城市与区域规划模型系统(URPMS)研究

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1、1城市与区域规划模型系统（URPMS）研究顾朝林 南京大学城市与资源学系210093人文地理否是否1999 年 2 月 1 日城市与区域规划模型系统（URPMS）研究人文地理城市规划2000 01 2002 12 6。0顾朝林 1958 06 男教授 1995 10 （025）3593730南京大学 1987 12博士 英语 俄语中国科学院地理研究所研究员，博士生导师；中国区域科学协会常务理事；中国城市科学研究会理事、建设部高等城市规划学科专业指导委员会副主任委员，中国城市规划学会区域规划与城市经济学术委员会委员、区域规划组组长城市与区域规划，数学模型，城市地理信息系统22 年 6。0 万 2

2、001 年 12 月一、研究的目的、意义和成果的预计去向传统的城市与区域规划受地理学“经验归纳法” 、建筑学“形象思维法” 和经济学“理论演绎法”的影响较大，实际工作中比较注重定性分析， 对定量分析的应用不足。八十年代初， 计算机技术在我国城市规划界逐步得到推广和应用，其发展历程可划分为四个阶段：19791982年的理论准备阶段；198287 年的实际应用和发展阶段；198790 年的巩固与反思阶段；1990 年以后的大发展阶段（陈燕申，1995）。当前，各种与 规划有关的应用软件在城市与区域规划领域的应用已经开始普及，但拥有自己知识产权的软件却很少。本项目旨在开发面向城市与区域规划数据分析软

3、件的城市与区域规划模型系统（URPMS）。其功能介于以 GIS 软件和通用的数据分析 软件之间，以城市与区域规划模型功能为核心，同时包括空间数据分析并向与城市规划 CAD 和 SPOT 影像应用衔接努力。 这样，它既弥补了 GIS 软件统计分析功能和专业模型功能相对薄弱的不足，又克服了通用数据分析软件，如 SAS（Statistical Analysis System）、SPSS (Statistical Package for Social Sciences)等缺乏专业模型功能的弱点。目前，国内已有各类城市规划设计院及咨询机构 1000 多个，区域和国土规划单位 400多个，土地规划设计院近

4、 200 处，从事 规划、计划的人 员超过 60000 人。URPMS 系统是国内第一个面向城市与区域规划的数学模型系统软件，它也可用于经济学、管理学、地学、生物学等相关学科的统计分析和数学模型运算。URMPS 系统开发也得到建设部城市规划司、科学与技术发展司的大力支持，可在城市规划系统内推广应用。二、研究课题所涉及的科学领域，国内外达到的水平，存在的主要问题；本课题的学术思想、立论根据、主攻关键及独到之处当前国外商品化的地理信息系统（GIS）软件和统计分析软件很多，但普遍缺乏城市与区域规划方面的专业模型功能。因此，我们研究的 URPMS 是一个以数据分析和专业模型功能为主体的软件系统，目的是

5、为城市与区域规划工作者提供一个实用的数据分析工具。目前，我国自行开发的城市规划应用软件，主要集中在城市 GIS 和城市规划管理信息系统，并且几乎都是在国外 GIS 工具软件的基础上进行的二次开发。比如，由十堰市建委和中国城市规划设计院 19911992 年建立的以 PC ARC/INFO 和 dBase IV 为支撑软件的十堰市城市规划与管理信息系统（徐红等，1994）；北海市城市信息系统（申学军，1994）；建设部信息中心开发的基于通用 GIS 软件平台上的城市规划管理信息系统（郝力，1995）；以MapInfo、AutoCAD 和 FoxPro 为基础平台的广州珠江新城土地开发信息系统（丁

6、建伟等，1995）；建立在 Genamap 平台上的济南市城市规划管理信息系统（张启来等，1995）；以ArcCAD 和 AutoCAD 为基础开发的基于 GIS 的城市规划专题制图系统（周勇前等，1995）；1989 年同济大学陈秉钊教授主持设计的苏州城市规划与建设管理信息系统；广州城市信息系统（林炳耀，1991）等等。然而，城市与区域规划中经常用到的数据分析、评价、模 拟、预测软件，国内还没有成功的软件推出。见于文献的有北京大学地理系刘闯设计的辅助决策系统（林炳耀，1991）和区域分析微机辅助系统（曹桂发，1992）。后者采用模块化结构，用 FORTRAN77 语言开发，3具有统计数据和地

7、图数据的简单分析功能，提供的分析模型十分简单；前者仅侧重与决策分析。上面提及的城市信息系统中，有的也具有 专业模型功能，但均不 够系统。鉴于目前国内尚不存在成熟的城市与区域规划数据分析软件软件，而实际规划中对该类软件的应用又十分迫切（特别是城市交通规划、土地类型分析和规划、城市人口预测中的数据处理），城市与区域规划模型系统（Urban and Regional Planning Modal System, URPMS）是我们研究与开发的一套拥有自主版权、面向城市与区域规划的数学模型软件系统。【主要参考文献】1. A.G. Wilson, 1974, Urban and Regional Mod

8、els in Geography and Planning, John Wiley & Sons, London.2. The Models and Process of Object-Oriented Design, Cadre Technologies Inc. 1990.3. An Introduction to Teamwork. Educational Services, Cadre Technologies Inc. 1990.4. Software Development Methods - Analysis & Design. Cadre Technologies Inc. 1

9、991.5. 陈燕申，我国城市规划领 域中计算机应用的历史回归 与发展，城市 规划，1995 年第 3 期。6. 徐红等，十堰市城市规划与管理信息系 统，城市 规划， 1994 年第 3 期。7. 申学军，信息技术在北海城市 规划中的应用， 城市规 划，1994 年第 5 期。8. 朱俭松，城市交通规划中引言 电子计算机技术的初步体会和 经验，城市 规划，1988 年第 1 期。9. 徐巨洲，十年城市交通规 划回顾与展望，城市 规划，1989 年第 6 期。10. 周勇前、陈军，基于 GIS 的城市规划专题制图，城市 规划，1995 年第 2 期。11. 郝力，产品化“ 城市规划管理信息系统”

