一种高效城市规划容积率自动校正系统及方法

技术领域

本发明涉及智能城市规划技术领域，具体涉及一种高效城市规划容积率自动校正系统及方法。

背景技术

容积率是指一定地块内，总建筑面积与建筑用地面积的比值。容积率反映开发强度，是城市规划领域中经常研究的一项指标。在单个地块的容积率规划过程中需要综合考虑地块的区位、自然地形地貌的影响、地块的大小、周边公共交通支撑情况、人口、地块用地性质等众多因素；在整个城市尺度上的容积率规划还需要考虑整个城市人口规模、城市开发总量等问题进行宏观统筹考虑。以上研究的实现过程，需要借助大数据计算的分析，在传统的城市规划过程中，规划从业人员普遍使用AutoCAD、PhotoShop工具，因此往往会直接基于地块位置及规划整体安排直接设定某区域地块的容积率。

近年来规划从业人员逐渐开始使用ArcGiS工具，借助Arc MAP软件进行运算，但当前采用ArcGiS现有计算工具进行容积率的研究中，是基于地块的各类属性采用特定规则来进行地块容积率细化研究和设定，这就涉及到运算海量的图形斑块及对应的属性数据。而利用 ArcGis工具的单个计算流程耗时非常久，且由于其中各环节均需调用ArcGis不同计算过程，中间计算结果需要人为筛选或脚本处理后再进行后续的调用，这就导致整个校正后容积率计算过程极为耗时，对于熟练使用ArcGis工具的规划从业人员仍需耗时3-5个工作日，且人工参与计算过多容易导致计算出现遗漏和错误。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种高效城市规划容积率自动校正系统及方法，旨在规划从业人员对城市规划中容积率计算时，避免人工参与计算过多导致计算出现遗漏、错误，耗时较长的问题。

本发明提供的基础方案：

一种城市规划容积率自动矫正系统，包括：

数据导入模块，导入给定区域地块、强度单元和轨道影响范围文件；

预处理模块，将所述数据导入模块导入的给定区域地块、强度单元和轨道影响范围文件的各字段进行标准化，以获取标准化空间及属性数据；

空间关系处理模块，根据所述预处理模块标准化处理后的数据文件，获取不同类型数据文件空间相交关系；

规则引擎模块，根据空间关系处理模块获取的空间相交关系和给定区域地块属性，通过预设规则集获取基准容积率、各单项容积率修正系数、商住比例系数和轨道修正系数；

容积率修正模块，根据所述基准容积率、各单项容积率修正系数、商住比例系数和轨道修正系数对容积率进行修正，并计算出给定区域地块的综合容积率、商业容积率和居住容积率。

本发明基础方案的原理为：

为解决规划从业人员使用ArcGis工具计算地块容积率需要耗费较长时间，且人工参与计算过多容易导致计算出现遗漏和错误的问题。在本方案中，规划从业人员通过预处理模块对数据导入模块导入的给定区域地块、强度单元和轨道影响范围文件进行标准化处理，如系统处理的各数据强度单元均采用公顷作为面积单位，以获取标准化空间及属性数据；空间关系处理模块根据标准化处理后的数据文件，获取给定区域地块、强度单元和轨道影响范围等数据文件之间的空间相交关系，并根据此空间相交关系和给定区域地块属性，通过预设规则集计算出基准容积率、各单项容积率修正系数、商住比例系数和轨道修正系数；也即根据强度单元强度、给定区域地块面积、与轨道站点距离、商业/居住等属性，分别计算出预设规则集下各规则对应容积率的修正系数，最后根据计算出的各修正系数对给定区域地块的容积率进行修正，并计算出给定区域地块的综合容积率、商业容积率和居住容积率，即是输出所涉及容积率数据的校正结果。

