GIS在城市规划中的三维应用

GIS在城市规划中的三维分析与空间分析一相关简介·GIS——GeographicInformationSystem，地理信息系统。·GIS可应用于城市规划领域的各个方面，从设计到管理，从前期资料收集整理到成果出图，从小范围的详细规划到大的区域规划，从综合性的总体规划到专项规划，从项目选址到可持续发展战略制定。·不同领域不同的阶段又有不同的应用重点，如在规划管理部门主要应用GIS空间数据库功能，以查询显示为主。而在设计部门则要用到GIS的空间分析功能，其在GIS空间数据库的基础上加入规划专业分析模块。·总之GIS引入城市规划领域，可以提高规划工作的效率，改善规划成果的准确性和合理性，同时能监控城市发展状况及时调整制定城市发展战略。二相关软件与教程•应用软件：ArcGIS10AutoCad（提供加载数据、信息源）PhotoShop（数据模型后期处理）•参考教程：三技术应用框架ArcGIS3D模型分析ArcMapArcScene山体高程缓冲区生成算法分析山体坡度山体坡向土地开发强度评价用地建设条件评价3D模型分析山体鸟瞰山体立面天际轮廓线四具体实例分析•一、3D模型分析•1、用3DAnalyst命令做现状山体分析以《新余仰天岗地区生态建设总体规划》为例。选取等高线间差为5米/根，通过CAD对现状等高线进行整合梳理，使之闭合、标高完整，生成单一图层的dwg文件。也可以采用选取高程点的办法，进行山体分析。小结：利用GIS绘制的“地形分析图”，并结合更直观的由数字高程模型建立的三维透视图，地形的分析变得很容易。地势分析图以地面的高度为基准，用不同的色调表示不同的高度，如深色调代表较大的高度地带，而浅色调则代表较小的高度地带。由地形分析图，我们可对整个地区有一个整体的直观的印象。•2、在生成山体模型TIN文件的基础上进行山体坡度分析小结：坡度分析图的价值在于它能为某一地区不同坡度的土地利用方式提供决策依据。例如，对于居住用地来说，其分析步骤应如下进行：0—1％斜坡，太平坦不利于排水；1—5％斜坡，理想的地形条件，只需要最小程度的挖方；5—10%斜坡，需要一定的工程量；10—15%斜坡，住宅单元需呈错层状，并与等高线相平行，以减少挖填土方量，同时还需建造挡土墙；大于15%的斜坡，住宅需采用特殊的建筑方式进行修建，如支撑式工程。可以结合实际情况，根据不同的地形坡度、坡向采取不同的建筑形式，针对坡度较大的地区，可采取错层、跌落、掉层、吊脚等形式。•3、在生成山体模型TIN文件的基础上进行山体坡向分析小结：将坡度的朝向分为平坦、东、西、南、北或平坦、东、西、南、北、东北、西北、东南、西南等不同的等级。坡向影响到建筑的通风、采光。四具体实例分析•二、利用ArcScene做山体立面、山体鸟瞰、山体天际轮廓线打开ArcScene，利用上面相同的3DAnalyst命令，对山体进行三维模型生成，同时赋予山体阴影、色彩，添加建筑，经过PhotoShop处理，完成其写实逼真效果。以连云港中山东路片区山体、新余仰天岗地区山体为例。鸟瞰图山体立面图鸟瞰图一鸟瞰图二仰岗西大道北立面仰岗西大道东立面地块断面图山体与建筑关系图山体与建筑关系立面效果图v山体与建筑关系鸟瞰图山体小结：利用GIS三维模拟技术可以很快、很方便的生成三维立体透视图，起到沙盘模型的作用，供人们从各种不同的角度观察地形的起伏变化。可以将其它信息如道路、河流、建筑物等在同一画面上显示出来，以便于立体直观的分析建筑物与地形、山体、河流之间等是否和谐，各建筑物之间是否和谐等。四具体实例分析•三、利用缓冲区生成算法做现状建设用地评价图以《新余仰天岗地区生态建设总体规划》为例。选取现状主要水系、主要道路、中心城区以及高速公路下口作为优势评价因子,选取现状工业用地、军事用地、高速公路以及铁路作为劣势评价因子，逐一对本次规划范围进行直线距离辐射分析。通过对每个单项分级赋值，乘以权重系数，计算得出结果。