地理信息系统论文

地理信息系统论文GIS在城乡规划中的应用学院：资源学院专业：土地资源管理姓名：司宗旺班级：023102学号：20101003565指导老师：方世明摘要：文概述了地理信息系统在城市规划中的应用背景，介绍了地理信息系统的概念及城市规划的相关内容，并列举出了GIS在城市规划过程中的一些具体应用。并基于GIS技术本身的发展特点，探讨了其在城市规划中的应用优势、存在问题及设计实现内容，并对GIS技术在城市规划中的应用前景作了展望。关键词：GIS；城市规划；数据；信息化引言随着我国经济建设的快速发展，城市化速度大大加快，而城市规划是人居环境各层面上的、以城市层次为主导工作对象的空间规划。城市规划工作的基本内容是依据城市的经济社会发展目标和环境保护的要求．根据区域等上层次的空间规划的要求，在充分研究城市的自然、经济、社会和技术发展条件的基础上，制定城市发展站略．预测城市的发展模型．选择城市用地的布局和发展方向，按照工程技术和环境的要求综合安排城市各项工程设施．并提出近期控制引导措施说城市规划的内容包括城市规划和专项规划。但是城市规划的现状并不令人满意。在城市基础设施建设中如市政管线事故时有发生城市交通、土地．水资源、能源、灾害管理和决策的水平急需改善和提高。为寻求解决这些问题的对策．广大城市规划师和城市决策者迫切希望能够更完整、准确和全面地把握城市及其周边环境的动态空间特征。城市建设规划设计的因素非常多，开发新城要征用土地，改建旧城要拆迁安置，同时需要基础设施、公共服务设施的配套。在开发建设活动中，如果不注意各工程项目之间的协调就可能造成混乱，而采用GIS对各种信息进行管理，并基于此进行分析和辅助决策，可以有效地防止这种混乱局面的出现。由于城市在不断地建设发展，所以需要随时更新城市基础数据库，这就要求用用GIS管理日常城市建设活动，以保证信息的实效性。由此可见GIS在城乡规划中具有重要的作用。地理信息系统(GeographyInformationSystem．简称GIS)是一种用来捕捉、储存、合成、处理、分析和表示具有地理坐标属性的空间数据的操作系统，它是由计算机硬件系统，计算机软件系统及组织管理系统所组成。它具有以下3个特征：一是具有采集、管理、分析和输出多种地学空间信息能力具有空间性和动态性。二是以地学研究和地学决策为目的，以地学模型方法为手段,具有区域空间分析、多要素综合分析和动态预测能力，产生高层次高质量的派生信息。三是由计算机系统支持进行空间数据管理．并由计算机程序模拟，获得专门数据的地学分析方法或模型，作用于空间数据产生有用信息，快速准确地提供科学决策依据。1、GIS技术在城市规划中的具体应用GIS在城市规划中的作用既是数据库，又是工具箱。基于数据库的GIS可以存储空间数据、属性数据．通过空间关系模型将二者连接起来，高效率地存取数据查询和制图。同时．还可以从数据库中抽取数据，输入到其他模型或空间分析程序中，或者和其他专门调查获得的表状数据相结合，为决策服务。将GIS当作工具箱时．可使用地学信息处理功能．如空间插值、叠合、缓冲区和空间连接等。1.1、GIS在城市规划中用地适宜性评价工作的应用在城市规划设计的前期调研工作中，如果遇到地形复杂的规划地块，可以利用GIS的空间分析功能以及规划范围内的数字高程模型数据(DEM)对规划地块进行坡度分析、坡向分析，等高线分析，流域分析等，以作为用地适宜性评价的参考依据。利用各种空间分析可以确定坡度在某个区段的范围，计算出面积，进而结合坡向分析、等高线分析、流域分析为确定建设用地的范围和布局提供依据。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。1.2、GIS在公共设施布局规划中的应用城市公共设施是维持城市健康运转的基本保证。目前．大多数城市的公共设施是伴随着城市住区的开发而建设的。住区开发中往往从满足自身需求为出发点来配建公共服务实施，由于住区受规模、形式的限制，住区配建的公共服务实施不能完全满足城市整体的需求。