城市规划中模型与数据库设计
数字化城市数字地图及空间数据库建设
数字化城市数字地图及空间数据库建设摘要：数字化城市主要依托于三维技术与当前新测绘技术的应用，通过相关数据收集、整理形成数字地图与空间数据库，为城市建设规划、土地管理的等方面提供有力依据。
文章通过对数字城市进行分析，探讨数字地图与空间数据建设策略。
关键词：数字城市；数字空间；空间数据；数据库引言“数字城市”出现于20世纪末,并在21世纪掀起数字城市建设的热潮。
数字城市是指对城市空间组合和结构实现信息化,从而达到综合统一的管理与开发。
数字城市是现代化发展的产物,对城市地理空间数据进行有组织的规划设计,并统一管理,这实现了资源的有效利用,同时增加了信息的共享性,也对城市规划建设有一定的作用,是城市可持续发展的体现。
1数字城市概述现代信息技术不断发展，我国产业结构也在不断优化发展，对城市管理、文化建设等产生很大影响，当前发展中，信息化建设已经成为城市发展重要趋势。
信息化城市主要是建立数字城市，将作为现实城市虚拟参照，并借助遥感技术、地理信息技术、GPS技术等对城市地物信息进行采集分析，将采集信息进行虚拟仿真，从而建立虚拟数字化城市，与现实城市功能相同，能自动采集和分析信息，从而为政府城市规划决策提供有效数据，并能辅助处理城市规划发展中的问题，更好地为公众服务。
城市智能化和数字化趋势更加显著，对数字城市研究也越来越多，三维数字城市技术在城市规划中发挥着一定的辅助作用，对研究意义深远。
2数字化城市数字地图及空间数据库建设策略2.1现代数字化城市测绘近年来我国城市不断的高速发展,对城市规划测绘的要求也越来越严格,大多城市规划测绘技术较为落后,已经不能满足高速发展的城市需求。
为满足城市规划测绘的工作效率,同时城市规划测绘也需要不断的开拓创新发展。
因此建立地理信息系统,从而完善城市规划测绘向现代化数字城市的健康发展。
在建设地理信息系统的过程中,首先要完成:硬件方面:包括计算机的服务器、外显设备、遥控感知设备、存储设备等。
基于CIM_的城市规划辅助决策系统研究与实现
Science and Technology & Innovation｜科技与创新2024年第07期DOI：10.15913/ki.kjycx.2024.07.034基于CIM的城市规划辅助决策系统研究与实现谢梓威1，郭登亮2，赵遐龄3（1.湖南畅图信息科技有限公司，湖南长沙410221；2.湖南省地质地理信息所，湖南长沙410008；3.湖南省水文地质环境地质调查监测所，湖南长沙410100）摘要：研究了基于CIM（City Information Modeling，城市信息模型）的城市规划辅助决策系统实现的关键技术，包括模型轻量化、场景优化与加速绘制及基于空间的规划分析算法技术；介绍了系统的总体架构，以及一种适应规划业务需求的数据库设计。
在系统实现方面，介绍了场景组织浏览、景观视线分析、规划方案评审及规划辅助分析等模块的实现。
实践表明，该系统在城市规划决策中具有较高的可行性和实用性。
关键词：CIM；辅助决策系统；城市规划；地理信息系统中图分类号：TU984；TP311.52 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）07-0123-03城市规划的决策是一个复杂的过程，需要考虑环境、经济、社会等众多方面。
传统的城市规划决策方式主要依靠二维图纸和简单的工具，具有一定的局限性，难以满足复杂城市规划的需求。
CIM是以BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）、GIS（Geographic Information System，地理信息系统）、IoT（Internet of Things，物联网）为核心组成的信息技术综合体，可以对城市进行全时空、多尺度的数字化表达[1]。
