一、城乡规划向国土空间规划的转变
规划行业经过多年的转变，从原来的城市规划到城乡规划，一直到现在我们称之为国土空间规划。国土空间规划体系的指导性文件，来自《中共中央 国务院关于建立国土空间规划体系并监督实施的若干意见》。一起重新复习下相关内容：
“建立全国统一、责权清晰、科学高效的国土空间规划体系，完善新时代国土空间开发保护制度，优化国土空间开发保护格局，科学布局生产空间、生活空间、生态空间，是加快形成绿色生产方式和生活方式、推进生态文明建设、建设美丽中国的关键举措，是坚持以人民为中心、实现高质量发展和高品质生活、建设美好家园的重要手段，是保障国家战略有效实施、促进国家治理体系和治理能力现代化、实现“两个一百年”奋斗目标和中华民族伟大复兴梦的必然要求。”
国土空间规划，为我们提出了很多新的要求，具体包括：指导思想全面调整、编制审批体系调整、技术标准体系调整、法规政策体系调整、实施监管体系调整。在此基础上，出现了六个方面的转变，分别是：平台基础的转变、关注重点的转变、发展模式的转变、管控手段的转变、编制成果的转变、工作组织的转变 [1 国土空间规划技术应对的六大转变] 。在这里面，从技术层面，我们可以关注两条：平台基础、编制成果。
在平台基础上面，关注四个方面：第一，规划全过程全面转入GIS基础平台；第二，以“三调”作为“底数底图”，统一自然资源调查现状和规划分类技术标准；第三，对现行“土地利用总体规划”和“城市总体规划”实施情况进行评估，并加强风险评估工作；第四，以“双评价”作为规划前提。 [1 国土空间规划技术应对的六大转变]
在编制成果上，注重建立全国统一的国土空间基础信息平台，以及全面开展国土空间规划监测评估预警管理系统建设。这些都需要强大的GIS功能作为支撑。
（1）国土空间规划体系在建立伊始，就已经严格对接了真实世界的面貌，换句话说，统一数据标准，统一工作底板，以“三调”作为最基础的数据，摸清整个国土空间的现状，这是规划的起点，这个起点的建立，依赖大量的GIS工具和技术，而他的成果，也是GIS的成果格式，成果的载体，从城乡规划的图纸，变成了空间规划的数据库。
（2）在空间规划编制过程中，对于国土空间的各类研究，包括规划实施评估、双评价、生态红线划定与永久农田保护、城镇开发边界划定等内容，每一条线、每一个面域、每一个指标都与现实空间严格对应，并且需要一套科学有效的方法体系进行推演，而在这其中能够胜任这个工作的，是大量的数据分析工作，而这只能依赖于GIS技术工具实现。
（3）对于信息化平台的建设，需要应用逻辑的搭建、数据库建设与融合、前端与后端设计开发、算法模型等内容，在其中，除了传统的IT工作之外，需要熟悉GIS与空间规划逻辑的“产品经理”，团队协作，策划、开发、建设、运维整个监测、评估系统。自此后数据就是鲜活的，平台是持续运转的，规划成果具有了工具产品特征。
目前，单就国土空间规划的编制而言，已从传统规划的CAD时代，全面过渡到GIS工具时代，而且这种过渡是不可逆的，同时又是不断升级的。
二、从CAD逻辑到GIS逻辑的转变
规划设计领域以往最常用的工具就是AutoCAD软件，而CAD的意思是：计算机辅助设计，Computer Aided Design。从字面意思上可以看出，这个定义强调的是“设计 Design”，而设计这个词汇给我们的感觉就是思考、创造、绘制、图像、未来，是一种对现实世界或者未来世界的描绘。
这种描绘只是简单抽象，结果就是，第一，属性比较单一，除了长度、高度、色彩等几何属性，无法展示更多属性，第二，抽象导致和真实世界并不能够完全一致，例如拓扑关系无法表达，线、面属性经常混杂，经常需要填充图案才能生成面域边线。不过，他的文件倒是比较单一：dwg，只有一个文件，带走十分方便。
