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摘要：指出地理信息系统(GIS) 在城市规划领域中的应用日趋广泛和深入, 针对GIS 技术本身的特点, 就其在城市规划中的应用现状以及存在的问题进行了系统地分析，并提出实际应用方向。
关键词：GIS 城市规划 应用前景
中图分类号： TU98文献标识码： A
近年来随着GIS功能性、易用性和经济性的不断提高，GIS技术在城市规划领域的应用日趋广泛，几乎可以应用到从城市设计到管理的每一环节中。对提高规划设计成果的质量、规划管理的效率来说, 作用是十分显著的。GIS在城市规划设计与管理中将有力地推动管理地严密性, 决策地科学性, 规划地合理性和设计地高质量、高效率。
1、GIS技术在城市规划设计中的应用
随着我国经济建设的快速发展，我国城市化速度大大加快，但是城市规划的现状却并不总是令人满意。使用传统的规划设计手段过多的依赖定性分析，长期使用的经验分析法带有太多主观随意性，规划数据分析方法落后，这些都成为制约规划学科发展的技术瓶颈，直接导致规划师对城市运行机制研究不足，对城市未来发展方向预测失据。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。到80年代末、90年代初，GIS在我国的应用进入了城市。
作为对传统的规划设计方法的有效补充，GIS提供了有效的科学方法和数据分析工具，能够对构成城市的空间关系的各种海量空间数据和属性数据进行科学有效的定量分析。GIS技术可应用于城市规划领域的各个方面，从城市规划的辅助设计到城市管理的规划控制、辅助决策，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，从城市规划的辅助设计、项目选址到可持续发展战略制定
2、GIS技术的数理统计分析功能
城市规划基础资料包含一个城市人口、经济、社会、建设等多专业的基础数据，在规划编制过程中，规划师面对浩如烟海的资料，如何与城市地理空间形成千丝万缕的联系并利用相互之间的关系探寻他们的存在价值，如何挖掘存在于数据表象之下的发展规律及用地功能相互作用，是规划师遇到的最棘手也必须面对的问题。城市规划所涉及的业务数据包括基础地理信息、规划成果、建设用地、道路、综合管线、政策法规、人口、经济等各个层面，这些数据可能分布于不同的应用中，如土地利用、环境资源管理等；或存储于不同的平台中，如Arc/Info、MapInfo等。如何从传统数据库中获得的原始数据，按照辅助决策的主题需求形成专题数据层进而支撑规划决策；需要对基本数据进行加工处理形成的人口、资源、经济、环境等专用数据，利用规划分析中所建立的数学模型、预测模型、评价模型中各类参数进行空间计算、分析和显示。
2.1空间属性数据分析计算
在规划设计过程中GIS 最主要的应用是利用其空间数据管理和展示功能及空间分析(主要是叠加)对传统的前期辅助分析进行直观的图形表达，以作为规划的依据。有些又在此基础上加入了某些规划专业模块及扩展数据来源以增加分析的内容，提高规划的合理性。
图1：缓冲区分析图2：多要素叠加抽取最佳商圈地点
实例如图1，利用半径为3000m的缓冲区进行区域叠加分析，明确区域教育设施的合理分布，并以此为依据进行相应设施规划，此应用可广泛应用于消防站、避难场地、医院等设施的規划布局。如图2，多要素叠加规划区内的人口密度、现状竞争网点分布、路网供给能力、地形地貌等多因素，并利用GIS进行栅格计算并最终提取最佳商圈地点。
2.2 建筑统计、分析、显示
城市建筑作为重要的实体组成部分，在规划过程中对其进行数目、结构、建成时间、使用功能的分类整理，但基于CAD格式和Excel表格形式的梳理仍然是地物数据分离，无法实现空间查询、分析和计算，所以在进行城市建筑性能评价项目中采用ArcGIS平台进行城市建筑统计，并根据统计结果进行分析和显示。
承德市抗震防灾规划建筑抗震子项目中利用ArcGIS9.0提取了8万余栋城区建筑，在处理过程中采取两种方式进行了数据整合和恢复。一是将整个地形图的polyline数据全部导入GIS，利用线文件直接生成面层，即polygon层，并生成shp文件，方便以后运用MapObject2.3编程处理。其次，针对其他线状面层，采取手动删除的方式逐步处理，最终实现90%以上建筑准确录入，降低了手工输入的繁琐性和易错性，同时还可以利用GIS软件强大的数据处理、显示、分析功能。二是采用基于Visual Basic 6.0的MapObject2.3二次开发平台，对CAD数据中的Annotation层进行数据导出自动计算赋值，避免人工输入大量数据。
