gis在英国等欧洲国家及中国城市规划管理中的应用-9.14

在城市规划与管理中的应用 在英国等欧洲国家及 中国城市规划管理中的应用 周 摘要 本文结合若干实例介绍 了技术在英国等欧洲国家的 引言 统 以其描述与分析功能为分析现状和制定 政策 评估方案等提供决策支持 规划管理与设计工作中的发展与 应用现状 并总结了其应用经验 与教训 对于一些具有规划应用 潜力的 相关技术 本文也予 以简单评价 最后就一些与 在中国规划设计管理中应用的有 关问题提出了一些个人看法 在英国等欧洲国家 城市规划是最先 使用技术的领域之一 如果说年前 在规划中 是否为一门时宜的技术 还 是一个议题的话 今天在这些国家 的应用已经深入到规划设计与管理的方方 面面 本文将对目前 在规划中的作用作 从规划行为的完整过程的角度看 技术在规划工作中的作用可以具体概括为 类 描述（） 预测（） 与对策（）分析 描述性分析是指从空间与属性数据 库中提取各类规划所需的数据（如各类现状 信息 有关规划制约 发展需求 公众反馈 一概述 并以英国情况为主结合其他一些 等等） 并通过可视化手段展现结果以利于 关键词 地理信息系统 欧洲国家的实践 对在规划中应用的发 模式辨别 从而使规划人员能够全面地掌握 城市规划 展过程 现状及目前仍然存在的问题作一 所面临的情况 发现潜在的问题及解决线 英国 欧洲 简述 并就技术的最新发展及其对规划 的可能影响略作评估 最后 本文将结合英 索 这类分析利用了系统的最基本的数 据管理与显示功能并使用一些简单的空间分 中国 国等国家的实践 对于在中国城市规划行 析功能（如叠合 分类 过滤等） 业应用与普及 技术所涉及的一些问题 作一些粗浅探讨 预测分析是指基于数据库中的各类 数据并使用内建的或外部的各种分析功能对 技术在城市规划中的作用概述 于规划区域在不同条件下的发展趋势作出定性或定量的预测 从而为规划人员提供决策 技术的最重要特征是其集成管理大 量的多专题的空间与属性数据的能力 而 软件系统内建的可扩充的各类空间分析 统计功能则在更高层次上提供了将数据转换 为信息乃至知识的有效手段 另一方面 城 市规划设计与管理工作是一项涉及大量多部 门不同层次空间与非空间数据与信息的多任 务 多目标动态决策的大型系统工程 仅此 一点便足以决定及其相关技术能够在规 划工作中起到关键作用 从功能与操作的角度出发 在基础层次 上系统在规划设计与管理中可被认为是 对现有的办公自动化（）和管理信息系统 支持 在较简单较理想的情况下 系统内建 的高级分析功能足堪此任 一些相对复杂非 标准的预测模型（ 如部分基于 的模型）可利用软件提供的 扩展开发系统加以实现 最后 相当数量的 模拟预测模型的复杂程度与计算往往超出了 目前多数软件平台所提供的功能 必须 使用高级编程语言在外部实现 在这种情 况下 实际上起到的是数据库与图形显 示系统的作用 对策分析可归纳为从方案空间中发现若 干可行方案并选取最佳方案以实现极大化公 共效益和极小化社会成本 可以在可视 作者 周 升 英国卡迪夫 大学城 市与区域规划系博士 现为英国 卡迪夫大学计算机科学系博士后 助研员 ： （）的扩展 有助于实现规划管理的自动 化 集成化 大幅度提高工作效率和减少人 为失误 事实上 在目前这仍然是在英 国等国规划管理部门中的主要应用 在高级 日 层次上 可以作为一个空间决策支持系 化 数据组织管理及空间分析方面根据需 要生成和分析评估若干不同的空间配置 从 而为这类分析提供功能支持 从一定意义上说规划行为可以被描述为 城市的变化发展与对其制约管理的一对矛 国 外 城 市 规 划 年第 期 盾 而规划设计与规划政策制定实施的 部门共享合用（ 年为） 显示出 此系统投入使用后 效益相当明 过程就是促使这一对矛盾发生变化并得 这方面仍然存在很大问题 相近比例 显 土地负荷调查作业周期从此前的周 到解决的一个决策制定与实施过程 这 一过程上可一般性地分为 问题辨识 目 标确立 潜在的解决方案生成 不同方 案的评估 最优方案选取 方案实现与 实施监测等阶段 上述 的 类作用 在这些不同的阶段中有程度不同的体现 一般认为 