地理信息系統(tǒng)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用

1、 GIS中空間分析功能在城市規(guī)劃中的應(yīng)用摘要：空間分析和統(tǒng)計功能是地理信息系統(tǒng)的一個獨特的研究領(lǐng)域，其主要特點是幫助確定地理要素之間的新的空間關(guān)系。其常用的分析工具主要有疊合分析，緩沖區(qū)分析，數(shù)字地形分析，網(wǎng)絡(luò)分析等。其主要是為了分析空間數(shù)據(jù)，提供空間決策信息。其可以對輸入其中的關(guān)于城市的空間矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)進行分析，更加科學(xué)合理的發(fā)現(xiàn)或解決有關(guān)的城市問題。隨著 GIS 技術(shù)在城市規(guī)劃領(lǐng)域的逐步普及， 其空間分析功能在城市規(guī)劃設(shè)計領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越受到城市規(guī)劃師的廣泛關(guān)注。關(guān)鍵詞：空間分析 地理信息系統(tǒng) 城市規(guī)劃 GIS1、 GIS的簡介地理信息系統(tǒng)所屬現(xiàn)代詞，指的是由電子計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所支

2、撐的，對地理環(huán)境信息進行采集、存儲、檢索、分析和顯示的綜合性技術(shù)系統(tǒng)。1.1 GIS的分類按應(yīng)用功能分為專題地理信息系統(tǒng)、區(qū)域地理信息系統(tǒng)和地理信息技術(shù)處理系統(tǒng)。專題地理信息系統(tǒng)是根據(jù)專門地理問題的需求而建立的，如土地利用信息系統(tǒng)、能源信息系統(tǒng)、水資源信息系統(tǒng)、旅游信息系統(tǒng)、城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)。區(qū)域地理信息系統(tǒng)以一定的區(qū)域作為研究對象，既有區(qū)域綜合地理信息系統(tǒng)，也有區(qū)域?qū)ｎ}信息系統(tǒng)，直接服務(wù)于區(qū)域發(fā)展的部門和綜合數(shù)據(jù)管理。地理信息技術(shù)處理系統(tǒng)是面向技術(shù)處理的，如遙感數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、計算機輔助制圖系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)等。從以上的GIS的分類中就可以看出，它已經(jīng)在城市規(guī)劃中的各方面有了相關(guān)的應(yīng)用

3、1.2 GIS的四大基本功能（1）數(shù)據(jù)采集與編輯功能。GIS的核心是一個地理數(shù)據(jù)庫,所以建立GIS的第一步是將地面的實體圖形數(shù)據(jù)和描述它的屬性數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)中,即數(shù)據(jù)采集.為了消除數(shù)據(jù)采集的錯誤,需要對圖形及文本數(shù)據(jù)進行編輯和修改. 屬性數(shù)據(jù)編輯與分析.同時其內(nèi)部的SQL查詢功能更加便于用戶利用數(shù)據(jù)。（2）制圖功能。GIS的核心是一個地理數(shù)據(jù)庫。建立GIS首先是將地面上的實體圖形數(shù)據(jù)和描述它的屬性數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)庫中并能編制用戶所需要的各種圖件。（3）空間數(shù)據(jù)庫管理功能。地理對象通過數(shù)據(jù)采集與編輯后，形成龐大的地理數(shù)據(jù)集。對此需要利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來進行管理。（4）空間分析功能。通過空間查詢與空

4、間分析得出決策結(jié)論，是GIS的出發(fā)點和歸宿。在GIS中這屬于專業(yè)性，高層次的功能。與制圖和數(shù)據(jù)庫組織不同，空間分析很少能夠規(guī)范化，這是一個復(fù)雜的處理過程，需要懂得如何應(yīng)用GIS目標(biāo)之間的內(nèi)在空間聯(lián)系并結(jié)合各自的數(shù)學(xué)模型和理論來制定規(guī)劃和決策。2、 GIS中空間分析功能2.1空間疊加分析疊加分析提供根據(jù)兩幅或兩幅以上圖層在空間上比較地圖要素和屬性的能力，通常有合成疊加和統(tǒng)計疊加之分，前者是根據(jù)兩組多邊形邊界的交點建立具有多重屬性的多邊形，后者則進行多邊形范圍的屬性特征統(tǒng)計分析。合成疊加得到一張新的疊加圖，產(chǎn)生了許多新多邊形，每個多邊形都具有兩種以上的屬性。統(tǒng)計疊加的目的是統(tǒng)計一種要素在另一種要素