从大的区域范围看．就会存在很多服务盲区．这些地方缺乏相关公共设施，人口稠密区公共设施布置相对较少等问题。利用GIS的缓冲区分析，很方便的发现服务盲区．便于规划设计中进行相应的调整在生成的缓冲区下面再叠加上人口密度图就能很方便的统计出每个公共设施所需服务的人1：3．与其现状服务规模进行比较．就能很快知道那些公共设施服务规模不够．需要新建服务设施或扩建规模。利用GIS的缓冲区分析、空间分析和统计功能。可以摆脱传统的根据规范。依据规划师个人经验来进行公共设施规划布局的方法方便规划设计人员更加科学合理地进行公共设施规划布局。1.3、GIS在城市空间扩张研究中的应用根据历年来的城市建设现状图地形图，遥感影像图生成不同年份的专题图．利用这些专题图我们可以进行城区不同年份的空间扩张研究．我们能够很清楚地得到这些年来城市耕地的变化情况，水域的变化情况绿地的变化情况，其他各类用地的变化情况新增建设用地的变化情况，以及各类用地的变化情况．通过分析可以得出哪些是未变部分，哪些是转换部分．哪些是改变部分．通过分析各个部分问的相互关系可以找出城市发展的脉络与动力机制及存在的问题。1.4、GIS在城市三维可视化中的应用市环境中的效果，可以从任意角度、方向、沿任意路线对不同方案加以比较。从而为从空间角度评价建筑提供了更加直接、有效的手段．而这些是以往的平面图和建筑缩微模型所难以实现的。如果利用三维GIS技术，就可以对规划方案与山体之间的关系进行分析对方案的高度、体量、外观以及与整个城市的空间关系进行分析对地下不可见的管线进行可视化分析。同时，还可以将空间数据与属性数据结合到一起，规划管理人员可以很容易的查询虚拟城市中建筑物的相关信息，结合对建筑物的空间分析．对方案的优劣进行评估，从而做出正确的判断和决策。空间信息可视化是当前城市规划的研究热点，在传统城市规划领域，多数规划成果往往是用二维平面图纸或三维模型表达现实的城市空间、规划设计意图，随着计算机图形图像处理技术的发展，空间信息可视化表达增加了交互式、动态显示的能力，即城市规划领域的空间信息可视化。目前支持城市规划的商业化的三维可视化软件很多，功能包括快速三维建模、规划信息查询、多方案比较、建筑体量调整、日照分析、通视分析、立面分析、三维测量、规划指标自动计算、二维矢量数据叠加、等多项专业规划管理功能，系统还提供多种三维仿真特效，利用三维虚拟现实技术更直观准确的表达规划效果，为城市规划决策提供支持。光影分析：在规划方案中，各个建筑都会产生不同的阴影，同时可以模拟各个地区、各个时间段不同建筑实时阴影的模拟，可以很清晰的观察各个建筑之间阴影的关系，并快速的调整建筑高低，避免建筑建成后各建筑间阴影遮挡。为整体规划提供了一个不可缺少的工具。1.5、提高规划的公众参与城市是居民的城市，居民对城市发展发表意见对规划有着十分重要的指导意义。如一个有关社区基本情况的可视化的GIS系统在internet上建成。居民可以方便地通过互联网在图上对应具体的位置了解现状并提出自己对未来的设想，其意见进入GIS数据库后规划人员可方便地调阅．汇总分析，并生成居民构想图辅助规划；同时汇总信息和规划设想又实时向公众发布。以交换意见。2、GIS在城市规划中的应用优势2.1、实现规划的直观和理性GIS具有对空间数据与属性数据的统一管理与分析能力，极大的丰富了规划设计手段和成果，直观而理性的空间分析模块可以辅助规划师对规划方案进行模拟、选择和评估，从而优选优化设计，弥补了原来城市规划纯图形、纯文字、定量分析与定性分析脱节的缺陷。使空间数据的图形表达与属性数据的空间分析有了很大的提高，为城市规划提供了一个直观和理性的工具.2.2、高效查询和管理规划信息数据GIS的产生与发展，为规划设计提供了科学的方法，它既能管理和处理海量数据，支持多种形式的数据存储，又能减少重复性的工具，方便数据修改与调整、避免错误，叉能解决空间数据与非空间数据的关联问题，对城市规划信息数据管理具有重要的意义。