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GIS技术在城市规划中的应用摘要：随着城市的发展，城市规划的重要性也越来越受到重视，地理信息系统（GIS）作为一项处理空间问题的专业化技术，相比于CAD等作图软件有着独特的优势，其在城市规划过程中进行地理研究、决策服务时有较大的用处，能为决策者提供高质量的决策辅助。本文主要介绍了GIS在城市规划上的应用和局限性。关键词：城市规划，地理信息系统（GIS），地理分析，决策。Abstract:Withthedevelopmentofthecity,theimportanceofurbanplanningiscatchingmoreandmoreattention.TheGeographicInformationSystem,whichiscalledforshortasGIS,isaspecializedtechnicalprocessingspaceproblem.IthasuniquesuperioritycomparingdrawingsoftwaresuchasCAD.GISplaysanimportantroleingeographicresearchanddecision-makinginurbanplanningandprovideshighqualityhelp.ThisarticlemainlyintroducestheapplicationsandlimitationsofGISinurbanplanning.Keywords:Urbanplanning,GeographicInformationSystem(GIS),geographicresearch,decision.1.背景随着我国经济建设的快速发展，城市化的进程大大加快，但是对城市的规划却总是不那么令人满意。在基础设施的规划建设过程中，如市政管线、交通干道、住房地基等等，地质灾害时有发生，对城市地下所蕴藏的资源也不甚明了，许多规划时没有发现的问题在建设时或者是建设后出现了，给城市造成不良的影响的同时也浪费了大量的人力物力。城市规划的工程周期长，内容涉及面广，业务工作量大，使得在城市规划之初就需要大量的基础资料，同时在规划过程中还会根据实际情况来更新数据。规划基础数据的收集涉及到自然资源，城市建设，经济发展，人口分布等等方面，每一项都需要在全市各地的分布状况和数量，还需要随着时间更新。如此大的数据收集和处理量靠人力来完成不仅效率不高，还容易造成错误，影响到决策层的判断。GIS依靠现在计算机强大的存储和计算能力，借助卫星遥感和GPS全球定位技术，对空间数据的管理和更新方面有极大的优势，将其引入城市规划的过程中是必然的，并且，随着今后城市化进程继续加快，城市规模的扩大，GIS在城市规划中应用范围也将越来越广，其技术要求也会更高。2.地理信息系统及其特点2.1.概述地理信息系统（GeographicInformationSystem，简称GIS），是一门综合性的学科，结合了计算机科学、测量学、地理学、地图学等多门学科，自从上个世纪60年代由罗杰·汤姆林森开发出原型到现在，GIS已经广泛应用与各种领域，现已发展为集输入、存储、查询、分析和显示地理数据为一体的计算机系统，为不同需求的人们提供不同层次的功能。2.2．GIS组成（1）人员，是GIS中最重要的组成部分。开发人员必须定义GIS中被执行的各种任务，开发处理程序。熟练的操作人员通常可以克服GIS软件功能的不足，但是相反的情况就不成立。最好的软件也无法弥补操作人员对GIS的一无所知所带来的负作用。（2）数据，精确的可用的数据可以影响到查询和分析的结果。（3）硬件，硬件的性能影响到软件对数据的处理速度，使用是否方便及可能的输出方式。（4）软件，不仅包含GIS软件，还包括各种数据库，绘图、统计、影像处理及其它程序。（5）过程，GIS要求明确定义，一致的方法来生成正确的可验证的结果。