基于GIS的生態(tài)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)與應(yīng)用

李明哲

（蘇州大學(xué)）

1 引言

在我國生態(tài)城市設(shè)計(jì)過程中，雖然有充分的設(shè)計(jì)動(dòng)機(jī)，但是缺乏有效可實(shí)施的生態(tài)城市分析表述方法和強(qiáng)有力的科學(xué)理論支撐。GIS 技術(shù)的出現(xiàn)使計(jì)算機(jī)圖形與數(shù)據(jù)庫相互結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)的有機(jī)結(jié)合。通過GIS 與生態(tài)空間技術(shù)相結(jié)合，在進(jìn)行生態(tài)城市設(shè)計(jì)的過程中提升了空間分析能力，城市設(shè)計(jì)師的生態(tài)城市成效分析能力也進(jìn)一步加強(qiáng)。

2 GIS基本原理概述

2.1 GIS概述

GIS 是對(duì)地理環(huán)境進(jìn)行研究的一門學(xué)科，主要是針對(duì)地理環(huán)境中的各個(gè)要素進(jìn)行整合分析，將地理環(huán)境中的空間地理位置相應(yīng)情況與對(duì)應(yīng)的社會(huì)環(huán)境以及經(jīng)濟(jì)走勢相結(jié)合。通過廣泛的搜集信息與資料，將各個(gè)地理要素進(jìn)行深度挖掘、匹配，并且將地理要素與社會(huì)現(xiàn)實(shí)地質(zhì)因素融合到一起進(jìn)行研究，從而能夠深層次把握社會(huì)發(fā)展過程中所需的城市設(shè)計(jì)因素。在數(shù)據(jù)要素的整合上，進(jìn)行更深層次的信息獲取、整理、儲(chǔ)存等，加之互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)已經(jīng)開始運(yùn)用到工程建設(shè)領(lǐng)域各個(gè)方面[1]。GIS主要的概念結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 GIS概念框架構(gòu)成

2.2 GIS在城市規(guī)劃中的運(yùn)用

在進(jìn)行城市規(guī)劃的過程中，城市相關(guān)的基礎(chǔ)要素以及數(shù)據(jù)可以通過GIS 進(jìn)行有序的收集及管理。通過GIS 數(shù)據(jù)庫來提取并且進(jìn)行城市規(guī)劃，GIS 制圖可以為城市規(guī)劃提供便捷的可視化工具體系，可以通過GIS 對(duì)各個(gè)城市的數(shù)據(jù)進(jìn)行空間整理分析，并得出相應(yīng)結(jié)論。GIS 技術(shù)在初級(jí)的資料收集方面可以對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬預(yù)測、方案制定等應(yīng)用；在后期的實(shí)施與管理的過程中，也可以借助GIS技術(shù)進(jìn)行成果的編制管理，并且對(duì)城市規(guī)劃過程進(jìn)行整體監(jiān)督[2]。

3 GIS 在生態(tài)城市規(guī)劃中的應(yīng)用價(jià)值

GIS 技術(shù)將計(jì)算機(jī)的圖形以及計(jì)算機(jī)的屬性數(shù)據(jù)庫融合到一個(gè)體系當(dāng)中，將計(jì)算機(jī)的圖形結(jié)構(gòu)模式與計(jì)算機(jī)可容納的數(shù)據(jù)庫兩者融為一體，將數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，可以分析出較為直觀明顯的計(jì)算機(jī)圖形，對(duì)于生態(tài)城市設(shè)計(jì)有較大幫助。GIS 技術(shù)通過兩方面的融合實(shí)現(xiàn)了整個(gè)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的結(jié)合過程，通過GIS強(qiáng)大的技術(shù)空間分析能力以及三維模擬功能的能力，為設(shè)計(jì)師提供了高效的分析工具和在城市規(guī)劃過程中決策的工具[3]。GIS 在規(guī)劃過程中，可以通過技術(shù)的運(yùn)用將冗雜的、單個(gè)的地理數(shù)據(jù)因素整合成有效體系，可以統(tǒng)一管理的數(shù)據(jù)信息。這有助于促進(jìn)設(shè)計(jì)師對(duì)生態(tài)理念基礎(chǔ)上的空間管理進(jìn)行量化分析，并在整體上提升城市在生態(tài)原則下進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性以及可實(shí)施性。

4 傳統(tǒng)城市設(shè)計(jì)與生態(tài)城市設(shè)計(jì)

