ArcGIS在城鄉規劃中的應用—以網點設施的覆蓋范圍和外部要素評估為例

陳子杰，龔克

（桂林理工大學）

1 引言

隨著人們生活水平的提高，城市規劃建設吸引了越來越多的關注。近年來，規劃建設方法多種多樣，相關數據也越來越多，在繁瑣的數據處理里，需要的技術支持也越來越多。因此，地理信息系統的出現，會使城鄉規劃朝更好的方向發展。對城鄉規劃的建設及未來可持續發展也具有深刻意義。

2 研究背景

2.1 城鄉規劃現狀

城市的發展是伴隨著工業化的發展而同步進行的，工業化的發展使各個企業需要大量的勞動力，較高的工資也吸引著農村的居民到城市工作定居，因此城市的面積和人口逐步的擴大。但是資本的剝奪使社會等級更加明顯，城市問題也變得更加突出，為了解決這些城市問題，城市規劃專業應運而生。國外的城市化相對于中國來說要早上好幾百年[1]，他們的城市化是一個緩慢的過程。國內的城市化主要是在改革開放之后，在中國社會經濟快速發展的同時，中國的城市化也迅猛發展。在短短的幾十年時間里，中國成為了一個高度城市化的國家。但是，我國的城市化還存在很多問題，城市規劃考慮的不夠全面、資源的整合效率不夠高、規劃工具和規劃思想仍有很多不足，比如：交通擁堵、城市內澇等。為了使城市規劃更加科學合理，引用地理信息系統技術對城市規劃顯得十分的重要。

2.2 地理信息系統現狀

地理信息系統又稱“地學信息系統”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統。它在計算機軟硬件系統的支持下，對整個或部分地球表層空間中的有關地理分布數據進行采集、存儲、管理、運算、分析、顯示和描述[2]。地理信息系統在多個領域都有著廣泛的應用。國外的GIS技術發展的更早、更快，很多世界聞名的軍事活動中都有GIS的影子。作為一個可移動的信息處理中心，國外很多城市在地理信息系統技術的支持下完成了城市規劃和土地資源的整合[3]。地理信息系統技術進入國內的時間較晚，早期的發展主要是學習國外的軟件和相關知識。當前，隨著國家的重視、科技的發展，國內的GIS進入快速發展時期，各行各業也逐漸與GIS結合，產生了豐富的綜合效應。

3 地理信息系統在城鄉規劃中的應用及意義

3.1 地理信息系統在城鄉規劃中的應用

地理信息系統作為一門高科技技術，將地理信息技術與城鄉規劃有效結合起來才能更好地發揮合力。地理信息系統以其優越的信息采集、存儲、管理、分析和顯示功能為城鄉規劃提供了更加全面的數字化信息。GIS在城市規劃中的應用范圍十分廣泛，其中最主要的是對數據的分析功能，在城市規劃初期，可以通過等高線進行高程分析，了解需規劃地區的坡度坡向。在選址時，可以利用緩沖區分析、疊加分析等工具進行選址，使選址更具科學性。同時，在ArcMap軟件中，可以建立數據庫進行數據的管理，能極大提高管理效率，節約了成本也省去了以往城市規劃管理紙質資料的繁瑣。遙感影像技術可以用到城市規劃現狀的調研上，GIS和GPS的結合可以解決城市道路擁擠的問題。同時，GIS在用地適應性評價、地下管網的建立以及三維地形的模擬方面起到積極作用。

3.1.1 現狀分析應用

內置地圖集成功能，幫助技術人員快速識別當地土地開發現狀，厘清土地開發與環境要求的沖突，從而優化規劃方案。

3.1.2 基礎數據調取應用

通過數據分析功能的應用，可以快速檢索城市不同區域的土地利用和發展狀況，明確規劃工作的方向。

3.1.3 制定規劃方案

通過對土地的各種屬性的檢索收集，可以為未來的土地規劃尋找合適的空間，為城市規劃的可持續發展做出貢獻。例如，通過對區域基礎設施現狀數據的分析處理，找到合適的基礎設施規劃方案。

3.1.4 建模與預測

通過環境規劃模型的應用，可以預測土地規劃過程的有效性。

3.1.5 規劃實施與評估

通過分類呈現數據，可以為規劃人員提供技術支持。綠色生態城市規劃一直是城市規劃的關鍵點，通過GIS系統的應用，可以對開發項目的環境進行評價。

4 網點設施的覆蓋范圍和外部要素評估

4.1 數據的獲取

在GIS中，最重要的就是數據，所有分析功能都要建立在數據的基礎上，因此怎樣獲取數據就顯得十分重要，數據的獲取途徑主要有三個：

①當地的自然資源部門提供的相關資料；

②自己矢量化；

③網絡下載。

國土資源部門提供的數據精度較高，保密性也更高。自己矢量化的數據可以在CAD中進行，也可以在ArcMap中進行。在進行數據練習或者對數據精度要求不高時，也可進行網絡下載。

