GIS与RS技术在区域旅游规划制图中的应用以衡阳市旅游发展总体规划为例

GISRS技术在区域旅游规划制图中的应用———以衡阳市旅游进展总体规划为例摘要:本质来说,地图(Map)(map),地图在生产生活的实践中发挥着巨大的作用;3S技术的进展,地图将会变得越来越重要,相应地,进展区域,必需将GIS、RS等的技术方法应用于制图领域;那么在区域旅游规划当中也必需利用GIS等技术才能高效率表达规划成果。本文以湖南省衡阳市旅游进展总体规划为例,探讨了GIS和RS集成技术在区域旅游规划制图中的实际应用,阐述了将RS和GIS技术应用于区域旅游规划制图的主要技术途径。所提出的技术路线在应用中得到验证,具有肯定的理论和实践意义。导言所谓规划,首先是一种打算实现肯定目标(或一组目标)的措施的挨次或序列,其主要技术即是图件[1]。而旅游规划是一门兴的组织与美化人类户外闲暇生活的筹划与艺术创作相兼容的科学,,其目标是以创思维,依照市场规划,重组并优化旅游资源配置,美化环境,丰富人类生活经受[2]。一般认为,1959年的美国夏威夷州规划,可作为现代旅游规划的先驱,其中,旅游规划第一次成为区域规划的一个重要组成局部[3]。在这短短的40年历程中,旅游规划从无到有,进展至今,已得到国际国内的普遍认同和重视,再加上有关先进技术的介入,如地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、遥感技术(RS)、虚拟现实(VR)技术的运用,将使旅游规划的分析及其表达手段得到极大的提高。作为这些先进技术的核心代表的GIS技术,它在国外应用于旅游规划的领域是相当广泛的,包括旅游资源调查、消遣设施治理(RecreationalFacilityInventory)、旅游土地治理、游客流量推测,GIS及其相关技术应用到旅游规划当中并不深入,故本文仅就其中的一个应用领域,GISRS集成技术用于规划制图进展论述规划区概况本规划区以衡阳市行政区为根本范围,具体包括南岳、蒸湘、石鼓、雁峰、珠晖、衡阳、衡山、衡东、耒阳、常宁、祁东等十二个县(市、区)113°17′,最西面111°33′,27°29′,26°07′;150余公里,172公里,总掩盖面15130平方公里[6]。规划区北面与湘潭市毗邻,东面与株洲市相连,南面与郴州市、永州市接壤,西面与邵阳市交界。区内有京广、湘桂铁路交汇,京珠高速大路和湘江南路北方向穿越,区位条件相对较好,还有南岳衡山国家级风景名胜区,的进展,需编制旅游规划。GIS制图技术流程地图是地球表层系统实际地理对象的模拟或者说映射(Map的英文原义就是映射),地图符号就代表着实际地理事物,因此长期以来,人们以地图为工具对区域旅游资源等状况进展调,,旅游规划是从地图(包括航片、卫片)开头,又以地图(如旅游资源分布图、旅游产品规划图、三维景观图等)作为最终成果输出,而用传统手工方法绘制规划成果图存在如下缺陷:1)工艺粗糙;2)精度低;3)制图周期长;4)二维平面图表现效果差。而承受GIS技术制作规划图则可以抑制以上缺陷。GIS关心制图是应用计算机图形处理技术及地学空间信息处理方法,对不同来源和不同类型的空间数据如遥感数据、一般地图的资料通过计算机转化为数字形式,并按地图编制法则进展肯定的概括、取舍和综合,再将加工处理后的有关图形的数字信息进展用户定制的符号化,形成符合用户需求的各种形式的地图。事实上整个流程就是实现地图信息的猎取、存贮、处理、变换、显示和传输。2·1GIS制图技术路线依据衡阳市旅游进展总体规划工程的要求,规划图件主要包括:图、旅游资源分布图、旅游交通规划图、旅游线路规划图、客源市场分析图、旅游规划分区图、景区概念性规划图等14,但利用的方式和程度不尽一样,有些只是利用出版的纸质地图扫描输入计算机并用它作为背景图层在一些图像处理软件如photoshop或Core-Draw里直接在上面添加一些规划要素,如湖北省旅游规划的系列图件就是如此。