基于GIS的城市规划设计研究
关键词：城市规划；GIS环境；地理信息系统
1. 引言
世界上第一个地理信息系统(GeographicInformationSystem，简称GIS)自从1963年被提出后，随着计算机与网络技术的日益更新而不断发展。其为人们处理各种与空间地理分布有关的图形提供了精确可靠的技术支撑手段。GIS技术的正确预测以及辅助管理和决策给城市规划设计带来更巨大的改变，基于GIS技术的城市规划信息系统的建设逐渐地往更深入技术发展。基于GIS技术的城市规划设计研究在目前显得尤为必要和重要性。本文先讨论GIS应用在城市规划设计中的可行性和必要性，重点研究基于GIS的城市规划设计，提出GIS技术在城市规划设计中所面临的问题，并提出应如何更加合理、有效地应用GIS技术，以旨为城市规划设计提供更准确的技术措施。
2. GIS应用在城市规划设计中的可行性
随着城市化进程的急剧加快，城市规划的建设显得尤其重要。但反映城市规划、现状、变迁的各种数据若不经有效的处理技术手段，将会呈现出大量而好无规律的形式，由于传统方式的不实际且技术的落后，若再采用传统方式进行数据处理分析，不但造成工作量相当大，而且分析的难度可想而知，再说那怕把数据整理出来也缺乏现势性和直观性。相反的是，地理信息系统利用先进的计算机技术方便快捷的把大量数据进行存储和管理，并对数据实现及时更新，准确地反映人们所处的城市环境的现状和变迁。而且，利用GIS技术可以为城市规划设计提供准确地定位而直观的描述，对城市规划提供可靠的地理信息。
目前，在我国城市规划领域，GIS主要在城市规划管理信息系统中广泛应用。GIS真正应用于规划设计分析方面还较少，相当大部分的应用也仅仅局限于科学研究。如在城市规划设计研究院等单位利用GIS技术在计算机应用方面还仅仅是画图，还未根本用到GIS强大的空间分析功能，以辅助规划决策。从城市规划设计方面思考，GIS为城市规划设计提供了许多地理空间分析功能，如视域分析、最佳路径、坡向分析和坡度、自动配准等。可想而知，GIS技术不仅仅是数据库而且还是功能强大的工具箱，在城市规划中的应用是有其独特的强大功能，其在城市规划设计中的发展是完全可行的。
GIS在城市规划设计中尤其得到发展，其可行性尤为突出。其可应用于城市规划领域的各个方面，从城市规划设计到城市设计数据管理，从前期资料收集整理到规划成果出图，从小范围的详细城镇规划到大范围的区域规划，从综合性的城市总体规划到专项规划，从项目选址到可持续发展战略制定。GIS技术在城市规划设计方面可针对不同用户提供有针对性的需求。如在规划管理部门，GIS技术主要提供空间数据库功能，为用户提供更方便快捷的查询显示功能；而在设计部门，GIS技术配合规划专业分析模块，可为用户提供空间分析功能；而笔者通过使用GIS，生成土地适应性分析图辅助规划方案的制定，同时配合利用相关软件，完成某生态旅游区的用地合理决策分析。
3. 基于GIS的城市规划设计
城市规划是以地理空间信息作为其设计与管理的依据，而城市规划设计更需要建立在科学的信息基础上。GIS的应用使规划师可以更方便地按需要选择有关诸如道路交通、基础设施、环境保护等现状信息。GIS作为城市规划设计的依据，可以在综合考虑相关数据相互影响基础上做出科学的定量分析。当前GIS的应用不再仅局限于辅助绘制规划图纸，它作为一种技术手段，还可以给规划师提供全新的视野和手段，渗透入城市规划设计各个阶段和各类专项规划中，具体的可以应用到城市规划设计的以下工作中去。
3.1城市规划数据库的建立
城市规划是以城市发展现状为基础完成的，将得到的各类数据分层输入GIS数据库中，为各类空间信息提供统计、分类计算，从而形成各种图表，同时绘制出相关的专题图，利用地理信息系统与3D技术、虚拟现实技术的结合，以及遥感图像、地面摄影照片等资源，可以形成虚拟的真实空间，帮助规划师身临其境的了解现状。
3.2用地规划和辅助规划设计
城市规划设计中的用地规划，包括对城市用地进行等级区划、适宜性评价以及用地分类等。根据地形、工程地质、坡度等情况，利用地理信息系统的叠加分析功能可以决速准确对城市用地进行适宜性评价，指导城市规划用地的发展布局。
