基于GIS的拉萨城市总体规划建筑高度控制研究_叶晨

基于GIS的拉萨城市总体规划建筑高度控制研究叶晨摘要：在拉萨城市总体规划的历史文化保护与景观风貌研究中，探索应用GIS的空间建模与分析技术，通过建立数字城市三维模型，对各景观控制要素进行视线分析，计算得到确保景观视觉效果所需要控制的最大建筑高度。依据GIS分析结果，以街坊为基本控制单元，划定建筑高度强制性控制区和引导性控制区，确定控制要求，分区、分片、分程度控制全城建筑高度，在保持城市传统空间特色的同时，满足新的开发建设需求。关键词：建筑高度控制，GIS，视觉分析，拉萨1引言建筑高度控制是城市规划与城市设计中调控城市形态的重要手段之一，也是历史建筑周边环境保护和古城历史风貌维护的重要手段，一般通过确定城市区域性高度分区、城市空间高度控制点以及控制线、天际轮廓线、城市地标建筑物（构筑物）的位置及其空间关系等方法进行城市高度控制。在城市规划与设计研究中，建筑高度的控制通常以景观要素的视觉分析结果做为依据。常用的手段和方法有透视图法、叠图法（合成照片法或集成照片法）、制作模型法等，一般是在各种地图或者模型上依靠人工的方法对视角、通视廊道等内容进行研究，不但很难考虑自然地形地貌起伏的影响造成分析精度不够，更为重要的是，只能作一些局部地段的简单的描述和经验的估算，不能得到定量化、模式化的结论。因此，传统景观要素视觉分析本身发展和应用范围、效果都受到极大的限制，这也直接造成了目前城市规划中建筑高度控制更多地应用于单体建筑周边、城市局部地段的空间形态调控。而对于城市总体规划中的总体景观风貌控制，由于传统分析方法和工作量的限制，建筑高度控制方案往往缺乏充分的定量分析结论作为支撑，其科学性和可实施性不足，也很难对下一层次的规划产生有效的指导作用。随着GIS分析技术发展，三维空间建模和景观视觉分析方面的应用研究也不断深入，从而使城市总体规划中大尺度的景观分析以及更为精确的建筑高度控制方案制定成为可能。应用GIS技术对大尺度海量空间数据高效、精确的处理能力，能够结合地形数据把建筑物、3644景观控制要素的高度、位置等数据输入现状地形三维数据库中，用三维数字高程模型修正背景条件“地形”高程变化对景观要素空间位置的影响，并在三维空间中进行视线分析以及精确计算相应的建筑控制高度。此外在三维空间模型中可方便地实现对不同规划控制方案下未来建筑空间景观视觉效果的动态模拟。2研究区概况拉萨市是国务院首批公布的24个国家级历史文化名城之一，在1300多年的历史发展过程中积累的传统文化源远流长，不断传承发展，形成鲜明的地方特色。近年来，西藏自治区各级政府投入大量人力、物力，用于保护、修缮具有历史价值的各类建筑，取得了突出的成绩，拉萨市内的历史建筑普遍得到了较好的保护。但是在对历史建筑进行保护的同时，旧城改造速度加快、强度增大、密度过高，绿地、开敞空间缺乏，部分建筑突破控高限制，周边不协调的高强度建设开发已经对传统的风貌保护构成威胁。另一方面，虽然很长时间以来，拉萨中心城区内的新建建筑都遵循着一定的高度控制要求，布达拉宫在城市空间中的地位和作用得以保持。但是，不断出现的建筑高度突破限制的情况，已经开始威胁到布达拉宫在城市空间体系中的地位；同时，拉萨城市发展的诉求不断增强，建设人民幸福社会和谐的现代繁荣都市已成为当地居民的愿景。因此拉萨中心城区内的建筑高度需要进行更加科学、合理的控制和引导，在保持城市传统空间特色的同时，满足新的开发建设需求。3景观视觉分析数据与研究方法3.1数据来源与建库本研究结合拉萨城市总体规划编制，收集的主要数据资料有拉萨中心城区各比例尺地形图、现状土地利用图、现状建筑分布图、文物保护单位分布图、拉萨中心城区卫星遥感影像等以及其它相关社会经济统计、调查数据。