CIM技术可以提供包括地理空间数据、建筑数据、环境数据等全面的数据支持，同时还可以通过虚拟可视化的方式，呈现城市规划的效果和影响，帮助决策者更好地理解城市的状态和发展趋势。
实景三维模型在城市规划管理中的应用
实景三维模型在城市规划管理中的应用摘要：随着地理信息技术应用的不断深入，城市发展的相关行业中高度抽象的二维地理信息逐渐满足不了用户对真实性和立体感知等相关业务的需求，而直观的空间三维地理信息逐渐得到各行业的青睐。
三维地理信息能够避免二维图形在复杂环境中的思维局限性与片面性。
具有真实几何信息和纹理信息的城市三维模型在满足用户可视化要求的同时也能够为城市规划分析提供科学的依据。
关键词：实景三维模型；城市规划管理；应用前言倾斜摄影测量技术，是对传统摄影方式的一种创新，它不再局限于以单一相机，而是通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时获取多个不同角度的影像，是近几年发展起来的一项高新技术。
本文以新疆拜城县项目为例，对实景三维模型的应用进行探讨，利用成都睿博D2倾斜相机，搭载在大疆M600pro飞行器上获取影像。
该系统搭载有垂直、前视、左视、右视、后视共５个相机，可同步获取５个方向的航空影像，其前、后、左、右4个方向为倾斜角度45°的侧视影像。
通过飞行计划制定、飞行拍摄、数据下载、ＰＯＳ解算、初始外方位元素计算、数据校验等过程，为后期倾斜影像的制作提供了标准的格式的数据。
1、倾斜摄影影像获取1.1航摄仪本摄区使用成都睿博D2倾斜相机进行航摄，该航摄系统是由成都的睿博公司生产，主要搭载有垂直、前视、左视、右视、后视共５个相机，可同步获取５个方向的航空影像，其前、后、左、右4个方向为倾斜角度45°的侧视影像，相机及参数如下。
相机性能及参数：总像素：≥120Mpix；重量：≤0.9kg；体积：≤198mm*95mm；ccd尺寸：23.5*15.6mm；正射镜头焦距：22mm倾斜镜头焦距：35mm存储器总容量：≥320GB；CCD数量：5pcs；曝光间隔：≤1s；速度拷贝速度：大于70m/s；数据预处理：能够自动生成blocks文件，一键入导入建模软件；下托式减震大疆m600pro能够定时、定距采样；1.2飞行平台根据摄区气候、地貌等条件，本项目选用大疆M600PRO一架。
城市规划空间数据模型的构建研究
城市规划空间数据模型的构建研究作者：蒋敏朱召法来源：《硅谷》2013年第17期摘要城市运行是一个开放的复杂系统，城市运行所涉及的信息具有明显的时空性特点，此外还有多主体、多因素、不可预测性的特点。
城市空间信息在互联、互通、互用、等方面仍然存在一定的问题，成为了限制城市建设综合运行管理的瓶颈，这为城市空间信息的采集、处理、分析和决策等提出了挑战，通过建立城市规划空间数据模型可以有效的实现城市信息的互联互通，更好的服务于城市的发展需要。
关键词城市规划；空间模型；构建中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）17-0081-02现代城市作为政治、经济、文化、科技和信息中心，是劳动力、资本等基础设施高度聚集，同时也是人流、资金流、物资流等信息流高度交汇的区域。
基于及时、准确和完整的信息要求，实现全面覆盖、顺畅、高效的运行指挥、控制和沟通城市空间管理体系，能够快速的解决城市运行中出现的问题，维护社会的稳定，减少因为城市运行问题所带来的各种损失，为城市正常运行提供有力的技术保障。
通过构建基于城市运行规划空间的数据模型，实现信息的快速准确流通，及时发现和解决运行中的问题，成为了现代城市运行的关键系统。
1 建立城市空间数据模型的意义在我国城市规划一般分为战略性的规划和实施性的规划，对于城市规划来说，建立数据模型具有重要的意义。