GIS可方便快捷地用于辅助规划设计中，例如对于生成城市公路网络、设计城市市政管线以及规划用地地块等。对于生成公路网络的具体做法是把用地功能区划图和地形图叠加显示，然后在新的专题层上制定各公路的中心线，形成路网数据层，再利用加旋功能按指定规划红线宽度自动生成道路红线。基于GIS的公路网络生成可以自动计算和统计道路长度、面积等。至于城市市政管线设计的操作方法与公路网络设计相同，基于GIS的管线设计优于利用各种管线净距作为bueffr半径，满足了技术标准，同时利用地形坡度以及管道长度自动量算，实现快速计算管径和管网平差。
3.3公共设施的选址
GIS的空间分析功能可充分应用于大型超市的选址、旅游景点的设计、垃圾场的选址等公共设施的选址。在大型超市的选址中，只要利用GIS的路网底图、家庭社会经济状况数据以及房产状况数据，进行分级与邻近分析和统计，然后根据分析统计的结果可快捷精确地选择超市的开设地点。对于旅游景点的设计则需要根据旅游区的基础地形图数据、土地利用数据、交通数据等，同时利用GIS的缓冲区分析、视域分析、坡度坡向分析、叠加分析功能，制做出旅游适宜区分布图，从中挑出合适的地块进行最佳的用地布局，根据实际情况来确定旅游景点的具体位置。以上几种公共设施的选址，都是GIS的空间分析功能在城市规划设计中应用实证，发挥了GIS工具箱的作用。
3.4城市绿地景观规划设计
城市绿地规划是城市规划设计的一个重要规划之一，既涉及城市的总体规划，规划出的效果又要满足居民的生产、生活需要，还要体现城市的风貌。这就可充分利用基于GIS对城市绿地现状进行监测，同时利用GIS的空间分析和统计分析功能，对城市的建筑分布图、地形图、交通分布图等数据进行分析，得出各种绿地的分布状况以便于将绿地规划设计成更好适宜人居住的城市。
3.5城市竖向规划设计
在GIS中利用地形生成的TIN模型，并配合利用三维分析功能可以快速精确地进行土方平衡计算，同时为规划师作出详细的地形分析。现以利用GIS技术在竖向规划设计中的应用进行一些初步探索。
3.5.1地形分析
基于GIS的竖向规划设计，首先对地形进行分析研究，尤其是山地地区地形的分析，能指导规划师掌握其结构和方位，帮助规划师对各种不同的用地、空间以及其它因素与地形的内在结构保持一致。利用GIS绘制的“地形分析图”（如图1所示），并结合更直观的三维透视图进行地形分析。基于GIS的地形分析图为规划师提供一个整体直观的印象，有效地助于竖向规划的设计。
3.5.2坡度坡向分析
地面的坡度可利用GIS绘制“坡度分析图”（如图2所示）进行分析，坡度分析图是表达地形结构的手段；也可利用GIS绘制“坡向分析图”进行竖向规划设计，坡向分析图将地面坡度的朝向用不
同的色调表示，可将坡度的朝向分为平坦、东、西、南、北等多种等级。由于坡向影响到建筑的通风、采光等，因此坡向和竖向规划设计等密切相关。
4. 影响GIS成功应用的因素
GIS在城市规划中的应用虽然取得了很大的进展但其并没有被真正充分应用，要使GIS技术能充分应用到城市规划中就必须首先要分析影响其应用的因素：
（1）GIS的用户界面缺乏友好性，且分析功能缺乏通俗性，导致普通人不易掌握运用，同时GIS建设投资巨大见效时间长，需要实时维护不断更新才能真正充分发挥其功效。
（2）网络模式问题。目前，基于GIS的城市规划设计多采用前后台的工作模式，通常由“前台办公运行系统”和“后台数据支撑系统”组成。而要成功实现前后台工作模式，必须依赖于计算机网络模式。但迄今为止，我国城市规划部门采用的网络模式一般为局域网，在GIS技术应用领域内尚未实现真正意义上的远程过程调用功能。
5. 结语与展望
本文探讨了GIS应用在城市规划设计中的可行性，重点研究基于GIS的城市规划设计，并提出GIS技术在城市规划设计中存在的，以借此为城市规划设计提供更准确的技术措施。随着城市进一步迅速发展，加上现代化建设与管理的加强，城市地理信息系统的建立将是必然趋势，预测GIS技术的发展与应用将推动城市规划技术从定性飞跃到定量，理论从经验转变到科学。
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