（人文地理学专业论文）信息时代城市规划的理论、技术与方法研究以开封市城市规划与管理信息系统为例.pdf

摘要 城市规划与管理工作是一项复杂的系统工程，它涉及到区域 的政治、经济、文化、资源、环境等诸多因素，影响到城市文明 化的进程、城市的空间布局和形态结构，因此在信息时代作好城 市规划与管理工作需要有先进的理论、技术和方法来支持。本文 在城市规划理论、可持续发展理论、信息论、系统论等理论的指 导下，在地理信息系统技术( g i s ) 、遥感技术( r s ) 、全球定位系统 ( g p s ) 等先进技术的支持下，对信息时代城市规划与管理的理论、 技术和方法进行了全面而系统的研究，并以开封市城市规划与管 理信息系统为例进行说明。f 除前言和结论外，本文共分五大部分： 第一部分在对信息时代社会背景和信息社会基本特征分析的 基础上，提出了建设电子政府特别是在作为政府重要职能的城市 规划与管理工作中运用信息技术，建立城市规划与管理信息系统 的重要性。 第二部分论述了信息技术带给城市规划与管理工作的机遇和 挑战及信息技术尤其是地理信息系统技术在城市规划与管理工作 中的应用。 第三部分在新的城市规划与管理理论与技术支持下，介绍了 城市规划与管理信息系统的含义、国内外研究现状及其内容、功 能和特点，提出了城市规划与管理信息系统的框架结构。 第四部分是关于城市规划与管理信息系统的总体设计。该部 分是本文的重点。对系统的可行性研究、目标的确定、总体设计、 子系统设计和功能效益评定进行了全面而系统地论述。 第五部分是实例研究。在前文分析和论述的基础上，以开封 市城市规划与管理信息系统为例，详细说明了在我国广大中小城 市建立城市规划与管理信息系统的方法和步骤。广一 一 j 7 l ， 一 关键词：信息技术。城市规划与管理墟市规划与管理。 、一” 信息系统开封市。 a b s t r a c t b e i n gas o p h i s t i c a t e ds y s t e m a t i cp r 蜘e c t ，u r b a np l a n n i n g a n d m a n a g e m e n tc o n c e r n sm a n yf a c t o r s s u c ha st h e r e g i o n a lp o l i t i c s ， e c o n o m y ，c u l t u r e ，r e s o u r c e sa n de n v i r o n m e n te t c a n di tp l a y sak e y r o l ei n i n f l u e n c i n g a c i t y s c i v i l i z a t i o n p a c e a n dt h e s p a c e a r r a n g e m e n ta n df o r m a t i o no r g a n i z a t i o no ft h i sc i t y t h e r e f o r e ，t h e a d v a n c e dt h e o r i e s ，t e c h n i q u e sa n dm e t h o d sa r eq u i t en e c e s s a r yi n s u p p o r t i n g t h ew o r ko fu r b a np l a n n i n ga n dm a n a g e m e n ti nt h e i n f o r m a t i o n a g e g u i d e db y t h et h e o r i e so fu r b a n p l a r m i n g ， c o n t i n u o u s d e v e l o p m e n t ，i n f o r m a t i o n a n d s y s t e m a t i z a t i o n e t c s u p p o r t e db y t h ea d v a n c e dt e c h n o l o g yo ft h eg e o g r a p h yi n f o r m a t i o n s y s t e m( g i s ) ， r e m o t e s e n s i n g( r s ) ， g l o b a l p o s i t i o n i n g s y s t e m ( g p s ) ，t h i sp a p e rm a k e sat h o r o u g ha n ds y s t e m a t i cs t u d yo n t h e t h e o r i e s ，t e c h n i q u e s a n dm e t h o d so ft h eu r b a np l a n n i n ga n d m a n a g e m e n ti na ni n f o r m a t i o na g e ，a n dt a k e sk a l f e n gc i t ya sa n e x a m p l e t o f u l l y i l l u s t