GIS在城市规划中的应用与发展

1、GIS 在城市规划中的应用与发展引言城市规划是指导城市建设的蓝图，也是城市建设管理的依据， 其在城市的建设和发展过程中的作用越来越受人们重视。随着社会经济的飞速发展，城市建设的步伐进一步加快，传统的城市规划设计、管理和监测手段已经不能满足城市发展的需要。随着计算机与网络技术的发展，城市规划的信息化程度正逐年提高，特别是以 GIS 技术为核心的城市规划信息系统的推广应用，提高了城市规划管理水平，促进了城市管理的现代化。2.GIS 的概念与基本功能2.1 GIS 的概念地理信息系统 (Geographical Information System)是以采集、存储、管理、分析和描述整个或部分地球表面

2、(包括大气层在内 )与空间和地理分布有关的数据的计算机空间信息系统。它是一种决策支持系统。 GIS 具有信息系统的各种特点。它与其他信息系统的主要区别在于其存储和处理的信息是经过地理编码的，地理位置及与该位置有关的地物属性信息。 GIS 把空间位置数据与属性数据有机结合起来了，这个突出的特点是其他数据库所不及的。2.2 GIS 的基本功能空间可视化 (Spatial Visualization)空间地物轮廓特征的可视化地理信息系统强调对现实世界空间关系的模拟，使我们对于在空间中各事物的状态有一个非常直观的感受。无论是在屏幕上展示一幅可以无级缩放和信息查询的地图，还是展现一幅三维的地形模型，都使

3、我们对现实世界空间关系的认识更为直观、具体。空间地物专题属性信息的可视化地理信息系统的空间可视化功能还包括对空间分布的地物的属性信息的图形可视化， 这一点是由地理信息系统的一个重要特征来保证的，即 GIS 实现了空间信息和属性信息的集成管理，并能够完善地建立二者之间的联系。空间导向 (Spatial Navigation)一个完善的地理信息系统提供了空间数据库功能，可以以小比例尺查看全局，以中比例尺查看局部，以大比例尺查看细部。在比例尺不断增大的同时， 展现给用户的空间信息内容会不断更新。地理信息系统的空间导向功能还可以从空间查询功能中得到体现。空间思维 (Spatial Thinking)地

4、理信息系统的空间数据库在存贮各地物的空间描述信息的同时，还存贮了地物之间的空间关系，这一特点为进行空间分析提供了基础。地理信息系统的空间思维， 就是要利用 GIS 数据库中已经存贮的信息，通过 GIS 的工具 (例如缓冲区分析、叠置分析)，生成 GIS 空间数据库中并没有存贮的信息。 地理信息系统的空间思维功能能够揭示空间关系、空间分布模式和空间发展趋势等其它类型信息。城市与区域规划是地理信息系统技术体现空间思维特征的最典型的应用领域。3.GIS 在城市规划中应用现状3.1 在城市规划编制中的应用规划方案的可视化平面设计不利于规划方案的展示， 不能给规划人员与用户直观的感受，不能展示规划方案与

5、周边环境之间的关系， 规划方案可能会隐藏着不易发现的设计缺陷 1 。利用 GIS 三维技术，规划人员可以实时交互地观察各方案在城市环境中的效果， 可以沿任意角度， 任意路线对不同方案加以比较， 可以对规划方案与周围山体之间的关系进行分析，对方案中建筑高度、 体量、外观以及整个城市的空间关系进行分析，还可以对一些总要的景观 进行视线与视域分析，更好地控制好城市的整体景观效果。用地适宜性评价地形地势是城市规划设计中的一个主要条件， 不同的地形是制约和引导规划用地功能的重要因素之一。 作为规划者，在方案初始阶段，首先必须研究用地条件， 然而当遇到一些用地范围较大的规划， 尤其延伸到几平方公里以上的范

6、围的时候， 仅仅凭借人在地面的感觉是无法准确把握地形地势条件的， 而借助 DEM 模型可较好地解决这个问题。相对于 CAD 图中原有信息的二维平面的表现形式， DEM 模型可以更加直观地表现基地的情况，从而快速生成准 3D 模型，并可进行任意角度甚至漫游式的观察。 借助 GIS 独有的高程分析、 坡度坡向分析、拓扑分析等多种分析工具， 可有针对性地对基地的用地条件进行客观分析，辅助后期规划方案的决策和设计。公共设施布局优化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居住区的开发而建设的， 居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设施 .由于居住

7、区受规模、形式的限制， 居住区配建的公共服务设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 GIS 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口， 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 GIS 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

8、地进行公共设施规划布局。指标数据的统计分析GIS 很好的将空间属性与非空间属性有机的结合在一起，利用GIS 技术，我们能非常方便地进行基于空间数据的各类非空间属性的统计分析，非常方便地生成各类技术经济指标表，同时也能生成多种多样的统计专题图，像直方图、柱状图、饼状图、折线图等等。非常方便、直观地进行各类数据的比较分析，为规划人员的规划设计提供数据支持。例如， 在规划范围涉及到旧城区改造的情况下，统计每个街区的现状建设强度可以为合理确定旧城改造的范围、 时间安排以及改造强度等决策提供数量化的依据。 因此，进行街区建设强度统计对于控制性详细规划、 尤其是涉及旧城改造的控制性详细规划工作， 是很有帮

