城市规划设计中GIS技术的应用

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　　[摘 要]GIS技术是当今全球流行的空间数据处理分析和管理的一门科学技术，本文对GIS技术的概念和发展历程做了简单介绍，并概述了GIS技术在社会各方面的应用，尤其是在城市规划行业中的应用，最后以厦门为例，用实例介绍了GIS技术在城市规划中的一种分析方法并与传统方法做了对比，以体现GIS分析的科学性。GIS技术的推广对日常生活和工作都有重要的意义。
　　[关键词]GIS;地理信息系统;城市规划
　　[中图分类号]P208 [文献标识码]A
　　1 城市规划设计中应用GIS技术的必要性
　　随着我国城市现代化进程的不断加快、人类文明也随之取得了很大的进步，但同时也暴露出了诸多的问题，如交通拥堵、环境污染以及住房拥挤等，如果继续沿用传统的城市规划设计的方法，那么就很难真正地满足城市现代化建设的发展需求，这就要求了必须出现一种更加先进、科学并且全面的技术手段。而GIS技术就能够更好地分析和管理城市规划设计工作的各种数据，同时具备更好的准确性和现势性，真实反映出了我国城市现代化建设的发展情况，是一种应用型极强的辅助工具。
　　而随着GIS技术的快速发展，其为城市规划设计工作提供了一套全面、科学并且有效的方法，首先，它能较为轻松地分析和管理这些数量庞大的数据，减少了大量的重复性的工作，同时代替人为的操作后也减少了错误的发生，同时应用GIS技术后，非空间数据和空间数据之间的关联性问题也得到了解决，因此，这类技术在城市规划设计工作中具有非常广泛的应用前景。
　　GIS技术在城市规划设计中的应用相对比较简单，应用深度不够。目前，仅在某些特定问题出现时使用。因此，在城市规划中的应用受到阻碍。如何降低GIS技术应用在规划设计中的门槛;如何深入广泛地将GIS技术应用到城市规划设计中去，还需要进一步的研究。厦门市规划设计就针对GIS在城市规划设计中应用做了深入研究，对GIS技术是一个新的挑战。
　　2 GIS概述
　　2.1 GIS的定义
　　地理信息系统，有时又称为“地学信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。地理信息系统是一门综合性学科，结合地理学与地图学以及遥感和计算机科学，已经广泛地应用在不同的领域。GIS是一种基于计算机的工具，它可以对空间信息进行分析和处理。GIS技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作（例如查询和统计分析等）集成在一起。
　　2.2 GIS的构成
　　GIS是由硬件、软件、数据、应用环境等要素组成。
　　2.2.1 GIS硬件
　　GIS硬件包括计算机、输入与输出设备、网络通信设备。
　　运行GIS的计算机可以是个人电脑。也可以是大型的多用户超级计算机。运行GIS的计算机一般需要具有较强运算处理能力的CPU、较大的内存，因为GIS数据处理量大，数据处理复杂。运行于网络环境的GIS还需要服务器、磁带库等。
　　输入设备包括键盘鼠标、扫描仪、数字化仪等。
　　输出设备包括计算机屏幕、打印机、绘图仪、光盘、移动存储设备等。
　　网络通信设备将位于不同地点的多个计算机系统连接起来，实现数据的共享和交换，以及功能的互补。这些设备包括网线、光缆、集线器、路由器、交换机、防火墙等。
　　2.2.2 GIS软件
　　目前，主流的GIS软件都以空间数据库为引擎，其系统结构通常有三层：界面层、工具层和数据管理层。界面层由图形用户界面和应用程序接口构成;工具层由数据输人输出以及数据处理分析软件构成;数据管理层用于数据存储和管理。
　　对于单用户的GIS系统，上述三层软件以及数据都安装在同一台计算机内。对于多用户基于网络的GIS系统，界面层软件安装在用户的计算机内，数据管理层的软件以及数据则安装在网络上的服务器中，而工具层的软件则通常安装在服务器中。客户端通过界面层软件向服务器索取数据，或请求解决某一问题，服务器上工具层软件和数据管理层软件执行客户端的请求，然后把数据和问题的解决结果反馈给客户端。
　　2.2.3 GIS数据
　　GIS数据是GIS系统的核心内容划密切相关的，整个GIS系统都是围绕GIS数据展开的。和城市規划GIS数据包括地形图、遥感影像图、地质水义植被土壤等资源环境资料、行政区划、人口分布、规划编制成果、地籍、房产、市政和公共设施、规划审批数据、道路交通等。
　　GIS数据的采集和管理是GIS系统中成本最高的一项，需要引起建设单位的特别重视。按照国内外的一般经验，规模较大的实用GIS长期运营成本有着如下关系：
　　硬件成本<软件成本〈应用开发投入〈初期数据采集成本〈日常数据维护成本，如果对GIS数据的采集和管理成本估计不足，就会影响GIS效率的发挥，严重的还会导致GIS无法正常运行。
　　2.2.4 GIS方法和GIS人员
　　GIS方法是为解决各种现实问题而提出的各种模型方法。GIS方法是GIS技术产生社会、经济、生态效益的关键所在。
　　GIS人员既包括受过培训的用于管理维护GIS系统的专业人员，也包括使用GIS系统的普通工作人员和民众。后者人数众多，需要特别考虑他们的使用需求。前者人数虽少，水平要求较高，加之GIS技术更新迅速，他们需要不断学习。
　　3 GIS在城市规划中的应用优势
　　3.1 规划设计手法带来了质的飞跃
