GIS在城市规划中的应用.doc

GIS在城市规划中的应用【 摘 要】本文概述了地理信息系统在城市规划中的应用背景，介绍了地理信息系统的概念及城市规划的相关内容，并列举出了G I S在城市规划过程中的一些具体应用。 【 关键词】地理信息系统 GI S 城市规划 应用 1 、背景 随着我国经济建设的快速发展，城市化速度大大加快 ，但是城市规划的现状并不令人满意。 在城市基础设施建设中如市政管线事故时有发生城市交通、土地水资源、能源、灾害管理和决策的水平急需改善和提高。为寻求解决这些问题的对策广大城市规划师和城市决策者迫切希望能够更完整、准确和全面地把握城市及其周边环境的动态空间特征。8 0年代末、9 0年代初 G I S在我国的应用进入了城市。如今,在城市规划领域，GIS技术被用于城市规划的辅助设计、工程选址等工作以及城市管理的规划控制、辅助决策等工作。 2 、地理信息系统及其特点 地理信息系统( G e o g r a p h y I n f o r ma t i o n S y s t e m 简称 G I S ) 是一种用来捕捉、储存、合成、处理、分析和表示具有地理坐标属性的空间数据的操作系统，它是由计算机硬件系统， 计算机软件系统及组织管理系统所组成。它具有以下 3个特征： 一是具有采集、管理、分析和输出多种地学空间信息能力 具有空间性和动态性。二是以地学研究和地学决策为目的 以地学模型方法为手段 ,具有区域空间分析、多要素综合分析和动态预测能力，产生高层次高质量的派生信息。三是由计算机系统支持进行空间数据管理 并由计算机程序模拟 ，获得专门数据的地学分析方法或模型 作用于空间数据产生有用信息 快速准确地提供科学决策依据。 3 、城市规划概述 城市规划是人居环境各层面上的、以城市层次为主导工作对象 的空间规划。城市规划工作的基本内容是依据城市的经济社会发展 目标和环境保护的要求根据区域等上层次的空间规划的要求，在 充分研究城市的自然、经济、社会和技术发展条件的基础上，制定 城市发展站略 预测城市的发展模型 选择城市用地的布局和发展 方向，按照工程技术和环境的要求 综合安排城市各项工程设施 并提出近期控制引导措施说 城市规划的内容包括城市规划和专项 规划。 4 、GI S技术在城市规划中的应用 G I S 在城市规划中的作用既是数据库，又是工具箱。基于数据库 的 G I S 可以存储空间数据、属性数据 通过空间关系模型将二者连接 起来，高效率地存取数据 查询和制图。同时还可以从数据库中抽 取数据， 输入到其他模型或空间分析程序中， 或者和其他专门调查获 得的表状数据相结合，为决策服务。将G I S 当作工具箱时 可使用地 学信息处理功能 如空间插值、叠合、缓冲区和空间连接等。 4.1.1GI S在城市规划中用地适宜性评价工作的应用 在城市规划设计的前期调研工作中， 如果遇到地形复杂的规划 地块 ， 可以利用 G I S 的空间分析功能以及规划范围内的数字高程模 型数据( D E M)对规划地块进行坡度分析、坡向分析，等高线分析 流域分析等，以作为用地适宜性评价的参考依据。利用各种空间分 析可以确定坡度在某个区段的范围，计算出面积，进而结合坡向分 析、 等高线分析、 流域分析为确定建设用地的范围和布局提供依据。 4 1 2 G I S在公共设旌布局规划中的应用 城市公共设施是维持城市健康运转的基本保证。目前大多数 城市的公共设施是伴随着城市住区的开发而建设的 住区开发中往 往从满足 自身需求为出发点来配建公共服务实施，由于住区受规 模、形式的限制，住区配建的公共服务实施不能完全满足城市整体 的需求。从大的区域范围看就会存在很多服务盲区这些地方缺 乏相关公共设施，人口稠密区公共设施布置相对较少等问题 。利 用 G I S 的缓冲区分析，很方便的发现服务盲区便于规划设计中进 行相应的调整 在生成的缓冲区下面再叠加上人口密度图 就能很 方便的统计出每个公共设施所需服务的人1 ： 3与其现状服务规模进 行比较就能很快知道那些公共设施服务规模不够需要新建服务 设施或扩建规模。