结合视线分析、水文分析、地形分析的道路设计在城市规划方面的应用

视线分析、水文分析、结合地形分析的道路设计在城市规划方面的应用城市规划在新的时期已逐步从简单的“造城”这种原始的设计思路慢慢转变成了根据实际情况、尤其是在尊重自然的基础上展开的规划设计。通过对当地河流水系，山体地形，生态植被等方面的科学分析，在进行规划设计前，能够对现状环境做出充分的理解是十分必要的。下面从视线分析、水文分析、结合地形分析的道路设计这三个在城市规划中应用较广泛的环境相关分析来探讨其在城市规划中的应用。视线分析规划设计越来越多在城市尺度上的对空间景观进行整合与规划，把景观风貌的理念贯彻到规划和设计的各个环节和尺度中，同时从控制和实施的角度看，尽可能将城市景观的感官认知转化为可量化的控制指标，视线分析正是其中重要的方法之一。目前国内普遍的规划思路，一般来说在城市整体层面，确定最重要的景观标志节点，一般为重要的山体、建筑等，以及重要的入口和开放空间，确保重要节点之间的视觉通畅；在分区层面，即重点设计已形成对某个景观节点的视觉引导和景观保护。为了保护视觉景观，要对景观节点周边、之间的城市建设内容进行控制，而对景观所采用的视线分析方法很大程度上决定了设计和控制，同时这类方法的科学性和运用的合理性对最终的施行效果也有重要的影响。案例：台州市路桥区山体视廊景观规划台州市路桥区自然资源环境优越，背山面海，丘陵与平原相间，水网密布，具有良好的“山、水、城、田”特色的城市基质。由于近年城市的迅速扩张、自然资源的破坏，影响了城市的景观视觉效果。在此背景下，路桥进行了城市风貌的规划研究，其中山体视廊景观是规划的重要组成部分，内容包括了重要城市观景点、景观道路对重要山体节点的眺望以及山峰眺望点之间的视觉联系。以城市新区中心世纪广场眺望背面的主要山体九峰山梨头峰为例阐释对视廊分析法的运用。图1对于山体景观，一般需要能对山体形态有所展示，根据具体情况对遮蔽物的限制不同，选取露出1/3以上山体（150m以上）为可见区，150m等高线宽度范围为控制区域，包括了中央景观区和协调景观区，采用不同的控制标准（如图1）。同时设计师对近中景建筑和远景建筑也采取了不同的控制强度，用了两套视廊控制线。近中景按能看见上部1/2山体控制，远景按能看见上部1/3山体控制。南官大道是路桥最重要的景观大道，北接新城标志性中心世纪广场，南面以南山为对景。由于道路指向景观目标，那么连续向目标点移动的过程中，视觉中心、视角都没有改变，所有视点的透视消失点重合，依然采用视廊方法进行控制，由于所处的空间本身是一个通廊，那么控制的对象就主要为视廊的界面和视野内的遮挡物。从调研分析中发现，道路两侧界面的建筑形态、高度、道路的断面形式、绿化带、设施家具等的设计、布置不当对南官大道的南山景观造成比较大的干扰。根据上述问题的出现范围，对南官大道进行分段，采用视廊分析方法，分别制定不同的控制指标。当然，目前的视线分析方法并不能真实地模拟复杂的人眼成像与视知觉，人在城市中的景观感受也不仅仅取决于建筑高度的控制。在用简单模型对城市建设进行量化控制的同时，也不应把高度数据作为唯一的结果，尽可能用多种方式进行检验和评价，真正回到视觉景观设计的价值起点——以人为本的城市。水文分析接收雨水的区域以及雨水到达出水口前所流经的网络被称为水系。流经水系的水流只是通常所说的水文循环的一个子集，水文循环还包括降雨、蒸发和地下水流。水文分析工具重点处理的是水在地表上的运动情况。“水文分析”工具用于为地表水流建立模型。水文分析是DEM数据应用的一个重要方面。利用DEM生成的集水流域和水流网络，成为大多数地表水文分析模型的主要输入数据。