gis在城市规划中的应用

前言

 城市规模的迅速发展给城市规划管理带来不少难题，如房价高涨、交通拥堵、环境恶化、教育资源分布不均等。这对城市规划、建设和管理也提出越来越高的要求，传统的以手工作业为主的城市规划、建设和管理方式已越来越不适应城市发展的需要。地理信息系统GIS（Geographic Information System）作为一门新兴学科，集计算机科学、测绘遥感学、信息学、地理学等多门科学为一体，可以对空间数据进行输入、存储、检索运算、分析、建模、显示和输出。随着GIS技术的发展和社会进步对规划管理要求的提高，GIS技术与规划管理愈来愈紧密结合，GIS利用新的科学方法和手段正推进城市规划编制和管理工作标准化、规范化，使城市规划管理走向定量化、定位化、科学化和自动化道路，建立为城市规划、建设和管理的辅助决策系统，为市民提供便捷高效的服务。作为“数字城市”工程的核心技术，GIS可普遍应用于城市规划实践的各方面。GIS具有反映地理空间关系及综合、统计各种空间和属性数据的能力，为地理自然资源与环境的开发提供了先进技术手段，它的普遍应用将使城市规划工作走上自动化、科学化的道路。

GIS在城市规划中的应用

在规划编制中的应用

城市规划编制是指根据国家的城市发展建设方针以及城市的自然条件和建设条件，合理确定城市发展目标、城市性质、规模和布局，重点强调规划区域内土地利用空间配置和城市产业及基础设施的规划布局。利用Arc GIS可以在现场踏勘时收集各种相关资料，并录入数据库中，以便于实施城市规划信息的查询与管理；可以方便的计算经济技术指标，例如面积、绿地率、容积率、建筑密度、人口密度；可以利用叠加分析功能和地图运算进行辅助问题分析，以求直观、快捷的效果。

GIS在规划数据管理中的应用

GIS具有海量数据的存储和管理功能，这一点是GIS技术在城市规划管理中被广泛应用的原因。在城市规划管理信息系统中都建有基于GIS的规划空间数据库，都有综合信息平台。综合信息平台是规划建设的骨干工程，其核心是建立一套统一、集成、共享的数据库系统和电子化协同工作机制，根据功能和服务对象的不同，分为协同办公系统、综合“一张图”系统和综合监管系统3个部分，在各项管理工作中发挥着重要的作用。目前，在城市规划管理领域中GIS 已经成为城市现代化的标志与重要基础设施之一，主要用于城市动态管理和对城市重大问题、突发性事件进行科学决策的一种现代化的技术手段。

为规划监察提供辅助支持

目前，在规划管理工作中，为了加强科学管理，加大违法建设的查处力度，提高城市规划监督管理效能和技术水平，可以根据DOM进行违法建筑的监督和管理。具体方案为：通过对不同时相的卫星影像进行对比分析，将不同时相卫星影像变化区域处理成变化图斑，根据变化图斑的面积分级分色显示。执法监督局通过（网络在系统）浏览卫星影像和不同色彩的变化图斑，根据图斑到现场进行坐标、面积等技术指标的详细测量，再结合规划数据和审批数据对图斑进行进一步核实，然后进行违法建设的查处，同时（在系统中）记录查处的整个过程。主要技术流程如图4所示，图5为某一区域的查处结果。

GIS在城市三维可视化中的应用

地理信息系统发展至今，二维的表现形式己经不能满足人们在某些特殊领域的需求，三维地理信息系统己经成为新的研究热点。在规划工作中，平面设计和绘制规划图纸存在许多局限性，主要有以下几个方面：

（1）不能给设计人员和用户提供真实、直观、富于真实感的场景。

（2）不利于规划方案的展示。随着三维GIS技术的发展，可以在在二维GIS基础上进行三维可视化表达的扩展，侧重管理大量的一维、二维、三维空间信息和属性信息、海量的地形、影像、三维模型及其纹理数据，同时延续GIS系统的空间查询、分析等功能。这样以来，规划设计和管理人员可以实时、交互地观察不同方案在城市环境中的效果，可以从不同角度对不同方案进行比较，从而为从空间角度评价建筑提供了更加直接、有效的手段。图6为某城市以该区域DOM为纹理构建的三维模型。

GIS技术应用于城市规划中存在的问题

城市规划编制具有多学科交叉、定性定量分析复杂、规划之间历史及空间关联紧密和短时间海量信息快速汇集等特点。城市规划的特殊性决定了GIS在城市规划中应用的局限。GIS的运行需要一个固定和绝对的环境，但城市规划包含了社会和物质两方面因素的内容，有些问题存在着主观性、随机性和抽象性的特点，GIS处理比较困难。另外，城市规划工作的具体过程是不固定的，很多工作的内容不规范。城市规划的不固定性要求的是一个弹性的系统，这也对GIS的应用提出了挑战。

GIS应用于城市规划的必然性

（一）城市化的进程对规划提出了更高的要求。不断加快的城市化进程使世界的经济、社会和人口快速发展的同时，也给人类社会带来了包括环境污染、耕地减少、住房拥挤、交通阻塞等在内的一系列问题。这些问题的出现加大了城乡规划的工作量，传统的城市的运作方式已跟不上现代化城市建设的步伐，城乡规划面临严峻挑战，如何用更科学、合理的方式对城市进行规划和管理，GIS技术就能满足这种科学管理方式，它保证了空间数据的准确性和科学性，准确反映了城市的现状与发展。