我们则主要承受全球最大的GISESRIArcGIS软件来完成规划制图的任务。利用GIS软件进展制图首先要求将纸质地图的图形符号变成计算机能读取和识别的数字形式,因此在用计算机编制规划图件时,首先要对底图(本工程主要是地形图)进展数字化,而数字化目前业界主要有两种方法,一是利用手扶式跟踪数字化仪直接矢量化;二是利用扫描仪将地图扫描成栅格图像然后用软件进展屏幕矢量化。前一方法由于效率低根本上被摒弃,后一种方法则是当前的主流技术途径,但由于全自动的屏幕数字化技术目前尚不成熟,所以用得最多的是交互式的半自动矢量化。进展这种矢量化的软件很多,我们则选用简洁易用的R2V软件来完成栅格地图的矢量化。由于地形图图面要素众多,因此必需先定义好需要数字化的图层,每层赐予一个有意义的名字,然后依据其层名分批次数字化并转入 GIS软件进展分层治理,如前述,我们承受ArcGIS软件来治理这些要素数据。ArcGIS软件分为两大板块;Desktop和Workstation,其中Desktop属于桌面制图系统,它又分为ArcMap、ArcCatalog、ArcToolbox、Arc-Scene四个局部而具体完成数据组织与治理工作的是Arc-Catalog模块;此外,它的功能还包括与地图图形要素相应的属性表的建立与组织。有了这些数据后,真正完成地图制作,即依据要素数据进展符号化并最终输出数字地图或纸质地图的则是ArcMap模块,由于它具有强大的制图功能,几乎可以与专业地图出版软件相媲美。为了更好地表达规划成果,我们还用到了两个三维外表处理软件,一个是ArcScene,它是用来进展三维场景生成和动画创立的;另一个是Golden软件公司的Surfer,虽然它也可以进展三维场景渲染,但我们主要用它来生成地貌晕渲图并导入Ar-cMap作为背景以使平面图具有三维表现效果。具体技术流程见图1图1 GIS软件制作规划成果图技术流程示意图2·2数据采集由于计算机只能承受形式化的数字数据,故利用GIS软件制图首先要进展空间数据的采集。专家估量,计算机时代的规划设计有70%的时间是用来处理信息的,对于一项区域旅游规划,根底信息资料的准确猎取就意味着成功了一半。2·2·1数据采集的内容旅游规划需要采集的数据主要分为图形数据和统计数据(还有文本数据等,但不在本文争论的范围之内),对应于GIS来说,据,我们收集到掩盖规划区的四幅125万地形图(图幅编号为G4903G4904G4907G4908)并以此作为规划的主要信息源和规划图件的底图资料;再考虑到该系列地形图成图于上世纪70年月,图面要素已发生很大变化,2000TM影像数据作为现势性资料更的依据。此外,还有前期野外调查的数据(如旅游景点的分布)也是一种重要的空间数据。作为属性数据来讲,我们主要从《衡阳市统计年鉴》和《湖南省旅游统计年鉴》上采集到规划区历年旅游统计数据(如游客数、旅游业收入占GDP的比重、客源状况等),以此作为客源市场分析图和市场细分的根底。2·2·2 数据采集的方法如前所述,对于地形图我们承受扫描矢量化的方法。但由于扫描仪幅面较小,故对标准分幅的地形图需要分两次扫描,再用图像编辑处理软件Photoshop进展拼接,并进展诸如二值化(Threshold)、平滑()、细化(Thinning)等一系列处理后,即可运用R2V,R2V软件只对黑白二值图像能够自动跟踪,所以为提高效率动身,一般都用二值图像进展矢量化,那么对于彩色地图的扫描图像来说,它既可以在photoshop当中转换成黑白图像,也可以直接使用R2V中二值化功能,但我们认为最有效的方法还是在扫描地图时直接按黑白方式扫描,这样一来可以交互式调整图像扫描效果,从而尽最大可能地区分图面要素;二来可以节约编辑转换的时间。