GIS空間分析在城市規(guī)劃中的應用探討

1、gis空間分析在城市規(guī)劃中的應用探討張占陽（長安大學地測學院地理信息系統(tǒng)，陜西西安 710054）摘 要：gis的發(fā)展引領(lǐng)著空間分析也在迅速的走向成熟，因為空間分析作為gis的核心技術(shù)，同時也是區(qū)別于其它信息系統(tǒng)的主要特征，能夠根據(jù)地理對象的位置和形態(tài)特征等采用相關(guān)分析模型對其進行綜合性的分析、預測乃至決策和支持。本文針對空間分析在城市發(fā)展建設(shè)中的作用以及具體內(nèi)容進行了探討研究。關(guān)鍵詞：gis，空間分析，城市規(guī)劃空間分析是對分析空間數(shù)據(jù)有關(guān)技術(shù)的統(tǒng)稱。根據(jù)作用的數(shù)據(jù)性質(zhì)不同，可以分為基于空間圖形數(shù)據(jù)的分析運算和基于非空間屬性的數(shù)據(jù)運算以及空間和非空間數(shù)據(jù)的聯(lián)合運算?？臻g分析賴以進行的基礎(chǔ)是地理

2、空間數(shù)據(jù)庫，其運用的手段包括各種幾何的邏輯運算、數(shù)理統(tǒng)計分析，代數(shù)運算等數(shù)學手段，最終的目的是解決人們所涉及到地理空間的實際問題，提取和傳輸?shù)乩砜臻g信息，特別是隱含信息，以輔助決策?？臻g分析在gis應用中起著非常重要的作用，如空間查詢與量算、緩沖區(qū)分析、跌至分析、路徑分析和空間插值以及統(tǒng)計分類分析等。本文則主要介紹了空間分析與地理信息系統(tǒng)的關(guān)系及其在城市規(guī)劃中的應用思想。1.空間分析與地理信息系統(tǒng)空間分析就是利用計算機對數(shù)字地圖進行分析，從而獲取和傳輸空間信息。由于空間分析對空間信息（特別是隱含信息）所具有的提取和傳輸功能它已經(jīng)成為地理信息系統(tǒng)區(qū)別于一般信息系統(tǒng)的主要功能特征，也成為評價一個地

3、理信息系統(tǒng)功能的主要指標之一?？臻g分析是基于地理對象的位置和形態(tài)特征的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，是各類綜合性地學分析模型的基礎(chǔ)，為人們建立復雜的空間應用模型提供了基本工具。因此，空間分析與應用模型的關(guān)系是“零件”與“機器”的關(guān)系，不從概念上明確這一點，就無法在一個適當?shù)木C合程度上研究空間分析的體系，也就無法改進gis系統(tǒng)功能的設(shè)計。但是長期以來，空間分析的各種模型和方法沒有形成一個統(tǒng)一的體系結(jié)構(gòu)，甚至對空間分析的基本內(nèi)容也沒有形成普遍認同的界定，這一狀況對空間分析的理論和方法的擴展，對空間分析與gis集成都是不利的。在gis發(fā)展早期階段，由于人們的注意力多集中在空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和計算機制圖方面，因而空間分析尚

4、未受到重視。但是今天，對gis空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)相對成熟，計算機制圖也達到了相當高的實用水平，實用的gis軟件以及實際的gis系統(tǒng)已有許多成功的實例，因此空間分析又慢慢成為人們關(guān)注的焦點。相對于gis的其它分支領(lǐng)域，空間分析的研究是相對落后的，這已經(jīng)引起gis理論界的高度重視。對于gis中的空間分析目前還沒有明確的、統(tǒng)一的定義。robert haining給出以下定義：空間分析是基于地理對象布局的地理數(shù)據(jù)分析技術(shù)；郭仁忠等給出的定義是：空間分析是基于地理對象的位置和形態(tài)特征的空間數(shù)據(jù)分析技術(shù)，其目的在于提取和傳輸空間信息。但“空間分析是gis的主要特征，有無空間分析功能，這也是gis與其它

5、系統(tǒng)區(qū)別的標志”這一點已被廣大學者和專家所認可。2.城市規(guī)劃中空間分析的意義一般來說，地理信息系統(tǒng)首先是在城市規(guī)劃和管理中得以發(fā)展和應用的。城市規(guī)劃中的gis空間分析主要是指利用gis的統(tǒng)計分類分析和制圖功能，對城市規(guī)劃中含有空間信息（位置、形狀和分布等）的數(shù)據(jù)項進行統(tǒng)計、分類、比例計算，并形成報表，同時繪制出相應圖件的分析過程。在可能的條件下，利用多媒體技術(shù)形象和動態(tài)的反應地表實況，如將遙感圖像、地面攝影像片錄像片等均存入gis內(nèi)，規(guī)劃人員要了解規(guī)劃區(qū)域現(xiàn)狀時，gis除顯示統(tǒng)計數(shù)據(jù)、空間分布外，還顯示這些地面情況，幫助規(guī)劃人員身臨其境地掌握現(xiàn)狀資料。作為地理信息系統(tǒng)核心功能的空間分析方法，在