表面水文分析模型应用于研究与地表水流有关的各种自然现象如洪水水位及泛滥情况，或者划定受污染源影响的地区，以及预测当某一地区的地貌改变时对整个地区将造成的影响等，应用在城市和区域规划、农业及森林、交通道路等许多领域，对地球表面形状的理解也具有十分重要的意义。这些领域需要知道水流怎样流经某一地区，以及这个地区地貌的改变会以什么样的方式影响水流的流动。基于DEM的地表水文分析的主要内容是利用水文分析工具提取地表水流径流模型的水流方向、汇流累积量、水流长度、河流网络（包括河流网络的分级等）以及对研究区的流域进行分割等。通过对这些基本水文因子的提取和基本水文分析，可以在DEM表面之上再现水流的流动过程，最终完成水文分析过程。通过水文分析，对水文流域分析进行研究和比较，能起到对水文流域灾害的发生、发展(时间、空间)并对其流向进行区划、预测预报作用，从而实现对水文流域的分析。ArcGIS提供的水文分析模块主要用来建立地表水的运动模型，辅助分析地表水流从哪里产生以及要流向何处，再现水流的流动过程。同时，利用水文分析工具也可以有助于了解排水系统和地表水流过程的一些基本概念和关键过程，以及从DEM数据上获取更多的水文信息。地形分析地形地貌对城市规划与建设的影响是多方面的,从城址选择、用地选择、功能区组织到道路、工程管网以及城市景观的组织无一不受地形的影响,在城市总体规划中考虑较多的地形影响因素有:高程、坡度、坡向等。我们常说的复杂地形是指地块内部等高线变化丰富的山地地形，一般包括丘陵、坡地、断崖、坑洞或河流等地貌。传统规划方法以两类软件为平台，其中一类是工程计算类软件，包括HTCAD、CIVIL3D等，一般应用于道路高程确定和地块土方填挖量等工程，设计人员根据规范要求绘图，不优化其设计结果；另一类软件是AutoCad，因其绘图界面只显示高程点字段和等高线形状等基本信息，而缺少Z轴高程、坡度等数据参考，于是设计人员往往简化地面高差变化、并将复杂的地形视做若干区域分块进行设计，这样不仅会导致对适宜建设区域的错误判断，而且会草率对待土方填挖变化，对山地区域的生态和景观造成破坏。ArcGIS常用的SpatialAnalyst分析模块包含了栅格重分类、坡度计算、栅格计算、多种路径计算和网络计算等功能；而3DAnalyst分析模块可以快速建立三维模型，并表达高程和面积等基本地块信息。这些常用功能可以直接将复杂地形的高程、坡度及景观形态进行记录、计算和表达。路网线路优化方法选取最经济路网只是道路设计的参考条件，由于计算数据的误差与模拟道路设计过于理想化这两个原因，所以真实的路网仍然需要对其进行优化。合理的路网设计牵涉到很多城市设计规范和经验，并非计算机所能完全模拟的，当道路调整完毕，需要设计人员在原有GIS导出的矢量图纸的基础之上，根据道路设计规范中对道路的等级、宽度和圆曲线半径等要求进行调整，最后得到设计道路成果。路径不可经过某些区域是指根据规划需要在ArcGIS中对保留房屋等设置较高的权重，从而避免道路对其进行穿越。路径必须经过某些点是指在实际道路选线中需要确定某些重要节点从而控制道路的形态。扩展性地使用ArcGIS软件能够为复杂山地的道路选线及支路网间分地块高程确定提供更为理性的量化分析和更为直观的数据表达，从而帮助建筑规划师针对这类复杂城市问题做出正确判断。同时，在使用ArcGIS作为分析软件解决规划问题的同时又引发了更多新的问题，这些问题多与城市规划规范、设计方法及具体计算方法相关。参考文献：[1]城市设计中视线分析的控制方法与应用研究.曾舒怀，2009.1南方建筑.[2]基于ArcGIS的水文流域分析及应用.李俊超，马倩，陶钧，2012.12空间信息.[3基于ArcGIS的复杂地形规划问题研究—道路选线和分地块高程确定.王冲丁沃沃.