淺談GIS在城市規劃與管理中的應用

摘 要：當今世界的城市化進程越來越快，城市化進程在給人們生活帶來文明與進步的同時，也引發了許多問題，如交通擁堵、環境污染、盲目建設等，且城市結構日益復雜，使得傳統的城市規劃與管理已經面臨嚴峻的挑戰。城市規劃與管理需要更加科學、全面、高效的方法來輔助分析與決策，而海量的城市數據也迫切需要合適的技術加以處理與利用。GIS作為一種幫助進行地理相關信息分析與決策的技術系統，應用于城市規劃與管理中是現在的潮流和趨勢。文章概述了GIS在城市規劃與管理領域的應用的必要性、具體應用以及前景展望。

關鍵詞：GIS；城市規劃與管理；應用

1 使用GIS進行城市規劃與管理的特色及必要性

城市的規劃與管理中許多決策是與位置相關的，往往要處理大量空間數據，傳統數據庫對于空間數據的處理功能有限，而地理信息系統與其他信息系統的主要區別在于其存儲和處理的信息是經過地理編碼的，地理位置及與該位置有關的地物屬性信息成為信息檢索的重要部分。GIS以空間數據庫為基礎，采用地理模型分析方法， 具有采集、管理、分析和輸出多種地理信息的能力，具有空間性和動態性，由計算機系統支持進行空間地理數據管理，并由計算機程序模擬常規的或專門的地理分析方法，作用于空間數據，產生有用信息，完成人類難以完成的任務，當然效率也更高。

城市規劃工作的基本內容是依據城市的經濟社會發展目標和環境保護的要求，根據區域等上層次的空間規劃的要求，在充分研究城市的自然、經濟、社會和技術發展條件的基礎上，制定城市發展戰略，預測城市的發展模型，選擇城市用地的布局和發展方向，按照工程技術和環境的要求，綜合安排城市各項工程設施，并提出近期控制引導措施。GIS的靈魂是空間分析，在GIS基礎上建立空間分析模型，進行二維或者三維的包含分析、緩沖區分析、疊置分析、網絡分析等，可以有效的輔助城市規劃與管理。

2 GIS在城市規劃與管理上的應用

2.1 GIS在城市總體規劃布局方面的應用

一個發達的、趨于穩定的城市必定是布局合理的，盲目、混亂的布局不僅會使社會不和諧，為解決這些問題還會造成資源、時間的浪費。在城市建設中，GIS可以有力的支持選址、道路、管網等問題，對城市的性質、發展方向與規模具有指導意義。使用GIS對統一區域不同圖層根據規劃的要求進行空間分析，比如緩沖區分析等操作之后，再進行疊加，找出理想的選址，簡單易行；對道路圖層進行網絡分析，并與其他圖層如建筑物圖層根據距離等條件做緩沖區分析，疊加之后得到建設的最佳路徑；在地形表面上疊加遙感影像，增加影像理解的維數，直觀的輔助規劃與管理等。GIS提供了非常科學與客觀的指導，提高了工作的效率與正確性。

2.2 GIS的預測模型輔助分析與決策

GIS可以對已經發生過的某一現象采集大量數據，通過空間分析方法建立預測模型，幫助規劃者進行決策。比較早期的有為美國佛蒙特州的發展服務的空間預測模型。自1960年，佛蒙特州由傳統農業州，慢慢向城市轉變，農村用地越來越多的用于住宅和商業發展，同時也引發一系列問題如環境污染、野生動物棲息地被破壞等，佛蒙特大學的空間分析實驗室開發了一種景觀變化的預測模型，可視化被實施規劃的城鎮發展模式與速度，幫助規劃布局城鎮，同時保證未來的需求和對市民的服務。這個項目的主要目的是為規劃者和決策者提供佛蒙特州的發展模式模型，最終的成果是一個統計模型，這個統計模型以最能夠顯著影響土地利用轉換的社會經濟和物理參數為估計系數，對景觀變化進行預測，使決策者了解到哪些因素會引發什么樣的結果，做出合理的決策，引導社會發展為理想的格局。通過使用衛星圖像進行的變化檢測分析為定量識別社會經濟和地形對于土地使用模式變化的推動作用，描述佛蒙特州城鎮陸地覆蓋類型分布的近期發展趨勢，并建立相應地區的經濟、社會數據圖層，分析數據變化趨勢，綜合比較，獲得推動土地利用變化的經濟、社會因素，從而獲得空間預測模型參數，以指導決策與城市規劃。我國已有不少城市運用GIS來建立更為復雜、先進的預測模型來輔助分析與決策。

2.3 GIS應用于城市環境保護與監測

城市由于工業和市民生活的影響，是大氣污染的集中區域。近幾十年來，研究者通過分析污染模式、污染擴散的影響因子、結合大氣動力學給出大氣擴散公式，通過實驗或計算來建立適合于特定區域的大氣污染物擴散模式以及確定相關參數的計算方法，為現有污染源條件在不利的氣象條件下減少有害污染物的排放、在城市規劃中合理進行區域規劃以及環境影響評價提供了切實有效的信息。基于GIS建立大氣污染擴散模型，可以模擬污染物的空間分布，評價區域環境質量；可以預測給定氣象條件下的大氣污染分布；可以將污染物空間分布與人口密度空間進行復合分析，確定受污染影響的人口數目；為污染整治，如降低排放量、甚至關閉某些污染源，提供決策依據；為增加的污染源選址提供最優方案等等。

GIS應用于水環境的污染控制目前也比較多。建立水體污染控制平臺，可以實時、動態的更新水環境相關數據，利用相關參數以及數學模型建立水質評價、預測、決策支持模型，有效提高了城市水污染防治的技術性與科學性。

2.4 服務式GIS輔助城市管理

服務式GIS采用面向服務的軟件工程方法，把GIS的全部功能封裝為Web服務（Web Service），從而實現了被多種客戶端跨平臺、跨網絡、跨語言的調用，并具備了服務聚合能力以集成來自其他服務器發布的GIS服務。便于地理信息共享是其最大的特征，可以保證信息更新的及時、信息安全、可視化表現一致，對帶寬的要求相對于面向數據庫的地理信息共享也不算高。可以把來自民眾或者不同部門的異構GIS平臺的地理信息數據加以整合、共享，甚至還可以把基于Service GIS強大功能開發的GIS應用功能通過Web服務方式發布出去，供其他單位直接調用使用。使得城市管理更加高效，甚至達到人人參與。

3 GIS應用于城市規劃與管理的前景展望

未來GIS要滿足大量空間信息的需求，必須向著智能化、集成化、網絡化方向發展。GIS與RS、GPS、虛擬現實的集成都使得GIS能服務更廣的領域，提供更多的功能。以專家經驗式知識為基礎的GIS，具有更強的分析和表達復雜地學問題的能力，能夠智能化地分析和運用數據，提供科學的決策咨詢，以回答用戶可能提出的各種復雜問題，也引起了普遍重視。建立具有統一規范標準的多級、分布式系統，也已成為地理信息系統發展的必然趨勢。未來的GIS系統當然也希望可以服務更多民眾，實現大眾化。隨著數字城市、智慧城市研究的發展與深入，GIS對于城市規劃管理的應用將越來越成熟。