需要说明的是，轨道影响范围信息给定区域地块中轨道辐射范围；本方案计算出的预设规则集下各规则对应容积率和修正系数具体包括基准容积率、面积修正系数、轨道修正系数、给定区域地块中商业与居住分别所占比例、基准商业容积率及基准居住容积率，也即是各单项容积率修正系数包括面积修正系数、基准商业容积率和基准居住容积率；预设规则集下的各规则包括面积规则、商住规则、轨道影响规则等规则。

基础方案的有益效果为：

(1)本方案中，通过高效城市规划容积率自动校正系统包括的数据导入模块、预处理模块、空间关系处理模块、规则引擎模块和容积率修正模块，实现对给定区域地块的自动获取处理，并对给定区域地块的各容积率自动校正后输出，避免了人工参与计算过多导致容积率计算出现遗漏、错误，耗时较长的问题。

(2)本方案中，高效城市规划容积率自动校正系统通过普通个人电脑、笔记本的算力即可支撑完成运行，不依赖大型服务器，系统导入对应的给定区域地块、强度单元和轨道影响范围等数据后一键完成计算，输出结果数据包含过程中各容积率修正系数、综合容积率、商业容积率、居住容积率等，使得本方案对于城市规划的容积率校正更加快速便捷，更加系统化。

(3)本方案中，高效城市规划容积率自动校正系统可作为插件，通过ArcGisToolBox 添加，方便安装且与系统工具使用类似，符合规划从业人员的使用习惯。

(4)本方案中，基于强度单元强度传导获取给定区域地块的基准容积率，使得规划中对于城市的整体强度涉及可以传导到具体的区域地块中，同一地块分别获得商业容积率和居住容积率，提升了强度单元强度的精细化控制，使得容积率计算更加准确。

进一步，所述给定区域地块、强度单元和轨道影响范围文件均支持图层Layer、图形SHP、地理信息数据库GDB格式。

高效城市规划容积率自动校正系统基于ArcGis工具，导入的各类型数据文件支持图层 Layer、图形SHP、地理信息数据库GDB等多种地理信息常见格式，使得系统适用于各种尺度的区域计算，适用范围广。

进一步，所述预处理模块还用于对非数据字段进行编码。便于规则引擎模块计算基准容积率、各单项容积率修正系数、商住比例系数和轨道修正系数，容积率修正模块计算给定区域地块的综合容积率、商业容积率和居住容积率。

进一步，所述空间关系处理模块，用于根据所述给定区域地块与强度单元的空间关系将强度单元的强度赋予地块，以及对所述给定区域地块与轨道站点在不同范围尺度的影响区间相交关系进行处理。

通过空间关系处理模块获取给定区域地块和强度单元的空间关系，将强度单元的强度赋予给定区域地块，避免强度单元强度继承的混乱，也即避免不同强度单元造成交叉继承，从而导致的强度单元中给定区域地块数据混乱。同时对给定区域地块和轨道影响范围之间的空间相交关系进行处理，便于规则引擎模块对基准容积率、各单项容积率修正系数、商住比例系数和轨道修正系数的计算。

进一步，通过所述给定区域地块的质心作为所述给定区域地块的位置特征。

通过给定区域地块的质心作为给定区域地块的位置特征，使得与强度单元的相交具有唯一性，避免强度单元强度继承的随机性。

进一步，所述预设规则集包括强度-容积率基准对应标准、地块商住类型-商业/居住比例标准、面积-商业/居住-容积率修正标准以及轨道容积率修正标准规则。

通过规则引擎模块，用于根据空间相交关系和给定区域地块属性，以及强度-容积率基准对应标准、地块商住类型-商业/居住比例标准、面积-商业/居住-容积率修正标准、轨道容积率修正标准规则，计算基准容积率、面积修正系数、轨道修正系数、给定区域地块中商业与居住分别所占比例、基准商业容积率及基准居住容积率。据此，可以便于系统计算出预设规则集中的各规则下对于容积率的修正系数。