矢量化之前先定义要素层并给定唯一的层名,我们主要提取居民地、铁路、大路、河流、等高线、高程点、县界等少数几个图层,并依据相应的国家标准将各类地物进展分类编码。矢量化后生成的各种专题要素数据存储成ArcView的shape文件,从而便利ArcMap直接用手工方式键入。2·3GIS软件处理过程2·3·1图形的输入、编辑、变换与修改用R2V软件分层矢量化后的数据还必需进展坐标变换,由于地图要素均代表地面的实际地理事物,也就是说每个地图要素都具有实际地理坐标,我们知道我国根本比例尺的地形图均承受高斯-克吕格投影,因此我们只要在地图上设置至少三个掌握点,分别读出它们的高斯坐标,并在导出为shape文件时应用掌握点坐标进展双线性变换即可实现由计算机屏幕坐标转换成实际地理坐标(高斯坐标)。但有一个小问题需要留意,地形上标注的是方里网,坐标都是公里数,而ArcGIS软件预定义的高斯坐标系是以米为单位的,因此在读取掌握点的坐标时需要并将坐标值乘以1000,或者在用ArcToolbox重定义各要素图层的坐标系时留意选择坐标单位。R2V矢量化的数据虽然转存成shape文件,由于它只跟踪了点和线,并且没有拓扑关系,因此对于一些特别图层,如河流湖泊层和行政区域层必需建立拓扑关系才可以生成面的数据,shape文件ArcInfocoverage,workstation下用命令完成,也可用ArcToolbox的向导。矢量化后的数据也不行避开地会存在一些错误,如过头线、断头线、伪节点、等高线赋值错误等,因此需要在ArcGIS中进展大量的编辑修改工作。外表上来看,单纯地为了制图而花这么大代价来进展数据输入工作似乎没有太大的效益,但这些根底数据输入计算机后就可以重用,这为下一步建立该地区的旅游信息系统打下了根底,并且还可为区域内其它专题的信息系统建设供给数据共享,所以说总体社会效益还是明显的。以上仅是从地形图上猎取的根底要素图层,而一些规划要素如旅游线路、旅游资源、旅游景区(点)等要素则需要在ArcGIS中进展添加,方法是先在ArcCatalog中定义一个图层,ArcMap的编辑工具交互式地添加。至于旅游分区、旅游风光区、景观掌握区和外围保护带则是利用GIS软件的多边形合并或缓冲区功能生成。2·3·2 属性数据的操作属性数据是图形数据的解释和说明,在地图矢量经时每个图形要素都自动建立了一条记录,每条记录中含有一个标识符(identifier)字段,正是通过这个在整个图层中唯一的标识码才实现图形要素与属性数据的关联。但属性数据又不仅仅是这个标识码字段,如要给等高线赋高程或给居民点分类,则必需增加其它的属性字段,FoxPro软件来完成。由于图层矢量化转成shape文件后,其属性表就是一个FoxProdbf文件。固然,对于一些图ArcMapArcCatalog当中增加、编辑、修改其属性数据,比方旅游景点的分类,只有为数不多的点状数据,ArcMap中直接操作2·3·3结合图形与属性数据进展符号化、制作规划图件有了图形数据和属性数据后就可以进展符号化了,符号化是依据属性表中特定字段进展分类分级的,一幅规划图无疑包含多层要素,制图的一条原则就是要求美观,并且各要素层的符号清楚明白、互不干扰。而GIS图层的叠置原则就是点要素在线要素之上,线要素在面要素之上;假设同样是面状要素,则可以在ArcMap中设置图层透亮度以互不遮敝;假设同一层要素需要两次符号化,如现状交通线与规划的旅游线路可能重合,这时可以给符号设置一个偏移量来错开两层不同的符号。另外,设置透亮度也是实现色调减淡的一个技巧,比方我们为了使地图更加形象直观,叠加了一层地貌晕渲图置于最底层作为背景,将它与其它多边形图层均设置肯定百分比的透亮度以到达相互可视和色调减淡的目的。