利用 GI S 的缓冲区分析、空间分析和统计功能 可以摆脱传统的根据规范 依据规划师个人经验来进行公共设施规 划布局的方法 方便规划设计人员更加科学合理地进行公共设施规 划布局。 4 1 3 G I S在城市空间扩张研究中的应用 根据历年来的城市建设现状图 地形图，遥感影像图生成不同 年份的专题图利用这些专题图 我们可以进行城区不同年份的空 间扩张研究 我们能够很清楚地得到这些年来城市耕地的变化情 况 ，水域的变化情况 绿地的变化情况，其他各类用地的变化情况 新增建设用地的变化情况，以及各类用地的变化情况通过分析可 以得出 哪些是未变部分，哪些是转换部分哪些是改变部分通过分析各个部分问的相互关系可以找出城市发展的脉络与动力机制及存在的问题。 4 1 4 G I S 在城市三维可视化中的应用 利用三维 G I S 技术规划设计人员和管理人员可以实时交互 地观察不同方案在城市环境中的效果，可以从任意角度、方向、沿 任意路线对不同方案加以比较 从而为从空间角度评价建筑提供了 更加直接、有效的手段而这些是以往的平面图和建筑缩微模型所 难 以实现的。 如果利用三维 G I S 技术， 就可以对规划方案与山体之间的关系 进行分析 对方案的高度、体量、外观以及与整个城市的空间关系 进行分析 对地下不可见的管线进行可视化分析。同时，还可以将 空间数据与属性数据结合到一起， 规划管理人员可以很容易的查询 虚拟城市中建筑物的相关信息，结合对建筑物的空间分析对方案 的优劣进行评估，从而做出正确的判断和决策。 4 1 5 提高规划的公众参与 城市是居民的城市，居民对城市发展发表意见对规划有着十分 重要的指导意义。如一个有关社区基本情况的可视化的 G I S 系统在 n t e r n e t 上建成 居民可以方便地通过互联网在图上对应具体的位置 了解现状并提出自己对未来的设想 ， 其意见进入 G I S数据库后规划 人员可方便地调阅汇总分析，并生成居民构想图辅助规划；同时 汇总信息和规划设想又实时向公众发布以交换意见。 5 、结语 综上所述, G I S 技术几乎可以应用到城市规划 中的每一环节 中 对提高规划设计的质量、效率来说 作用是明显的。G I S 在城 市规划设计中将有力地推动决策的科学性， 规划的合理性和设计的 高质量、高效率：GI S在城市规划中的应用将不会仅仅局限在辅助 管理上 将进一步对规划数据进行综合分析，进行深层次的数据挖 掘，进而对整个城市的发展趋势做出预测和模拟，为决策者提供科 学的依据，防止不良后果的发生。 参考文献 1 】 宋小冬， 叶嘉安 地理信息系统及其在城市规划与管理中的应用 MI 北京： 科 学出版 社， 1 9 9 5 ： 8 0 - 9 0 2 】 翟金 慧， 张和 生GI S 在城 市规划 中的应 用 7 】 测绘科 学， 2 0 0 8 1 0 【 3 】 刘友欣 浅谈 GI S 技术在城市规划管理中的应用 科学信 息， 2 0 0 8 【 4 】 左志军，钟振远GIS技术在城市规划设计中的相关应用U 黑龙江：科技信息一 科苑论谈 GIS在城市规划中的应用研究【摘 要】 G I S作为近年来新兴的一门信息技术科学， 在城市规划行业中扮演着重要的角色，应用日趋广泛和深入。本文基于G I S 技术本身的发展特点， 探讨了其在城市规划中的应用优势、存在问题及设计实现内容， 并对 G I S技术在城市规划中的应用前景作了展望。 关键词 ：G IS ；城市规划； 数据 ； 信息化 随着我国社会经济体制的转轨，城市化的进程明显加快 ， 城市的建设达到了空前的规模。 信息化浪潮给城市规划带来了巨大的冲击 ， 传统的规划管理手段已经不能满足城市的发展进程。为适应发展需要。 基于地理学背景的城市规划学者及其从业人员必须开展以 G I S技术为核心的城市规划信息系统的建设，综合利用城市空间信息， 运用 G I S技术， 准确和全面地把握城市及其周边环境的动态空间特征，有效合理的使用土地、 安排好城市空间。 