GIS+在城市规划编制中的两个应用——原

GIS在城市规划编制中的两个应用——原理、方法和实例侯全，香港浸会大学地理系Phone:（852）34117886，E-mail:[e-mail]摘要：地理信息系统（GIS,GeographicalInformationSystems）的应用领域日趋广泛和深入。本文讨论了GIS在城市规划编制工作中的两个应用，即街区建筑技术经济指标的统计分析和城市适宜建设用地数量和空间分布的分析两个方面。街区建筑技术经济指标的统计分析能够为确定街区改造方式、改造次序等提供可靠的、数量化的依据，城市适宜建设用地数量和空间分布的分析则可以为确定城市合理的发展规模和城市空间布局提供有力的依据。关键词：GIS城市规划应用1.研究背景城市规划涉及的基本问题是城市设施和城市资源在空间上的合理分布，地理信息系统（GIS,GeographicalInformationSystems）作为存储、分析和管理空间数据的技术，为日益复杂的城市规划工作提供了强有力的辅助工具，可以协助城市规划工作者解决许多实际问题（朱阿兴、CarlG.Amrhein、AnthonyC.Lea，1996）。相应的，GIS在城市规划和城市管理中应用的研究也日益广泛和深入，研究的角度也呈现出多样化的特点，按照研究涵盖的地域空间范围来看，其中就包括了城市空间扩展与建设用地格局分析研究（AnthonyGar-OnYehandXiaLi，1997；陈晓军、张洪业、刘庆生，2004；李江、段杰2004）、土地评价研究（黄瑞红，1997；梁留科，1998；马安青、王建华、陈东景、巴雅尔、周月敏，2002；朱子豪，1996）、公共设施的选址应用研究（MarkW.HornerandTonyH.Grubesic，2001；周启鸣、K.Charnpratheep，1996）、GIS在小尺度的社区景观规划和设计中的应用（KheirAl-Kodmany，2000）等方面。另外，有研究者对于GIS作为增加公众参与城市规划编制过程程度和提高规划公平水平的工具（EmilyTalen，1998；EmilyTalen，2000）、城市规划和管理中应用GIS的非技术性问题（HiroyukiKohsaka，2000；宋小冬，1996）以及利用GIS实施在线规划（OnlinePlanning）的实践（LeeLikMengandTanTS，2002）等方面也作了探讨。GIS在不同专业中的应用取得长足进展的同时，我们也要意识到GIS应用的局限性，而不要忽略专业知识对GIS在本专业中应用的重要性。具体到GIS在城市规划中应用的例子，正如有研究者指出的那样，只有将GIS与城市规划专家的知识有机地结合起来，我们才能充分发掘出GIS在城市规划中的应用潜力（朱阿兴、CarlG.Amrhein、AnthonyC.Lea，1996）。城市规划既有一些世界性的普遍原则，也有很强的地方性。不同的国家实行着不同的规划制度和体系，一个国家内部的不同城市之间在城市规划体系方面，也存在着细微的的差别。就每个特定城市而言，也存在着不同层次的城市规划，国内的情况一般包括四个层次，即总体规划、分区规划、控制性详细规划和修建性详细规划。不同层次的城市规划应用GIS的可能性和问题也是不同的。本文探讨在深圳市宝安区的城市规划工作中应用GIS的两个实例，即街区建筑技术经济指标统计分析和城市土地适宜建设性评价两个方面。深圳市的城市规划体系除了受全国性的规划法律制约外，多年来深圳一直在借鉴香港城市规划的经验和做法，因此深圳市城市规划体系还深受香港城市规划制度和体系的影响（深圳、香港及国内其他地区城市规划体系的大致对应关系见表1.1）。街区建筑技术经济指标的统计分析适用于控制性详细规划/法定图则层次的城市规划编制工作，城市土地适宜建设性评价则适用于总体规划和分区规划层次。表1.1深圳、香港和国内其他地区城市规划层次体系的大致对应关系城市/地区深圳香港国内其他地区全市总体规划全港发展策略总体规划次区域规划/分区规划次区域性图则分区规划法定图则法定分区计划大纲图/发展大纲图控制性详细规划城市规划体系详细蓝图详细蓝图修建性详细规划资料来源：深圳市城市规划条例、香港城市规划条例、中华人民共和国城市规划法；卢惠明、陈立天（1998）。2.GIS在街区建筑技术经济指标统计分析中的应用在编制控制性详细规划中，合理确定每个规划地块的开发建设强度是其中一个核心环节。如果规划范围包括城市建成区，那么每个街区的现状开发强度是确定每个规划地块开发建设强度的重要考虑因素。另外，在规划范围涉及到旧城区的改造（redevelopment）的情况下，统计每个街区的现状建设强度可以为合理确定旧城改造的范围、时间安排以及改造强度等决策提供数量化的依据。因此，进行街区建设强度统计对于控制性详细规划、尤其是涉及旧城改造的控制性详细规划工作，是很有帮助的辅助决策手段。街区建设强度可以通过两个重要的建筑经济技术指标反映出来，即容积率和建筑密度。容积率和建筑密度是单体建筑和群体建筑设计中常用的建筑经济技术指标。将这两个指标扩展到城市街区层次的空间范围，即街区建筑经济技术指标统计，可以为控制性详细规划、尤其是涉及到旧城改造的控制性详细规划，提供辅助决策的依据。传统的做法是通过规划设计人员的经验估计，或者在场地面积不大的情况下，手工计算街区建筑经济技术指标。利用GIS的空间数据处理能力，在有合适的电子数据的情况下，我们可以高效、准确地统计出较大空间范围内的街区建筑技术经济指标，从而为控制性详细规划、尤其是涉及到旧城改造的控制性详细规划，提供数量化的依据。进行城市街区建筑经济技术指标统计，涉及GIS的空间查询和量算功能，主要包括图形与属性互查以及几何量算（邬伦、刘瑜、张晶、马修军、韦中亚、田厚，2001）。具体的操作过程如图2.1所示：图2.1利用GIS进行城市街区建筑经济技术指标统计操作流程图2.2应用GIS进行城市街区建筑技术经济指标统计的实例（2002年，深圳市宝安区新安街道办）分析结果可以采用分层设色的方法表现出来。