在目标辨识阶段 描述与预 （）的地方政府仍然自行采集数据 而 完全委托外部公司的比例从 升至 不过 超过半数的地方政府采集的 数据与国家数据标准 不兼容 此外 据年一项对英国中央政 府 个部门的调查 个回应了调 查 其中 个已经在使用 缩短到天 该系统用户的体会是可 以提供更高质量的反映最新变化的信息 利用 完成的工作质量更为稳定 不 会因人的因素造成起伏 并且人工操作 时代数据重复生成或更新导致冲突的问 题也基本被解决 测分析可以起到重要作用 从目标确立 由上述统计资料可以看出 在 英国 市议会 到方案选定 对策分析最为重要 类分 英国的规划管理工作中的普及程度已经 市议会于年开始建立 析在实现阶段均不容忽视 在实施监测 相当高 另一方面 其应用仍集中在较 其使用的软件是 加上关 阶段的描述与预测分析实际上已与新一 基本的层次上 的应用潜力远未得 系数据库软件 硬件环境包括数 轮规划行为的目标辨识阶段的分析活动 相融合 到充分开发 附带一提 超过的地方 规划部门目前还没有引进和使用 字化仪 绘图仪和余台图形工作站并 与若干微机联网 在英国城市规划中的应用 与发展 与三维应用软件的计划 估计与其主要 工作的性质以及维护这类系统的成本较 高而效益较低有关 该系统的数据输入工作自系统建立 以来至今呈滚动式增量进行 目前数据 库内的数据包括地方规划政策 重要建 自年代英国部分规划管理部门开 始应用技术以来 在英国规划管 理中的应用发展十分迅速 英国皇家城 在英国城镇规划管理中的 应用实例 筑 古建 国家及地方自然保留地 具 有特殊科学价值的地点 各类保护区 危 险区等十余类 新的数据类别也在应政 市规划协会（）在 年对个郡 的地方政府进行的问卷调查显示 其中 个已经拥有或制图系统 到 年 这一数字上升到 个 年的调查 范围扩大到除北爱 尔兰外所有个地方政府以及其他一 些公共机构 如公有开发公司 国家公 英国伦敦 区 该区政府的发展部于年投资建 立了系统 因该区政府在其长期策 略的指导下已于世纪年代后期建立 了一个房产数据库 该区 的建立没 有受到建立过程中最常见而又最难 以预计的数据采集方面的困难的重大影 府内不同部门的需求逐渐加入 并为各 部门共享 英国 联合项目 该项目是由大学研究人员 与柴郡（）地方政府合作建立的 研究实验性 其中一大特点是将 园 取得了的回收率 该调查显示 响 在将政策区域 土地利用等空间数 一个基于知识的系统与一个 的地方政府已经拥有或正在实现 自动制图 系统 其中近半数 的系统是在地方政府的规划管理部门使 据数字化之后 房产数据库中的数据被 轻易地连接到上述空间数据 从而形成 了完整的 空间属性数据库 软件（ ）相结合而形成了基 于知识的 （） 成为一个决策 支持工具 用（其他包括高速公路局 地产局等） 该系统虽已年代久远 但至今仍能 在规划中的主要用途是 制图 基本满足其用户的使用要求 除了提供 英国 区议会 （） 社会分析 （） 规划制约 一般的信息提取功能外 该系统还被用 该地方政府首先在其规划部门建立 （） 专题（）制图 （）等 来进行诸如统计中小学生到当地学校的 了 起始的主要任务是分析和处 其他还包括 规划申请审批 开发规 出行距离或离基础服务设施较远的住户 理该部门每年约 件规划申请 该 划 等 多数地方政府（）自行进行 数据采集 年的调查 进一步证实了 技术不断普及的趋势 超过 的地方 数量等问题的分析 英国 大都市区议会 该区 的建立分为 个阶段 系统的主要特点是其建立过程的系统性 和系统的可扩充性 目前 一个服务于 新任务的简单应用系统从分析到小规模 实验可以在个人周内完成并加入到 政府机构已拥有（ ） 或正在实现 初始小规模实验 主系统中 （） 仅有的地方政府仍 无使用的计划 至于的用途 仍 然集中在制图和规划申请审批上 与 实现土地负荷调查系统 规划部门应用开发 该系统属 英国地方政府 中规模较大的之一 在欧洲城市规划设计中的 研究与应用实例 年的 相比 这次调查显示有 例如 其土地负荷调查系统存有， 瑞典实例 基于 的规划道路 的系统是实现于微机网络之上 另一方面 的系统为地方政府不同 