（二）随着城市规划和管理的数据增长加快，传统的数据处理方法已不能适应城市化进程的需要。城市是政治、经济、文化的集聚中心，它传递的信息包括地理、资源、环境、人口等方方面面，多层次和多样化数据反映着城市现状和变迁，并处于不断的更新变化中。传统方法不能有效的利用、处理和分析这些数据，而GIS技术可以实现支持处理、分析和有效存储海量数据，并利用遥感技术对数据进行及时更新。

（三）城市规划管理高质量和高效率的要求。城乡规划的任务是对城市建设的经济和环境条件等方面进行分析，并作出决策。传统的规划管理由于人力、时间所限，常以常规分析方法对城市空间作定性处理，这样很难对数据进行充分地分析。GIS技术能客观的、科学的对城市相关的各类数据进行综合分析，运用各种数学方法进行统计分析，建立城乡规划相应的数学模型，辅助城乡规划和管理。、

GIS应用于城市规划中的重要作用

（一）GIS使城市规划更为直观和理性

地理信息数据包括空间数据与属性数据，通过对道路、建筑、人口等相关信息的查询，为城市总体规划的编制提供了直观的规划资料。城乡规划设计与管理以地理空间数据及城市发展现状为基础，通过开展基础地形图数据的测绘、入库与动态更新，建立城乡规划信息系统，实现城乡规划管理的科学化与智能化。在规划最终成果的制作阶段，提供基于GIS标准的规划成果数字产品，使规划管理部门可以得到直接为GIS系统所接受的规划成果，方便规划管理部门更好地利用GIS技术优势，为城市建设与规划管理实现办公自动化服务。

（二）GIS具有数据存储管理和海量分析功能

GIS具有强大的图形操作功能，支持土地集成化管理，对城市土地利用状况及土地权属界线信息可以第一时间掌握，并支持城市土地的合理利用，使城乡规划更具科学性和透明性。GIS在各地规划审批中的应用较多。例如通过数字化制图后，将海量空间信息以数据库形式存储，利用GIS技术搭建规划管理信息系统和图形绘制系统，支持规划业务审批，存储业务审批图文信息；利用城市地理信息系统，在建设项目报建时，通过申请卡，记录到属性数据库中，制作数字化地形图景，并对建设工程规划进行准确定位，进行规划审批工作；将适时更新的影像图叠加上基础地形数据，开展现状地图的绘制，进而开展土地利用的调查分析等。

（三）GIS对城市规划有辅助决策的作用

利用各种基础数据资料，基于GIS环境的空间查询、统计、分析等功能，为各类规划编制的条件分析、方案制定与评价选择提供空间分析支持和决策辅助。GIS可以辅助规划师，通过对规划方案的模拟、规划方案的选择、规划方案的评估等进行辅助决策支持。利用GIS有效的管理空间数据，进行空间可视化分析，以确定商业中心位置，并根据分析数据进行潜在市场的分析。GIS对城乡规划的动态调整提供技术支持，GIS可以对城乡规划的实施进行监督和反馈，以对规划方案进行调整。例如，对旧城区进行改造时，GIS可以对总建筑物层数、退进变化的高精度三维地理模型进行总量的调查，进而开展拆迁分析，预估拆迁工作量；将GIS利用在城市交通管理信息系统中，统计分析包括城市道路红线位置、主干道车辆流量、人行道上流量等具体内容，为城市交通管理提供有效信息。

 

GIS应用于城市规划的发展现状

（一）系统重复建设的现象严重

各级政府的规划部门为了提高规划决策的科学性、提高规划实施管理的先进性纷纷着手建立自己的规划与管理地理信息系统，而且各个城市的系统建设规模也越来越大。但是很多城市的城市规划与管理的地理信息系统建设都是“一对一”式开发，一个城市做一套系统，一方面造成系统没有稳定成熟的推广应用价值；另一方面，大量的劳动都花在了枯燥、重复率高的工作上，造成极大浪费。

（二）缺乏灵活性

目前在我国许多城市己经建立一些图文一体化应用系统，然而这些系统对业务流程的控制往往缺乏灵活性，系统组织机构的改变和业务流程的调整将导致大量的程序维护工作，即系统缺乏一定的柔性，难以适应业务流程调整的需要。因此要在城市规划管理信息系统的开发过程中引入工作流的概念。

（三）没有统一的标准与规范

当前城市规划管理信息系统的数据库建设中缺乏必要的标准和规范，对于数据的录入各地方规划部门都有地方标准，但是各个地方的标准不统一，造成一个地区的信息和其它地区不能够共享。因此有必要制定行业GIS工程标准与规范，就GIS的数据库建设作出明确的规定，用以指导系统建设。

总结与展望

在过去的几年中，GIS在城市规划中的应用取得了很大的进展，但要充分发挥GIS的强大功能解决实际规划问题还有很多困难。GIS在城市规划中的应用将进一步对规划数据进行综合分析，进行深层次的数据挖掘，进而对整个城市的发展趋势做出预测和模拟，为决策者提供科学的依据。

综上所述，规划信息数据应用正向着动态、多目标、智能化的模式发展，规划管理一张图需进行规划信息资源整合，GIS技术将动态分析评价各层次规划的实施效果，为规划的动态维护提供科学的分析数据，使规划管理从定性管理逐步过渡到定量、集约化、精细化管理，整体提升规划管理水平，建成引导城市各项建设的动态、集成、高效的城市规划空间数据信息体系。