下图是这一分析方法应用于深圳市宝安区新安旧城控制性详细规划中的例子（见图2.2）。为篇幅计，只选择了现状街区建筑容积率图，现状街区建筑密度图与此类似。分析结果在规划最终确定改造范围、改造循序和改造强度的决策中提供了重要依据。3.GIS用于城市适宜建设用地数量和空间分布的分析在编制城市总体规划和分区规划中，进行城市土地评价是十分基础的一项工作。城市的土地规划要考虑到地质地形、水文、现状土地利用情况、人口分布、交通条件等因素，进行多因素的空间分析是一个复杂的过程。以空间分析功能为特点的GIS天生是进行土地评价多因素建模和分析的合适工具（尹章仕、李薇莲，1996）。不同地区、不同目的的土地评价模型，侧重的影响因素是不同的（张明、JohnLandis，1996）。沿海土地利用评估中强调地质、地形、水文、气候等自然因素较多（朱子豪，1996），城市用地适宜建设程度的评价则侧重于地形、区位、土地利用现状等因素（黄瑞红，1997）。不同因素构建的模型也是不同的。分析的方法主要有叠加分析、缓冲区分析以及稍微复杂的渐变尺度的空间结构度量方法（VCM，VariableClumpingMethod），即等步长变距离缓冲区分析方法（HallCASandTianH.,1995；刘湘南、许红梅,2002）。等步长变距离缓冲区分析方法是GIS空间分析中常用的基本方法之一,以基本的缓冲区分析为基础,通过按一定的距离对指定的目标建立一系列而不是一个缓冲区,并进行相应的叠加分析和查询统计来实现（陈晓军、张洪业、刘庆生，2004）。图3.1城市适宜建设用地数量和空间分布分析流程图在深圳市宝安区公明新城规划中，为了确定规划建设用地规模和空间布局，利用GIS对城市适宜建设用地数量和空间分布进行了分析。分析的过程如下：a.利用数字地形模型（DTM，DigitalTerrainModel）数据，计算出规划范围内的坡度在30%以下的地区作为可能的城市建设用地范围；b.再利用叠加分析和缓冲区分析，将生态保护用地、基本农田保护区、水域及周边缓冲范围从规划范围内剔出，不作为可能的建设用地考虑；c.建立现状及规划道路、现状城市建设用地范围的不同距离的缓冲区；d.将b、c得到的图层作叠加分析，距离现状和规划道路以及现状城市建设范围较近的可能建设用地作为城市近期建设用地，距离较远的则作为城市远期发展用地（见图3.1）。分析的结果为规划确定城市合理的规模和空间布局提供了有力的依据。4.结语与讨论实践证明，街区建筑经济技术指标的统计分析中应用GIS方法，较传统方法不仅在效率上有极大的提高，而且在定量分析的准确性上也有了长足的进步，这一方法可以在控制性规划、尤其是涉及旧城改造的控制性规划是十分有益的一种辅助手段。城市适宜建设用地数量和分布的分析，为规划师确定城市发展的上限规模提供了数量化的参考，也为确定城市的空间拓展方向和空间范围提供了较为准确的依据。虽然GIS在城市规划中的应用上表现了巨大的潜力，但是国内的规划师对于GIS的应用潜力、GIS技术以及数据资源的情况，了解的还不是十分充分。正如有研究者指出的那样，在城市规划专业的大学课程设置中增加GIS知识模块是十分必要的（宋小冬，1996））。不仅如此，对于目前正在执业的规划师，在其继续教育中增加GIS知识的培训应该是改善这种状况的更加有、更为迅速的措施，因为正在执业的规划师对于行业的发展影响相对要大一些。主要参考文献：AnthonyGar-OnYehandXiaLi(1997),AnintegratedremotesensingandGISapproachinthemonitoringandevaluationofrapidurbangrowthforsustainabledevelopmentinthepearlriverdelta,China,InternationalPlanningStudies,2(2),pg.193-210.EmilyTalen(1998),Visualizingfairness:Equitymapsforplanners，JournaloftheAmericanPlanningAssociation,64(1),pg.22-38.EmilyTalen(2000),Bottom-upGIS:Anewtoolforindividualandgroupexpressioninparticipatoryplanning,JournaloftheAmericanPlanningAssociation,66(3),pg.279-294.HallCASandTianH.(1995),Modellingspatialandtemporalpatternsoftropicallandusechange,JournalofBiogeography,22,pg.753-757.HiroyukiKohsaka(2000),ApplicationsofGIStourbanplanningandmanagement:ProblemsfacingJapaneselocalgovernments,GeoJournal,52(3),pg.271-280.KheirAl-Kodmany(2000),GISintheurbanlandscape:Reconfiguringneighbourhoodplanninganddesignprocess,LandscapeResearch,25(1),pg.5-28.LeeLikMengandTanTS(2002),GISForPlan-MakinginPenangIsland:TheRoadtoOnlinePlanning,OnlinePlanningJournal.MarkW.HornerandTonyH.Grubesic(2001),AGIS-basedplanningapproachtolocatingurbanrailterminals,Tra