r a t et h ei n f o r m a t i o n s y s t e mo ft i l e u r b a n p l a n n i n ga n dm a n a g e m e n t b e s i d e st h ep r e f a c ea n d 山ec o n c l u s i o n t h i se s s a yi sd i v i d e di n t ot h ef o l l o w i n gf i v ep a r t s ： p a r ti ：b a s e do nt h ea n a l y s i so ft h es o c i a lb a c k g r o u n da n dt h e b a s i c a lc h a r a c t e r i s t i c so ft h ei n f o r m a t i o ns o c i e t yi nt h ei n f o r m a t i o n a g e ，t h i sp a r tp u t s f o r w a r dt h e i m p o r t a n c e o f c o n s t r u c t i n g t h e e l e c t r o n i c g o v e m m e n t ，e s p e c i a l l y t h eu r b a n p l a n n i n g a n d m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n s y s t e m ( u p m i s ) ；w h i c h i su s e da s 山e i n f o r m a t i o nt e c h n i q u e ( i t ) i nt h eg o v e r n m e n t a lf u n c t i o n p a r ti i ：t 1 l j s p a r t s t a t e st h e o p p o r t u n i t i e sa n dc h a l l e n g e s 0 f f e r e db yt h ei tt ot h ew o r ko fu r b a l ld l a r m i n ga n d m a n a g e m e n ta n d a n a l y s e st h ea p p l i c a t i o no ft h ei t ，e s p e c i a l l yt h eg i s a p p l i c a t i o ni n u r b a np l a n n i n ga n dm a n a g e m e n t p a r t i i i ：s u p p o r t e db yt h en e wt h e o r i e s a n dt e c h n o l o g yo f u r b a np l a n n i n ga n dm a n a g e m e n t t h i sp a r ti n t r o d u c e st h em e a n i n go f t h eu p m i sa n di t s c o n t e n t s 。f u n c t i o n , c h a r a c t e ra n dt h ec u r r e n t s i t u a t i o no ft h er e s e a r c hw o r ka th o m ea n da b r o a d a n di ta d v a n c e s t h ef r a t l l eo r g a n i z a t i o no ft h eu p m i s p a r ti v ：a st h ei m p o r t a n t p a r to f t h ep a p e r , t h i sp a r tg i v e sa g e n e r a ld e s i g no ft h eu p m i s i tm a k e sat h o r o u g ha n ds y s t e m a t i c s t a t e m e n to nt h ef e a s i b l es t u d y t h et a r g e td e f i n a t i o n ，t h eo v e r 目d 1 d e s i g n ，t h es u b s y s t e md e s i g na n dt h ef u n c t i o n a lr e s u l t s e v a l u a t i o n o ft h es y s t e m p a r tv ：t h i sp a r ti sac a s es t u d y 。