进入国土空间规划GIS逻辑之后，最大的变化，是我们要在三调的基础上，理清用地属性与权属，各类空间管控必须与真实世界相一致。换句话说，如果CAD是在作画，那么GIS就是在做一个真实世界的信息映射，也就是所谓的“数字孪生”，这不是一个简单的工作，所以GIS的全称是：“Geographic Information System”。
使用GIS工具是一个系统性的工作，包含了各类数据的采集、储存、管理、运算、分析、显示、描述。总结来说，CAD是设计逻辑，面向未来的构思，绘制一张画布；而GIS是系统逻辑，反映现实，面向数字孪生。
GIS是地理信息系统，数据文件相对复杂，以ArcGIS为例，我们经常用的是shp文件，很多软件都兼容这个文件格式。一个普通的shp文件，一定伴随几个和他同文件名，但是不同后缀的文件，包括：shp、dbf、prj、sbx、shx、sbn等等。
科普一下，shp文件存储了点线面的几何属性，dbf存储了他们的数据属性，而prj文件，则存储了这个文件的坐标系统（坐标系统是学习gis的一个门槛，但是只要听一堂完整的介绍课，自己实践一下，基本就能跨过这个门槛了），其余文件的则是他的索引，这几个文件，shp、dbf、shx，丢失一个，就会无法读取数据。
另外，除了shp文件，我们提交更多的是数据库。数据库文件具有拓扑结构，可以检查数据是不是合乎我们的规范，数据库可以建立网络数据，用来做网络分析。
数据库在ArcGIS里面有两种常用的格式，mdb和gdb：mdb数据库比较简单，也是只有一个文件，传来传去不会丢文件；而gdb数据库虽然在ArcGIS里面显示是一个文件符号，但他其实在你的资源管理器里面，是一个文件夹，里面分布着一堆各种各样编号的文件，如果要分享gdb数据库，那就要整个文件夹复制走。
GIS数据库，含有大量的属性信息，这是CAD无法做到的。在《省级国土空间规划数据库标准》、《市县级国土空间总体规划数据库标准》、《国土空间规划数据汇交要求》等文件里面，都对数据库做出了明确的要求，而且提出了数据坐标、数据格式等要求，成果必须要入库才能提交，这成为以后的常态。
三、国土空间规划中的GIS应用领域
国土空间规划中，三调数据已经存在了GIS数据库里面，这决定了贯穿整个规划编制，都是GIS工具在发挥作用，如果从大的层面进行划分，国土空间规划中的GIS应用可以分为这几个部分：
1、基础数据库建设
基础数据库建设从三调数据库开始，我们将基础数据转换为国土空间规划用途分类，建立国土空间规划的“一张图”系统。在这个过程中，多规合一，也要求我们建立统一的数据库标准，对图斑进行比对，并分析冲突原因，设立调整原则进行合并。同时，以往大量使用CAD软件进行绘制的规划图，都要通过数据转换的方式，导入GIS系统并进行检验。
2、规划编制
规划编制中，非常重要的一个环节就是“双评价”环节：资源环境承载能力评价和国土空间开发适宜性评价。而双评价环节则是通过大量的空间分析，为每一个空间用地的格子进行打分，其中涉及到大量的数据，包含了生态、土地资源、水资源、气候、环境、灾害、区位，数据的多样性，使得只能通过栅格分析来进行，而栅格分析是GIS类软件的强项，由于存在《双评价技术指南》，对评价流程进行了详尽的指导，所以如果数据完备的情况下，这个工作比较好开展，他是重要的基础工作内容之一。
区位优势度评价，来自：【双评价学习笔记】城镇适宜性—区位优势度评价
