GIS空间分析功能在城市规划设计中的应用分析

１０　　　福建建设科技　２０１９􀆰Ｎｏ􀆰１■建筑设计与规划ＧＩＳ空间分析功能在城市规划设计中的应用分析林申赠(霞浦县村镇建设管理站　福建宁德　３５５１００)[摘　要]　随着计算机技术的进步与发展ꎬ地理信息系统ＧＩＳ技术在现代城市规划设计中的应用研究迫在眉睫ꎬ尤其是ＧＩＳ空间分析功能在城市规划设计中的应用受到了各界人士的广泛关注ꎮ本文即通过案例从三个方面对ＧＩＳ空间分析功能的实际应用进行探讨ꎬ以使现代城市规划与设计更符合现代城市化发展的标准与要求ꎮ[关键词]　ＧＩＳ空间分析功能ꎻ城市规划设计ꎻ应用分析ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆＧＩＳｓｐａｔｉａｌａｎａｌｙｓｉｓｆｕｎｃｔｉｏｎｉｎｕｒｂａｎｐｌａｎｎｉｎｇａｎｄｄｅｓｉｇｎＡｂｓｔｒａｃｔ:ＷｉｔｈｔｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＧＩＳｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｍｏｄｅｒｎｕｒｂａｎｐｌａｎｎｉｎｇａｎｄｄｅ￣ｓｉｇｎｉｓｉｍｍｉｎｅｎｔ.ＥｓｐｅｃｉａｌｌｙꎬｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｐａｔｉａｌａｎａｌｙｓｉｓｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆＧＩＳｉｎｕｒｂａｎｐｌａｎｎｉｎｇａｎｄｄｅｓｉｇｎｈａｓａｔｔｒａｃｔｅｄｗｉｄｅａｔｔｅｎｔｉｏｎ.ＴｈｉｓｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｐａｔｉａｌａｎａｌｙｓｉｓｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆＧＩＳｆｒｏｍｔｈｒｅｅａｓｐｅｃｔｓｔｈｒｏｕｇｈａｃａｓｅｓｔｕｄｙꎬｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍａｋｅｍｏｄｅｒｎｕｒｂａｎｐｌａｎｎｉｎｇａｎｄｄｅｓｉｇｎｍｅｅｔｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｓａｎｄｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｍｏｄｅｒｎｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｂｅｔｔｅｒ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＧＩＳｓｐａｔｉａｌａｎａｌｙｓｉｓｆｕｎｃｔｉｏｎꎻＵｒｂａｎｐｌａｎｎｉｎｇａｎｄｄｅｓｉｇｎꎻＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ作者简介:林申赠(１９６９.