　　城市规划主要涉及大量的社会、经济资料基础数据、地理空间数据等，长期以来在缺乏有效的快速准确的辅助信息分析工具的情况下，主要是规划设计者从个人主观出发，以感性的角度来分析处理基础数据，缺乏对基础数据的理性分析，主观随意性较大，而且人工处理大量数据时速度慢，效率低。GIS可以管理大容量的数据，支持多种形式的空间数据，提供良好的数据维护更新能力，以及查询、叠加、聚类、网络、邻近空间信息的能力，对城市规划空间分析的理性化具有重要的意义。GIS介入城市规划领域，提高了规划设计的效率，缩短设计周期的同时保证了规划成果的质量。 　　3.2 增强了城市规划决策分析的合理性
　　GIS空间数据具有强大的分析能力，可以辅助规划师更好地通过对规划方案的模拟、选择、评估等进行规划决策。通过对GIS运用，可实现对规划区内社会、经济、自然条件等各要素的多因子叠加分析，进行如规划区地质灾害预测和评估、城镇土地分等定级以及规划区社会经济发展预测等;通过图层叠加缓冲区以及最佳路径自动匹配等空间分析，从而实现对规划区的空间规划如居住区、公园广场、公共设施的选址、人流车流最佳路线的安排等等，而这些是传统设计手法所无法完成的。
　　3.3 丰富了规划成果的表达方式
　　传统的设计手法以感性为主，理性为辅，重结果而不重过程，重物质规划研究，不重社会、经济问题的研究，直接导致规划成果的内涵不足，过于注重图面效果，影响规划后期实施的可操作性。GIS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。
　　4 厦门市规划设计中GIS技术的应用
　　4.1 规划设计方案的三维可视化
　　在城市规划设计的过程中，如果仅仅采用平面设计，那么就很难全面地展示出设计方案的设计意图，同时用户也无法直观地感受规划方案，规划方案中隐藏着的设计缺陷也不易被发现。而在城市规划设计中应用了GIS技术，那么相关人员就都可以随时地观察各种方案地在城市大环境中的具体效果，可以沿任意路线和任意角度地对比各种方案，在方案中对建筑物的外观、尺寸、高度、体量及其与城市环境的协调性进行空间对比分析，对一些必要的景观点也可以进行视域分析和实现分析，保证城市景观的整体效果。
　　4.2 公共设施布局规划
　　作为维持我国城市有效运转的重要物质保证，城市公共设施也是随着城市住区的不断开发和建设才逐步完善的。进行住区开发和建设的过程中，配建公共设施都是以住区的自身需求为出发点的，但是在住区形式以及住区规模等因素的约束下，这些公共设施并不能够完全满足城市整体建设的需求。在城市中的人口密集区域，配建的公共设施数量不够，并且在很多服务盲区根本没有配建相应的公共设施。而在应用了GlS技术后，借助其系统中的缓冲区，能够迅速找到城市中的服务盲区，从而及时地进行调整。另外，在缓冲区下面叠加上该区域的人口密度图后，就能够统计出每一个公共设施所需服务的人口，这样就能确定哪些区域需要扩建公共设施的规模，哪些区域需要新建公共设施了。
　　4.3 竖向规划
　　在城市规划设计工作中的任何一个阶段，对于能否合理地利用地形都有着较高的要，只有合理利用了地形，从而尽可能的不影响环境，同时降低工程的造价和成本。在应用了GIS技术后，随系统就会生成三角网模型，其具有非常强大的立体分析能力，充分地提高土方平衡计算结果的准确性，并且还能计算出挖方工程和填方工程的具体数量以及所涉及的范围。
　　4.4 对比各城市规划设计方案
　　城市规划设计的过程中，通常在确定最终所选择的方案之前，都是要设计出众多的备选方案的，对众多的方案进行经济性的对比分析，从而选择最优的设计方案。在有效地应用GIS技术后，由于其系统自带的叠加分析功能，从众多的评价指标摘取若干个指标，并对它们赋子相应的权重、此后系统就会对这些评价指标图层同时进行叠加和比较，在叠加比较每一个图层后，都会得出一个综合评价值，再对所得出的每一个方案的综合评价值进行分析，就得到了最优的设计方案。
　　4.5 计算建筑拆迁量
　　在进行城市规划设计的工作时，影响城市建设拆迁量的因素主要有两个，一个是由于调整用地方案而带来的建筑拆迁量，另一个则是由于建设道路工程和公路工程而带来的建筑拆迁量。在应用了GIS技术后，由于GIS技术具备较好的空间选择功能和缓冲区分析功能、在拆迁范围内的所有建筑都可以被提取出来、之后在对这些建筑的各类数据进行统计和分析，就可以准确地计算出它們的拆迁量以及拆迁总量了。
　　4.6 计算各类经济技术指标，生成各类统计专题图
　　由于GIS技术能够将空间属性和非空间属性较好地结合到一起，所以在城市规划设计工作中应用了GIS技术后，基于空间数据的各类非空间属性的统计和分析工作轻易就被完成了，同时能够快速的生成各类技术经济指标表，而对于折线图、饼状图、直方图以及柱状图等各种类型的统计专题图，也能够快速地形成。应用了GIS技术后为城市规划设计中的经济指标计算和统计专题图的生成等多项工作都提供了极大的方便，对各类数据进行对比和分析的效果更加准确并且更加直观，为城市规划设计师提供了强大的数据支持。
　　5 结语
　　综上所述，通过以上的具体阐述，我们深知城市规划应用GIS技术非常重要。如今GIS先进技术已经广泛地应用到各个行业当中，城市规划的方案也逐渐转化成计算机的制图方式。GIS技术具有独特的风格，将其充分应用到城市规划当中非常重要。因此，在城市规划中应用GIS技术具有非常广阔的发展前景。
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