进一步，高效城市规划容积率自动校正系统还包括：

建筑面积计算模块，用于根据所述给定区域地块面积、综合容积率、商业容积率和居住容积率分别计算出给定区域地块的商业建筑面积、居住建筑面积和综合建筑面积。

通过建筑面积计算模块计算出给定区域地块的商业建筑面积、居住建筑面积和综合建筑面积，便于规划从业人员更加了解给定区域地块商业建筑、居住建筑等，便于规划从业人员对整个城市人口规模、城市开发总量等问题进行宏观统筹考虑。

进一步，高效城市规划容积率自动校正系统还包括：

信息存储模块，用于存储所述规则引擎模块获取的基准容积率、各单项容积率修正系数、商住比例系数和轨道修正系数，以及存储容积率修正模块中的综合利用率、商业和综合容积率。

通过信息存储模块对高效城市规划容积率自动校正系统计算出的基准容积率、各单项容积率修正系数、商住比例系数和轨道修正系数、综合利用率、商业和综合容积率等各种数据进行存储，便于规划从业人员需要给定区域地块的数据时进行查询调取。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种高效城市规划容积率自动校正方法，该方法基于以上系统，该方法包括以下步骤：

导入给定区域地块、强度单元和轨道影响范围文件；

将所述给定区域地块、强度单元和轨道影响范围文件的各字段进行标准化，以获取标准化空间及属性数据；

根据处理后的数据文件，获取不同类型数据文件空间相交关系；

根据获取的空间相交关系和给定区域地块属性，通过预设规则集获取的基准容积率、各单项容积率修正系数、商住比例系数和轨道修正系数；

根据所述基准容积率、各单项容积率修正系数、商住比例系数和轨道修正系数对各单项容积率进行修正，并计算出给定区域地块的综合容积率、商业容积率和居住容积率。

附图说明

图1为本发明高效城市规划容积率自动校正系统一实施例的流程示意图；

图2是本发明高效城市规划容积率自动校正系统一实施例的结构示意图；

图3为本发明高效城市规划容积率自动校正系统中预处理模块一实施例的结构示意图；

图4为本发明高效城市规划容积率自动校正系统中规则引擎模块一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

在一实施例中，参照如图1所示，为高效城市规划容积率自动校正方法的流程示意图，该方法基于高效城市规划容积率自动校正系统，此系统可以直接搭载于计算机中，计算机中存储介质的存储器中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及分布式任务的处理程序。其中，操作系统是管理和控制样本终端设备硬件和软件资源的程序，支持分布式任务的处理程序以及其它软件或程序的运行。

在终端设备中，用户接口主要用于与各个终端进行数据通信；网络接口主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；而处理器可以用于调用存储器中存储的高效城市规划容积率自动校正的识别程序，并执行如图1所示的以下操作：

步骤S100，导入给定区域地块、强度单元和轨道影响范围文件；

步骤S200，将所述给定区域地块、强度单元和轨道影响范围文件的各字段进行标准化，以获取标准化空间及属性数据；

步骤S300，根据处理后的数据文件，获取不同类型数据文件空间相交关系；

步骤S400，根据获取的空间相交关系和给定区域地块属性，通过预设规则集获取的基准容积率、各单项容积率修正系数、商住比例系数和轨道修正系数；

步骤S500，根据所述基准容积率、各单项容积率修正系数、商住比例系数和轨道修正系数对各单项容积率进行修正，并计算出给定区域地块的综合容积率、商业容积率和居住容积率。

本发明实施例提供了高效城市规划容积率自动校正方法的实施例，需要说明的是，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

在实际应用中，参照如图2所示，高效城市规划容积率自动校正系统，包括：

数据导入模块10，导入给定区域地块、强度单元和轨道影响范围文件；

预处理模块20，将所述数据导入模块10导入的给定区域地块、强度单元和轨道影响范围文件的各字段进行标准化，以获取标准化空间及属性数据；

空间关系处理模块30，根据所述预处理模块20处理后的数据文件，获取不同类型数据文件空间相交关系；

规则引擎模块50，根据空间关系处理模块30获取的空间相交关系和给定区域地块属性，通过预设规则集获取基准容积率、各单项容积率修正系数、商住比例系数和轨道修正系数；

容积率修正模块60，根据所述基准容积率、各单项容积率修正系数、商住比例系数和轨道修正系数对容积率进行修正，并计算出给定区域地块的综合容积率、商业容积率和居住容积率。