７－)ꎬ工程师ꎬ现就职于霞浦县村镇建设管理站ꎮ０　引言地理信息系统ＧＩＳ(ＧｅｏｇｒａｐｈｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ或Ｇｅｏ－Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ)在１９６０年左右开始形成与发展ꎬ是一种研究地理学科的新技术ꎬ是一种由多学科交叉而演化的产物ꎮＧＩＳ主要是以地理空间数据库为核心基础ꎬ在地理研究、地理决策服务的过程中起到了一定的推动作用ꎬ它能及时获取到动态的地理位置信息ꎮ１９９０年以来ꎬ随着空间处理技术的日渐成熟以及计算机制图的应用普及ꎬＧＩＳ技术开始广泛应用于城市规划领域ꎬ其能够在一定基础上对空间数据进行图形表达ꎬ并对属性数据进行空间分析ꎬＧＩＳ技术强大的空间分析功能为城市规划设计提供了条件ꎮ结合相关研究发现ꎬ无论是国内还是国外ꎬ将ＧＩＳ技术应用于城市规划领域的研究已经逐渐成熟化与系统化ꎬ并且在城市规划设计中充分发挥着重要的管理与分析作用ꎬ随着ＧＩＳ技术的进步与发展ꎬ在城市规划设计领域的应用已无法满足发展需求ꎬ现已广泛拓展到城市土地利用、资源管理、交通运输、地震灾害等各个方面ꎮ本文主要是对现代城市规划设计中ＧＩＳ空间分析功能的应用进行研究ꎬ旨在为国内规划行业的发展提供一定的理论依据ꎮ１　ＧＩＳ空间分析功能简介地理信息系统(ＧｅｏｇｒａｐｈｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ或Ｇｅｏ－Ｉｎ￣ｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍꎬＧＩＳ)是一种技术系统ꎬ能够对所获取的数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示以及描述ꎬ是一种基于计算机的工具ꎬ其核心的内容为空间分析(ＳｐａｔｉａｌＡｎａｌｙｓｉｓ)ꎮ空间分析技术主要是为了提取与分析空间信息ꎬ是一种基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术ꎮ与计算机辅助绘图系统(ＣＡＤ)相比而言ꎬＧＩＳ空间分析技术具有提取和分析空间信息的巨大优势ꎮＡｒｃＧＩＳ产品在２０１３年由Ｅｓｒｉ公司再次更新与完善后ꎬ推出ＡｒｃＧＩＳ１０􀆰２ꎬ与最初的ＡｒｃＧＩＳ产品相比ꎬ其充分利用了信息技术的巨大优势ꎬ是一类空间分析工具ꎮＡｒｃＧＩＳ１０􀆰２的空间分析模块主要包括空间分析、３Ｄ分析、地统计分析、网络分析与跟踪分析等ꎬ在一定程度上扩大了地理信息系统ＧＩＳ的影响力与适用性ꎮＡｒｃＧＩＳ１０􀆰２的空间分析模块主要是为了建立与问题相对应的表征模型或过程模型ꎬ进而在模型建立的基础上对信息进行提取与分析ꎮ空间分析的主要步骤与技术流程如图１所示:图１　空间分析的主要步骤与技术流程图２　ＧＩＳ技术与城市规划２􀆰１　ＧＩＳ技术适应城市规划设计的需求随着科技的进步与发展ꎬ结合先进的技术理念ꎬ现代城市的规划与设计需要符合现代城市规划领域规划与管理信息的标准ꎮ计算机辅助绘图系统(ＣＡＤ)普遍应用于传统的城市规划工作过程中ꎬ主要通过点、线、面将矢量数据储存ꎮＣＡＤ具有较少的属性数据、属性查询不便、没有空间数据库、浏览与使用功能单一等缺点ꎬ而ＧＩＳ技术可以结合对象的空间位置信息及其相关属性数据ꎬ能够在一定程度上有效避免ＣＡＤ软件技术的缺陷ꎬ弥补传统城市规划单一的文字描述、单一的图形展示的不足ꎬ可以将城市规划的空间位置信息可视化表达ꎬ从而满足现代城市规划与设计的新需求ꎮ■建筑设计与规划福建建设科技　