试述地理信息系统在城市规划中的应用

试述地理信息系统在城市规划中的应用

摘要：随着经济的不断发展及技术持续进步，地理信息系统技术在城市规划中得到广泛应用。本文城市规划的基本任务和面临的问题入手,阐述了地理信息系统的基本特征、地理信息系统的数据组织及其在城市规划中的应用。

关键词：地理信息系统城市规划

随着人类社会的发展,资源、环境、经济发展之间的矛盾越来越突出,经济、社会活动的空间特征越来越强烈;随着城市化和城市建设进程加快,社会对能够保证可持续发展的城市远景规划的需求越来越迫切。

一、地理信息系统概述

地理信息系统(GIS)是在计算机软硬件技术支持下采集、存储、管理、检索和综合分析各种地理空间信息,以多种形式输出数据或图形产品的计算机系统。GIS技术在全球范围的迅速发展及其具有的强大生命力是与其对地学信息的处理功能强大而紧密相联的。作为一个空间信息系统,GIS具有五项基本功能,即数据输入、图形和文本编辑、数据存贮与管理、空间查询与空间分析、数据输出与表达。

二、地理信息系统的基本特征

不同学科和不同的应用领域对GIS的理解和定义不尽相同。美国联邦数字地图协调委员会(FICCDS)对GIS的定义是:“GIS是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统,该系统具有支持空间数据的获取、管理、分析、建模和显示的功能,并可解决复杂的规划和管理问题。”不难看出,GIS具有以下特征:

(1)GIS是计算机化的技术系统,它由良好的硬件环境、多功能的软件模块、描述地理实体的空间数据和良好的用户界面所组成,具有结构、功能和应用效益高度统一的特征。

(2)GIS的处理对象主要是附有地理坐标的空间数据,也就是指点、线、面或三维要素等地理实体的地理坐标及相关的属性数据和拓扑数据。这正是地理信息系统与其它统计信息系统的根本区别。

(3)GIS的核心在于它的数据综合、地理模型和空间分析能力,在于它集空间数据的获取、管理、处理、分析、建模和显示于一体的数据流程。

根据数据的来源不同,城市地理信息系统的数据分为空间数据和非空间数据,空间数据主要描述事物的空间位置,以及它和其它要素在几何上的关系(即拓扑关系),主要有矢量和栅格两种数据形式。非空间数据主要是描述事物属性的属性数

据,主要以数据库或文本形式存在。空间数据和属性数据是不可分割的,用来描述复杂的空间关系和地理关联。GIS通过地理编码驱动技术解决空间数据与属性数据的连接问题。GIS中的各种数据主要以“层”来分别存贮和组织,根据使用方便来组成“层”或者根据数据代表的专题性质来组成“层”。按“层”组织的数据,有利于信息查询检索和分析叠加。

三、地理信息系统在城市规划中的应用

1、GIS为城市规划提供直观和理性的工具

在地理信息系统的结构中,我们可以看出它包含有基本比例尺的地形图、各种正射影像图和航空照片、卫星照片,以及各种文本资料、图片资料、声频信息、统计数据等社会信息。通过各种资料的分层叠加,城市规划设计人员对各种客观实际信息,以及对各模型模拟产生的预测数据一目了然,能较好的做到科学高效的规划设计。常用的CAD软件往往是图形能力强而相对属性数据的管理能力较弱,所以CAD一般只能作为绘图软件。而GIS由于其对空间数据和属性数据的分析能力,弥补了原来城市规划纯图形或纯文字的缺陷,使得空间数据的图形表现和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。

2、GIS对规划数据的存储与管理

GIS不同于一般的数据库,它具有数据量特别大,空间数据与属性数据之间不可分割的联系,数据应用面广等特点。GIS的数据库能做到数据集中管理,数据冗余度小,数据与应用程序相互独立,使得规划数据得到很好的存储及管理。随着计算机技术和地理信息技术的发展,我们可以利用计算机具有高速运算和极强的逻辑判断功能以及较为详实的数据资料,应用GIS技术在较短时间内提供多方案比选,增加了规划设计方案的合理性和科学性;自动生成各种规划用图、表格和报告,利用数据库易于更新、修改等优点,还可以实现对城市规划的动态监控和动态设计管理。