o nt h eb a s eo ft h ea b o v e a n a l y s i sa n ds t a t e m e n t ，t h i sp a r tt a k e sk a i f e n gc i t ya sa ne x a m p l e t o f u l l yi u u s t r a t et h em e t h o d sa n ds t e p so fs e t t i n gu pt h eu p m i si n c h i n a sm e d i u ma n ds m a l lc i t i e s 。 k e y w o r d ：i n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y | u r b a np l a n n i n g a n d m a n a g e m e n t u r b a np l a n n i n ga n dm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ， k a i f e n gc i t y 引论 城市是区域的政治、经济、文化中心，是区域经济、政治、 文化活动最为活跃的地方，一个地区城市的发展状况及城市面貌 代表了该地区经济社会发展水平，城市化区域为当代社会经济可 持续发展问题的焦点之一，在2 1 世纪更将随着人口的增长和产业 现代化而加剧。城市能否实现可持续发展将直接影响到区域可持 续发展战略目标的实现。工业大革命后，城市人口和财富高度集 中，物质、能量与信息高速运转，城市就像一个巨大的漩涡，吸 引着郊区和农村的人口与资源，打破了周围宁静的环境，使城市 迅速发展和成长起来，促进和带动区域经济和社会的发展。然而 随着城市化进程的逐步加快，出现了许多威胁城市可持续发展的 问题。如严重的城市环境污染、交通拥挤、城市犯罪等。这些问 题的产生，从某种程度上说与城市规划管理工作做得不够有很大 关系，因此，要实现城市的健康持续发展必须做好城市的规划与 管理工作。 城市规划与管理是一项复杂的系统工程“1 ，它涉及到区域 的社会、经济、资源、环境等许多因素，影响到城市文明化的进 程、城市的空间布局和形态结构，因此，作好城市规划与管理工 作需要有先进的理论、技术和方法来支持。传统的城市规划主要 是依靠人工作定性分析，各种图纸的绘制、经济技术指标的计算、 规划思想的体现基本上还是手工进行的。在方案对比选择、图形 的绘制、指标的计算时要耗费大量的人力和时间。而现代城市的 发展涉及的因素又愈来愈多( 如交通、地形地貌、人口、住宅、 环境、供水、供电、煤气、公建) ，信息量很大，要想靠 原有的规划手段和管理方法在如此复杂、多变的信息集合中迅速 得出定量的分析、统计信息、图形、图表等输出结果无疑是非常 困难的，更不利于对大量的城市空间数据和社会、经济统计数据 进行综合分析和科学决策。为了科学、合理地提高城市规划和管 理的水平，全面加速现代化城市建设，有必要寻求革新规戈q 设计、 规划管理和城市建设管理的技术手段和方法。 2 0 世纪6 0 年代以来西方世界以微电子、电子通讯和计算 机等技术为核心的信息技术迅速发展，并涉及到人类社会经济活 动的各个领域。随着计算机技术和制图的迅速发展，计算机在城 市规划、设计、城市建设和管理等方面已得到广泛应用，特别是 以计算机技术为基础的遥感( r s ) 、全球定位系统( g p s ) 和地 理信息系统( g i s ) 一体化技术( 又称3s 技术) 及网络技术的 发展，使空间数据的获取、处理、交流变得十分便捷。信息技术 凭借共享处理空间信息的优越性，短时间内在城市规划管理工作 中得到了广泛的运用。地理信息系统( g i s ) 是近年来在国内外 兴起的一个新的计算机应用方向，它以g p s 、r s 为获取数据的基 础途径，利用计算机的图形和数据库技术，用以输入、编辑、分 析、检索、存储，显示空间信息及其属性信息的管理信息系统。 地理信息系统是一种工具，应用这个工具为城市规划与管理服 务，通常被称为城市规划与管理信息系统( u p m i s ) ”1 ，它使城市 的规划、设计、施工和管理朝着科学化、完善化、标准化和信息 化的方向发展，是当今国际上城市管理和建设向现代化发展的一 个重要趋势。 我国城市规划法明确指出“国家鼓励城市规划科学技 术研究，推广先进技术，提高城市规划科学技术水平”。研究信 息技术，特别是g i s 技术在城市规划与管理工作中的应用，对于 我国城市建设和管理具有重要的理论和实践意义。本文立足于信 息时代的社会背景，以开封市城市规划与管理信息系统为例，探 讨在新形势下，城市规划与管理的理论、技术与方法。 信息时代的社会背景分析 ( 一) 信息与信息技术 信息是近代科学的一个专门术语。关于信息有各种不同的 定义，狭义信息论将信息定义为人们获得信息主体( 人、生物和 机器) 与外部客体( 环境、其他人、生物和机械等) 之间相互联 系的一种形式，是主体和客体之间一切有用的信息和知识，是表 征事物的一种普遍形式。简言之，信息是指从数据中提取的反映 客观实体的属性，其表现形式是数据。信息技术则是指一切以数 字形式处理信息的相关技术。计算机技术是信息技术的核心。 自本世纪6 0 年代西方世界爆发了以微电子、电子通讯和计 算机等技术为核心的新技术革命以来，人类社会迎来了信息经济 ( 知识经济) 时代。知识或信息技术正取代资本，成为经济加速 发展的主要动力，并且渗透到几乎所有知识经济领域。