5、中的分布特征。同樣，它可以分別對矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)進行疊加分析。2.2空間臨近度分析其中包括緩沖區(qū)分析和泰森多邊形分析。（1）緩沖區(qū)分析:緩沖區(qū)用以確定圍繞某地要素繪出的定寬地區(qū)，以滿足一定的分析條件。點的緩沖區(qū)是個圓餅，線的緩沖區(qū)是個條帶狀，多邊形的緩沖區(qū)則是個更大的相似多邊形。緩沖區(qū)分析是GIS中基本的空間分析功能之一，尤其對于建立影響地帶是必不可少的。（2）泰森多邊形分析荷蘭氣候?qū)W家AHThiessen提出了一種根據(jù)離散分布的氣象站的降雨量來計算平均降雨量的方法，即將所有相鄰氣象站連成三角形，作這些三角形各邊的垂直平分線，于是每個氣象站周圍的若干垂直平分線便圍成一個多邊形。用這個多邊形內(nèi)

6、所包含的一個唯一氣象站的降雨強度來表示這個多邊形區(qū)域內(nèi)的降雨強度，并稱這個多邊形為泰森多邊形。2.3數(shù)字地形分析利用數(shù)字化的形式表達(dá)的地形信息。DTM的形式可以分為規(guī)則格網(wǎng)和不規(guī)則三角網(wǎng)。由它可以得到一系列地形因子包括地形的坡度、坡向，曲面面積、地表粗糙度、高程變異，以及谷脊特征等有關(guān)的地形有關(guān)的信息。2.4網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)分析是指依據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系，通過考察網(wǎng)絡(luò)元素的空間及屬性數(shù)據(jù)，以數(shù)學(xué)理論模型為基礎(chǔ)，對網(wǎng)絡(luò)的性能特征進行多方面研究的一種分析計算。是研究一項網(wǎng)絡(luò)工程如何安排，并使其運行效果最好，如一定資源的最佳分配，從一地到另一地的運輸費用最低等，其基本思想則在于人類活動總是趨于按一定目標(biāo)選擇達(dá)

7、到最佳效果的空間位置。3、 空間分析在城市規(guī)劃中的作用3.1空間疊加分析法空間疊加分析法主要是適用于有多個屬性要素的疊加，在城市規(guī)劃中，可以適用于類似于客運站，垃圾處理廠等的選址。比如，提出的要求含有距離主干道1KM，要求地勢平坦，處于人口密度較小的地方，處于城市的下風(fēng)向來選擇一個垃圾處理廠。那我們就可以把所有的信息輸入到GIS中，然后變成柵格數(shù)據(jù)，通過柵格計算器，輸入各種條件，就能夠生成符合條件的區(qū)域。當(dāng)然，這一切都要基于之前的數(shù)據(jù)采集要具有一定的準(zhǔn)確性。上面只是一個小方面的的體現(xiàn)，空間疊加分析法在城市規(guī)劃中的作用主要是用于城市的用地布局、城市用地適宜性評價以及土地利用規(guī)劃。在路網(wǎng)確定的前提

8、下，影響城市空間格局的建設(shè)用地類型主要為居住用地、工業(yè)用地和公共設(shè)施用地。因此，在建設(shè)用地布局之前，主要是對這三大類型用地的空間適宜性作出評價。將各種影響因子輸入GIS中，能得出相應(yīng)的結(jié)果，然后再根據(jù)結(jié)果調(diào)整及優(yōu)化城市的用地的空間適宜性評價。用地布局相應(yīng)的也是一樣的，它相當(dāng)于是對所有用地進行選址。而此時如何確定對于各種用地的影響因子以及其所占權(quán)重就顯得比較重要了，這直接會影響到結(jié)果的準(zhǔn)確性。3.2緩沖區(qū)分析法緩沖區(qū)分析是用來確定不同地理要素的空間鄰近性和鄰近程度的一類重要的空間操作。緩沖區(qū)分析主要是可以對于點線面的要素設(shè)定一個緩沖半徑，得到相應(yīng)的緩沖區(qū)域。其中點的緩沖區(qū)域為圓，線的緩沖區(qū)域為帶

9、狀，面的緩沖區(qū)域為更大的面。其在城市規(guī)劃中的作用如：道路規(guī)劃中建立緩沖區(qū)以確定道路兩邊若干距離內(nèi)的土地利用性質(zhì)；水源的污染與防治，為水源建立緩沖區(qū)；污染源周邊用地的控制，根據(jù)緩沖區(qū)確定其污染程度的等級；城市的自然保護區(qū)的建立，城市CBD區(qū)域的影響范圍，中心城市周邊區(qū)域人口的吸引力等等。3.3泰森多邊形分析可以用于基于Voronoi圖測度指標(biāo),研究農(nóng)村居民點的主要集聚區(qū)域，通過一個區(qū)域的要素建立一個多邊形來代表整個多邊形的要素，根據(jù)一個自然村莊的主要人員集結(jié)區(qū)來預(yù)測整個村莊的布局。3.4數(shù)字地形分析法這種方法主要是將輸入的數(shù)據(jù)建立一個數(shù)字模型，可以讓人更加直觀的感覺整個城市空間。建立好模型后，可