在一实施例中，高效城市规划容积率自动校正系统以ArcGis插件形式实现，通过将插件打包为ArcGis工具箱tbx格式，该格式文件在安装有ArcGis软件的电脑上可直接添加到程序中，添加后出现在系统工具箱中。插件由ArcGis官方工具制作，通过将实现系统功能的Python脚本与可视化输入、输出界面结合，降低系统使用门槛。

本实施例中，数据导入模块10导入的给定区域地块与强度单元之间，采用空间连接方式，也即是通过将给定区域地块和强度单元在实际的地理区域位置中对应的空间关系进行连接，相对于相交关系的连接，大幅提高系统对空间关系处理的效率。

参照如图2所示，从数据导入模块10、预处理模块20、空间关系处理模块30、轨道修正模块40、规则引擎模块50、容积率修正模块60、建筑面积计算模块70和信息存储模块 80共八个模块，其中只有数据导入模块10需要用户操作，通过规划从业人员选择所需的区域地块、强度单元和轨道数据，并选择缓存文件目录作为流程中一些中间结果的存储位置方便后期调阅。选择完成后点击确定即可开始运算。

需要说明的是，本方案中的强度单元指的是将中心城区划分为多个强度单元区域，例如以重庆中心城区为例，将中心城区划分为5个强度等级，具体为强度单元一区、强度单元二区、强度单元三区、强度单元四区和强度单元五区，强度单元一区和强度单元二区主要为两江四岸核心区、传统商圈及周边地区、组团中心及周边地区、综合交通枢纽及周边地区、重要轨道交通节点及周边地区；强度单元五区主要为内环以外“两江四岸”地区、重要城中山体周边、“四山”及其周边地区、传统风貌区、历史文化街区及周边地区；强度单元三区和强度单元四区为城市其他区域。多个强度单元区域中居住用地和商业用地的基准容积率和容积率控制范围根据实际情况设定，例如在本方案中，强度单元一区的基准容积率可以是2.5；强度单元二区的基准容积率可以是2.5，可以控制容积率在3.75以下；强度单元三区的基准容积率可以是2.0，可以控制容积率在3.0以下；强度单元四区的基准容积率可以是1.5，可以控制容积率在1.2以下；强度单元五区的基准容积率可以是2.5，可以控制容积率在1.8 以下。

在一实施例中，参照如图3所示，预处理模块20将所述数据导入模块10导入的给定区域地块、强度单元和轨道影响范围文件的各字段进行标准化，以获取标准化空间及属性数据，具体可以是

(1)数据标准化，如基于面积校正容积率的规则中使用面积以公顷为单位，则这里需要将给定区域地块面积进行单位转化。

(2)添加后续计算过程中涉及的带运算字段，此字段包括最后结果输出所需要的输出字段和在处理过程中需要的过程字段。

(3)非数值字段编码供后续计算使用，对非数值字段编码包括三部分，其一是将强度从如高强度区的字符串形式编码为整数；其二是城市建设用地分类名称的编码，这个字段的取值较为复杂，测试数据中的可选值较多，共有7860种，不利于后续计算，因此基于字段取值特征*_*_(商)(住)的基本格式将本字段重新编码为四类，分别为居住用地、商业用地、住商用地、商住用地，并分别映射成正整数；其三是轨道覆盖范围的编码，对于轨道站点区分普通站与换乘站，而轨道影响范围随距离逐渐衰减，准确计算一方面衰减速率难以测算，另一方面在后续容积率校正时计算量增加较大，因此本方案选择分区间做归一化，可以定义 300米范围是站点影响的核心范围，600米范围受到一定影响，超过600米不受影响。