g o 年代兴 起的计算机互联网，更是以指数增长趋势，迅速广泛地渗入社会 经济各个领域，充分显示了信息技术对当代经济活动与社会变革 的深远影响。正如铁路对早期城市化，汽车对郊区化进程的影响， 网络作为高速便捷的联系方式，为新的城市空间组织形式的出现 提供了可能。随着网络时代的全面到来，城市不仅将参与全球经 济重建下的外部结构重组，也将面临城市内部空间结构的变更。 信息技术及其产业的突破性进步，是现代社会和经济发生大变革 的驱动力量。加快信息技术及其产业的发展，是迎接新世纪挑战 的必然选择。无论是数字地球、电子商务、数字图书馆或者电子 政府，都离不开信息技术这个本源。 ( 二) 信息社会的基本特征 从二次大战算起，信息技术已经有半个世纪的历史了，与 那个时代的信息技术相比，现代信息技术显示出两方面的进展， 一是信息技术的成本大大下降了，二是信息传播的速度大大增加 3 了。丽地球的尺度没有增加，所以这两方面的长足进展，就把我 们带迸了所谓的“信息时代”，即信息传播的网络已经覆盖了地 球上全体人口这样一种时代。信息社会是以信息为社会发展的基 本动力，以信息技术为实现信息社会特征的手段，以信息经济为 维系社会存在和发展的主导经济；以信息文化改变人类教育、生 活和工作方式以及价值观念和时空观念的新型社会形态。信息社 会，像美国麻省理工学院媒体实验室主任尼葛洛庞帝指出的那 样，其基本要素不是原子，而是比特( b i t ) 。比特与原子遵循着 完全不同的法则，比特没有重量，易于复制，可以以极快的速度 传播。在它传播时，时空障碍完全消失。原子只能由有限的人使 用，使用的入越多，其价值越低；比特可以由无限的人使用，使 用的人越多，其价值越高。显而易见，信息社会具有以下基本特 征： 1 非物质性 由于数字化空间中最基本的元素并不是传统物理空间的原 子，而是“比特”。这就造就了借鼠社会的第一个特征非物质性。 2 超时空性 这是指，在信息社会里，由于互联网的开发与应用，消除 了时间和空间的距离，建立了一个超时空的网络社会。在这个网 络社会里，保持了时问和空间的距离为零。 3 可扩展性 在信息社会里，一个人使用一件非物质性的物体时，不排 斥他人同时使用。这是由信息社会数字化时代的数据可以共享的 技术特征所决定的。 以高新技术产业为主体的知识经济正日益广泛和深刻地影 响着经济增长方式、产业结构、市场结构、就业结构乃至人们生 活与社会文化的各个方面。 ( 三) 信息社会与电子政府 在促使人类迈向信息高速公路的技术转变中，网络的数字 化，是一项重要的技术发展。在数字化的基础上实现了信息传输 的交互性，使信息用户从被动接受技术信息转换为有意识、有目 的地检索信息。并且最重要的是，在此基础上建立了电脑网络， 提高了信息共享的水平，并且开辟了一种新“时空”。数字化技 术与飞速发展的电脑网络正在改变人们的生存方式。用尼葛洛庞 帝的说法，我们面临的是“数字化生存”。而在数字化生存的新 时代里，我们的生活正发生着一系列的改变。在数字化信息时代， 政府能力的提高的有效途径就是充分利用信息网络手段，不断提 高办事效率和办事水平。 为了适应信息化社会的需要，作为国家行政机构的政府， 由于负担着繁重的管理职能和服务事务，更加迫切需要与互联网 联结起来。正是在此背景下，电子政府的建设成为信息高速公路 建设的首要问题，也成为不少国家政府改革的重要工作之一。目 前，欧、美、日等一些发达国家，纷纷准备用网络构建“电子政 府”或“网上政府”，以此作为提高政府能力的重要手段。因为 通过互联网这种快捷、生动、低廉的信息手段，政府可以使民众 很快了解政府机构的组成、职能和办事程序：从而增加办事的透 明度，自觉接受人民的监督。同时，政府也可以在网上与公众进 行交流，听取民众的意见和建议，从而使政府更好地为公众服务。 联合国经济社会部把推进发展中国家信息化建设作为今后 工作重点之，希望通过信息技术的应用，改进政府组织，重建 公共管理。而发达国家的电子政府建设已取得相当大的成就。美 国联邦、州、县各级政府机构基本上都已上网，且内容非常丰富 有效。新加坡的电子政府，除了提供有效的信息之外，已经具有 较为完善的在线服务功能，新加坡政府在其中心站点的内容包括 政府各个部门、政府公告、政府在线职能、政府服务一览、用户 反馈等。 我国的电子政府建设，即政府上网工程，也已正式列入议 事日程，统一规划，分步实施。通过公开政府部门的机构组成、 职能职责、办事程序等，大大提高工作的透明度，有助于公众实 现监督；还可以利用网络，有效地为公民( 企业) 服务，开展网 上办公，实现虚拟政府：并可以此为契机，进一步深化政府职能 转变改善工作环境，提高政府能力。 在建立社会主义市场经济的过程中，城市规划与管理作为 一种重要的政府职能，是国家对城市发展实行调控和管理的依据 和手段。从现在起到2 0 1 0 年，是我国经济体制改革和现代化建设 的重要历史时期，城市化将进入加速期，城市现代化将加快步伐。 全球也正在发生一场建立在知识和信息的基础上，由物质型经济 向信息知识型经济的深刻转变，人类社会已进入信息时代。在这 样一种社会背景下，研究城市规划与管理的理论技术与方法就显 得尤为迫切和重要。 二、 信息时代城市规划理论与方法的更新 ( 一) 城市规划的概念和意义 我国权威的教科书将城市规划定义为：“一定时期内城市发 展的目标和计划，是城市建设的综合部署，也是城市建设的管理 依据”。”