1 G I S在城市规划中的应用优势1 1实现规划的直观和理性 G I S具有对空间数据与属性数据的统一管理与分析能力，极大的丰富了规划设计手段和 成果，直观而理性的空间分析模块可以辅助规划师对规划方案进行模拟、 选择和评估， 从而优选优化设计， 弥补了原来城市规划纯图形、 纯文字、 定量分析与定性分析脱节的缺陷。使空间数据的图形表达与属性数据的空间分析有了很大的提高，为城市规划提供了一个直观和理性的工具. 1 2高效查询和管理规划信息数据 G I S的产生与发展， 为规划设计提供了科学的方法 ， 它既能管理和处理海量数据， 支持多种形式的数据存储， 又能减少重复性的工作 ， 方便数据修改与调整、 避免错误， 叉能解决空间数据与非空间数据的关联问题 ，对城市规划信息数据管理具有重要的意义。利用 G I S的空间查询功能对这些信息进行查询、 检索、 统计、 显示 、 输出， 实现管理的 自动化、 规范化和标准化， 提高城市规划的管理水平和建设项 目的审批质量。 1 3实现规划定量分析 面对各种纷繁复杂的空间数据和属性数据构成城市的空间关系，数据信息量大而且在不断快速更新，传统的城市规划设计由于缺乏快速准确的数据分析工具。无法对所获取的数据进行科学有效的定量分析。G I S软件的引入给规划设计领域带来了思维方式的转变 ，可以管理 和分析大容量的数据 ， 具有数据更新快捷， 空间分析实时直观等特性，促进规划实现从静态展示到动态模拟， 从终极描述到全程辅助的转变。 2存在问题 2 1数据组织问题 传统地图数据生产注重制图、 符号的表现，注重图饰效果，但对信息组织的原则重视不够。如将地物类的符号表达作为要素加以采集，将现实世界中本应相连的事物，在图上却 由于 制图的需要将其断开等等。若数据生产者将图作为最终产品， 这样做问题不大， 但是当需要建立信息系统时需要建立辅助办公、管理的应用系统、专用系统，这些数据将会暴露出许多问题。 2 2 G I S在一些技术及应用上的局限 传统 G I S建设投资巨大， 见效时间长， 且需要实时维护，不断更新才能真正充分发挥其功效， 尤其集中体现在数据库建设上，投资大。建设难 ， 还涉及到数据能否获得 ， 怎样有效组织等多方面的问题。 G I S应用很大程度上取决于适当的分析数据的取得及合理的数据组织，而有限的数据迫使在模型设计中一些重要的参数被删节或忽略。 2 3城市规划本身的局限性 目前城市规划工作中， 对背景分析、 趋势预测、影响评价的要求还未形成一个专业严格的标准， 规划专业队伍也不健全， 一般规划专业人员中了解 G I S的还很少，应用开发和研究的人才也不足。城市规划基础信息资料的收集、 数据输人、 实时更新、 共享往往受到规划及其相关部门体制、 经费、 管理的制约， 这也对 G I S的应用带来了很大影响。 3 G I S在城市规划中的应用内容 3 1城市规划数据库的建立 城市规划是以地理空间数据及城市发展现状作为其设计与管理的基础， 就城市本身而言， 它是一个复杂的系统工程 ，既有城市的基础地形图数据、 规划控制性数据， 也有规划的现状数据和城市的属性数据。因此， 进行城市规划信息系统建设的首要工作就是建立城市规划数据库 ，动态地存储和管理城市空间信息及各种规划专题信息 ，为城市规如提供综合性的信息服务，并在此基础上， 建立城市规划的空间分析模型， 提供决策支持 ， 实现城市规划管理的科学化与智能化。 3 2总体规划中自然条件分析 在做总体规划时，对城市现状的调查和分析时可以用到 GI S技术 ，利用遥感卫星所获取 的基础资料 ，在 GI S软件中将其分类并进行面积的测算，就能对城市的土地利用现状有一定的了解 在此现状基础上要对城市的土地未来发展有更好的把握 还可以利用 G I S软件中所带有的预测功能对未来几十年的土地使用情况进行预测。获取遥感影像图后， 可以根据需要对土地利用进行分类 分类以后还可以对某项类型进行专题特征的提取和量算。 3 3图文信息一体化 图文信息一体化主要是指图形与属性的双向查询十分方便 ， 图文的交互功能强大， 这是地理信息系统最基本的特征。