GIS在城市景观规划设计项目中的应用

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摘要：本文首先概述了gis，然后分析了GIS对城市景观规划起到指导与支持作用和GIS在规划设计中的作用，最后综述了GIS 在城市景观规划设计项目中的具体应用和实际应用分析。

关键词：GIS ；城市景观；规划设计项目；应用

中图分类号：S611文献标识码： A

景观规划设计是为了满足人们休闲、娱乐、生产、生活的需要，以自然景观为主体结合人工造景手法而创造出空间景观环境的过程。当代的规划设计主要是人为中心，注重生态环境的保护与自然资源的合理开发。在规划时应根据不同的设计空间区域而采取有针对性的研究计划。因此，对于空间数据的有效分析在景观规划设计过程中就显得尤为必要了，而规划设计师也通过各种相关的技术手法来完成该项操作。

地理信息系统(Geographical Information System， GIS)是一种管理与分析空间数据的计算机应用系统。当前已发展成为一门综合计算机科学、空间信息科学、自然资源与环境科学等领域的比较完善的学科。GIS的空间分析与三维可视化功能对研究区空间数据的分析与可视化表达提供了有效的工具，在城市景观规划设计中有广泛应用。

1 GIS概述

GIS(Geographic information system)是在计算机支持下，对空间数据进行采集、存储、检索、运算、显示和分析的管理系统。GIS的核心功能在于它的分析与管理，GIS一般可以完成空间信息测量分析、统计分析、地形分析、网络分析、叠置分析、缓冲分析和决策分析等，不同的软件系统可能侧重于不同的功能。

GIS管理的数据可以分成两大类：(1)空间数据 用来定义形状、位置和空间关系等地理特征。对这类数据的管理是GIS与其它数据库系统的主要区别。(2)属性数据 用来定义空间数据所代表的内容，如植被类型、高程、所有权和单位面积产量等。

2 GIS对城市景观规划起到指导与支持作用

2.1地图处理

城市景观规划的日常业务几乎离不开地图应用，随着计算机的出现，传统制图发生了很大变化。例如：对别人的数字化地图、属性数据作进一步处理，产生出自己的专题地图；屏幕显示地图的利用率远高于纸介质地图；组合、移动、缩放变得灵活，图幅边界不固定；地图的表现形式更加多样等等。在美国，这是规划专业工作者使用GIS最频繁的工具。CAD虽然在制图方面也有特色，若要和规划管理相结合，CAD具有相对明显的缺点，这一现象在美国很突出。

2.2相关规划数据的管理。

一般来说，规划管理的主要任务主要体现在项目审查、区域规划、标准制定、安全监管、质量检查等方面，虽然在具体操作层面上存在差异，但是本质内容相似，这主要体现在具体规划数据的管理与应用上。而GIS强大的数据管理与分析作用在这一方面被普遍接受，其中的空间属性数据的更是曰常管理必不可少的决定性因素。

2.3分析与决策

在西方分析与决策往往被看成是对重要问题的决定，是在整体规划中必不可少的重要一环。例如，通过GIS对距离、环境、人口密度等相关数据进行有效分析，来决定学校、工厂、车站等基础设施的选址问题；借助GIS对流速、河宽、流量等因素做简单分析，来决定滨水景观的选址问题。由此可见，借助GIS可以实现空间景观要素的合理分析，为最终的决策起到最大的支持作用。当然，在问题比较复杂的情况下，借助计算机实现的分析技术不是单靠GIS ―种。如果能将这类应用靠相对集成的、稳定的计算机系统来协助完成，可以提高分析效率和决策的可靠性，西方称为规划支持系统(planning support system)，学术界比较推崇，但是大量推广还有局限。

2.4公众的广泛参与及信息的及时反馈。

通过互联网的GIS，公众可以查看各种规划相关的成果，对规划方案提出自己的看法，并可以将自己的意见及时有效的向有关设计部门反应，有助于设计成果的不断完善。另外，在西方政治制度下，公众参与城市景观规划非常便利，对规划的影响力也大得多。很多西方学者看好GIS作为公众参与规划的重要工具，会得到更进一步的发展。

因此，GIS在发达国家的景观规划方面都取得了普遍的应用，例如，美国威斯康星州大学JanetSibemagel运用了 GIS方法进行了密歇根半岛东端景观变迁分析；Ferdinando Villa等研究了借助GIS决策支持系统进行公园绿地规划的方法(Ferdinando 1996)； Richard.G 等应用 GIS 进行景观敏感度评估(Richard 1998)；DavidV.pullar等借助ArcviewGIS和可视化软件创建三维效果协助建筑环境评估。

