理性分析 技术推进 科学演绎

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摘 要：现代景观规划的发展越来越注重信息技术的应用，地理信息系统（GIS）在规划管理领域有了长足发展，然而在景观规划分析中的应用却不充分，本文重新审视了GIS的内涵，认为其不仅是一种技术手段，更是一门成熟的学科，有自身的理论和方法体系。在与景观规划的传统分析方法结合中，提出了基于GIS的规划分析新思路，主要以规划问题为导向、影响因素分析为基础和数学模型为整合手段。最后结合案例予以具体说明。

关键词：GIS 景观规划 数学模型

中图分类号：P901文献标识码：A 文章编号：

引言

GIS技术自90年代开始进入规划行业，在公共设施规划、交通规划、土地利用规划、地籍管理、自然环境资源评估、城市规划管理等诸多领域已得到广泛应用。景观规划作为一门应用性很强的学科，与城市的建设有着密切联系，其规划设计的科学合理，直接影响了城市与自然明日的面貌。因此，景观设计要求科学化和规范化，就需要进行数据定量分析，强调规划成果有据可依。然而，当前的规划设计方法还主要是靠经验分析，不仅速度慢、效率低，而且主观随意性大。

因此，提高规划设计的科学合理的核心在于提高其前期的量化分析的能力，而其实现主要依赖于充分的数据、合理的数学模型和高效的技术手段。GIS技术凭借其强大的空间数据存储、处理、分析的功能，成为辅助规划理性分析的有效手段。使规划设计从定性向定性、定量乃至定位的科学进步成为可能。

1．GIS在规划分析中应用的现状

GIS技术自从80年代迅速发展以来曾被人们相当看好，然而从这20年的发展看，GIS除对规划管理产生巨大推动之外并没有与规划的核心领域结合取得令人信服的成果。主要在于基础数据资源采集的瓶颈，使得起先对GIS技术的应用兴趣逐渐被数据的可得性所取代，制约了GIS技术的应用，即使获得的数据也往往是非数字化的，由非数字化格式转为数字化格式，也使GIS技术的效率降低。其次，景观规划有效的计量模型的缺乏。早在半个世纪前，计量革命曾经一度火热，然而遇到了挫折，纵然计算机技术有了长足进步，但与50年前的热度相比，在当今景观规划的定量分析却相当的平淡。

2．GIS的新认识

由于GIS长期以来以技术手段介入景观规划，使得人们很容易将其理解为一种信息处理技术，而非以一门学科来对待。GIS一般解释为GISystens，即地理信息系统，是一项以计算机为基础的输入、存储、查询、分析、表达地理信息的综合性技术。把事物的空间位置，以及有关的文字属性信息存入数据库中，建立起相互联系，提供查询、分析工具，并以专题地图的方式表达出来，是GIS技术的核心（宋小冬，1991）。简单的说，GIS就是一种将地图和相关的数据表关联起来解决问题的计算机系统。

而GIS还可解释为GIScience，即地理信息科学，是一门介于信息科学，空间科学和地球科学之间的交叉学科。它的发展，同计算机技术，遥感技术，信息工程及现代地理学息息相关。其考虑的是地理空间问题产生的原因、结果以及两者间的关系问题。

由此可见，GIS不仅仅是一种解决其他学科问题的技术手段，就其自身也有完善的理论体系和方法模式。正是在这种理论和方法模式的支持下，才有了技术的不断发展。

3．基于GIS的规划分析方法

景观规划的问题是复杂多样的，传统经验式的规划分析方法显然已无法在综合考虑相关数据相互影响的基础上作出科学的分析和决策，在认识问题的深度和广度上也存在严重不足，既影响了规划设计的科学性，也不能很好适应现代城市迅速发展的需要。而GIS凭借其强大的空间分析功能，能有效的解决规划分析中的量化问题，因此，需要建立一种基于GIS的规划分析新思路。