通过建立城市空间数据模型可以把空间中的地理信息、属性信息、图形信息等有效的组织起来，实现对空间信息的表达、存储和管理。
随着网络技术的快速发展，一般的数据模型已经不能够满足城市发展和运行的需要。
因为这些模型不能够满足详细描述客观世界的需要，不能够满足一些比较深层次的查询和决策的需要。
城市空间模型主要针对的是城市空间信息的处理，它包含了地理空间信息、社会基础信息等信息内容，城市空间信息具有多样性、多层次，满足不到部门和人民群众的要求。
城市空间数据模型是一个非常宏大的过程，它涉及到了空间地物的位置、特征和周围环境之间的相互关系，它还包括了人口、环境、经济、资源等社会基础信息，除此之外它还包含了其它行业的专门信息，所以其信息量巨大，而且其模型的结构非常复杂。
GIS技术在城市规划中的应用
GIS技术在城市规划中的应用摘要：随着社会的发展，推动了城市化进程的不断加快，现阶段，生态城市建设缺少统一的理论体系来对生态城市设计实践进行指导，生态城市规划建设过程中使用新科技、新技术的手法相对局限，例如，GIS运用也只是仅仅局限于一些零散的设计方案上，并没有渗透到整个城市的规划设计与应用当中。
关键词：城市规划；GIS技术；生态城市引言通常情况下，在城市规划的过程当中，因为城市规划的不同需求以及不同城市的实际情况，因此在规划编制以及规划管理的过程当中都会受到多种因素的影响，从而使得城市规划在成果实际应用的过程当中具有一定的局限性，这在一定程度上增加了城市规划的难度。
因此，相关工作人员在针对其设计的过程当中必须要结合具体的实际情况，例如城市的地理空间问题等。
针对不同的成果数据进行分析整理，高效地利用数据的针对性，从而进一步构建完善且统一的成果数据库，提升规划编制过程当中成果资料的应用效率。
除此之外，还可以有效地帮助相关工作人员以最快的速度对城市规划的资料进行有效的对比与分析。
通过数据支持的形式为后续的编制工作提供有效的参考。
在这一平台的建设过程当中，相关工作人员必须把地理空间作为整个建设过程当中的基础，并且把整合平台工作作为平台建设的核心问题来对待。
1 GIS概述GIS是对地理环境进行研究的一门学科，主要是针对地理环境中的各个要素进行整合分析，将地理环境中的空间地理位置相应情况与对应的社会环境以及经济走势相结合。
通过广泛的搜集信息与资料，将各个地理要素进行深度挖掘、匹配，并且将地理要素与社会现实地质因素融合到一起进行研究，从而能够深层次把握社会发展过程中所需的城市设计因素。
在数据要素的整合上，进行更深层次的信息获取、整理、储存等，加之互联网技术的发展，地理信息系统已经开始运用到工程建设领域各个方面。
GIS主要的概念结构如图1所示。
图1 GIS概念框架构成2 GIS技术在城市规划中的应用2.1应用GIS地理信息系统查询城市测绘信息在城市测绘工作中应用GIS地理信息系统可实现对地理空间信息快速准确查询，GIS地理信息系统具有多种查询功能，可根据属性进行图形查询或根据图形进行属性查询，也可以进行混合查询。
城市空间数据库建设中数据模型的研究探讨
中心 ， 它是一个集成 了数据 和其上 操作 的独立 的逻 辑单元 。 数据 库技 术在发展 中为了适 应应 用多元化 的要求 ， 吸取了面 向对 象的思想 ， 目前 比较成熟 的就是对象关 系数据库 。 １ １ 对象关 系数据库管理 系统 （ Ｒ Ｂ ） ． Ｏ Ｄ ＭＳ 在空 间数 据管理
用的是 第一种 方式 ， Ｍｉ ｏｔ ｉ ｔ 以 ｃ ｓ ｔ ｒ Ｊ和 Ｇ ｏｒｐ ｙｓ为基：
（） １ 支持某一核心 的面向对象数据模 型 ；
平 台建立的数据采集 生产 体系 ， 现 了对 地形 、 质工 程和 实 地 管 网信息 的数据库管 理 ， 由于对 软件 平 台过分依 赖 ， 但 使得 其他专业性较强 的应用 ， 如规划用 图依 然有所不便 。对外还 是采用提供传统 的地形 图数据格 式文件 的方 法 （ Ｄ 如 ＷＧ格 式） 在数据共享上缺乏普遍性 ， ， 不利于实 际应用 。