3、 GIS在规划决策中的作用

GIS在城市规划领域应用的高层次目标就是决策支持,而决策支持的核心必然是空间分析。GIS可以实现如叠置分析、缓冲区分析、拓扑空间查询、空间集合分析等空间分析,通过对城市规划的空间分析,可以辅助规划师更好地通过对规划方案的模拟、规划方案的选择、规划方案的评估等进行规划决策。应用城市地理信息系统,规划设计人员就可以根据实际需要提取各种分层信息叠合成各种所需综合信息,为自己的设计服务。例如,在旧城改造规划中就可以以地形数据为底层,叠合航空照片以及人文历史、房产数据、城建档案等资料,这样可以非常方便快速地做好文物保护、道路交通、管线等城市基础设施的规划;快速预算出拆迁费用,做好拆迁安置方案、用地规划等。

四、城市规划的基本任务和面临的问题

城市规划的基本任务就是查明城市区域范围内的自然条件、自然资源、经济地理条件、城市建设条件、现有经济基础和历史发展特点和在区域生产力布局和城镇体系轮廓方案基本确定的基础上,确定城市的地位和作用,确定城市发展方向和城市性质,拟定城市发展的合理规模,选择城市各功能部分的布局和用地。

常规的城市规划设计都是在测绘人员提供的测绘图件、资料基础上进行。以往由于规划设计涉及信息众多,如地质、地貌、气候、水文、环境、历史、土地评估、人口发展规模、经济发展水平等等,存在着规划设计与测绘、规划设计与社会信息严重脱节的现象。这样,难以使规划设计人员充分掌握客观实际的信息,因而不利于提高规划设计工作的质量和水平。随着社会主义市场经济体制的建立和发展,建设的不定性增加了。经济结构、就业结构、投资结构的多元化使许多情况难以预见。“理想蓝图”式的、封闭的、静态的规划模式已经不适合了。城市的发展已经越来越需要实现动态监控和动态设计,以保证城市快速发展的需要,传统的城市规划设计难以满足城市快速发展的需要。随着数字地图和GIS的发展,这些状况已经得到了明显的改善。

五、目前GIS在我国城市规划中所起到的作用性

1、GIS在城市规划中的辅助性

GIS在城市规划中所起的作用只能是辅助性的,它对于规划的作用仅仅是数据库和工具箱而已。它不能代替城市规划师的作用,它可以模拟规划师的思维,通过分析的结果来验证和丰富规划师的思想。它是规划师和规划决策人员进行分析的手段,但不能替代规划师。

2、 GIS在城市规划中的局部性

目前GIS在城市规划中所起的作用只能是局部性的,GIS对城市规划中一些非逻辑占主导地位的方面如城市规划的经济、社会部分,所能表现和应用的深度不够。因此,在周期短、任务紧的规划设计中,应该将精力集中在应用性较强的局部方面,例如城市布局的空间分析等等。

3、 GIS在城市规划中的广泛性

GIS相关硬件和软件技术的发展,推动了GIS的普及推广,从而GIS将从面向规划决策提供支持转为满足多层次、多领域的广泛的社会需求。GIS在城市规划中的应用呈现出广泛性的特点,他的应用逐步覆盖各个城市规划部门乃至全社会。

结语

GIS技术的发展,为社会诸多行业领域的发展带来了机遇.目前GIS技术推广到城市规划行业尚存在诸多制约因素的情况下,如何抓住GIS技术发展带来的机遇,并从中受益,是GIS技术应用及城市规划行业首要解决的问题.对城市规划行

业来说,开拓GIS的应用,首先是要使规划师们熟悉GIS的基本原理和技术,其次还包括规划、管理工作自身的更新、扩展,因为很多应用上的局限来自规划本身还不适应实际的需要.因此,人才问题将成为GIS推广应用的一个关键性制约因素.

【参考文献】

[ 1 ] 张清浦等,《办公自动化全国学术研讨及展示会论文集》,北京,1999

[ 2 ] 宋小东,叶嘉安.地理信息系统极其在城市规划与管理中的应用.科学出版社, 2002, 7