10、以通過一系列操作了解到其表面狀況如等高線、坡度、坡向、視域嗎，填挖方計算等等。這些可以運用在城市規(guī)劃中的道路選線、水系選線，確定城市的防洪區(qū)域等等。3.5網(wǎng)路分析法其含有的基本要素有鏈、障礙、拐角點、中心、站點。它可以運用到一些關(guān)于選線的問題，如某地有很多超市，可以建立緩沖區(qū)得到附近一定區(qū)域內(nèi)的超市數(shù)量，然后根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分析確定距離此地最近或者最經(jīng)濟的路線到達(dá)一個超市。在城市規(guī)劃中，它可以對對地理網(wǎng)絡(luò)(如交通網(wǎng)絡(luò))、城市基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)(如各種網(wǎng)線、電力線、電話線、供排水管線等)進行地理分析和模型化。也可以對于城市的地址匹配和資源分配進行分析。4、 小結(jié)上面只是淺談一下個人對空間分析對城市規(guī)劃的作用，

11、用了較多例子，很是淺顯。但是空間分析作為GIS中的核心技術(shù)方法，不僅能用于城市土地分區(qū)功能規(guī)劃、城市人口數(shù)量控制與預(yù)測、城市發(fā)展結(jié)構(gòu)預(yù)測與分析、城市經(jīng)濟結(jié)構(gòu)建模與預(yù)測、城市交通構(gòu)架與評價、城市資源利用與合理分配等諸多方面，而且對于自然與城市結(jié)構(gòu)演變、城市中環(huán)境發(fā)展趨勢和城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與配置以及城市中物質(zhì)、能量和信息的交換具有高效、準(zhǔn)確、合理的預(yù)測與決策支持作用。其在城市規(guī)劃中主要作用在以下：第一：比較分析。主要分析城市規(guī)劃要素的時間序列與空間序列的變化。通過比較分析，發(fā)現(xiàn)要素在不同時期的數(shù)量變化、空間分布的模式及其演變。為規(guī)劃人員提供更加詳細(xì)的規(guī)劃信息以供決策，并把握城市空間發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律以

12、及未來的時空演變趨勢。第二：統(tǒng)計分析。主要是對城市規(guī)劃要素的非空間信息的分析。運用回歸分析、相關(guān)分析和主成分分析等方法，確定數(shù)據(jù)庫屬性之間存在的函數(shù)關(guān)系或相關(guān)關(guān)系，應(yīng)用于城市規(guī)劃中的單因素不同狀況統(tǒng)計、多因素交叉統(tǒng)計和頻率統(tǒng)計等運算。第三：預(yù)測分析。根據(jù)城市發(fā)展的時空演變規(guī)律，使用各類預(yù)測模型，預(yù)測一定時期內(nèi)人口規(guī)模、城市土地利用、城市災(zāi)害、區(qū)域增長等的發(fā)展變化趨勢以及空間演變過程。在預(yù)測分析的基礎(chǔ)上，可以制定正確的預(yù)測措施來引導(dǎo)城市結(jié)構(gòu)要素在空間上的合理布局和組合。第四：優(yōu)化分析。制定合理的城市規(guī)劃涉及社會、經(jīng)濟、政治、環(huán)境等諸多要素，優(yōu)化分析就是通過對大量規(guī)劃數(shù)據(jù)的綜合與概括，在多因素綜合影響的條件下，在多種規(guī)劃方案中選擇最優(yōu)的規(guī)劃方案或發(fā)展目標(biāo)。城市土地利用功能區(qū)劃、城市功能區(qū)劃、規(guī)劃方案評價、環(huán)境質(zhì)量評價等問題都可以進行優(yōu)化分析。第五：規(guī)劃模擬。它是以可視化方法模擬規(guī)劃方案的實施過程，通過擴展分析和指標(biāo)統(tǒng)計等方法，從模擬的結(jié)果中直觀地了解規(guī)劃方案實施以后的城市狀況、經(jīng)濟發(fā)展水平及其空間機構(gòu)與形態(tài)。參考文獻(xiàn)1張占陽 GIS空間分析在城