个图形元素（包括规划申请与地址多边 形等） 并以每年约，个的速度增长 定位 传统上瑞典的规划公路选线主要基 在城市规划与管理中的应用 于经济与技术因素 造价 长度 工程 地质条件等 而对环境影响的评估是在 候选路线确定之后 对选线产生不了很 直接定量的影响 近年来由于可持续发 本实例是英国威尔士的一个研究项 目 研究人员在风力资源分布图的基 础上 利用 对一些选址必需满足的 确定条件 如距道路米以上 距城市 用户的疑虑 提出了最终的设计并成功 地实现了一个可扩充的系统 为最终实 现一个地方政府范围内的大型系统打下 了良好基础 展的需要 开始被用来在设计的前 中心公里以上 进行分析处理 得出一 与上述成功实例相反 期阶段对于不同方案的经济 社会与环 幅初步选址图 此后再利用数字地面模 项目虽然实现了其最初的研究目 境效益与影响进行综合评价 确定优化 型（）数据进行可视性分析 从而滤 的并且也为其用户提供了一段时间的服 方案 除对于乡村居民住宅周围的环境影响较 务 但是由于该系统对其用户一定程度 该实例使用的是基于栅格的软 大 直观地说 较为碍眼 的候选地 上是一个 外来 系统 用户在组织与 件 首先对于类环境影响类型 点 此外 该实例还使用虚拟现实技术 管理上未采取相应的积极措施 资金 技 盐硷化 绿带 噪音等 造价及出行 建立了候选地点的 模型 是一种 术人员等 来运行和维护该系统 在建 时间都建立一个指标 并生成一条针对 该单项指标的最优路线 在综合各环境 影响指标形成一个统一环境指标后 再 通用的虚拟现实建模语言 并加入了模 型化的风力发电装置 从而直观地显示 出风力农场建成后的景观 立系统的大学研究人员由于工作变动等 原因而脱离该项目并且不再提供正式的 维护支持后 该系统不久便因其主机工 对 大类指标赋予不同权重 最终确定 一条 方面均最优化的路线 英国等国家 技术与应用的经验与教训 作站的一个难以经济地修复的故障而宣 告寿终正寝 此外 其他一些在应用 技术于 荷兰实例： 动态规划与模拟预测 模型 该实例利用了 软件以及 方 法 中文译作元胞自 动机 建立一个动态模拟模型对于荷兰 某地区的土地利用性质的未来 至 年 发展变化进行了模拟预测 由前述实例可以看出 英国规划管 理界应用 技术具有多样 灵活与实 用的特征 由于其规划管理的分权化 各 地方政府可以根据当地的实际情况 工 作需要 管理水平 技术力量 资金来 源等 有针对性地在不同的水平与规模 上应用 技术 而无需遵循某种 一 规划管理中所遇到的涉及机构组织结构 与管理的问题还包括 机构的组织结构 围绕应用系统的调整 负责管理 维 护与开发的技术人员的招聘 现有人员 的培训 某些现有人员由于 的使用 而面临 下岗 等情况的解决等 英国等欧洲国家拥有较良好的基 方法一般是将空间划分为大量 刀切 式的软 硬件及功能配置 础空间数据条件 多数国家已经或者 微小的单元（一般为正方形）作为表达土 就目前的计算机硬件与软件的 正在建立国家地形图数据库 随着地 地利用 或其他专题 的基本单位 各 单元之间按照预先规定的一组转换规则 相互作用 根据本单元的属性 用地类 性能与功能而言 在规划管理中的 应用并不存在任何严重的技术问题 英 国规划部门应用的经验教训都说明 方规划管理的普及 英国的国家测 绘制图机构近年来出台了扶植政策 以大大低于商用的价格向地方政府提 型 到中心区的距离等等 及邻近单元 应用成功与否主要是管理问题 供基础底图数据 从而减轻了地方政 的情况 单元间距离 邻单元土地利用 性质等 在每一循环中一些单元的属性 前述英国区的系统的顺利 建成与应用很大程度上是其长期的数据 府建立 的时间与资金负担 然而 这只是建立应用的出发点之一 对 会发生变化 从而模拟了土地利用等因 管理与技术应用策略的结果 于规划管理等应用部门而言 还有大 素随时间而发生在空间上的变化 区在筹备建立其系统时采取了一个 量的应用性的空间与属性数据需要输 该实例使用了目标地区的土地利用 良好的项目管理策略 进行了成功的用 入 这部分数据采集工作所占用的时 与土地适宜性地图 类数据作为基本数 据 年和 年的现状数据被用来 