4.1 傳統(tǒng)城市設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)城市設(shè)計(jì)過程中，重點(diǎn)主要是關(guān)注在城市物質(zhì)環(huán)境等方面的設(shè)計(jì)，主要對(duì)城市景觀進(jìn)行大范圍的形態(tài)設(shè)計(jì)以及物質(zhì)環(huán)境設(shè)計(jì)。其中，包括整個(gè)城市的空間形態(tài)、整個(gè)城市所處的功能、所擁有的交通系統(tǒng)，以及社會(huì)群體所產(chǎn)生的一些問題、解決方案。傳統(tǒng)城市設(shè)計(jì)過程中所運(yùn)用的設(shè)計(jì)理論以及方法，主要是對(duì)物質(zhì)形態(tài)進(jìn)行分析、對(duì)城市空間進(jìn)行分析。這些分析方法與理念主要集中研究了城市的公共空間體系、城市人群的活動(dòng)范圍和空間分析技術(shù)，是對(duì)城市物質(zhì)形態(tài)等方面的研究。所以，在此基礎(chǔ)上形成了較為完整的對(duì)于城市形態(tài)方面的體系。傳統(tǒng)的城市設(shè)計(jì)過多的將以人為本的原則放在重點(diǎn)，將人類自身發(fā)展的需求放為首要條件，忽略了整個(gè)空間體系中的生態(tài)共存者以及生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展性[4]。

4.2 生態(tài)城市設(shè)計(jì)

生態(tài)城市設(shè)計(jì)的重點(diǎn)主要是突出人與自然、人與社會(huì)的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)發(fā)展。人與自然的和諧是指降低人類對(duì)自然環(huán)境的破壞和自然災(zāi)害發(fā)生率，生態(tài)城市設(shè)計(jì)需要將環(huán)境友好型作為生態(tài)城市設(shè)計(jì)的首要條件，保護(hù)人類所生存的自然環(huán)境。在城市設(shè)計(jì)的過程中要合理利用各個(gè)自然資源，包括礦產(chǎn)資源、水資源等等。在生態(tài)城市設(shè)計(jì)過程中，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)和突出的是城市交通的綠色性，對(duì)城市交通擁擠的問題要進(jìn)行解決，要進(jìn)一步減少交通所帶來的環(huán)境污染問題。

5 以GIS 推動(dòng)生態(tài)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)與應(yīng)用

5.1 綜合功能運(yùn)用力強(qiáng)，節(jié)省制圖時(shí)間

通過GIS技術(shù)的運(yùn)用，可以提高城市規(guī)劃主要數(shù)據(jù)的錄入條件。生態(tài)城市規(guī)劃過程中所需要的數(shù)據(jù)來源，主要是對(duì)各個(gè)城市部門以及各個(gè)領(lǐng)域已有的電子數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，但是這樣的數(shù)據(jù)格式以及數(shù)據(jù)資源存在各種各樣的缺陷。通過GIS技術(shù)將各個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和兼容，進(jìn)一步劃分成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行數(shù)據(jù)的調(diào)配以及使用[5]。GIS數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù)之間有著明確并且緊密的關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過GIS內(nèi)置工具進(jìn)行統(tǒng)一的整合和分析，可以得到GIS 專屬的專題制圖，通過相關(guān)的參數(shù)對(duì)同類型的專題圖進(jìn)行參數(shù)數(shù)據(jù)的運(yùn)用以及合理的規(guī)劃，提高了制圖效率的同時(shí)，也增強(qiáng)了制圖過程中的準(zhǔn)確性，大大減少了制圖時(shí)間。

5.2 復(fù)雜地圖分析過程更加直觀

對(duì)于GIS 技術(shù)而言，通過GIS 技術(shù)將分析得出的專題圖進(jìn)行各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)圖形化，可以進(jìn)一步將這些因素以及地理數(shù)據(jù)直觀的在地圖上表現(xiàn)出來。為生態(tài)城市設(shè)計(jì)師在圖示結(jié)果中搜尋信息提供了方便。通過GIS 技術(shù)，將GIS 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行挑選、整合。這些數(shù)據(jù)又通過直方圖、餅狀圖等圖形的方式反映到地圖空間要素上，從而形成了各種數(shù)據(jù)之間的差別對(duì)比，可以進(jìn)一步得到相關(guān)城市以及相關(guān)生態(tài)動(dòng)向的發(fā)展規(guī)律以及發(fā)展新內(nèi)涵，從而輔助設(shè)計(jì)師能夠更加客觀地進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的判斷以及設(shè)計(jì)方案的調(diào)整。