。城市规划的意义在于对城市社会发展和演进的指 导和控制，它只有在城市发展的实践活动中发挥作用，才真正找 到了生存和发展的依据。在人类社会逐渐步入高度城市化的今 天，城市、区域规划对于一个城市、一个国家以至于全球的进 步与发展来说，所产生的影响和作用是不可估量的，因而城市规 划也就越来越体现出自身的价值和重要性“，。一个好的城市规划 可以对城市社会经济的提高与发展，人民生活的舒适与安宁，交 通运输的便利与便捷产生巨大的推进作用。然而，城市规划中的 6 任何偏差与失误，都可能得至适得其反的效果。并且，城市规划 不可能如同经济计划一样可以及时得以调整并加以变更，以适应 形势的发展变化，一旦付诸实施，城市规划所形成的物质环境在 相当长的时期内不可能推倒重来，或者改弦易辙，从而对国民经 济和社会结构产生极其深远的影响。 我国的城市发展正处于一个不平衡的发展之中，一方面，城 市可持续发展被人们确认为全球性的城市发展战略，城市发展所 面对的中心挑战是能否协调好生态环境、经济发展和人口规模扩 大引起的城镇空间结构布局问题；另一方面，经济全球化的现象 已悄然兴起，这为我国城市框架体系中，特大城市( 或大城市) 职能演变带来了影响和挑战”1 。这些世界挑战和影响及自身的背 景所带来的国家性、地区性挑战，特别是世界科学技术进步、i t 业( 信息产业如电子技术、多媒体、人工智能、互联网技术等) 已越来越多地影响城市结构，城市高效系统运作和城市高质量空 间。 ( 二) 城市规划中信息技术的应用 随着现代科学的发展，出现了许多新的技术，原有的信息技 术也在不断地发展和完善，根据它们在城市规划与管理中的应 用，可以把它们分为三类。6 。7 “”1 ：即信息获取技术、信息模拟 分析技术和信息传播技术，以下仅就这三类技术及其在城市规划 与管理中的应用作以简要介绍。 l 、信息获取技术 信息获取技术主要是用于从外部世界( 相对于认知主体一人 类来说) 获得记录有关城市性质和状态的有关数据。目前，遥感 ( r s ) 、全球定位系统( g p s ) 等数据获取技术的发展已经形成覆 盖全球的监测运行系统，建立起从航天观测到深度探测的多层次 立体对地观测系统，是快速获取和更新有关城市数据的主要技术 手段。美国国家航空与宇航管理局制定了一个循序渐进的数据获 取和管理的战略性计划行星地球计划“1 ，以向科学家提供与 地球系统科学有关的观测数据，其核心部分为地球观测系统 ( e o s ) ，其目的是提供能够长时间控制的数据记录，以帮助科学 家区分人类活动和自然力对地球系统的多种影响。 目前，g p s 技术在城市规划管理中的应用主要集中在准确定 位，从而得到区域和城市的大地测量网”1 。遥感技术的应用包括 城市区域规划、城镇体系规划、城市总体规划、城市环境生态系 统的评价、预测等内容，具体可以概括为以下几个方面： ( 1 ) 城市地理基础背景分析。包括城市用地现状调查，城 市地理、水利和农林等要素研究，城市绿化环境的整治规划，城 市功能结构合理性分析，城市社会经济调查等。 ( 2 ) 城市生态系统与防治研究，包括城市系统的物质流、 能量流和信息流分析，城市生产、消费和游憩单元配置的系统性， 城市生态系统的平衡与保护研究，城市生态系统生活质量的分析 评价。 ( 3 ) 城市环境污染、监测，包括城市大气污染分布与程度 分析，城市水污染及种类分析，城市生物污染环境研究，城市热 污染和城市热岛效应调查分析。 ( 4 ) 城市体系及其历史变迁的遥感分析，包括城镇体系及 其结构研究，城市环境要素的变迁等。 ( 5 ) 城市综合调查与系列制图。 ( 6 ) 城市遥感地理信息系统的建立等。 2 信息模拟分析技术 信息模拟分析技术主要用g p s 、r s 等技术获取的信息转化为 城市规划与管理所需要的信息，包括信息的加工，再生以及获得 有关某一空间问题解决的目的、计划和策略信息。常用的有地理 信息系统、空间辅助决策支持系统等技术。它们模拟分析的主要 目的是获取大量有关空间和时间的地理信息。地理信息系统是一 8 个能够获取、存贮、查询、模拟和分析地理信息的计算机系统， 是一种能够处理和分析大量地理数据的通用地理信息技术。它汇 集来自多方面的数据，按照地理空问框架进行数据管理、查询与 检索，通过地球信息模拟和分析软件包进行地球信息的加工、再 生，为空间辅助决策的分析打下基础。空闻辅助决策支持系统直 接面向地球科学的问题领域，它的任务是在地理信息系统有关地 球空间信息分析结果的基础之上产生人类行动的目的、计划和策 略信息。因此，决策分析过程和其前面的信息处理过程是不可分 割的，信息处理是决策的准备和基础，决策分析是信息处理的目 的和结果。 地理信息系统和空间辅助决策支持系统在城市规划与管理中 的应用可概括为”，： ( 1 ) 进行城市系统模拟，建立有关城市规划、预测模型， 如人口规模预测、用地规模预测、经济发展预测、土地利用规划、 居住区规划、交通规划、教育科技规划、文化卫生规划、供电、 气、水规划等。 ( 2 ) 建立城市管理、分析模型，如地籍管理、资源管理、 项目管理、交通管理、管网管理、市场管理、防灾设施管理等。 ( 3 ) 提供相关信息服务，进行计算机辅助制图，如屏幕显 示，地图绘制、数据表格的打印等。 