对模型中参数进行校准 此外 还使用了 分阶段发展 现在 以后和保留区域 的区划数据以考察在有区划控制和没有控 制的不同政策下未来发展的不同情形 英国实例 与风力农场规划 有部分人认为风力发电装置作为一 种绿色能源 本身也产生一定程度的 污 染 主要集中在对景观的影响上 为此 规划研究人员开始广泛使用来确定 风力农场的最佳选址 户需求与可行性分析 该系统的初始分 析经历了从建立一个覆盖地方政府所有 部门的大型系统（） 到建 立一个针对规划部门全部工作的系统 到确定建立一个针对规划部门的单项特 定工作 规划申请审批 的系统总共个 阶段 第一个方案均由于各部门工作重 点不同 对硬件更新意见不一 需求难 以确定而无法进行 第二个方案也由于 高级管理人员与一线工作人员的矛盾以 及规划部门工作人员的抵触而告吹 在 分析了规划部门的工作情况及进行了大 量公关活动后 系统设计者终于打消了 间与资金仍然在系统实施中占据最大 的比重 并且是影响系统实现 运行和 产生效益的主要因素 如前所述英国区的实例 对 于 短期内没有建立 计划的机构 如能 配合信息技术与办公自动化的应用为其 现有应用数据建立一般的数据库 对于 未来引进 将不失为先见之举 没有 这类现存数据库的机构则必须进行空间 与属性数字化的工作 就英国情况而言 多数机构选择自行输入或在外部数字化 服务公司的协助下输入 不过 近年来 选择合作输入的机构有减少的趋势 而 国 外 城 市 规 划 年第 期 越来越多的机构选择委托外部公司进行 数字化 对于这类形式的数据采集 一 些英国地方部门的经验是必须事先与受 委托公司签定尽可能详细的合同 具体 规定技术指标质量要求 同时 在数字 准 适用范围 结果对初始值的敏感程 度等诸多方面都还存有各种问题 目前 还难于形成通用性的技术产品 具体结 果虽具有参考价值 可以作为一种决策 支持 但不能取代决策者本身 分析规划区现状及规划草案 也有助于 在设计阶段更好地与甲方沟通 并可作 为最终规划成果的一部分 以丰富规划 成果的表现 从规划管理等方面看 模型的使用将大大有助于公众直观地了 化的过程中 应指派专人与公司经常接 触 了解进度和检查质量 此外 在将 原始数据交与外部公司进行数字化前常 及相关技术的最新发展及其 在城市规划中的现实与潜在应用 解与其密切相关的规划部门有关规划决 策的情况 增强规划管理决策的公开性 与透明度 此外 技术也可成为房地 常还需进行一些预处理 鉴于数据采集是一个长期的过程 一方面要求机构的主管人员对此要有清 楚的认识 不应急于求成 要求立刻产 生效益 另一方面 对于系统功能的设 由于近年来及其相关技术的飞 速发展以及应用的日渐广泛与深入 目前提及 已不再是指狭义的 地理 信息系统 而是作为信息技术与信息科 学的一个重要组成部分的 地理信息科 产开发公司宣传销售与管理服务的有效 手段 笔者以为 技术是本节所述内容 中与目前中国规划工作关系最为密切 发展也最为成熟的一项技术 目前若干 计以及不同类型的应用数据的采集与数 学 从技术角度看 传统技术与数 软件已经提供了在 数据的基础 字化的次序要有通盘考虑 从而使系统 有可能实现边采集边应用 市的 在项目开始 年后仍被认为是一个 据库技术 计算机图形学 网络技术 人 工智能等领域的新技术的相互结合相互 促进为地理信息处理提供了许多新的手 上建立简单的 模型的功能 而许多 软件 如 已提供 了强大的三维建模和向 模型转换 正在实施中的系统 数据录入仍在进行 段 从而为 应用的深入与创新创造 的功能 在中国业已普及的应用常规 然而该系统早已被应用于部分实际工作 并已开始产生效益 对于数据与 的效益 英国地方 政府的 用户有 点认识 一是 的效益随其数据库中数据的数量呈指数 增长 另一点是对 的投资 时间 了有利条件 依笔者个人观点 以下一 些新发展对于在规划中的应用具有 现实的或潜在的重要意义 时 空 多维 与多比例尺 软件进行规划设计的实践基础上拓 展 技术的应用当属水到渠成之举 除以上技术 智能代理以及数据挖 掘技术与功能的结合将有可能为规 划设计方案的生成提供辅助并为规划政 策的制定提供决策支持 