２０１９􀆰Ｎｏ􀆰１１１　　　２􀆰２　ＧＩＳ技术能够提高城市规划的合理性、科学性ＧＩＳ空间分析功能可以有效利用空间数据库对相关数据进行细分与管理ꎬ进而快速便捷地生成各种规划用途以及表格、报告等ꎬ在一定基础上可以做到对动态进行更新与增补ꎬ能够便利相关技术工作人员对ＧＩＳ软件进行二次开发与升级ꎮ在近几年ＧＩＳ技术发展中ꎬ将其空间分析功能与卫星遥感技术进行有机结合与统一ꎬ在一定程度上促使数据的信息含量得以大幅度增加ꎬ进而推动现代城市规划设计工作的稳健发展ꎮ与此同时ꎬ在基础数据连续更新的情况下ꎬ仍然可以长期地、持续地使用ꎬ能够使现代城市的管理者有效获取最新的数据并加以使用ꎬ从而有助于成本的节约和工作效率的提升ꎮ３　ＧＩＳ空间分析功能在城市规划设计中的应用现代城市规划与设计是衡量一个城市发展好坏的一种重要标准ꎮ一个区域发展的核心是城市的发展ꎬ城市的进步与发展是该地区人文与自然共同作用而推动形成的ꎬ一个城市的规划设计需要多样复杂的空间数据与属性数据作为支撑ꎬ然而ꎬ这些繁琐复杂的数据在一定的时期内也是不断更新与变化的ꎮ传统的城市规划与设计在面对大规模的数据时ꎬ无法做到精准的处理与分析ꎬ这主要是因为缺乏先进的数据分析处理工具ꎬ因而导致数据的分析过于粗糙ꎬ不能满足科学化的要求ꎮ传统的城市规划设计大多侧重于定性分析ꎬ提出的发展意见与策略相对主观ꎬ其中夹杂着较多的感性因素ꎬ致使规划数据分析结果相对滞后ꎬ在规划师制定城市发展规划时所参考的依据不够充分ꎬ最终影响城市未来的发展方向ꎮ随着数据分析技术的日益成熟ꎬＡｒｃＧＩＳ软件的出现与引入ꎬ给城市规划设计领域带来了一个崭新的思路ꎬ加快转变了城市规划设计的思维模式ꎬ并且在一定程度上带领了城市规划设计方向进行了大的转折ꎮＡｒｃＧＩＳ软件具有更新数据快、空间分析直观等巨大优势ꎬ可以科学合理地对大规模的数据进行管理与分析ꎬ有助于城市规划设计从静态到动态的转变ꎮ与此同时ꎬＡｒｃＧＩＳ软件技术在一定基础上丰富了城市规划设计手段ꎬ弥补了传统的城市规划设计方法展现较为单一的缺陷ꎮＡｒｃＧＩＳ软件在现代城市规划设计中的应用愈加被重视起来ꎬ其空间分析技术已经完全融入到城市规划设计的整个过程中ꎬ无论是资料收集与数据处理ꎬ无论是详细规划与区域规划ꎬ无论是静态或动态模拟ꎬＧＩＳ空间分析功能都在城市规划设计中发挥着不可替代的作用ꎬ为现代城市的规划与设计增添助力ꎮ４　实例应用４􀆰１　模拟规划区地形、优化道路线形在现代城市规划与设计中ꎬ城市道路线形设计是其中最为重要的一个环节ꎮ城市道路线形设计与优化在一定程度上和城市的地形地貌特征、城市目前现有的道路线形、道路周围的建筑物排列布局以及规划道路等级等影响因素紧密相关ꎮ要想使规划的道路线形科学合理ꎬ需要对道路坡度进行精准测量ꎬ与先进的ＧＩＳ技术相结合ꎬ运用城市道路规划相关理论与经验ꎬ使规划出的道路等级合理、占用农业用地少且与道路周围建筑物排列朝向协调ꎮ结合福建省安溪县某地区的地形地貌ꎬ利用ＧＩＳ技术对该地区的地形进行ＤＥＭ建模ꎬ从中获取到该地区的相关数据ꎬ其高程、坡度及坡向等情况如图２所示:图２　该地区坡度、高程及坡向分析图在获取到该地区的坡度、高程及坡向的相关数据之后ꎬ利用Ａｒｃｓｃｅｎｅ中的３Ｄ扩展模块ꎬ将ＣＡＤ图纸中建筑物的数据与道路网数据分别导入其中ꎬ图层界面如图３:图３　