在遵守服务区位、交通区位、环境区位以及安全区位等原则下，结合现状山体坡度在20度以下、高程在100米以下的平缓用地，得出本次规划范围的现状用地建设综合评价图。叠加与计算：逐一对每个要素进行直线距离分析（SpatialAnalyst)，然后对其进行二次分级(Reclassify)，并对每个等级进行附值和权重系数，再将分级附值后的结果进行叠加运算(RasterCalculator)，从而得出计算结果。结论：以上是利用GIS技术在总规层面上的缓冲区生成算法分析运用，出发点在于通过对现状的一系列因素的选定：主要偏重于自然的地形、地势、地貌以及水系、山体等自然资源和主要的交通因素等，来完成对现状用地建设条件的评价。对于控制性详细规划层面而言，特别是新城区的控规，利用GIS技术进行缓冲区生成计算分析时，多选取现状城市建设用地以及现状道路作为评价因素。以《淮北市新城区控制性详细规划》为例，选取规划范围内现状公共服务设施用地、公共绿地、中小学用地、主要干道以及工业用地、铁路作为评价因子。四具体实例分析•四、利用缓冲区生成算法做土地开发强度评价图要求分析过程数据准确、论证有据。尤其是对辐射半径（服务半径）的级别的划定以及权重系数的推敲选定。从而引导地块土地开发强度的评价，以及容积率的赋值。以《闽北产业集中区童游组团控制性详细规划》为例。开发强度分区模型童游组团的开发强度分区模型分为基准模型、修正模型和扩展模型。·基准模型是以每个街坊的服务区位、交通区位和环境区位作为基本影响要素，建立不同地区开发强度的地域分布特征，基准模型反映开发强度分布的普遍性和整体性，满足普通适用原则。·修正模型是在基准模型基础上，根据童游组团发展的特点，考虑童游组团的特殊要求，生态环境要求、景观要求、安全控制要求等等，对基准模型进行局部修正，修正模型体现开发强度分布的特殊性和局部性，满足个体适用原则。•扩展模型是在修正模型基础上，依据控制性详细规划确定的用地性质，对住宅用地的各强度区按适当的容积率进行计算，得到童游组团的住宅建筑总量及其分布情况。1、基准模型影响区位的主要因素一个是经济因子，另一个就是可达性因子。集聚经济因子一般是开发商选择土地开发最优区位的一个十分重要的因子。集聚经济对开发商所体现出来的利益即是规模经济效益。可达性因子是根据交通距离、时间、费用等来衡量不同地区到达一个地点便捷程度的指标。环境因子的设定主要是为了满足人的生理和心理需求。（1）服务区位·服务区位的界定服务区位主要反映大型公共服务设施的聚集对不同地区用地开发强度的影响。在童游组团的用地规划中，有一个行政中心、两个商业中心、一个文化娱乐中心、一个体育中心。行政中心对住宅的影响可表现为缩短日常往返于住所与工作地点之间的出行距离，从而降低时间和费用成本。商业中心密集的商业设施可为周边地区的居民及其他活动的人群提供日常生活所必须的方便、周到、完善、有多样选择的各项服务而具有较强的吸引力。文化娱乐中心则可便捷的为居民提供文化、休闲活动的设施，丰富居民日常文化生活。体育中心可为周边居民提供丰富便捷的体育休闲设施。各种中心的设置对其它用地开发强度的影响程度根据其经营内容而有不同的影响力。计算服务区位是以控制性详细规划所确定的各类中心为依据。·服务区位的赋值：借助GIS，对规划期内所有街坊的服务区位属性按一定的标准进行赋值，最终分成0、1、2、3、4、5、六个等级，0级表示该地区不受服务区位的影响，1级表示服务区位很差，2级表示服务区位较差、3级表示服务区位一般，4级表示服务区位较好，5级表示服务区位较好。在形成服务区位分级体系之前，首先完成如下分项的分级体系赋值：等级说明赋值结果权重服务区位行政中心距行政中心用地边界200米范围内51.0距行政中心用地边界500米范围内4距行政中心用地边界1000米范围内3距行政中心用地边界2000米范围内2其余地区1商业文化中心距商业中心用地边界100米范围内40.6距商业中心用地边界400米范围内3距商业中心用地边界700米范围内2距商业中心用地边界1000米范围内1其余地区0体育中心距体育中心用地边界100米范围内40.4距体育中心用地边界400米范围内3距体育中心用地边界700米范围内2距体育中心用地边界1000米范围内1其余地区0（2）交通区位•交通区位的界定交通区位主要由城市对外交通、各级城市道路等构成，其中城市主次干道对高强度开发所产生的大量交通有较强的疏解作用。