层结 构、 对象功 能 、 数据 管理 实用程 序 以及 Ｊ Ｖ Ａ Ａ存 储过程 。
建立城 市地理信息 系统 中首先 需要确 定的。经过分 析， 在项 目中我们选取 了 １５０基础地形图作 为描述整个城市概貌 的 ：０ 数据依据 ， 描述的最终 成果 即构成一 个数据 库 ， 我们称 作“ 城
个由元素 、 几何体和层组成 的层次结构 。 层 由几何体构成 ， 几何体 由元 素组成 。元素 是几何体 的 基本 组成部分。一个几何体就是一个用户 空间特征 的表示 ， 是基 本元素的有序集 合 。这样 一个 几何体 可 以 由一 个单一
元素组成 ， 可以由多个 同类 或异类 的元 素组成。层是几何 也
领域 的解决方案
种： 一是 图形 与 属 性 内 容 分 离 ， 比如 Ａ ｔ Ａ ａ ｕｏ Ｄ Ｍ ｐ与 Ｍｉ Ｃ — ｃ ｓ ｔ ｎ系列 ； 是 图 形 与 属 性 共 同 存 储 在 数 据 库 中， ｒ ｔｉ ｏ ａｏ 二 如
如何进行地理信息系统的空间数据库设计
如何进行地理信息系统的空间数据库设计地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）作为一种集成多种数据和空间信息的信息系统，已经广泛应用于城市规划、自然资源管理、环境保护、交通规划等领域。
而空间数据库设计是GIS中非常重要的一部分，它涉及到数据的组织、存储和处理，直接关系到GIS的性能和效率。
本文将探讨如何进行地理信息系统的空间数据库设计。
一、需求分析在进行空间数据库设计之前，首先需要进行需求分析，明确系统所需要存储的数据种类和数据量。
根据用户的需求，确定需要存储的地理对象类型，例如建筑物、道路、河流等。
同时还需要考虑数据的更新频率以及对数据的访问需要。
二、数据模型选择在设计空间数据库时，需要选择适合的数据模型。
目前常用的数据模型有层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型等。
根据具体的需求和现有技术水平，选择合适的数据模型。
一般来说，关系模型是较为常用的一种模型，它可以通过表格来存储地理空间数据和属性数据，方便数据的管理和查询。
三、空间索引设计在地理信息系统中，空间索引是提高查询效率的关键。
通过适当的空间索引设计，可以大幅提升数据查询的速度。
常用的空间索引方法包括R树、四叉树和网格索引等。
根据系统的特点和查询需求，选择合适的空间索引方法，并进行索引的构建。
四、数据存储与组织在进行空间数据库设计时，需要考虑数据的存储和组织方式。
一般来说，可以采用关系型数据库进行数据存储，并建立合适的表结构。
对于大规模的地理空间数据，可以考虑采用分布式存储方式，将数据分布在不同的物理节点上，提高系统的扩展性和性能。
五、数据完整性与一致性地理信息系统的空间数据库中通常涉及大量的数据，因此需要确保数据的完整性和一致性。
在进行数据插入、更新和删除时，需要进行相应的约束和验证，确保数据的有效性和正确性。
同时，还需要进行数据的备份和恢复，以防数据丢失或损坏。
六、安全性与权限控制在进行空间数据库设计时，需要考虑数据的安全性和权限控制。
城市规划智能优化与决策支持系统设计
城市规划智能优化与决策支持系统设计随着城市化进程的加速，城市规模不断扩大，城市发展问题也日益复杂多变。
为了实现城市的可持续发展，并提高城市规划的科学性和准确性，设计一套城市规划智能优化与决策支持系统成为当今城市发展的重要任务之一。
一、系统架构设计城市规划智能优化与决策支持系统需要建立一个完整的架构，在整个流程中实现信息的高效传递和数据的智能分析。