另外，在进行规划编制之初，就要对以往的规划进行评估，国土空间规划实施评估是国土空间规划编制的重要基础性任务，主要目的是对现行各类空间规划的实施情况开展评估，摸清已有规划实施情况和现状存在的问题，为国土空间规划编制奠定基础。这里面面对大量的空间数据，GIS具有大量的分析应用的空间。以下是：《青岛市国土空间规划实施评估》工作涉及的数据和评估内容。
规划编制中其实贯穿着GIS的应用，这里只是为大家介绍两个必做的领域，更多内容随着国匠城“空间规划师GIS元技能”的课程进行，我们会为大家继续更新。
3、空间研究
这里笼统的将这个领域称之为“空间研究”。这个领域其实是从大数据分析延伸过来的一个内容，即利用已有的数据，进行空间分析，辅助决策。这里面的内容比较广泛，具体内容可以参见：
在国土空间规划的各个层面，都有相应的研究可以加入，为国土空间规划提供相应的依据。从区域联系分析，到城镇内部评价，再到城市存量更新，城市设计领域，以及街道品质的评价，在国土空间规划的各个层级，空间数据研究，都采用GIS作为分析工具。
数据增强设计框架下的智慧规划流程
4、平台建设
平台建设领域，属于商业竞争激烈的领域，从国土空间基础信息平台，到一张图实施监督信息平台，到规划编制平台，甚至是双评价软件，商业企业掌握一定的技术储备与行业认知，而传统规划行业正缺乏平台建设的经验，在此背景下大量平台涌现，而GIS是其核心的功能。
无论是基于ArcGIS、超图、MapGIS等大型GIS软件平台，还是中小型商用GIS平台，这些领域融合了IT、GIS、空间规划等综合的知识，同时作为产品，走向了另外的服务形态，是行业的一个新现象，平台化，也是规划行业未来一个重要的改变。商业性的内容，在此不再一一介绍，如果大家有兴趣可以加入国匠城的空间规划群，我们稍后也会邀请业界企业进行相关的分享。
为了方便大家查看相关软件，我们把软件集中到了网站：gis.caup.net，欢迎大家关注。
大家经常探讨ArcGIS的破解问题，其实ArcGIS一直以来都有试用版、教育版。而我们推荐他的个人版，不到1000元一年的价格，用上正版的ArcGIS PRO，同时还能附送一个ArcGIS10.6，是非常良心的价格。购买地址可以在GIS.caup.net查看。
5、QGIS
QGIS是一款轻量级免费开源的gis软件，由于它的开放性，延伸出了大量的插件，比如常用的百度坐标与WGS坐标转换插件。同时由于它是轻量级的，操作起来也比较顺畅，免费的属性也便于我们把他用于商业用途。
五、基础数据
在以往的城市总体规划中，规划师会发动人海战术做基础调研，跑现状、跑部门。对总体规划来说，总有一个长长的调研清单，涉及各个行政部门。国土空间规划延续了这些数据的内容，同时有了新的延伸。
在多规合一的基底下，规划一张图，数据的收集较以前有了统一的要求，数据的整理工作有了统一的标准。对于基础类数据，有以下几类，这些构成了国土空间规划的一个数据基础：
1、部门数据
这一部分数据主要包括了统计数据和一些传统的空间数据。统计数据来自各类调查和统计行为，包括了官方所发布的年鉴以及各类统计报表，以及不同的机构所产出的调研、汇总数据。比如我们经常关注的人口、产业、经济、建成区面积等统计内容。另外还有政府各个部门的年度指标计划，五年规划等指标要求。
有一本规范，不知大家是否熟悉，叫做《城市规划基础资料搜集规范 GB/T50831-2012》，目前来说，在传统数据搜集中仍具有参考价值。传统的空间数据大家比较熟悉，包括了用地的现状图，以及各个部门空间化的图纸，以往很多都是非电子化的，需要进行人工识别转化为矢量图，目前这类工作还在进行。
需要关注的是，两个重要的官方数据：人口普查数据和经济普查数据，目前正要进行新一轮的人口普查，未来将是重要的规划依据，见：国务院印发《关于开展第七次全国人口普查的通知》。
2、遥感影像数据