但在城市规划信息系统的建设中， 文档信息与” 海量” 的图形数据的有效关联一直是系统建设的一个瓶颈。必须根据规划工作的特点，充分利用数据库技术和网络技术， 进行系统的一体化设计 ， 将空间数据与属性数据相互关联 ， 系统高度集成， 才能真正实现图文并茂的信息可视化系统。 3 4规划管理 城市规划管理工作核心是城市建设用地和建筑项 目的管理。对于要立案的项目， 可由G I S 数据库中查阅 ，查阅项目的申报单位和申报项目的有关信息，以此作为检查项 目受理情况和工作周期的依据。在审批阶段， 可借助 G I S空间分析技术，使审批人员可以很快地统计出所圈地块的面积及有关属性信息。同时审批人员还可根据计算出的面积，对照规划控制指标不断修改方案和重做 ，直到达到控制规划指标要求为止。 4应用前景 随着城市的发展， 城市问题日趋繁多复杂，未来若干年内，城市规划技术和 G I S技术将面 临更大的机遇与挑战 ， G I S技术的一些新发展 ( 如 we b GI S ， O p e n G I S， C o mG I S ， 3 D GI S ， T G I S等) 将在城市规划中得到实际应用，从而提高 G I S 城市规划应用的水平。以三维 G I S建模互动技术和虚拟现实技术为代表的真三维技术和产品的出现 ，从根本上打破了人类在地理空间信息表达和处理方面的限制日 。这种结合必将为数字城市建设提供真三维的表现和处理技术平台，可以突破现有的规划效果图框架。两者有机结合能实现虚拟场景、虚拟城市的实时动画要求，加上强大的空间属性数据库的空间分析功能。这必将带来一场设计的革命。 5结语 随着信息化进程的加快、 城市的急剧发展， 以及 G I S及其相关技术的进一步完善与普及， GI S技术在城市规划中的应用已经取得了重大的进展和丰硕的成果。 城市规划管理领域的 G I S 技术应用建设，在今后必将得到进一步的发展和推广， 这是符合发展规律的。我们应认识到G I S在城市规划应用中存在的问题， 把握 G 1 s未来的发展趋势 。提高规划建设效率和城市管理水平， 为城市的发展规划更加美好的明天。 参考文献 许为一， 杨昌新等 G I S空间分析功能在城市规划设计中的应用初探m 科技广场， 2 0 0 7年 l l 期 【 2 】 朱光 城市规划信息系统中的G I S 技术探讨 测绘通报 2 o 0 2 0) 3 】 乔相飞， 周宏伟等 城市规划中的 G I s应用分析【 J 测绘工程 2 0 0 5 ( 1 2 ) 【 4 】 赵巧红， 张敬东等 何瑞珍 G I S与 R s在城市规划中的应用研究们安徽农学通报， 2 0 0 7 ( 6 ) 【 5 】 胡晓东 浅谈 G I S技术在城市规划中的应用 J 1 7 2 应用科学科 2 0 1 蔫 幸 襞 5 0 年 第期 互 I 关于城市规划中GI S 技术应用的研究 摘 要 随着城市建设的不断发展，城市规划管理的要求也越来越高。作为存储、分析和管理空间数据的G I S 技术，在城市规划中的位置越来越加重要。文章对 目前在城市规划中G I s 技术的应用，如何去应用与及 目前存在的一些问题做了系统的分析，并且简单的讲述了 1 G IS 在城市规划领域中的应用前景1 城市规化中GI S技术的作用及其应用 城市的发展需要城市 G 塔及相关技术的支持，G 玛在城市化与城市可持续发展，城市住宅产业发展，城市社会与公众服务，小城镇规划与建设和城市规划建设与管理等方面将大有作为。在城市化与城市可持续发展方面，可及时、准确地掌握相应的空间信息，缓解由城市化带来的如空间布局混乱、环境危机、灾害力 I 1 剧、耕地浪费、资源危机、交通堵塞和人居环境质量恶化等一系列问题；在城市住宅产业发展方面，如在社区和住宅的规划设计、建设以及住宅营销和物业管理等方面，住宅产业信 化的需求十分旺盛；在城市社会与公众服务方面，基于城市空间信息的服务，一方面可为企业提供信息服务，以提高它们在市场经济条件下的应变能力，对 一些特殊行业的地理信息服务也有很大的帮助，另一方面则是为社会公众提供开放性的资讯服务，从而改善和提高人们的生活质量与效率；在小城镇规划与建设方面，诸如土地与水资源合理利用、供热供燃气规划、防灾减灾规划、给水排水系统规划、环卫设施与生态环境保护规划、交通网络与内部道路配置等方面都离不开包括G I S技术在内的高科技的支撑；在城市规划建设与管理方面，能够更完整、准确和全面地把握城市及其周边环境的动态空间特征，解决城市建设的市场不规范与及改善并提高城市交通、土地、水资源、能源、灾害管理和决策的水平。 