5.3 空間維度的三維可視化更加生動(dòng)

將GPS 等航空攝影技術(shù)與GIS 工作平臺(tái)進(jìn)行相互結(jié)合，進(jìn)一步將圖像進(jìn)行預(yù)判與解讀，分析出空間數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)技術(shù)與遙感技術(shù)相結(jié)合，可以提高對(duì)土地勘測數(shù)據(jù)以及環(huán)境信息數(shù)據(jù)搜集效率。這種信息采集的模式對(duì)我國現(xiàn)階段來說是空間信息的主要來源，通過對(duì)各個(gè)區(qū)域內(nèi)的土地使用現(xiàn)狀以及地質(zhì)勘測來搜集數(shù)據(jù)，進(jìn)行整體的城市規(guī)劃，為城市的動(dòng)態(tài)可視化提供三維模型。將生態(tài)城市模型模型直接導(dǎo)入到GIS數(shù)據(jù)庫中，生成可視化地圖。真實(shí)的地形起伏和地貌情況，可以為城市設(shè)計(jì)師提供全方位、多視角的城市虛擬環(huán)境，為生態(tài)城市規(guī)劃提供了更客觀的條件。

5.4 案例分析————以鳳縣為例

鳳縣，古稱“鳳州”，地處秦嶺腹地，嘉陵江源頭，位于陜西省寶雞市西南部，西鄰甘肅，南接四川，素有“秦蜀咽喉，漢北鎖鑰”之稱，總面積3187km2。通過軟件，借助其空間分析工具，進(jìn)行單因子制圖；根據(jù)不同地域的自然環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，以主導(dǎo)因素劃界為模板，進(jìn)行基于權(quán)重的多因子疊加，得到多因子綜合圖；最后確定各生態(tài)功能區(qū)域，并因地制宜進(jìn)行分區(qū)規(guī)劃。北部為中山森林生態(tài)重點(diǎn)保護(hù)區(qū)，本區(qū)包括通天河國家級(jí)森林公園、嘉陵江源頭生態(tài)重點(diǎn)保護(hù)區(qū)。通天河國家級(jí)森林公園主要以森林生態(tài)、森林景觀為資源，以森林旅游為主，是生態(tài)保護(hù)的重點(diǎn)。嘉陵江源頭風(fēng)景區(qū)位于鳳縣北部的秦嶺之巔，屬天臺(tái)山國家級(jí)森林公園四大風(fēng)景區(qū)之一。中部為中低山林、藥、養(yǎng)殖、礦產(chǎn)限制開發(fā)區(qū)，本區(qū)緊靠秦嶺主脊和紫柏山脈，包括唐藏、紅花鋪、巖灣、平木、坪坎、三岔鎮(zhèn)和溫江寺鄉(xiāng)、南星鎮(zhèn)的部分高山村。本區(qū)發(fā)展發(fā)向:①大力發(fā)展林業(yè)生產(chǎn)，以發(fā)揮其良好的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益；②要充分利用該區(qū)牧草面積大的優(yōu)勢，發(fā)展畜牧養(yǎng)殖業(yè)；③改造坡耕地，提高本區(qū)糧食產(chǎn)量；④對(duì)于適合種植藥材的村組，專業(yè)生產(chǎn)藥材，以增加經(jīng)濟(jì)收入；⑤提高采、選、冶指標(biāo)，提高綜合利用回收率，同時(shí)做好礦山生態(tài)環(huán)境綜合治理和地質(zhì)災(zāi)害防治工作；⑥搞好山區(qū)小水電建設(shè)。

6 結(jié)語

與我國傳統(tǒng)城市設(shè)計(jì)相比，生態(tài)城市融入了生命周期理論以及城市人文生態(tài)理論，強(qiáng)調(diào)人與自然、社會(huì)的和諧相處，這種生態(tài)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)更符合我國未來的發(fā)展趨勢。在生態(tài)城市規(guī)劃的過程中進(jìn)一步與GIS技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生更為理性客觀的規(guī)劃方案。本文在對(duì)GIS 技術(shù)原理闡述的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)GIS在生態(tài)城市規(guī)劃中的應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行剖析。基于GIS技術(shù)專題的生態(tài)城市地形圖以及三維生態(tài)城市模型的建立，可增強(qiáng)生態(tài)城市規(guī)劃過程中數(shù)據(jù)的可視性，利于設(shè)計(jì)師提出更有效的規(guī)劃方案。