基于GIS的规划分析方法其核心包括三个方面：问题产生的原因、问题导致的结果以及原因和结果间的相互关系（规律）。GIS技术在景观规划分析中的应用，就是在解决原因、结果和两者关系的问题。一般的分析过程有三种模式：一是.知道结果和关系寻找可能的原因；二是知道原因和关系，推导可能的结果；三.知道原因结果，寻找之间数学模型关系。

3．1以规划问题为导向

在景观规划分析中比较常用的是第一种分析过程的建构模式。通常规划分析结果是已知的，即有明确问题导向，比如道路最佳的选线，环境资源评价，公共设施的服务效率。只是这种规划层面的问题是比较定性的，需要通过数据和技术分析使结果定量化。

3．2影响因素分析为基础

原因往往是不确定的，随着问题的复杂程度和研究需要解决的侧重点而不同，这些影响因子的选择都需要有专业人员丰富的经验判断，来确定影响问题的因子和其影响程度。数据是GIS的生命之源，一般来说数据的多少和科学与否将会导致结果的真实性。但是由于目前城市信息的不共享和规划设计任务时间、经费和人力有限等问题，使得数据的采集成为瓶颈，也制约了GIS技术在规划分析中的推广。然而景观规划和物理、化学等学科有一重大的差异在于城市问题的衡量是不能绝对量化的，其规划结果也是不能用数据说明好坏的。因此在规划分析中有时相对的数值更为实用，比如好、很好、非常好。或者借助DELPHI法，进行人为的经验打分，对每个影响因素进行量化。这样就可以减少实地的数据采集工作，提高GIS技术的应用可能，同时量化分析的结果也能有效的辅助于后期的规划决策。

3．3数学模型为整合手段

原因和结果之间的关系或规律，主要以数学模型的形式表现，是GIS技术在规划分析中应用的核心。目前许多的规划都只是利用GIS技术对规划现状和成果的不同信息的分层管理或比较，并没有对其之间规律进行探讨。因而，使得GIS技术在景观规划的前期分析中并没有发挥应有的作用，还是停留在数据库管理的层面。较之影响因素的选择，模型的选择余地甚小，找到一个适宜的模型并非易事。

因此，在建立数学模型的过程中，首先我们需要建立一个概念模型，即对问题有一个简单的关系定位，比如距离越远修路的成本越高；其次，根据概念模型寻找适合的数学模型，比如选择直线距离模型还是欧几里德距离模型。笔者认为树立概念模型的意识是十分必要的，往往问题产生之初是模糊的，一个简单的概念是为寻找科学的数学模型指明方向，也是为不同学科专业人员和GIS技术人员进行讨论的一个可以共同理解的平台。由于景观规划本身的数学模型不甚丰富，比较有效的方法是学习“拿来主义”。主要是利用GIS软件自身集成的空间分析工具。其次，借助于其他学科的业已成熟的的研究模型，尤其是借鉴一些基础学科的经典模型，既保证模型的科学性又提高了规划应用的效率。

4．案例分析

本案例的研究属于生态控制规划，前期的政策分析等研究在此简述，主要探讨该项目中GIS规划分析方法的建构与应用。本次规划有明确的问题导向即合理细化生态控制的粗线条，寻找可开发建设的用地，利用GIS技术提高规划的量化分析，以达到保护范围的合理划定和用地的精明开发。基于数据简化和因子打分法来确定主要的生态影响因素和程度。运用景观安全格局模型和引力模型发现影响因素间的相互关系，最后借助GIS技术的空间分析功能达到分析成果的空间可视化，有效辅助规划决策。

4．1生态控制线的确定

本案例中的规划对象是南京市郊某乡镇，主要的生态资源是两个水库和一些山林，除了一些分散的农村聚居点外，大部分是农田和水塘。在影响因子不是很明显的情况下，我们借助于景观生态学的理论来进行生态规划，其中俞孔坚教授提出并多次实践的景观安全格局理论模型，为我们提供了适宜的数学模型。根据该模型研究的需要来确定影响因子。