随着 G I S 在城市规划领域应用的1 3 益广泛和深入，应用的角度呈现m 多样化的特点，其中就包括了城市空问扩展与建设、用地格局分析、城市 土地评价、建筑分析、风景和流域的造型规划、公共设施的选址、小尺度的社区景观规划和设计等诸多方面的应用。可以说，G I S 为城市规划、设计、管理提供了崭新思路：利用G I S 的空间量测、分析功能，进行多因素的、复杂的空间分析。如城市空间扩展与建设用地格局分析、城市规划交通路网分析、城市规划绿地分析、公共设施布局与居住人口空间关系分析、风景和流域造型分析等。这些专题分析要考虑到地质地形、水文、现状土地利用、人口分布、交通、经济等多种因素 ，不同地区、目的的分析模型 ，侧重不同的影响因素；借助城市遥感数据和 G I s 对城市地理空间信息提供的强大管理和分析功能计算出人口密度和建筑容量，对有关城市总体规划的各项技术经济指标进行分析，完成城市规划；可将城市规划相关的数据 ，如：基础地理数据、规划专业数据、规划文档信息等输入数据库，利用 G I S 的空间查询功能对这些信息进行询、检索、统计、显示、输出，实现管理的自动化、规范化和标准化，并且具有管理海量数据，支持多种形式的数据存储，提供良好的数据维护更新能力，实现规划信息数据的查询和管理；对空间数据与属性数据的统一管理与分析能力弥补了原来城市规划纯图形、纯文字的缺陷，使空间数据的图形表达与属性数据的空间分析有了很大的提高 ，为城市规划提供了一个直观和理陛的工具； 由于数据更新的快捷性、空间分析的实时性，对城市规划的动态调整提供了良好的技术支持。借助 G I S 可以对城市规划的实施进行监督反馈，然后对规划方案进行调整，使城市规划处于一个通畅的良好循环中，实现规划过程的动态、实时性。 2 在应用中应该注意的问题据有关资料显示，2 0 0 0年英国地方政府的城市规划以及相关机构中5 6 已经拥有实际运行的 G I S ，3 75正在实施中，只有1 5的机构还未将 G I S列入计划。与此对照，G I S在国内城市规划行业却还未得到充分普及，主要原因有：第一，基础资料的限制。城市规划基础信息资料的收集、数据输入、实时更新、共享往往受到体制、机制、管理的制 约；第二，通用软件的本地化、客户化，技术方法积累不足。技术方法，由于通用 G I S 专业软件并不专门针对城市规划市场，这就涉及到通用软件的本地化、客户化，即需要根据实际应用进行二次开发，但国内由于应用历史短，技术方法积累不足，又不能照搬国外经验，因而影响了G I S 在实际规划中的应用；第三，不合理的人才培养模式。在人才的培养方面，一般规划专业人员中了解 G I S 的还很少，应用开发和研究的人才也不足。这种不合理的人才培养模式也影响到 GI s 的应用；第四，城市规划的本身局限性。目前城市规划工作中，对背景分析、趋势预测 、影响评价的要求还未形成一个专业严格的标准 ，规划专业队伍也不健全，这也对G I S 的进一步应用带来了很大影响。 3 GI$在城市规划领域中的应用前景随着城市的发展，城市问题的日趋繁多复杂，未来若干年内，城市规划技术和 G I s 技术面临更大的机遇与挑战，G I s 技术的一些新发展 ( 如We b G I S ，O p e n GI S ，C o m G I S ，3 D GI S ，T G I S等)将在城市规划中得到实际应用，从而提高G I S城市规划应用的水平。3 T GI S( 时态 G I S )，亦被称为 4 D G I S ，意为在三维空间上加上时间维。它强调的是利用时空分析的工具和技术来模拟动态过程，探究和