系统架构应包括以下组成部分：1. 数据采集和处理模块：收集城市规划方面的各类数据，如地理信息、人口分布、交通状况、环境指标等，并对数据进行处理和整合，确保数据的准确性和完整性。
2. 智能算法和模型模块：通过建立合适的模型和算法，对采集到的数据进行智能分析，实现城市规划过程中的决策支持。
包括城市发展模拟、规划优化、交通流量预测等方面的模型和算法。
3. 可视化展示模块：将智能分析的结果以直观、可视化的方式展示给用户，帮助用户更好地理解和评估城市规划方案的优劣，为决策提供参考依据。
4. 用户交互界面：设计友好、易于操作的用户界面，方便用户进行系统操作和查询相关信息。
用户可以通过此界面进行规划方案的制定和优化等操作。
二、功能设计城市规划智能优化与决策支持系统的设计应包含以下基本功能：1. 数据管理功能：实现对城市规划相关数据的采集、存储和管理。
根据不同的数据来源和类型，建立相应的数据库和数据仓库。
2. 规划方案制定功能：提供规划方案制定的功能模块，用户可以通过输入相关的限制条件和要求，生成满足条件的城市规划方案。
3. 规划方案评估功能：通过合适的模型和算法，对规划方案进行智能分析和评估。
综合考虑城市发展需求、环境保护和资源利用等因素，给出规划方案的优化建议。
4. 规划方案优化功能：对已有的规划方案进行优化处理，找到最佳的解决方案。
利用智能算法和模型，对规划方案进行调整和改进，提高规划的科学性和可行性。
5. 决策支持功能：根据智能分析的结果，提供决策支持，帮助决策者做出明智的决策。
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模型与数据库设计
数字城市建设是城市重要的空间数据基础设施建设，是数字中国地理空间框架的重要组成部分，能够直接服务政府部门、企事业单位和社会公众，提高公共管理、突发事件应急、科学决策能力及共享服务水平。
并能够推动数字城市向智慧城市转变。
数字城市以各种比例尺地形图为基础，充分运用现代测绘高新技术和计算机网络技术，建设多尺度、多分辨率、多种类的城市空间数据体系，构建统一的、权威的城市地理信息公共平台。
城市地理信息系统建设是城市空间框架建设的核心。
是对城市的多源数据进行有效、合理的整合，为各类与地理位置有关的应用部门提供统一的地理空间信息公共平台。
基础地理信息数据库作为数字城市的重要空间信息模块，通过不同模型结构提供多种分辨率的空间和时间维度上地理信息，服务于多种应用领域。
基础地理信息数据库由基础地理信息数据、数据管理系统以及软硬件支撑环境等组成。
基础地理信息数据主要是指通用性较强，功能共享需求最大，能够被测绘相关行业采用作为统一的数据空间定位和空间分析的基础单元。
主要包括地理信息数据进行定位的地理坐标系格网；表达自然地理信息的地貌、水系、植被；表达社会地理信息的居民地、交通、管线、境界、特殊地物、地名等要素。
基础地理信息数据同采用的地图比例尺有关，随着比例尺的增大，基础地理信息的覆盖面更加广泛细致。
基础地理信息数据管理系统是以实现数据的基本输入、编辑、查询、浏览、分析、统计、输出以及更新维护为目标，对以各种不同的技术手段获取的不同格式、类型的基础地理信息数据进行采集、编辑处理和存贮，从而对城市多源基础地理信息数据进行有效整合，为城市中与测绘需求相关的部门（国土、城市规划、测绘、林业和农业等部门）提供基础地理信息服务，为各类社会经济信息的整合、共享提供专业、通用的地理空间信息公共平台。
地形数据库建设是基础地理信息系统的重要组成部分，是其它专业地理信息系统或数字城市的定位基础。
该类数据库将国家基本比例尺地形图中表达的各类自然地理和社会地理信息要素，包括定位基础、水系、居民地及设施、交通、管线、境界、地貌、植被与土质、注记等，按照统一的标准进行分类编码，以一定的规则分层，并对各要素的空间、属性信息及相互间的空间关系等数据进行采集、编辑、处理。
1.城市基础空间数据的组成