3 GIS在规划设计中的作用

从规划行为的完整过程看，GIS技术在规划工作中的作用可以具体概括为3

类：描述(description)预测(prediction)与对策(prescription)分析。描述性分析是指从GIS空间与属性数据库中提取各类规划所需的数据，并通过可视化手段展现结果以利于模式辨别，使规划人员能够全面地掌握所面临的情况，发现潜在的问题及解决线索。

预测分析是指基于GIS数据库中的各类数据并使用内建的或外部的各种分析功能对于规划区域在不同条件下的发展趋势作出定性或定量的预测，从而为规划人员提供决策支持。对策分析可归纳为从方案空间中发现若干可行方案并选取最佳方案以实现极大化公共效益和极小化社会成本。三维GIS具有连续的数据结构和与之相应的分析功能，可从空间的角度分析和显示物体，从而帮助人们更加准确真实地认识感受客观世界。是近年来兴起的高科技前沿研究领域。

4 GIS 在城市景观规划设计项目中的应用现状

况平早在1994年就首次使用GIS技术进行了园林绿地系统规划的适宜度评价，讨论了景观规划中的适宜度评价方法，并以其在北海城市绿地景观规划的实践中该方法应用的过程和结果作了分析。Jerry等以美国得克萨斯州为例，运用 RS和GIS 技术，针对城市绿地景观，适用 Fragstats 软件包进行景观格局指数计算，并对景观结构进行了分析。周挺刚，郭达志在 GIS 支持下对宁波市城市绿地景观缀块的等级与分布、空间结构的度量进行了研究和分析．并对该市的城市绿地景观按行政单元进行了综合评价。研究结果为宁波市城市绿地景观生态系统的规划、设计提供了生态学依据。于显威，刘玉霞等在遥感和地理信息系统技术的支持下，建立城市植被信息库，并在此基础上，完成城市植被景观单元制图、时间分布的动态监测和植被景观特征分析与评价，从而为城市植被景观的评价以及城市绿地景观生态规划和管理提供依据。杜军，林孝松在Arcview GIS基础平台上主要介绍了在校园环境规划中DEM的建立方法，及对其在校园规划中的应用进行了探讨，并以某高校为例，通过建立其数字高程模型的地形图数字化方法绘出校园地理专题图，并进行三维立体直观感受分析利用，对校园环境规划的信息化进行了研究。Sigrid 选择蝙蝠、蟾蜍、啄木鸟作为景观空间格局生态功能的指示物种，分析植被斑块的形状、连接度等对动物行为的约束作用，该研究利用 GIS 景观可视化技术，根据已有的动物行为规律研究，建立直观的动物移动路径模型，显示了 GIS 可视化技术在研究景观格局对动物行为方面的巨大潜力。陈洁，张杰等利用 GIS缓冲区分析功能，统计分析了青岛市部分地区绿地及其缓冲区状况，以此分析了绿地及其影响面积，推动了使城市绿化水平的衡量更加全面和合理。吴承照在城市郊区风景区规划设计中，以安徽安庆市天仙河风景规划设计为例，详细介绍了 GIS 在风景区规划决策中的重要作用。朱岩安，慧君以呼和浩特市为例，探讨了 GIS 和 RS 技术在城市绿地系统规划方面的应用方向和模式，以及其应用过程和流程。

5应用分析

5.1 一般性应用

在景观规划设计中，形象思维和空间造型是重要的环节，需要有多种技术方法来辅助实现。目前，以电子计算机为代表的信息技术在景观规划设计中的应用与其在建筑设计、城市规划中的应用基本相似，主要有6种：

(1)用计算机绘制平面图、立面图、剖

面图、透视图;

(2)用计算机控制的机床制作实体模型;

(3)静态渲染图;

(4)固定路径的动画;

(5)实时、交互式的景观仿真;

(6)比较复杂的虚拟现实(VirtualReality，VR)。

钮心毅曾提出了GIS在城市设计中应用的框架，基本上也适用于景观规划设计。分析如下：

5.1.1 景观规划设计的现状分析阶段

GIS可以就收集到的有关地形、植被、水体、土壤、人口、社会、经济、交通等方面的空间和属性信息，建立以点、线、面对象构成的不同主题图层。并且可以根据需要，合并、拆分图层及控制图层的显示形式。所得到的分析结果可以通过GIS专题制图的形式表达出来。