图层界面图将设置的不同图层分别导入到Ａｒｃｓｃｅｎｅ中ꎬ赋予不同的高度ꎬ得到如图４所示的基础高度分析图:图４　基础高度分析图４􀆰２　ＧＩＳ空间分析功能在土石方计算中的应用在ＣＡＤ普遍应用于城市规划时ꎬ也同时运用于方格网法对土石方进行计算ꎬ其计算过程繁琐复杂、整体工作量巨大ꎬ而且还存在梯形台地计算结果不精确等缺陷ꎬ因此ꎬ随着ＧＩＳ１２　　　福建建设科技　２０１９􀆰Ｎｏ􀆰１■建筑设计与规划空间分析技术的引入ꎬ现代城市规划与设计中已无法离开ＧＩＳ技术的应用ꎬ而对土石方的计算已从方格网法逐渐被ＤＥＭ建模方法所代替ꎮ结合ｘｘ市某工业园区规划设计的相关数据ꎬ运用ＧＩＳ空间分析技术ＤＥＭ建模对土石方进行计算ꎬ主要是通过对该工业园区的地形坡度与坡向进行ＤＥＭ建模分析ꎬ将工业园区规划基地分成多个坡度与坡向相一致的地块ꎬ结合软件中的３Ｄ扩展模块对体积与面积进行计算ꎬ进而对土方平衡时的高程进行计算ꎬ得到土方分析图、土方平衡图如图５、图６所示:图５　土方分析图　图６　土方平衡图４􀆰３　ＧＩＳ空间分析功能在防洪规划决策中的应用ＧＩＳ技术在防洪规划决策中也具有不可替代的作用ꎬ尤其是所规划区内有水系穿越时ꎬ如何制定出合理的解决方案至关重要ꎬ即使有相关水文基础资料作为支撑ꎬ结合传统的ＣＡＤ辅助软件与经验法ꎬ也无法精准地对地区进行规划ꎮ因此ꎬ需要结合ＧＩＳ空间分析技术ꎬ对规划区的地形地貌特征进行全面了解ꎬ并利用ＡｒｃＧＩＳ软件中３Ｄ扩展模块与ＤＥＭ建模方法进行规划实施ꎮ５　结束语综上所述ꎬＧＩＳ技术与传统的城市规划方式相比较ꎬ更能够适应城市规划设计的发展要求ꎮ本文首先从ＧＩＳ空间分析功能出发ꎬ对该技术的运用步骤与基本流程进行简单说明ꎬ接着对ＧＩＳ技术与城市规划相结合发展进行分析ꎬ并对其在城市规划设计中的应用进行研究ꎬ最后结合实例对ＧＩＳ技术在城市规划的不同方面的应用进行了探讨ꎬ从而为ＧＩＳ技术在城市规划中应用的广度与深度进行拓展打下坚实的基础ꎮ参考文献[１]许为一ꎬ杨昌新ꎬ肖单涛.ＧＩＳ空间分析功能在城市规划设计中的应用初探[Ｊ].科技广场ꎬ２０１７(１１):１４２－１４５.[２]范磊ꎬ钱利昆.浅谈ＧＩＳ空间分析功能在城市规划设计中的应用[Ｊ].城市建设理论研究ꎬ２０１４ꎬ(１４).[３]杜津.ＧＩＳ分析在城市生态规划中的应用研究[Ｄ].天津大学ꎬ２０１７.[４]贺志军.ＧＩＳ在生态城市设计中的应用框架研究[Ｄ].哈尔滨工业大学ꎬ２０１５.[５]王广震.基于ＧＩＳ的城市规划设计方法及应用研究———以城市竖向规划设计为例[Ｄ].西安建筑科技大学ꎬ２０１５.􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈􀤈(上接第７页)(２)海绵城市设计爱乡番音主要针对场地铺装、地内建筑、古桥节点以及滨水空间进行全面提升ꎮ场地铺装采用１００ｍｍ厚石材ꎬ每一块石材间均由１０ｍｍ留缝ꎬ粗砂扫缝ꎬ下部采用土工布滤水层一道２００ｇ/ｍ２及无砂混凝土ꎬ广场铺装整体透水性良好ꎬ并且合理设计广场排水坡度ꎬ避免场地积水ꎬ为居民提供绿意浓浓的活动空间ꎮ场地内增设古建怡然轩ꎬ福州特色的古建制式ꎬ精致的雕花ꎬ结合夜景工程ꎬ为居民提供遮风避雨的休憩空间ꎮ古桥节点利用原有桥梁景观元素ꎬ融入雨水花园ꎬ设计３５０~