以ArcGIS9.2软件平台为基础，对所收集数据进行整理、录入、转换，并以统一的空间参照系统存储于地理数据库（geodatabase）中。具体数据处理及建库流程如图1所示：3645图1数据整理和建库流程图3.2研究方法依托拉萨中心城区现有地形图资料，以ArcGIS软件建立三维空间基础数据模型。通过虚拟现实技术，以视觉效果认定为标准，进行空间视线定量分析。计算得到不同控制要素在确保视觉效果的前提下，需要控制的最大建筑高度，继而进行叠加，得出最终的中心城区建筑高度控制图。3.2.1景观控制要素选择及视觉效果认定（1）路径以布达拉宫为视线焦点，在中心城区南、北、东三个方向各选取一条路径。南路径为拉萨河南岸拉萨大桥至柳梧大桥之间段；北路径为北绕城路拉鲁湿地北侧段；东路径为江苏大道江苏东路以东段。图2拉鲁湿地北侧看布达拉宫遥感影像数据CAD格式数据纸质图形数据社会经济数据Geodatabase格式矢量数ImportfromCAD工具配准、数字化配准、拼接修正、更新地形数据用地数据建筑数据道路数据文保数据修正后拉萨中心城区Geodatabase格式矢量数3646（2）视点根据各景观建筑或观景点在中心城区的地位、作用和实际景观、观景效果，确定以布达拉宫、大昭寺、色拉寺、哲蚌寺、市行政中心、火车站广场、纳金大桥、川藏公路为高度控制视点。布达拉宫是城市中心的至高点，也是游客俯瞰拉萨的主要观景点，在城市空间景观结构中，拥有核心地位。规划应保持其在城市空间上的地位，严格控制周边建筑高度，从而避免人们由布达拉宫俯瞰城市时，出现不协调或过于突兀的视觉效果。大昭寺是拉萨重要的寺庙建筑，站在大昭寺的二层平台，可以清楚看见近处的布达拉宫和远处的色拉寺。规划严格控制自大昭寺至布达拉宫和色拉寺的两条视线廊道，确保廊道内没有过于突兀的建筑。此外，为了确保站在大昭寺广场观赏大昭寺时，背景不会出现对于大昭寺主体建筑景观有干扰的其他建筑，规划同时严格控制大昭寺东侧的建筑高度。哲蚌寺和色拉寺均位于拉萨北山，身处寺庙内，可向南俯瞰拉萨。规划严格控制哲蚌寺、色拉寺周边建筑高度，保持其俯瞰的观赏效果。于2006年落成的拉萨火车站是拉萨城市的新地标。站在火车站广场，可以向北看见拉萨北山上的哲蚌寺。规划建立自火车站广场至哲蚌寺的视线廊道，严格控制廊道内的建筑高度，确保观赏的最佳效果。纳金大桥和川藏公路是跨越拉萨河重要的交通廊道，也是城市入口处重要的景观控制节点。规划严格控制由这两处看布达拉宫的视线廊道内的建筑高度，确保观赏的最佳效果。图3布达拉宫鸟瞰图4色拉寺向大昭寺视线3.2.2空间数据处理与建筑高度控制分析（1）中心城区三维空间建模基于ArcGIS9.2软件平台，将地形矢量数据使用不规则三角网法（TriangulatedIrregularNetwork）生成研究区数字高程模型（DigitalElevationModel）；然后，将道路、河流、用地、房屋等地物要素拟合到DEM模型表面，从而生成中心城区的城市三维模型，以用于规划高3647度控制分区效果的三维可视化表达；将TIN数据DEM模型根据高程字段采用线性插值法（LINEAR）转换生成栅格空间数据（Raster），栅格分辨率2×2m。（2）建筑高度控制分析在中心城区三维空间模型中确定各景观控制要素的空间位置与属性，根据各景观控制要素的视觉控制要求，进行视线分析获得视觉控制面三维模型，并转换为栅格数据。