不同的交通条件承载力有一定的差别。城市道路按着规划分为高速公路、主干道、次干道、支路四类。其中主干道的可达性最好，次要道路其次。•交通区位的赋值借助GIS，对规划期内所有街坊的交通区位属性按一定标准进行赋值，最终分为0、1、2、3、4、5、六个等级，0级表示该地区不受交通区位的影响，1级表示交通区位很差，2级表示交通区位较差、3级表示交通区位一般，4级表示交通区位较好，5级表示交通区位较好。在形成服务区位分级体系之前，首先完成如下分项的分级体系赋值：等级说明赋值结果权重交通区位主干道距主干道100米范围内41.0距主干道400米范围内3距主干道7000米范围内2距主干道1000米范围内1其余地区0高速公路下口距高速公路下口200米范围内50.5距高速公路下口500米范围内4距高速公路下口100米范围内3距高速公路下口2000米范围内2其余地区1（3）环境区位•环境区位的界定：公共绿地、水系对开发强度尤其是居住用地的开发强度具有比较强烈的距离衰减效应，直接面临公共绿地、水系的建筑因能享受美好的景观和清新的空气往往更受大众的喜好，从而导致土地价值和开发强度的升高，且随着生活水平的提高，其影响的程度会愈加明显。另外工业用地对居住用地的开发强度也有着一定的影响。童游组团中最具有景观效益的主要指以童子山和林后水库周边绿地规划的两个城市公园，以及崇阳溪。•环境区位的赋值：借助GIS，对规划期内所有街坊的环境区位属性按一定标准进行赋值，最终分为0、1、2、3、4、5、六个等级，0级表示该地区不受环境区位的影响，1级表示环境区位很差，2级表示环境区位较差、3级表示环境区位一般，4级表示环境区位较好，5级表示环境区位较好。而工业用地对各个街坊的影响正好相反。在形成服务区位分级体系之前，首先完成如下分项的分级体系赋值：等级说明赋值结果权重环境区位绿地公园距绿地公园用地边界100米范围内41.0距绿地公园用地边界400米范围内3距绿地公园用地边界7000米范围内2距绿地公园用地边界1000米范围内1其余地区0河流距河流两侧100米范围内40.8距河流两侧400米范围内3距河流两侧700米范围内2距河流两侧1000米范围内1其余地区0•根据《南平市城市规划管理技术规定》中有关新区容积率控制指标的规定，本次研究取商住用地的容积率的最大值为4.4，最小值为1.9；居住用地的容积率最大值为3.2，最小值为1.0，综合叠加上述服务区位、环境区位、交通区位的分布图，得出童游主团开发强度基准模型如下：2、修正模型开发强度的修正模型考虑到基准模型所未涉及到的局部或特殊的影响因素，包括生态、安全等原则，对基准模型进行逐项局部修正或替代，是模型体现多项因素，从而更为具体、合理。（1）生态原则考虑东侧工业用地对居住开发的影响，对工业用地区位条件进行如下赋值。范围说明赋值结果1.0工业距工业用地边界100米范围内-3距工业用地边界200米范围内-2距工业用地边界500米范围内-1其余地区0（2）安全原则为保证城市各项活动安全进行，避免建筑相互干扰，以及保障使用者的安全健康，对部分区域开发强度进行修正；•高压走廊：高压线对沿线建筑有一定的辐射影响，需设置一定宽度的绿化隔离带，沿线建筑的密度、高度也不宜过高。•高速公路：童游组团西临浦南高速公路，对沿线一定范围内的建筑产生噪音污染。为降低噪声影响，需要在沿线街坊内设置绿化隔离带、加大建筑间距减少声波反射等。•铁路：过境铁路对沿线的居住用地会产生噪声、视觉污染。•上跨铁路桥：对周边居住用地也有噪声等环境污染。范围说明赋值结果1.0高压走廊距高压走廊100米范围内-4其余地区0范