资金等 大部分用于数据处理 是直接 的 可见的 而 的效益往往是间接 的 隐含的 不宜对两者进行简单直接 时空（ ）将 对于时间数据的管理引入了 从而 使能够存储分析处理具有时序性的 关于中国规划行业 应用若 干问题的讨论 的比较 空间数据 如用地变迁 规划历史记录 城市规划管理 的建设策略 另一个与数据有关的问题是数据标 等 多维具有分析处理准三维或真 虽然规划管理部门常常是地方政府 准性问题 空间与属性数据来源除 前述国家测绘机关提供与地方政府采集 外 还包括一些私营公司机构为某些特 定目的采集的数据集 后两类数据往往 具有相互不兼容 内容不一致等问题 为 此 英国等国近年来均建立了一些数据 采集与数据交换标准 从而使上述问题 在很大程度上得到缓解 以上所述主要是在规划管理中 的应用 由于英国等国规划工作的特点 其在中国意义上的规划设计工作中 的应用并不普遍 并且往往带有研究性 三维或多维数据的能力 有可能在修建 性详细规划或其他需要三维处理能力的 规划设计中得到应用 多比例尺 则 具有集成管理同一空间实体在不同比例 尺下的几何表现以及不同空间实体间与 比例尺有关的相互关系的功能 有可能 在综合分析与管理不同层次的规划设计 数据方面得到应用 虚拟现实（）与因特网 万维网 技术提供了对现实的或设计的 景观在计算机中进行真实感极强的再现 机关各部门中最先应用技术的部门 从建设数字城市的远景出发 一个城市 地理信息系统应当涵盖城市生活的方方 面面 支持政府各有关部门的工作 换 言之 应当是一个 在中国 文献中常常提到 各地 重复开发 重复建设 的现象 依笔者 看 各地结合当地情况形成的不同应用 模式并非重复建设 往往也不具通用性 真正的重复建设当指同一地方政府内不 同部门间由于行业矛盾条块分割而形成 的行业专用系统的重复建立 例如 规 质 鉴于其数据条件较好 欧洲规划设 的能力 基于虚拟现实模型语言 划局建立规划管理系统 土地局建立土 计研究人员有可能利用进行一些较 复杂的建模分析与研究 笔者以为 由 于城市与区域作为一个复杂巨系统的特 点 除了一些公认的并且较简单的分析 方法与模型外 许多面向城市的分析或 模型在参数选择 参数值选取 模型校 （）的 模型具有面向因特网 结 合 语言的强大功能并具有很强的 与用户的交互能力的特点 从规划设计 角度看 模型可以用于修建性详细规 划以及风景园林 古建保护等专项规划 中 有利于规划师更为深刻全面地理解 地管理系统而公安局建立公安消防系统 等 而造成的因软硬件资源重复配置和 可共享数据 如地形底图 的重复录入 而产生浪费以及因数据不一致性而产生 问题的局面 在政府内若干部门都产生了应 在城市规划与管理中的应用 用需要的情况下 要避免上述不利局面 的出现 需要地方政府领导人的积极参 与和在各部门间进行协调 确立一个覆 盖整个城市的应用发展策略并根据 实际情况有步骤分阶段地予以实现 地形底图的数字化工作 由于这类数字 化工作往往不够规范且未生成真正的 数据集 这些花费了不少人力物力 生成的数据很难为其他应用所使用 从 而产生很大的浪费 另一方面 数字规 ， ， ， ： ， ， 此外 由于中国各地发展水平不 划成果的不规范性也使管理部门接收与 ， 一 规划工作的重点差异也较大 因而 统一管理这些数据有很大困难 对此 对于规划管理的规模与功能侧重点 的需求并不统一 如某些文献建议各地 应用系统在应用软件等方面应规范 一致并非最佳策略 作为行业主管部门 作出努力协调相关行业间的合作并在地 方政府的层次上落实这类合作将能够对 地方规划管理 及城市 的建设起 到更大的作用 也需要通过从速建立有关的数据标准并 使数字规划成果 化而加以改善 鉴 于一些标准与实际应用脱节的先例 数 字规划基础数据与规划成果规范的建立 需要与实际的规划设计紧密结合 在重 复的草案试行与修改调整的基础上加以 完善 具体到规划设计的实际操作 单纯 的 系统不易满足规划设计成果 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ： ， 数据问题 化的需求 可通过遵循标准规范对