遥感与GIS集成技术制图方法近年来遥感(RS)和GIS技术的结合,系统和GIS技术的日益完善,遥感数据可直接进入GIS,实现了全数字作业的遥感与地理信息系统一体化,可准确高效地进展旅游资源信息的更和规划。在我们的工程中,遥感技术主要用于现势资料的更以及卫星图像与DEM的叠加从而实现三维可视化。3·1遥感图像的生成规划区内的南岳风景区和水风光带的土地利用规划和绿化规划以该地区的土地利用类型的分布为根底,而土地利用现状可从LandsatTM20004、3、2波段的TM数据在遥感处理软件ERDASImag-ine中进展合成,阶比,使图像到达最正确视觉效果。并选取掌握点对其进展几何配准:以110万地形图为依据,选择明显地物点作为掌握点并读取其在地形图上相应的高斯坐标,以这个坐标值赋给合成后的TM图像,这样图像就具有实际地理坐标从而可以跟其它数据层叠加了。再经过室内判读和肯定的野外验证,得出上述两风景区的土地利用类型分类图。3·2遥感图像用于现势资料的更我们的底图资料来自地形图,由于它成图年月早,很多地理要素已发生较大转变,如河流改107,而这些现势性要素在遥感图像上反映得一清二楚,因此我们可以通过叠加该区域的遥感图像而识别出上述要素。在ArcMap中可直接翻开遥感图像,由于经过处理的TM图像已经具有地理坐标,并且也是高斯-克吕格投影坐标系,故它能自动地配准在从地形图上猎取的矢量要素数据之上。再利用Ar-cMap的编辑功能就能生成高速大路等现势性数据。3·3遥感图像与DEM数据的叠加进展三维可视化ArcMap3DAnalyst,是特地用来进展三维外表分析的,利用它可以将等高线数据生成DEM。DEM主要有两种表示方法,一是用规章格网表达,二是用不规章三角网(TIN,TriangularIrregularNetwork)表达,那么在Ar-cGIS中对应这两种表达形式分别是Grid和TIN。我们实行的技术路线是先用克里金(Kringing)插值方法将等高线生成TIN然后再转成Grid,对这两种格式的DEM数据我们分别承受两种不同的方法进展三维可视化表达。对于TIN,我们直接在ArcGIS的三维场景模块ArcScene中翻开,漫游及视野的拉近和推远等根本功能,还可实现事先设定路线的三维飞行等动画功能,但这只能用于电子版的演示能用于电子版的演示,不在本文争论范围之内,所以我们只将南岳风景区的DEM数据在ArcScene里进展了三维表达。首先用TIN作为本底数据,然后叠加该区域范围内的TM图像和大路、河流等少数几层矢量数据,TIN作为它们的基底高程(BaseHeight),TM图像和矢量数据自动地依据TIN所表达的地貌起伏进展了拉伸从而实现三维可视化。虽然没有遥感图像也可以模拟出地外表的起伏状况,但将遥感图像作为纹理叠加在DEM数据之上则使数字高程模型更接近真实地表,能更好地进展三维表达(23)。对于Grid数据,我们则把它转换到GoldenSurfer里进展三维模拟。由于Grid数据的格式是封装的,并且其数据文件也是二进制方式存储,Surfer又不能直接读取ArcGISGrid数据,所以我们先把Grid文件转换成文本格式。那么对于一个区域来说,DEM数据实际上就是一个数字矩阵,比方我们将南岳风景区的范围就限定为一个600行×600列的矩阵,100mSurfer软件能承受的格网数据(扩展名为*·grd)也是文本文件格式,但它读数据的挨次又跟Ar-cGIS不一样,它从矩阵的最终一行读起,始终往上读读到第一行终止;所以我们还得用写一个程序将ArcGIS转出来的文本文件的数字矩阵局部进展换行,第一行跟最终一行交换,其次行跟第(N-1)行交换,以此类推,直到全部行都交换,