2.3.GIS特点GIS具有以下三个特点：（1）具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，存储的数据有空间性，并且能实时更新。（2）具有强大的数据整合功能，能将用户需要的空间信息和属性信息有机地结合起来，从而建立起地理学模型，实现综合分析和动态预测能力，产生高质量的衍生信息。（3）能借助现代计算机的强大处理能力和网络技术，建立起区域乃至全球性的数据库，并由计算机模拟出有针对性的模型和分析方法，来为决策提供快速准确的科学参考依据。3.GIS在城市规划中的应用3.1.应用于城市规划资源的调查所谓城市规划资源调查就是指对城市土地利用现状的调查，借助遥感技术、航拍和实地调查结合的方式对土地进行二次详查，包括城市地域的地形地貌、地质条件、地下矿藏水资源等方面。通过这些数据可以建立起地域的地理模型，用于分析规划地块的坡度、坡向、流域、等高线等，以作为用地适宜性评价的参考依据。同时，运用GIS系统空间分析功能，可以进一步的分析规划地块内的具体布局，为建设用地的使用提供依据。3.2.应用于城市公共设施的布局规划城市的公共设施是维持一个城市健康运转的基本保证，是实现城市功能的硬件条件。目前，大多数城市的公共设施都是随着城市住宅区的开发来跟进建设的，往往都是以满足当地需求为目标的，由于住宅区形状大小分布的限制，如此配置的公共设施不能完全满足城市整体的需求，导致在城市中出现公共设施未覆盖的服务盲区，或是在人口稠密的区域公共设施服务能力跟不上等问题出现。利用GIS来进行全局规划，就可以很方便的发现服务的盲区，从而进行相应的调整或是补建，还可以与城市人口分布密度图结合一起分析，对比现有设施的服务范围和能力，可以发现哪些地区的服务能力与人口密度不相符，需要调整或是新建设施。在GIS信息库和城市模型建立起来后，将来规划新区公共设施时可以直接规划到满足未来需求而不仅仅是当下的规模，同时可以配合整个城市的全局规划。使用GIS来规划分析，可以摆脱传统根据规划师经验来进行公共设施布局建设的方法，更加方便直观科学地规划城市的公共设施。3.3.应用于城市规划信息系统的建设随着经济和城市化进程的不断发展，现在的城市建设不仅仅只是靠着政府单方面投资了，许多民间资本也参与到城市建筑的建设中来，而且不同于以往的修建性规划，现在的城市规划也开始注重起其功能的实现和整体布局了，对建筑形状大小、室外场地大小、地上、地下与周边交通的联系等等都有要求，为了整体的规划协调，必须要使用先进的管理方法。在具体规划过程中，根据最基础的规划设计要求（约束性为主或是开发性为主），制定规划设计的条件，以此条件来对旧城或是新区的改造和开发，以及向开发商协调，同时，将这些条件与已有的城市数据信息结合，使用GIS系统产生出信息化的文本和图片来辅助规划，并与历史记录和地理地质信息对比给出参考意见，本次规划的数据也会保存在GIS的数据库内，以便下次规划时调用。使用GIS规划，不仅提高了效率，减少了工作误差率，还有效的防止了城市在扩张的过程中的无序性，保持了城市的整体性和功能完备，相比于传统的作图软件有本质的差别。3.4.应用于城市适宜建设用地和空间分布分析在城市规划过程中，城市土地的评价是一项基本性的工作。城市土地的评价涉及到多方面的工作，包括地质水文条件、土地利用状况、人口分布、交通条件、经济区位等多个因素，以上因素均要结合实际空间分布来进行分析，使用人力来分析无疑是过于复杂并且容易出错的。但是GIS最大的优势就是空间地理分析功能，因而十分适合来进行土地评价的多方面因素分析，并且因为各地对土地评价的侧重点不同，比如临河临山的城市会更加注重自然条件，地质水文条件为占最大权重的因素，再如城市中心则会侧重于交通、社会、经济区位、土地现利用情况，于是这些因素就占了比较重要的位置。对于这些侧重点不同的问题，使用GIS的叠加分析和缓冲区分析功能都能得到很好的解决，根据侧重点不同可以建立不同的缓冲区，然后再进行叠加查询即可得出结果。例如在某市新城区规划过程中，建立了区域的地理信息模型后，就可以使用GIS来确定此区域适宜建设的地区和其分布。