3 信息传播技术 信息传播技术用以实施空间数据的传递和信息的传播。地图 ( 包括多种专题地图、电子地图) 既是地理信息载体，又是传媒 体，尤其是电子地图的出现，极大地增加了地图功能，使得纸质 地图更侧重于结果的表达，而将多种信息的存贮交给电子地图。 信息高速公路的发展，使得地理信息的交换发生了革命性的变 化；信息表达实现数字化、多媒体化。而不再仅仅是模拟复合； 信息交换的网络化与实时性，促进了广泛意义上的信息共享。目 前计算机网络技术已经成为信息传播的最重要的技术手段。网络 q 技术与g i s 迅速发展相结合，现在正朝着w e b g i s 的方向发展。计 算机网络在城市规划与管理中的应用主要集中在信息的检索和查 询、信息的发布、政务公开及网络远程教育、信息共享方面。 ( 1 ) 城市规划与管理所需信息的检索和查询。在城市规划 与管理中经常用到有关新的数据和资料，而这些数据和资料在网 上查询就显得特别方便。 ( 2 ) 城市规划与管理方面有关信息的发布。在城市规划与 管理中经常要发布一些信息如城市的大型项目，招商引资，城市 经贸发展，城市建设特别是旧城改造与更新、城市管理的政策法 规、机构设置等都可在网络上进行发布。在网上( 尤其是因特网) 发布数据有许多优点，如不受地区性限制、实时性好、方便查询， 获取方便，使用便利等。 ( 3 ) 信息共享信息共享是网络的基本功能。在特定的区 域范围内，大量数据是许多单位都需要的，若各单位各自建立自 已的系统，势必造成严重的人力、财力、物力浪费，通过网络技 术则可以实现各单位的信息共享。 通过以上分析可以看出，信息技术在城市规划与管理中，有 着广泛的应用，给城市规划与管理带来了革命性的变革，大大更 新了城市规划的理论、方法与技术。 ( 三) 信息技术带给城市规划的机遇与挑战 1 信息技术对城市规划理论与实践的拓展 工业革命使得生产方式由原来的分散化转变为集中化。信息 革命将打破集中化生产方式，使劳动重新分散化，出现以电子科 学为基础的家庭工业时代，突出家庭与社区作为社会中心的作 用。一种以多媒体住宅组成的电子小区，将构成未来城市结构的 基本单元，为电子家庭提供商业和社会服务。 另一方面，由于国际社会信息化进程的推动，当代办公室信 l o 息处理量成倍增长，一种“可自由高效地利用新发展的各种情报 通讯设备，具有更自动化的高度综合性管理功能的建筑体系 智能建筑体系”得到了迅速的发展。办公建筑空问已不单纯为公 文交换的场所，而成为更注重体现以人为中心的“媒介环境”， 办公建筑形态的环境文化信息含量将随之不断增强，正向着未来 的社会工作模式、城市环境、生态环境等更广阔的空间拓展。这 一切都需要新的规划设计理论与之适应”。”1 。 人居环境科学是2 0 世纪下半叶在国际上逐渐发展起来的一 门综合性学科群。吴良镛教授将人居环境科学划分为居住系统、 支持系统、人类系统、社会系统与自然系统等五个大系统。社会 系统可扩展为社会经济系统下面分别对上述五大系统对信息技 术的影响作一初步探讨。 ( 1 ) 居住系统( s h e l l s ) 。住宅、社区设施、城市中心等的可 持续发展，必须面对前述电子小区、智能大厦的冲击 2 ) 支持系统( n e t w o r k s ) 。以人流、能量流、物质流、信息 流为对象的人居环境支持设施，必须以信息流为重点，这正是“国 家形象地称之为信息高速公路的信息基础设施( n i i ：n a t i o n a l i n f o r m a t i o n i n f r u 3 t r u c t u r e ) ”、“全球信息基础设施 ( g i i ：g l o a b a li n f o r m a t i o ni n f r u s t r u c t u r e ) ”的意义所在。 i 3 ) 人类系统( m a n ) 。以人的物质需求、安全感、情感、归属 感、价值观等为对象的人类系统，必须开展人的决策与心理方面 的研究，以人居环境信息系统支撑的专家系统与人工智能将是进 行这方面研究的重要内容与工具。 ( 4 ) 社会经济系统。以公共管理和法律、社会关系、人口趋势、 文化特征、社会分化、经济发展、健康和福利等为对象的社会经 济系统必须正视信息技术对社会经济、生产与交往方式的影响， 正视发达国家国民生产总值中信息活动创造的份额已超 过5o 的现实。 ( 5 ) 自然系统。环境与资源是以遥感、地理信息系统、全球定 1 1 位系统技术为核心的地球信息科学最具有应用潜力的领域之一， 对资源与环境进行动态监控、评估、综合分析与决策辅助。 而对于跨系统的研究，如基础设施与土地利用的综合研究， 社会经济发展与土地利用规划、基础设施建设的模型分析与评价 等都需要以地理信息系统为核心的信息技术支撑。 总之，人居环境科学必须坚持“可持续发展”、“系统工程”、 先进技术与多学科、跨系统的综合研究，同信息技术广泛结合， 从而拓展城市规划的理论与实践。 2 信息技术对城市规划方法与手段的更新 就整体而言，城市规划主要处理城市发展过程中的空间关 系。因此信息技术对城市规划的影响最突出最直接的是空间数据 基础设施( s d i ，s p a t i a ld a t a1 n r a s t r u c t u r e ) 的建设与地球信 息科学( g e o i n f o r m a t i c s ) 的发展“1 。”