6、城市規(guī)劃領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。城市規(guī)劃空間分析的實踐意義在于：分析和研究城市空間實體的現(xiàn)狀以及預測其發(fā)展前景，并以此作為編制城市規(guī)劃、指導城市建設(shè)的依據(jù)?？臻g分析技術(shù)方法的應用，提高了城市規(guī)劃處理各類規(guī)劃基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的能力，提高了對未來城市發(fā)展的預測、模擬和優(yōu)化能力，使規(guī)劃能夠在理性的綜合分析基礎(chǔ)上做出科學判斷與決策。城市空間作為一個特殊的空間系統(tǒng)，是政治、經(jīng)濟、社會、環(huán)境等共同作用的結(jié)果，有其獨特的空間演變機制。通常，在充分分析城市空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)空間演變的規(guī)律，為城市規(guī)劃奠定分析基礎(chǔ)，使城市規(guī)劃成果有據(jù)可依，然而基礎(chǔ)規(guī)劃數(shù)據(jù)分析一直是城市規(guī)劃工作中的薄弱環(huán)

7、節(jié)，成為城市規(guī)劃學科發(fā)展的一個技術(shù)瓶頸。在城市規(guī)劃領(lǐng)域，主要從感性的角度來分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過抓住主要矛盾來解決城市發(fā)展問題。這種方法，不僅速度慢、效率低，而且主觀隨意性大，因此無法做出科學的分析和決策，在分析問題的深度和廣度方面，都存在著嚴重的不足，既影響了規(guī)劃的科學性，也不能適應現(xiàn)代城市迅速發(fā)展的需要?？臻g分析技術(shù)方法的應用，為城市規(guī)劃空間研究提供了新的技術(shù)手段。在數(shù)據(jù)的分析處理方面，基于gis的空間分析技術(shù)，首先能夠管理海量空間數(shù)據(jù)，存儲、檢索、查詢城市規(guī)劃相關(guān)信息，安全可靠且現(xiàn)實性強；其次可以對空間數(shù)據(jù)進行綜合性分析處理，獲得對規(guī)劃所需要的有用信息；同時還能將分析所得的結(jié)果用可視化方法進

8、行表達，易于規(guī)劃人員理解和進一步加以利用。在空間分析研究的深度方面，由于空間分析方法實現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)的一體化處理，因此，能夠透過城市空間現(xiàn)象的表面，對深層次的空間關(guān)系進行研究分析。在把握城市空間演變機制的基礎(chǔ)上，預測模擬城市的未來發(fā)展趨勢，優(yōu)化調(diào)整城市空間格局，從而改變以往城市規(guī)劃停留于城市空間問題的表象、就事論事、缺乏預見能力的空間分析研究方法，使規(guī)劃具有更強的深度和說服力，也能更好的面向未來。3.城市規(guī)劃中空間分析的內(nèi)容地理信息系統(tǒng)應用于城市規(guī)劃領(lǐng)域的目的是提供決策支持，其中的gis空間分析是一種提供可靠決策信息的有效手段。通過城市規(guī)劃空間分析，可以揭示城市空間相互作用關(guān)系，如城

9、市土地空間演變、城市結(jié)構(gòu)以及空間演變、人口與用地之間的關(guān)系，自然條件與城市結(jié)構(gòu)的關(guān)系，城市持續(xù)發(fā)展中物質(zhì)、能量和信息流動的空間規(guī)律等。在實際應用中，城市規(guī)劃空間分析通常有五種主要類型：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，應用于城市規(guī)劃中的單因素不同狀況統(tǒng)計、多因素交叉

10、統(tǒng)計和頻率統(tǒng)計等運算。第三：預測分析。根據(jù)城市發(fā)展的時空演變規(guī)律，使用各類預測模型，預測一定時期內(nèi)人口規(guī)模、城市土地利用、城市災害、區(qū)域增長等的發(fā)展變化趨勢以及空間演變過程。在預測分析的基礎(chǔ)上，可以制定正確的預測措施來引導城市結(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。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

11、分析和指標統(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)。4.結(jié)論空間分析作為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)量控制與預測、城市發(fā)展結(jié)構(gòu)預測與分析、城市經(jīng)濟結(jié)構(gòu)建模與預測、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、準確、合理的預測與決策支持作用。參考文獻：1 張成才，秦昆，盧艷等.gis空間分析理論與方法m .武漢：武漢大學出版社，2004.10.2 吳信才.地理信息系統(tǒng)原理與方法m.北京：電子工業(yè)出版社