所制作数据中所存在的几何图形单体错误、几何图形间关系错误。

5)设计单位用户通过属性录入功能，录入标准化图层中图形所对应地物的属性数据。

6)设计单位用户通过属性数据信息检查，发现并修正所制作数据中所存在的属性数据信息错漏问题。

7)设计单位用户通过指标计算功能，通过计算机自动计算出设计方案的各项统计指标，与设计要求进行对比，若符合要求，即可进入下一步骤，若不符合要求，可以先行修改方案。

8)设计单位用户根据规划管理部门要求，可以将计算指标输出为统计表，并单独打印或插入到设计图件文件中，以电子和/或纸质出图的方式报送规划管理部门审批。

9)规划管理部门使用本软件系统，对设计单位上报的图文信息进行自动重新核算，核对各项设计要求和设计指标是否符合规定。对自动检查发现的错误，本软件系统可以自动输出错误报告，辅助审批人员工作。

8.如权利要求1所述的城市规划数字报建软件系统，其特征是与AutoCAD计算机辅助设计软件平台紧密结合，在用户使用本软件过程中，可以完全照常使用AutoCAD及其它第三方扩展所具有的功能。

9.如权利要求1所述的城市规划数字报建软件系统，其特征是使用一套源代码，可以在AutoCAD2000版本以上的任何现有AutoCAD计算机辅助设计软件平台上运行而不需要修改源代码，未来的AutoCAD软件只要支持VBA，均可平滑升级使用本软件系统。

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