城市空间基础数据是各类城市地理信息系统的基础框架, 它主要包括了全要素的基础
地形图数据、正射影像数据及地下管线数据三部分。
1. 1 基础地形图数据
基础地形图数据是指矢量化的线划图, 主要包括: 测量控制点、居民地、工矿及附属设施、交通及附属设施、管线及附属设施、水系及附属设施、境界、地质地貌、植被九大类的内容。
它既包括以矢量结构描述带有拓扑关系的空间信息又包括以关系结构描述的属性信息。
它全面反映了城市的自然地理条件和社会经济状况, 可作为人口、环境、交通、报警等其他专业信息系统的空间定位基础。
1. 2 正射影像数据
数字正射影像是具有正射投影性质的数字影像。
它是经过对像元纠正、影像镶嵌等一系列处理后形成的影像平面图, 带有坐标格网和图廓整饰, 其上可叠加线画要素、文字注记等。
较传统的地图而言, 正射影像图具有信息量丰富、直观易读等特点;它生产周期短, 现势性好。
主要用于宏观规划、资源普查、环保管理等。
1. 3 地下管线数据
地下管线是城市的重要基础设施, 城市管线资料的准确、完整与否, 直接影响着城市的
规划、建设和管理。
同时它也是其他各类专业管线地理信息系统建设的基础。
1. 4 元数据
在建设城市空间基础数据的过程中为能更好的实现空间基础数据的共享及对空间基础数据更有效的管理和维护, 我们还应当重视对空间数据元即元数据的建设。
元数据
( Metadata) , 是关于数据的内容、质量、条件和其它特性的数据, 有时也称为描述数据或诠释数据。
2.城市综合体数据库设计
2．1 数据库设计技术路线
基础信息数据收集
数据检查分析
数据库结构设计
数据库编辑整理
质量检查
数据入库
将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即概念模型的过程就是概念结构设计，它是整个数据库设计的关键。
描述概念模型的有力工具是E -R 模型。
下面采用E—R 模型来描述概念结构。
城市规划图形资料自成体系，可以作为独立任务展开设计建库，其数据库设计可以采用传统的实体-关系（ER ）模型，该模型自70年代以来，被公认为数据库设计最有效的方法。
实体是指在一个计算机系统中，用于描述实际事物的计算机语义对象。
ER 图用来描述实体之间的关系，一般采用名词表示实体；动词表示实体间的关系（如“连接到”、“由...组成”、“是...的类型”等）。
虽然可以用文字叙述的方式表示实体关系，但采用示意图表示实体关系，是一种更加直观、生动的方法。
按照ER 模型，可以把城市规划图形资料分解为如下的实体类别。
基础底图：
建筑物、工矿企业建筑物和公共设施、独立地物、道路及附属设施、管线和栅栏、水系及附属设施、地貌和土质、植被；
市政管线图：
给水（给水管、给水附属设施）、排水（排水管、排水附属设施）、燃气（燃气管、燃气附属设施）、电力（电力线、供电网、电力附属设施）、电信（电信线、电信局）； 道路交通：
城市道路（道路路段、交叉口、交通控制设施、停车场、公交线路、公交车站、点状附属设施、线状附属设施）、铁路（铁路线、铁路站场、点状附属设施、线状附属设施）、公路（公路路段、公路交叉口、点状附属设施、线状附属设施）
规划资料：
总体规划（用地规划、道路交通、市政工程、竖向设计、其他）、分区规划（用地规划、道路交通、市政工程、竖向设计、其他）、控制性详规（用地规划、道路交通、市政工程、竖向设计、其他）、总平方案、建筑方案（平面图、立面图、剖面图 、施工图、竣工图、效果图、市政方案）、用地红线图。
2.数据库E -R 模型
我们通过相关的规划资料和信息，可以简单设计关于城市综合体的数据库E -R 模型： 城市综合体数据系统
后台管理
新增 修改 删除 数据查询 区域数据 单体数据 总
体
数
量 分布状况 总体规模 类型 业态布局 建设规模 地理位置 消费产值。