5.1.2 景观规划设计的方案阶段

这一阶段是提出不同对策，通过不断的分析、比较，形成可行方案的阶段，除了空间分析技术外，还可以利用GIS的三维可视化技术、不规则三角网(TIN)技术等，以解决长期以来GIS只能解决二维空间问题的局限性。

5.1.3 景观规划设计的咨询和反馈阶段

这一阶段是上一阶段形成的不同的规划设计方案，通过专家咨询、或者不同形式的公众参与，反馈到景观规划设计方案中，以最终形成规划设计成果。WebGIS技术和相应的可视化技术可以为景观规划设计的专家咨询、公众参与提供新的工具。

5.2 针对性应用

5.2.1 土地适宜性分析

土地适宜性分析是景观规划及场地设计中应用十分广泛的一种理论及方法，其核心是对自然、政治、经济、文化等要素进行定量的分析，从而在了解当地情况、现有政策、经济现状、环境科学及在适宜的开发实践的基础上，对土地适于不同开发利用的能力做出相关评价。

GIS以栅格与矢量两种数据结构存贮数据，相应地，土地适宜性分析可以基于这两种数据结构进行。栅格模式可以获得连续数据，属性精度较高，矢量模式可以实现多宜性评价，二者各有其适用范围。

5.2.2 环境廊道划分

环境廊道概念由美国景观规划大师Philip.H.Lewis提出。将水体、湿地、地形坡度、植被分布等“环境决定因素”分别绘制成图，然后叠加起来，划分出“环境廊道”，方法如下：

(1)建立水体层 使用缓冲区分析功能建立环境廊道，比如可以产生一个距某条河流100m的缓冲区，以控制建筑项目、保持水土、保护植被。

(2)建立湿地层 使现有的数字化的湿地系统图与其他主题图层相吻合，包括投影方式、坐标系统、单位、精确度等。

(3)建立陡坡层 建立该区域的地表模型，并将这一地表模型转化成光栅文件，然后计算出坡度。利用坡度图，可以建立新的栅格网络来表示具有某一坡度范围的区域。

(4)建立环境廊道 将3个主题图层叠加到一起，重叠部分就构成了特征多样并且鲜明的线形环境廊道。利用这个环境廊道图，就可以规划优先保护地区。

5.2.3 景观视线、视域分析

视线、视域分析主要利用ArcGIS中的3D Analyst扩展模块进行。视线分析是判断三维表面上任意两个点之间是否通视，可以指定观察点和目标点的高程，也可以通过借用生成纵剖面的方法，绘一条直线，产生沿着该直线的纵剖面，再观察起点和终点间的视线遮挡状况。视域分析是用来确定从三维表面上的某一点向周围观察，可以看到的范围，或者沿着某一路径运动，可以看到的范围。作视域分析除了要有一个代表三维表面的TIN或Grid外，还要有一个观察点或观察路径图层。观察点是一般的点状矢量图层，观察路径是三维的Shape文件，分析结果是栅格图层，每一栅格单元的取值表示该点被观察到的次数。

5.2.4 城市绿地的服务半径和居民可达性分析

利用GIS的Buffer功能，在分析对象周围绘制等距线，在等距线所包络的范围之内，离开或到达分析对象的直线交通距离小于服务半径，在等距线包络区之外，则大于服务半径。如果将这种基于矢量的分析方法改为基于栅格，则分析的结果是离开分析对象按一定距离递增的、连续的栅格，每个栅格的取值是离开分析对象的距离。由于在城市里，交通一般是沿道路产生的，在方向、速度上均受道路的限制，为此，可利用基于GIS的网络分析技术，产生受到道路走向、速度、交通管理限制的等时线。该方法是考虑步行速度的栅格距离的计算，居民沿道路步行的速度、穿越居住区、绿地、空地的步行速度等分别给予不同的权重，其作用、效果和等时服务范围相似。

6结语

GIS技术经过40多年的发展，到今天已经逐渐发展成为一门相当成熟的技术，作为一种通用性的技术，它只有与相关学科结合，应用于实际项目才能转化为实用系统。现代景观规划设计是一个关系到人类生存空间，可持续发展能力的行业，理应得到最先进的理论与技术支持，对GIS的产生具有重要影响作用的景观规划师MacHarg的“千层饼”规划方法的运用即是佐证。时隔半个世纪，我们有理由相信，GIS技术必将在景观规划设计中发挥更为广泛的作用。

参考文献

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