1 。 空间数据基础设藏源自美国1 9 9 4 年4 月提出的国家空间数 据基础设施( n s d i ) 计划，指的是为获取、处理、存储、分发和提 高使用地理空间数据所必须的技术、政策、标准和人力资源。同 国家信息基础设施( n 1 1 ) 类似，n s d i 拓展出g s d i ，即全球空间数 据基础设施，旨在实现全世界范围的空间信息共享。将地理空间 数据及相关技术、政策、标准和人力资源当作一项国家的基础设 施加以建设，说明s d i 已成为信息社会的主流。与s d i 建设相对 应的学科发展，就是近十年在国际学术界广泛采用的g e o i n f o r m a t i c s g e o m a t i c s ，陈述彭教授称之为地球信息科学。尽 管有关g e o - - i n f o r m a t i c s 的定义还有待确定，但普遍接受的观 点是：g e o - - i n f o r m a t i c s 包括遥感、地理信息系统、卫星定位 系统c 例如，全球定位系统g p s ) 等空间信息技术，也有将信息高 速公路包括进去“”r ”1 。 信息技术中7 5 数据具有某种形式的空间信息，这就能理 解为什么有人提出地理信息系统与信息技术的结合。城市规划的 方法与手段也随着地理信息系统、遥感和卫星定位系统( 例如： 2 全球定位系统技术j 的发展而得到了更新“。 3 地球信息科学、人居环境学与区域可持续发展的影响 可持续发展是2 1 世纪议程的核心，区域持续发展是可 操作性的持续发展。 区域是建筑和城市赖以生存的空间载体，并且为建筑和城市 的生存与发展提供必不可少的物质条件，而城市是区域可持续发 展的内核和龙头。因此，区域可持续发展是2 l 世纪城市规划的 理论与行动基础”。 作为可持续发展重点内容之一的人居环境，即城市化世界中 的可持续人类住区发展，当然可看作跨世纪城市规划的理论与方 法基础。地球信息科学作为区域持续发展研究的重要组成部分与 技术手段，也就构成了2 1 世纪信息社会城市规划的理论、方法 与技术基础。 4 城市规划与信息技术的整合 城市规划以复杂的城市社会、经济、历史、文化的空间表 达为主要研究对象，因而需要引入更为宽广和更为深入的系统分 析观点。可将研究城市的范固分为宏观、中观、微观三个层次。 宏观层次对应于“区域发展”理论中的“区域”可将城市看成 是区域空间的个点、增长中心或核心。中观层次对应于城市市 域、城市本身、城市中心区，将城市本身看成一个面“。微观 层次对应于街区，规划小区，将城市看成一种立体空间。 ( 1 ) 宏观整合：区域持续发展 传统意义上的区域或市域规划以“区域科学”或“区域发 展”理论为指导。而8 0 年代后期，“可持续发展”拓展了发展的 含义强调发展的能力、发展的可持续性。前面已经阐明了“地 球信息科学一一人居环境学一一区域可持续发展”构成跨世纪城 市规划的理论与方法的基础。现在的区域规划必须以区域持续发 展理论为指导。 ( 2 ) 中观整合：总体( 分区) 规划与管理 信息技术在总体规划、分区规划层次上同城市规划的整合重 点体现在与地理信息系统、遥感技术的结合。目前开展的新一轮 城市总体规划中，人们除了利用航空遥感技术之外，还利用卫星 遥感资料进行城市环境综合评价、土地利用监测等；利用c a d 技 术辅助绘图：利用g i s 技术进行叠加分析 o v e r l a y ) 、缓冲区 ( b u f f e r ) 分析、门槛分析、专题图制作，并建立总体规划数据库； 结合办公自动化技术，实现总体规划实施的辅助管理，并向辅助 决策支持系统发展。 ( 3 ) 微观整合：详细规划与事务管理 城市规划与信息技术在微观层次上的整合就是利用g i s 、 c a d 、o a 等技术，实现详细规划的辅助设计与规划管理办公自动 化。规划管理的办公自动化是一门复杂的系统集成与综合应用技 术。目前城市规划界还没有，也很难形成统一的规范与标准。 ( 4 ) 优先建立分区规划信息系统 目前，从全国范围来看，许多城市要实现空间信息科学与 城市规划的整合还有许多技术、资金、管理上的难度。规划部门 大都局限于用地规划的日常管理与文档的办公自动化，g i s 、c a d 、 o a 为代表的信息技术还没有得到广泛应用与深层次开发。结合 有关在城市规划信息系统建设中的经验，提出优先建立城市分区 规划与管理信息系统的思想“”。这是因为： a 规划形势的需要 目前，我国许多大中城市已经完成了新一轮的总体规划修 编。人们在这一轮总体规划修编中强调了城市发展机会的创造。 城市规划引导与规划限制的双重作用。在力求规划的科学性、严 肃性与法制性的同时，也强调了可操作性。广泛提出了全面开展 分区规划的要求。 b 加强规划控制作用的需要 分区规戈f j 在平衡土地使用强度和基础设施之间的比例，协调 非赢利性公共设施的分布配套方面作用明显，而这些又是当前快 l d 速发展的城市里比较普遍而又突出的问题。 c 技术实现可能性大 首先，建立分区规划信息系统可充分发挥现有的通用桌面 g i s 软件的功能，技术障碍小。可充分利用我国在建立城市规划 建设管理信息系统中的成功经验与技术。