图3：建筑统计及三维建模
在城区建筑统计之后，项目组有幸对此次录入数据进行了有效性比对，即中国地球物理研究中心也利用最新卫星影像图制作了该城区的建筑统计，当时利用了将近500人•天的工作量进行的数据统计。比对结果正确率接近90%，这也充分说明在城市规划的部分工作阶段引入GIS技术可以大幅度降低人力投入并实现相类似效果。
3、GIS目前在我国城市规划应用中存在的问题
(1)我国的GIS发展略晚于国外,GIS理论及应用发展不很健全。
(2)在城市规划中利用好GIS,需要不同专业的人进行沟通交流,作为城市规划师,对GIS深入子解的人员还太少。
(3)基于城市空间信息的服务还未普及,GIS所需的各种基础数据的收集及获取受各种因素影响很麻烦,且GIS数据的共享不如国外只有极少几个城市拥有自己的城市GIS系统,国外有开放的GIS数据来源,例美国08年的一次城市内火灾,有1100万人次选择从美国的一个提供GIS数据的商业网站获取火灾信息,这样较政府发布的GIS火灾数据快速。
(4)基于GIS的城市规划系统通用性不强,系统的应用层次太低。
(5)3D-GIS技术和VR虚拟现实技术不够完善且应用不广。
(6)基于GIS的城市规划各种相关分析未形成一个专业严格的标准。
4、GIS未来发展前景
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。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。
5、结论
城市规划建设当中引入地理信息系统（GIS）是城市规划建设工作当中的突破，并且在实际应用当中的作用毋庸置疑。GIS技术已经成为城市规划与城市建设当中的重要组成部分。技术在进步，科技在创新，在倡导科技改变生活的今天，GIS在城市规划方面应用的效果有目共睹，不但能够解决技术层面上的问题，还能够对数据管理的科学化、信息化与标准化。有理由相信，GIS系统在城市规划与城市建设当中的应用将会更加广泛，其发展前景更是不可限量。
关键词：GIS 城市规划 应用前景
中图分类号： TU98文献标识码： A
近年来随着GIS功能性、易用性和经济性的不断提高，GIS技术在城市规划领域的应用日趋广泛，几乎可以应用到从城市设计到管理的每一环节中。对提高规划设计成果的质量、规划管理的效率来说, 作用是十分显著的。GIS在城市规划设计与管理中将有力地推动管理地严密性, 决策地科学性, 规划地合理性和设计地高质量、高效率。
1、GIS技术在城市规划设计中的应用
随着我国经济建设的快速发展，我国城市化速度大大加快，但是城市规划的现状却并不总是令人满意。使用传统的规划设计手段过多的依赖定性分析，长期使用的经验分析法带有太多主观随意性，规划数据分析方法落后，这些都成为制约规划学科发展的技术瓶颈，直接导致规划师对城市运行机制研究不足，对城市未来发展方向预测失据。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。到80年代末、90年代初，GIS在我国的应用进入了城市。
作为对传统的规划设计方法的有效补充，GIS提供了有效的科学方法和数据分析工具，能够对构成城市的空间关系的各种海量空间数据和属性数据进行科学有效的定量分析。GIS技术可应用于城市规划领域的各个方面，从城市规划的辅助设计到城市管理的规划控制、辅助决策，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，从城市规划的辅助设计、项目选址到可持续发展战略制定
2、GIS技术的数理统计分析功能