利用GIS的空间查询功能对这些信息进行查询、检索、统计、显示、输出，实现管理的自动化、规范化和标准化，提高城市规划的管理水平和建设项目的审批质量。2.3、实现规划定量分析面对各种纷繁复杂的空间数据和属性数据构成城市的空间关系，数据信息量大而且在不断快速更新，传统的城市规划设计由于缺乏快速准确的数据分析工具。无法对所获取的数据进行科学有效的定量分析。GIS软件的引入给规划设计领域带来了思维方式的转变，可以管理和分析大容量的数据，具有数据更新快捷，空间分析实时直观等特性，促进规划实现从静态展示到动态模拟，从终极描述到全程辅助的转变。3、GIS在城市规划中的应用存在问题3.1、数据组织问题传统地图数据生产注重制图、符号的表现，注重图饰效果，但对信息组织的原则重视不够。如将地物类的符号表达作为要素加以采集，将现实世界中本应相连的事物，在图上却由于制图的需要将其断开等等。若数据生产者将图作为最终产品，这样做问题不大，但是当需要建立信息系统时需要建立辅助办公、管理的应用系统、专用系统，这些数据将会暴露出许多问题。3.2、GIS在一些技术及应用上的局限传统GIS建设投资巨大，见效时间长，且需要实时维护，不断更新才能真正充分发挥其功效，尤其集中体现在数据库建设上，投资大。建设难，还涉及到数据能否获得，怎样有效组织等多方面的问题。GIS应用很大程度上取决于适当的分析数据的取得及合理的数据组织，而有限的数据迫使在模型设计中一些重要的参数被删节或忽略。3.3、城市规划本身的局限性目前城市规划工作中，对背景分析、趋势预测、影响评价的要求还未形成一个专业严格的标准，规划专业队伍也不健全，一般规划专业人员中了解GIS的还很少，应用开发和研究的人才也不足。城市规划基础信息资料的收集、数据输人、实时更新、共享往往受到规划及其相关部门体制、经费、管理的制约，这也对GIS的应用带来了很大影响。3.4、局部性目前地理信息系统在城市规划中所起的作用只能是局部性的。GIS对城市规划中一些非逻辑性占主导地位的方面如城市规划的经济、社会部分，所能表现和应用的深度不够。在这些领域尚未完全形成GIS应用的温床。因此，在周期短、任务紧的规划设计实践中，应该将精力集中在理性较强的局部方面，例如城市布局的空间分析等等，而不要去一昧的追求“大而全”的系统。3.5、对决策者产生一定的影响地理信息系统作为辅助规划师更好完成和实现规划任务的手段，如果应用不合理，将会给城市规划带来一定的负面影响。首先，GIS的技术能力可能对规划决策行为带来负面影响。其次，GIS的技术难度可能对规划者带来一些负面影响，使得不熟悉GIS的人望难生畏，难以参与到计算机辅助的规划决策当中去，使决策反而变得不透明。4、应用前景随着城市的发展，城市问题日趋繁多复杂，未来若干年内，城市规划技术和GIS技术将面临更大的机遇与挑战，GIS技术的一些新发展(如webGIS，OpenGIS，ComGIS，3DGIS，TGIS等)将在城市规划中得到实际应用，从而提高GIS城市规划应用的水平。以三维GIS建模互动技术和虚拟现实技术为代表的真三维技术和产品的出现，从根本上打破了人类在地理空间信息表达和处理方面的限制日。这种结合必将为数字城市建设提供真三维的表现和处理技术平台，可以突破现有的规划效果图框架。两者有机结合能实现虚拟场景、虚拟城市的实时动画要求，加上强大的空间属性数据库的空间分析功能。这必将带来一场设计的革命。地理信息系统与城市规划模型的结合可以模拟远景发展设想方案，并将模拟结果以专题图显示出来，便于决策人员理解、作出判断。如借助GIS可预测人口与经济增长，为了估算人口及经济增长的趋势和影响，需建立空间模型模拟他们的空间分布，并对模型结果进行评价。还可以预测，如果当前的发展趋势保持不变，未来的环境会受到什么影响。因此，GIS将会与其他技术进行结合，以满足越来越高的需求。4.14D数据融合与挖掘技术在4D数据融合方面,特别是数字正射影像图、数字线划图和数字高程图的