首先，根据地质条件剔除坡度过大和土质不适宜的地区，可以直接使用GIS进行数据的筛选和查询；然后，标记出不能进行建设的地区，如农田、自然保护区、水源地等，在其周边建立缓冲区；接着，再确定道路及公共设施规划，根据实地情况建立起适当大小的缓冲区；最后，根据不同用地的特殊要求（如经济区位，人口分布等）来建立起专有图层，结合之前创建的图层进行叠加分析，其分析的结果就可以作为城市从近期到远期的发展建设用地的蓝本了，在此基础上再可以对各个用地进行具体规划。可见，GIS技术可以对城市用地评价和空间分布进行科学高效的分析，为城市规划决策提供了有力的依据。3.5.三维GIS与城市规划随着GIS技术的发展，现在已经有了三维化的GIS技术出现。三维GIS是借助遥感技术、雷达技术等来将城市地理信息进行处理，在计算机中建立三维模型，来辅助城市规划。由于当下城市地区面积有限，尤其是在中心城区，寸土寸金，于是对于空间的开发与利用就尤为重要，城市建筑和设施纷纷向高处和地下延伸，而以往的城市规划和一般的GIS只能顾及到平面的布置，导致规划和实际建设会出现冲突。三维GIS可以将从地下管线到摩天大楼的空间数据全部存储在计算机中并建立可视化的三维模型，规划者不再是在一个平面来规划整个城市了，采用三维技术也可以进一步的利用纵向空间，从而增大城市面积的利用率，来实现更多的功能与更高的效率。但是，由于现在许多相关技术还不完善，对于三维数据的收集还不是很方便，同时三维GIS也不是非常完善，目前还是处在实验阶段，并没有实际运用在城市规划中，但是在不远的将来，三维GIS会成为城市规划中的一个有力的助手。4.现阶段GIS的局限性4.1.数据库的建立与维护城市地理信息系统数据库建设是GIS系统的重点和难点，同时它也是整个GIS的基础，没有各种数据的支持GIS的一切功能都无从说起。但是数据库的建设投入巨大，见效慢，数据收集难度大，并且数据库还需要及时更新和维护才能发挥功效，8成的投资和时间都是花费在数据的收集和整理上。我国在上世纪80、90年代才开始试用GIS系统，城市规划部门大多都没有自己的信息库，即使有也是写在纸上的文字和图表，没有形成数字化的数据库，对信息的重新录入和整理也是一项繁杂的工作，同时还有可能有录入的错误产生，各规划、设计单位也没有实现数据的共享。这些状况导致现在许多人力和物力还是投入在数据库的建立和更新上，设计师也没有多余的精力来开发GIS软件或是使用GIS做分析，对GIS的应用还停留在基础阶段。直到目前，绝大多数城市还是没有建立起城市地理信息数据库以及相应的数据采集更新设施，采用GIS来解决规划问题的时候数据不能及时完整地取得，极大地影响了GIS的应用普及。4.2.操作人员以及实际操作人员是GIS系统重要的组成部分，软件的各种功能都是需要人员操作来实现的，一个熟练的操作人员能一定程度上的弥补软件的不足。目前，我国城市规划设计院的规划人员对传统的规划步骤、知识、方法都很熟悉，对城市规划也有丰富的经验，但是对GIS在城市规划上的应用却不甚了解，一来是因为GIS进入城市规划领域还不是很长时间，没有普及开来，二来也是因为大多数GIS软件操作界面并不友好，专业性较强，设计师们对其掌握也需要一定的学习，另外，GIS规划相比于传统规划先期人员和资金投入比较大，在现在很多设计院已经实现市场化运作的今天，其成本增加，产生的经济效益低，难以被接受，加之部分设计师对GIS的不了解，甚至有抵触情绪产生，这对GIS的普及和发展十分不利。4.3.政府部门的重视程度GIS系统所需的信息是详细而且多方面的，并且还需要实时更新，对于一个市级大小的地域范围，若想建立该地区的数据库并加以维护，其投入和工作量是非常大的，一般的设计院或是事务所是没有这个能力和资本来完成的，只能靠政府为主导来做。但是，现在很多政府部门对这门新技术还是不够重视，一部分甚至都不了解GIS系统，更别说给予相应的支持和投入了，如此就导致了数据收集和更新难度大，GIS技术的使用和推广也