10、的认识与实践，城市规划， 1995 年第 2 期。12. 丁建伟等，广州珠江新城土地开 发信息系统研究，城市规划，1995 年第 2 期。13. 张启来等，济南市城市规 划管理信息系统的设计与开 发，城市 规划，1995 年第 5 期。14. 林炳耀，论我国城市和区域信息系 统的开发和建设， 经济 地理，1991 年第 3 期。15. 曹桂发，地理分析方法库 及其应用研究，地理科学，1992，第 12 卷 第 2 期。三、 研究内容，工作方案（包括采取的措施、技术路线、进度安排、拟达到的技术指标、提交成果方式）1、已开发产品内容URPMS 的核心功能是规划模型和数据分析，包括各种空 间数据分析

11、模型（以多元统计分析模型为主）、城市规划模型和区域规划模型。此外，系 统还包括数据的输入、输出功能，它是系统与其它软件和数据之间的接口。具体包括：（1）空间数据分析 （2）区域规划模型 （3）城市规划模型 数据预处理功能 趋势预测模型 层次分析法 常用统计分析 人口簇生存模型 城市化水平分析法 回归分析 基本经济模型 城市职能结构分析模型 判别分析 迁移与分配模型 城市等级规模分析模型 聚类分析 投入产出模型 系统相对熵分化度测定法 主成分分析 单约束重力模型 规划方案评价模型 因子分析 双约束重力模型 城市交通模型 对应分析 平面区位模型 城市用地评价模型 训练迭代法 网络区位模型 城市群演

12、化模型 资本组成分析 系统动力学模型 城乡人口迁移模型 对数线性模型 线性规划模型 线性洛吉模型(logit) 多目标规划模型 线性概率模型(probit)42、研究内容及关键技术A.城市与区域规划模型系统再开发，重点解决该模型系统与城市规划图形系统的衔接，推出 URMPS 2.0 版；B.在 ARCINFO 和 MAPINFO 平台上二次开发城市规划计算机辅助设计支持系统； C. SPOT 遥感影像与二次开发城市规划计算机辅助设计支持系统和城市与区域规划模型衔接。3、进一步开发设想在“城市与区域 规划数学模型系 统” 开发的基础 上，应用城市地理信息系统方法和计算机辅助设计技术，进行：A.

13、城市与区域规划模型系统再开发，重点解决该模型系统与城市规划图形系统的衔接，推出 URMPS 2.0 版；B. 在 ARCINFO 和 MAPINFO 平台上二次开发城市规划计算机辅助设计支持系统；C. SPOT 遥感影像与二次开发城市规划计算机辅助设计支持系统和城市与区域规划模型衔接。4、进度安排本项目计划两年完成。2000 年重点解决该模型系统与城市规划图形系统的衔接；2001 年在ARCINFO 和 MAPINFO 平台上二次开发城市规划计算机辅助设计支持系统。5、拟达到的技术指标A.数据输入以电子表格实现，操作灵活。充分支持多文档界面，可以同时打开任意个数据文件，仅受内存容量的限制。因而

14、可以同 时操作多个数据体，方便地在各个数据文件之间利用剪切板传递数据或进行数据比较。可以同时对多个打开的数据体进行处理；B.完全支持开放式数据库连接（ODBC），能 够读取的数据 库种类仅取决于操作系统和数据库驱动程序。不仅可以读取多种数据库，而且还可以将数据文件写入数据库。通过数据库文件，可以和支持数据库的多种软件进行数据交换；C.支持对象连接和嵌入（OLE）；D.具有丰富的模型方法库。系统提供 30 多种数据分析模型和城市与区域规划专业模型；E. 操作简便。所有模型均提供默认参数设置和错误操作提示；F. 电子表格提供完善的编辑功能，包括剪切、复制、粘贴、撤销、删除行/列，插入行/ 列。这些

15、功能在系统剪切板上实现，因此可以和其它的支持电子表格的软件，如SPSS、Excel 等， 进行数据交换。G.全汉化界面。6、成果方式（1）推出 URMPS 2.0 版；（2）出版“城市与区域 规划数学模型系 统” 专著。四、已有工作基础和实验室条件1、已有工作基础（1（ URPMSURPMS 是以面向对象（城市与区域规划）的思想进行系统设计，以目前流行的面向 对象的语言 Microsoft Visual C+ 开发，运行在 32 位的 Windows 95/Windows NT 操作系统5平台之上。本系统全面支持开放式数据库互联（ODBC）和对象连接和嵌入（OLE ）技术。与城市与区域规划数学

16、模型系统设计的三个基本功能相对应，结构上由三大模块组成数据输入模块、处理分析模块和数据输出模块。数据 输入模块和数据分析模块之间有数据预处理模块，负责数据预处理，功能包括标准差正规化、极差正规化、数据中心化、 对数变换、百分比变换等。处理分析模块又由三个子模块组成，分别为统计分析模块、区域 规划模块和城市规划模块。本软件十分注重与其它软件的数据交换功能，充分支持数据库读写，同 时也考虑了 OLE 技 术，以支持与其它应用软件的连接，如统计制图软件 Microsoft Excel, Lotus 等；GIS 软件 MapInfo, ArcView 等。与其它 软件的数据交换方式包括数据库文件、普通文件、系统剪切板等多种途径。（2（ 城市规划与区域开发模拟实验室在校领导和 211 工程办公室的帮助下，南京大学城市规划与区域开