4.2 網點設施覆蓋范圍解析

這里主要使用城市級數據評估網點布局。以圖書館為例，分析上海市圖書館的覆蓋程度、圖書館周邊設施、圖書館的地塊價值評估、圖書館的交通便利程度等。利用評價指標，分析圖書館建設的合理性，評價指標包括：

①不同年齡段的人口數量；

②小學、中學、大學或科研機構的數量；

③餐飲設施數量；

④區域價值（二手房房價）；

⑤交通可達性（道路網密度）[4]。

以上的分析對后期土地適應性評價、選址分析都有很大的參考價值。首先，可以對圖書館的覆蓋范圍進行分析、對圖書館數據進行緩沖區分析，緩沖區距離設置為2000m。然后，對圖書館的數據再進行一次泰森多邊形的處理，將得到的兩次數據相交、裁剪得到范圍。

4.3 網點設施的外部要素評估

4.3.1 學校要素的評估

對學校要素的評估，主要是通過添加學校數據，經過分析后確定在圖書館泰森多邊形的范圍內周邊的學校數量和所在位置。通過分析得到每個圖書館對周邊學校的覆蓋范圍，并統計在圖書館的覆蓋范圍內學校的總體數量。具體做法是，首先要將學校的點數據和裁剪后的泰森多邊形加載進去，通過疊加分析進行空間連接，然后將學校與泰森多邊形的屬性表進行鏈接，使圖書館屬性表中顯示每個圖書館范圍內的學校數量。

4.3.2 二手房源的評估

對二手房源要素的評估，主要是通過加載二手房源數據，經過分析得到在每個圖書館覆蓋范圍內的二手房源數量。通過二手房源屬性表中的房價信息，得出在不同地段的圖書館覆蓋范圍內的二手房源價格。當一個圖書館的覆蓋范圍內有多個二手房源價格時，選擇平均值。具體做法是加載二手房源的點數據和剛裁剪后的圖書館泰森多邊形，對屬性表進行空間鏈接，然后選擇房價屬性，在合并規則時選擇平均值，得出的結果命名為價值統計。

4.3.3 道路網密度評估

對道路網密度的評估，主要是通過加載上海市的城市道路網，通過分析查看圖書館覆蓋范圍內的道路網分布情況，以及道路網的密度和道路等級。以此可以得到每個圖書館覆蓋范圍的交通通達程度。具體做法是加載整個路網，然后，使用相交工具篩選得出覆蓋范圍內的路網，再對每個道路都附上標簽，然后，計算區域內道路的總長度和面積，最后，通過字段計算器計算出每個圖書館覆蓋范圍內的具體路網密度，并將屬性表鏈接的具體信息放在圖書館的屬性表上。

4.3.4 不同年齡段的人口數量

對人口數量的評估，是將人口數量和圖書館的覆蓋范圍相疊加，然后通過分析得出每個覆蓋范圍內不同年齡段的人口數量。不同年齡段人口=（覆蓋面積/行政面積）×行政區內對應年齡人口數量。具體做法是先給每個覆蓋范圍內附上行政區面積和人口指標數據，接著統計覆蓋區面積，最后通過屬性表鏈接計算出人口指標。

通過最后的結果屬性表（見圖1）可以看到圖書館名稱、學校統計、餐飲統計、總價、道路長度、面積和路網密度幾個屬性。通過屬性統計可以看出每個不同的圖書館范圍內學校的數量、餐飲的數量以及路網的密度等。

圖1 結果屬性表

5 GIS在城鄉規劃中的發展前景

目前，地理信息系統在城鄉規劃中的應用正在逐步推廣。隨著國土空間規劃的改革，我們可以利用ArcMap軟件，通過建立數據庫進行數據的存儲、采集、分析等功能，同時利用地理信息系統的軟件解決傳統城鄉規劃中的難題。

6 結語

地理信息系統及大數據技術的完美融合給城市規劃注入了活力。科學技術融入城市規劃業務中，既提高了各協作部門的工作效率，又保證了工作質量。利用地理信息系統計算海量的工程規劃數據，為城市規劃提供準確的數據參考，決策者通過系統進行一系列智能處理，不僅可以創新，也能完成規劃任務，使城市規劃的業務流程更高效、合理。隨著我國國民經濟的不斷發展，城市化的進程也在不斷加深，城市越來越成為人們生活中十分重要的場所。對現在城市中存在的一些問題，規劃者應使用現代先進的科學技術輔助城市規劃，為城市發展提高規劃的科學性。