使用SpatialAnalyst的RasterCalculator模块将已生成的中心城区地形栅格数据与视觉控制面栅格数据进行空间叠置分析，比较计算栅格点属性值（即高程），结果存储在新生成的栅格空间数据库中，其属性值反映了该栅格点位置的地面与视觉控制面的相对高差，即该处的建筑高度上限。将不同景观控制要素的建筑高度控制分析数据按低限进行叠加，获得最终的拉萨中心城区建筑高度控制分析结果（图6）。同时在ArcGlobe环境中可根据分析结果实现中心城区高度控制规划空间形态的三维可视化效果模拟（图8）。图5建筑高度控制分析技术路线拉萨中心城区地形数据中心城区现状用地、建筑数据景观控制要素（路径、视点）视觉控制要求ArcGIS中心城区现状三维空间模型中心城区三维地形模型不同景观要素视觉控制面三维模型中心城区建筑高度控制图中心城区高度控制分区效果三维虚拟场景ArcGlobe叠置分析重采样中心城区高度分区规划图3648图6建筑高度控制分析叠加示意图4建筑高度控制分区规划与控制要求为增强建筑高度控制方案的实际可操作性和对下层次规划的指导作用，在本次拉萨城市总体规划中，依据中心城区建筑高度控制图进行分地块判别，以街坊为基本控制单元，划定建筑高度强制性控制区和引导性控制区，分区、分片、分程度控制全城建筑高度，形成中心城区高度分区规划图。4.1高度控制分区划分将中心城区高度控制分区划分为强制性控制区和引导性控制区。强制性控制区范围内的建筑高度在下层次规划中应予以严格控制，不得突破；引导性控制区范围内的建筑高度可参考本次规划中确定的建筑高度分区，并在下层次规划中通过更为深入的分析予以确认。本次规划高度控制分区强制性控制区由4部分组成：（1）布达拉宫强制性控制区：以布达拉宫为圆心，2千米为半径划定的范围。（2）哲蚌寺强制性控制区：以哲蚌寺为圆心，2千米为半径划定的范围。（3）色拉寺强制性控制区：以色拉寺为圆心，2千米为半径划定的范围。（4）历史城区强制性控制区：与历史城区范围一致，即北至北京中路、林廓西路、林廓北路，南至金珠中路、金珠东路、江苏路，东至林廓东路，西至鲁定南路。将以上4部分强制性控制区叠加，以街坊为基本单元，划定中心城区强制性控制区，中心城区除强制性控制区以外的为引导性控制区。3649图7中心城区高度分区规划图4.2控制要求强制性控制区范围内建筑高度控制在15米以下，文物保护单位保护区和建设控制地带范围内建筑高度按历史文化保护的相关要求控制。引导性控制区按照本规划确定的路径和视点景观效果分析结果的要求加以控制，在控制性详细规划中明确具体控制要求。4.3临界地区控制要求（1）建筑控高临界地区应结合街道景观要求进行具体控制，保持街道空间景观的整体协调，避免产生较大反差。（2）高层建筑布局在满足历史文化保护要求和空间景观控制要求的前提下，在东城新区、柳悟新区、东嘎新区以及西城片区西侧、北城片区东侧可建设高层建筑，但须成组群集中布局。3650图8高度控制与引导空间效果模拟图5结语本次拉萨城市总体规划的修编工作将城市景观的引导与控制作为修编重点之一，因此本研究根据建设特色拉萨、现代拉萨的城市发展目标，在城市总体规划中探索应用GIS技术建立城市三维模型进行景观视觉分析，并以分析结果为依据从而更为科学有效地确定中心城区建筑高度控制方案和控制要求，在保持城市传统空间特色的同时，满足新的开发建设需求。由于城市总体规划工作深度的关系，本研究中的建筑高度控制方案需要在下一层次规划中进一步分析并落实具体的规划控制要求。参考文献1刘克成.西安明城区建筑高度控制问题初探.西安建筑科技大学,2005.2张艳军,曾咺.GIS技术在景观视觉分析中的应用[J].地理空间信息,2008,6(4):87－89.作者简介叶晨（1981—），男，硕士，江苏省城市规划设计研究院，城市规划师作者。3651