9、助的辅助决策手段。3.2 在城市规划管理中的应用城市规划专业数据库城市规划是以地理空间数据作为其设计与管理的基础， 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， 为城市规划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。 依据城市规划工作的业务性质与相关数据的结构特点， 城市规划数据库主要包含 3 种类型的数据：基础地理信息，规划专业信息，规划文档信息。规划方案的评价和审核针对规划方案， 进行土地价格分布、土石方填挖平衡、房屋拆迁量计算等经济分析，结合专业模

10、型进行城市外围用地建设适宜性评价、内部用地功能更新时序分析、发展方向与用地布局优化研究，可以预测和评价规划方案的社会效益和经济合理性。日常业务办公与公众信息服务基于 GIS 技术的城市规划信息系统是以实现城市建设和管理为主要目标，在功能上支持空间信息的查询、 支持规划工作的日常业务办公流程以及公众的信息服务，因此，基于 GIS 技术的城市规划信息系统属于城市规划部门的操作型的实用系统。系统以GIS 技术为基础，面向办公自动化管理，对图、文信息进行有效集成。3.3 在城市规划监测中的应用利用 GIS 技术实施城市规划监测工作的基本思路是以城市规划为监测对象，基于 RS 技术、GIS 技术、GPS

11、 技术和网络技术等高新技术，快速获取与处理城市现状空间信息，采取RS、地形、总规、分规数据比对和专家判读的方法实现大范围、可视化、短周期的动态监测效果，为政府宏观决策和依法行政提供科学依据2 。4.GIS 在城市规划中应用发展4.1 GIS 技术向集成化推进目前在城市规划设计领域， 除了利用 GIS 技术外，还要使用一些其他图形技术软件，比如，绘制矢量工程蓝图的 CAD 软件、绘制平面效果图的 PHOTOSHOP 软件、绘制 3D 模型的 3DMAX 、SKETCHUP 软件。加强与这些软件的兼容和集成可以提高规划设计工作的效率，同时可进一步开发利用好 GIS 的功能。比如， Google S

12、ketchUp 软件与 ArcGIS 相结合，就可以将 SketchUp 的 3D 模型导入 ArcScene 中进行空间分析。 CAD 软件与 ArcGIS 相结合，利用 CAD 技术辅助绘图 ;利用 GIS 技术进行叠加分析、缓冲分析、门槛分析、专题图，并建立规划数据库 3 。RS 技术、 GPS 技术与 ArcGIS相结合，可将卫星图片和卫星定位坐标作为GIS 系统的地理空间数据。4.2 GIS 技术向时空多维拓展动态城市规划要求城市规划结果不能成为一个不变的蓝图，而是要随着现状的改变而不断进行调整，以往人们往往忽视时态信息的存在，使得规划基础资料不完整，降低了城市规划的科学性和预见性。

13、同时传统的二维 GIS 虽然有强大的分析功能，但损失了空间位置信息，不能完整反映客观世界 6-7 。要想真实表达处于三维空间中的现实世界， GIS 技术需要向时空多维拓展。比如：以三维GIS 为技术平台的地下管线信息系统和以时态GIS 技术为平台的城市动态规划管理系统实现了GIS 技术向时空多维拓展。4.3 GIS 技术与智能技术结合GIS 不仅要处理海量的地理数据， 还要进行与地理数据相关的分析，预测，辅助决策等工作。对于 GIS 来说，在地理信息的采集、存储、加工处理、表示等方面功能比较强大，但在进行预测、辅助决策等方面还比较薄弱， 而进行预测和辅助决策正是人工智能中重点研究的知识工程、问

14、题求解、推理、决策等核心问题。 GIS 技术与智能技术结合就是要把专家系统与 GIS 集成成一个系统，使得这个系统不仅能存储、管理空间数据，还能利用系统中的地理信息进行深加工，智能化地分析与运用数据进行推理，强化系统在空间分析、预测预报、决策支持方面的能力。4.4 GIS 技术向开放化推广随着计算机网络技术、 客户服务器技术、 ODBC(Open Database Connectivity) 技术、 GIS 技术等的不断发展与成熟 .传统的 GIS 技术正朝着 0PENGIS 、COMGIS 、WEBGIS 方向发展，特别是 OPENGIS的技术与规范的成熟以及Oracle Spatial空间数据库软件的推出， 使开发完全基于关系型数据库一体化存储空间图形与属性数据的GIS系统成为可能，并且有效的解决了GIS 数据库的共享与并发操作问题。4.5 GIS 技术向专项化开发信息技术及相关领域技术的迅猛发展和融合，为地理空间数据库系统的发展创造了前所未有的条件，以新技术新方法构造的先进数据库系统正在或将要为地理信息数据库系统带来革命性的变化。比如：由专业地理信息系统和常规数据库管理系统融合形成的业务化地理信息系统 (Office GIS) ，地理信息系统和社会科学及WebGIS 技术、协同式空间决策技术