在一实施例中，空间关系计算模块主要计算两个空间关系：

(1)给定区域地块与强度单元的空间关系，判断给定区域地块包含于哪个强度单元之中，此处需要注意的是，由于一般给定区域地块中会有较多的地块和强度单元，采用相交再根据相交结果将强度单元的强度赋值给给定区域地块耗时较久；因此，本方案利用ArcGis 工具中的空间连接，根据空间的相对位置直接将强度单元的强度赋值给关联的给定区域地块。另外，对于跨越多个强度单元的地块，在空间连接的过程中采用地块的质心作为判断与强度单元相交的标准，可以有效避免相交判断的随机性。

(2)给定区域地块-轨道的空间关系，由于上述实施例中定义轨道的影响范围为300米与600米两个范围，因此就给定区域地块与轨道的这两个影响范围分别做空间连接，最终将影响范围与轨道类型的编码赋值给相交地块。

在一实施例中，参照如图2所示，高效城市规划容积率自动校正系统还包括轨道修正模块：通过轨道覆盖修正给定区域地块容积率的过程，需要注意不同轨道站点以及不同尺度影响范围的重叠，对于重叠情况可以进行重叠区域或者区域影响取最大值，本系统采用以区域影响取最大值，影响因素设定距离大于类型，及影响因素中换乘站300米大于普通站300米，普通站300米大于换乘站600米，换乘站600米大于普通站600米，最终将不同类型的轨道在不同范围覆盖的影响转换成单一因素问题，并将相交关系值赋予给定区域地块。

在一实施例中，参照如图4所示，规则引擎模块50主要包括基于分类的商住比例分配规则，以及强度-容积率基准规则、面积-分类-容积率修正规则和轨道容积率修正规则。

基于分类的商住比例分配规则如下表1：

表1

给定区域地块强度对应容积率基准VR

表2

商住用地与住商用地的基准容积率从上述基于分类的分配规则与居住/商业的基准容积率推导得出，给定区域地块强度对应容积率基准VR

面积容积率修正系数阈值与分类相关，居住-面积修正系数γ

表3

商业-面积修正系数γ

表4

与容积率计算基准类似，商住用地与住商用地的面积修正系数通过推导得出，γ

轨道容积率修正系数γ

表5

容积率修正模块60上述实施例中所得的基础数据与修正系数，通过将居住用地与商业用地的分配比例为0与1，容积率的修正可以通过矩阵运算的形式完成，可以有效统一运算形式并加速运算，最终公式如下可得容积率VR：

同理可分别得到居住建筑容积率VR

VR

VR

建筑面积计算模块70根据建筑面积等于容积率乘以给定区域地块面积的方式分别计算得到综合建筑面积、居住建筑面积及商业建筑面积。

信息存储模块80主要是建筑面积与容积率作为系统的主要输出进行存储，而面积修正、轨道覆盖及修正、分配比例等中间数据也可以进行保存方便后续进行研究优化。

本发明的高效城市规划容积率自动校正系统搭载于终端设备上运行，终端设备包括：存储器、处理器、通信总线以及存储在所述存储器上的高效城市规划容积率自动校正程序：

所述通信总线用于实现处理器和存储器之间的连接通信；

所述处理器用于执行所述高效城市规划容积率自动校正程序，以实现上述高效城市规划容积率自动校正方法的步骤。

此外，本发明实施例还可以提出一种计算机可读存储介质，应用于计算机，该计算机可读存储介质可以为非易失性计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有高效城市规划容积率自动校正程序，所述高效城市规划容积率自动校正程序被处理器执行时实现如上所述的高效城市规划容积率自动校正方法的步骤。

其中，在所述处理器上运行的高效城市规划容积率自动校正程序被执行时所实现的步骤可参照本发明中高效城市规划容积率自动校正方法的实施例，此处不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。