城市规划基础资料包含一个城市人口、经济、社会、建设等多专业的基础数据，在规划编制过程中，规划师面对浩如烟海的资料，如何与城市地理空间形成千丝万缕的联系并利用相互之间的关系探寻他们的存在价值，如何挖掘存在于数据表象之下的发展规律及用地功能相互作用，是规划师遇到的最棘手也必须面对的问题。城市规划所涉及的业务数据包括基础地理信息、规划成果、建设用地、道路、综合管线、政策法规、人口、经济等各个层面，这些数据可能分布于不同的应用中，如土地利用、环境资源管理等；或存储于不同的平台中，如Arc/Info、MapInfo等。如何从传统数据库中获得的原始数据，按照辅助决策的主题需求形成专题数据层进而支撑规划决策；需要对基本数据进行加工处理形成的人口、资源、经济、环境等专用数据，利用规划分析中所建立的数学模型、预测模型、评价模型中各类参数进行空间计算、分析和显示。
2.1空间属性数据分析计算
在规划设计过程中GIS 最主要的应用是利用其空间数据管理和展示功能及空间分析(主要是叠加)对传统的前期辅助分析进行直观的图形表达，以作为规划的依据。有些又在此基础上加入了某些规划专业模块及扩展数据来源以增加分析的内容，提高规划的合理性。
图1：缓冲区分析图2：多要素叠加抽取最佳商圈地点
实例如图1，利用半径为3000m的缓冲区进行区域叠加分析，明确区域教育设施的合理分布，并以此为依据进行相应设施规划，此应用可广泛应用于消防站、避难场地、医院等设施的規划布局。如图2，多要素叠加规划区内的人口密度、现状竞争网点分布、路网供给能力、地形地貌等多因素，并利用GIS进行栅格计算并最终提取最佳商圈地点。
2.2 建筑统计、分析、显示
城市建筑作为重要的实体组成部分，在规划过程中对其进行数目、结构、建成时间、使用功能的分类整理，但基于CAD格式和Excel表格形式的梳理仍然是地物数据分离，无法实现空间查询、分析和计算，所以在进行城市建筑性能评价项目中采用ArcGIS平台进行城市建筑统计，并根据统计结果进行分析和显示。
承德市抗震防灾规划建筑抗震子项目中利用ArcGIS9.0提取了8万余栋城区建筑，在处理过程中采取两种方式进行了数据整合和恢复。一是将整个地形图的polyline数据全部导入GIS，利用线文件直接生成面层，即polygon层，并生成shp文件，方便以后运用MapObject2.3编程处理。其次，针对其他线状面层，采取手动删除的方式逐步处理，最终实现90%以上建筑准确录入，降低了手工输入的繁琐性和易错性，同时还可以利用GIS软件强大的数据处理、显示、分析功能。二是采用基于Visual Basic 6.0的MapObject2.3二次开发平台，对CAD数据中的Annotation层进行数据导出自动计算赋值，避免人工输入大量数据。
图3：建筑统计及三维建模
在城区建筑统计之后，项目组有幸对此次录入数据进行了有效性比对，即中国地球物理研究中心也利用最新卫星影像图制作了该城区的建筑统计，当时利用了将近500人•天的工作量进行的数据统计。比对结果正确率接近90%，这也充分说明在城市规划的部分工作阶段引入GIS技术可以大幅度降低人力投入并实现相类似效果。
3、GIS目前在我国城市规划应用中存在的问题
(1)我国的GIS发展略晚于国外,GIS理论及应用发展不很健全。
(2)在城市规划中利用好GIS,需要不同专业的人进行沟通交流,作为城市规划师,对GIS深入子解的人员还太少。
(3)基于城市空间信息的服务还未普及,GIS所需的各种基础数据的收集及获取受各种因素影响很麻烦,且GIS数据的共享不如国外只有极少几个城市拥有自己的城市GIS系统,国外有开放的GIS数据来源,例美国08年的一次城市内火灾,有1100万人次选择从美国的一个提供GIS数据的商业网站获取火灾信息,这样较政府发布的GIS火灾数据快速。
(4)基于GIS的城市规划系统通用性不强,系统的应用层次太低。
(5)3D-GIS技术和VR虚拟现实技术不够完善且应用不广。
(6)基于GIS的城市规划各种相关分析未形成一个专业严格的标准。
4、GIS未来发展前景
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。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。
5、结论
城市规划建设当中引入地理信息系统（GIS）是城市规划建设工作当中的突破，并且在实际应用当中的作用毋庸置疑。GIS技术已经成为城市规划与城市建设当中的重要组成部分。技术在进步，科技在创新，在倡导科技改变生活的今天，GIS在城市规划方面应用的效果有目共睹，不但能够解决技术层面上的问题，还能够对数据管理的科学化、信息化与标准化。有理由相信，GIS系统在城市规划与城市建设当中的应用将会更加广泛，其发展前景更是不可限量。