其次，建立分区规划信 息系统的工作量比控制性详细规划信息系统少得多，而对日常建 设管理来说，分区规划比总体规划更具有法律上的可操作性。 ( 四) 开拓地理信息系统在城市规划中的应用 1 对城市规划的再认识 ( 1 ) 对规划内容的再认识 目前国内城市规戈1 j 部门的主要工作内容大致如表1 所示。从 近十年的历史看，最大量的工作是总体规划和修建性详细规划。 在综合规划方面，控制性详细规划的作用将越来越大，分区规划 会在特大城市受到重视。区域、市域规划因体制的原因，其重视 程度还不够。专项规划方面，和各个城市的实际情况、人才、经 费的承受能力有密切的联系。从中央政府的行政管理部门，到城 市规划学术界，目前都在呼吁增加城市规划工作内容。可以肯定， 扩展城市规划的工作内容就意味着扩展g i s 在规划中的作用。因 为无论是综合规划还是专项规划，要扩展的内容均有更多有关空 间分布的分析和研究，这正是可以发挥g i s 作用的地方“”。 ( 2 ) 对城市规划过程的再认识 表1 仅是从各地城市规划设计院来考虑规划的内容。城市规 划作为一种社会的、政府的行动，是一个动态的过程。其过程可 用图 来表示”“”1 。目前城市规划设计院的主要工作是编制规 划方案和少量的背景研究。背景研究将会更密切地和g i s 应用联 系起来。在规划方案的实施控制方面，g i s 也可以用于项目建设 计划的审查、方案评价、土地开发控制、协调各个建设部门的关 1s 系等等。有关规划实施管理工作，事实上要超出直接的城市规划 行政部门的范围，如土地管理、房产管理、基础设施管理、环境 管理、投资管理、开发管理等等，都可认为是城市规划实施管理 工作的延伸。这些间接的规划管理部门的g i s 应用将有很大的潜 力，将会促进直接的城市规划部门的g i s 应用。还可在数据共享 上带来极大的方便，可大大丰富直接规划部门的信息来源。有了 g i s 后，也可促进这些间接规划管理部门更加紧密地依靠城市规 划来开展他们的管理工作。 表1 城市规划的内容 城市规划专项规划 区域规划交通规划 市域规划基础设施规划 总体规划服务设施规戈0 分区规划景观规划 控制性详细规划历史文化保护规划 修建性详细规划防灾规划 环境保护规划 旧城改造规划 监督反馈也是规划的重要延伸，它要了解事物的真实发展动 态，并把现实情况和原先的管理措施相对比，和原先的规划方案 相对比，和原先对背景、环境的估计、预测以及愿望相对比，从 而及时地调整自己的行动。利用g i s 在信息收集，数据输入，数 据库管理，以及空间查询、分析上的功能，规划、管理、研究人 员可以更及时而全面地掌握事物在时问、空问上的变化，做出更 迅速、更准确的反应，监督规戈1 j 的实施。控制城市的发展。 图1 城市规划的一般过程与数据库的关系 ( 3 ) 对城市规划形式的再认识 对城市规划，除了从内容、过程来描述外，还可以从形式来 分类。本文把规划形式分为蓝图型、过程型、倡导型三类“。 蓝图型规划侧重于技术因素。它主要描述城市发展的某个或 某几价瞬间状态，非常强调规划方案的阶段性、时间性和它达到 的状态。实施管理工作则围绕着未来的某个 或某几个) 状态进 行。处于迅速城市化阶段，城市用地、房屋、基础设施大规模地 扩张，政府的计划有极大控制力量的情况下，蓝图型的规划将是 重要的或主要的工作形式。我国的规划人员对蓝图型规划很熟 悉，g i s 技术在方案编制、评价、比较方面可以发挥作用。 过程型规划侧重于社会因素。当某些行动在社会各方面容易 引起不同意见或利益冲突，需要随时协调，事物的发展过程比达 到某个具体目标更为重要时，过程型规划比蓝图型规划更为适 17 宜。例如，以市场经济为主的西方资本主义国家，旧城区的改建、 重建一般都采用过程型的规划。过程型的规划从背景研究到监督 反馈的循环次数很多，g i s 可以在这两头发挥较大的作用。但是 过程型规划涉及的社会因素多，具体项目的内容千差万别，需要 多学科人员的合作，这给g i s 的应用带来一定困难，主要是规划 人员的知识面要求很广。另外，有时对g i s 的作用可以设想得很 好，但数据收集、分析工具的准备可能会赶不上工作迸展，因此， 过程型规划的g i s 应用是一个新的挑战。 倡导型规划也发源于西方发达国家。在城市化过程转入了另 一个阶段的发达国家，城市局部地区出现衰退，某些地方的基础 设施、房屋相对过剩 这正好和发展中国家相反) ，人口密度过低， 还出现了某些社会问题。这时，倡导型规划有其特殊的目的，以 引导或刺激经济括动的重新分布，引导城市的发展，复兴某些衰 退地区( 我国沿海开放城市的经济技术开发区规划也有倡导型的 成分，但目标有所不同) 。这种规划强调背景分析，而且要做很 多社会经济方面的假设、模拟，例如要设想：如果未来怎样，规 划该是怎样；如果规划怎样，未来又会怎样。尽管国内对这种规 划还不很熟悉，但g i s 可以在预测、模拟、假设方面发挥作用。 我国的情况和西方发达国家不同，规划的形式不应照搬，但 过程型、倡导型、蓝图型规划互为补充，可根据实际需要把三者 结合起来，以相互取长补短。 城市规划要对土地使用、物质环境在空间上做出安排，它既 受到社会、经济条件的制约，又要服务于社会、经济的目标。仅 仅把规划局限在用地布局和建筑空问自身的问题，这就把规划简 单化了，g i s 的作用也必然被限制在相