遥感影像（简称：RS，英文：Remote Sensing Image）是指记录各种地物电磁波大小的胶片或照片，主要分为航空像片和卫星像片。遥感影像是重要的数据源，技术比较成熟，目前我们可以通过遥感影像的不同特征进行特征提取与监督分类，比较方便的观测自然资源、生态环境的变化，统计不同的图斑要素，识别不同的实体内容。
遥感影像拍摄成本比较高，不通过卫星拍摄很难做到连续和全方位的观测，但是随着大家对这个数据需求的日益增加，遥感影像反而变的开放。例如我们能够在谷歌地球等地图软件获取不同历史时期的谷歌影像数据，精度也非常高。同时，对于一些特殊的影像，例如珞珈一号卫星的夜间灯光影像数据，也是全免费（访问dashuju123.com查看下载链接）。
同时，卫星遥感观测的30米DEM数据也已开放下载。这些数据非常宝贵，同时又很容易获取，目前各个下载器都提供了CGCS2000坐标系，很容易与其他数据进行对接，成为国土空间规划必须掌握的数据之一。
上海市五角场地区卫星影像
这种卫星影像数据，既可以辅助对用地类型、边界进行识别，又可以观测不同时期的建设情况，还可以作为基础底图，与其他数据源相互校对。
3、地形图数据
地形图是将地面上一系列地物和地貌通过综合取舍，按比例缩小后用规定的符号描绘在图纸上的正射投影图。（《测量学》第五版）。一般地形图都是长这个样子：
地形图示意
地形图读起来比较简单，图例大概是这个样子：
地形图图例示意
国家地形图制图是有规范的，规范参考标准为GBT20257.1-2007《1：500 1：1000 1：2000 地形图图式》。
在GIS体系中，我们绘制的CAD都属于投影坐标，比如以“毫米、米”等为单位。GIS的很多数据是地理坐标，以经纬度为单位，二者须进行坐标转换。
我们有时候需要将CAD地形图转换为GIS数据文件，步骤上首先需要咨询地形图提供方，是西安80坐标系还是北京54坐标系，或者是地方坐标系，询问后索取转换参数，在ArcGIS里面进行相应的转换。如果实在没有坐标信息，猜测坐标，然后导入GIS中进行比对，如果还对不上，就需要找一个确定坐标的准确的图，进行几何校正，结果不太精确，当然，不建议这么做。
4、“三调”数据
国土空间规划是一个完整的体系，这个体系里面最基础的数据底板，就是“三调”数据。“三调”全称为“第三次全国国土调查”（原名“第三次全国土地调查”），是我国将山、水、林、田、湖、草、海等自然资源，首次全要素统一进行调查。三调数据是基于CGCS2000坐标系，在这个基础上进行作图，可以保证后续坐标的精确。
《第三次全国国土调查实施方案》中提出，三调的主要目标是在第二次全国土地调查成果基础上，全面细化和完善全国土地利用基础数据，掌握翔实准确的全国国土利用现状和自然资源变化情况，进一步完善国土调查、监测和统计制度，实现成果信息化管理与共享，满足生态文明建设、空间规划编制、供给侧结构性改革、宏观调控、自然资源管理体制改革和统一确权登记、国土空间用途管制、国土空间生态修复、空间治理能力现代化和国土空间规划体系建设等各项工作的需要。
三调的具体任务包括：土地利用现状调查、土地权属调查、专项用地调查与评价、同步推进相关自然资源专业调查、各级国土调查数据库建设、成果汇总。
“三调”的数据格式一般有gdb、mdb、shp、vct四种，一般可以用ArcGIS打开，其中vct是txt明文编码的数据，用ArcGIS打开时需要用软件开发的插件，vct格式的数据也可以用超图软件和txt文件直接打开。
三调数据成果示意
部分“三调”工作分类图式、图例、色标
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