地理信息智能化處理---讀書報告

1、.地理信息智能化處理地理信息與規(guī)劃支持系統(tǒng)讀書報告一、地理信息與規(guī)劃支持系統(tǒng)概述地理信息與規(guī)劃支持系統(tǒng)全書以地理信息的應(yīng)用為核心，探討相關(guān)、相鄰的方法、技術(shù)和GIS結(jié)合，在規(guī)劃的背景分析、預(yù)測、評價、決策支持以及日常行政管理中的作用、效果和局限性，探討規(guī)劃支持系統(tǒng)(PSS)的發(fā)展，涉及土地利用的遙感監(jiān)測、土地適宜性評價、景觀仿真、日常行政管理、空間相互作用模型、設(shè)施區(qū)位選擇和優(yōu)化配置、元胞自動演化、大尺度城市模型、基于案例的推理、基于知識的系統(tǒng)等領(lǐng)域。其作者是中國科學(xué)院葉嘉安院士、同濟大學(xué)城市規(guī)劃與設(shè)計現(xiàn)代技術(shù)實驗室宋小冬教授等，可供城市規(guī)則、區(qū)域研究、地理信息系統(tǒng)、城市管理等有關(guān)領(lǐng)域?qū)W者借鑒

2、學(xué)習(xí)。全書共有11章，第一章地理信息系統(tǒng)、城市規(guī)劃、規(guī)劃支持系統(tǒng)是對地理信息技術(shù)、規(guī)劃支持系統(tǒng)進行概述，并對地理信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、多媒體技術(shù)在規(guī)劃管理中的應(yīng)用做了簡要的闡述。第二章土地利用變化的遙感監(jiān)測從土地利用變化監(jiān)測的遙感數(shù)據(jù)的主要來源談起，介紹了動態(tài)變化監(jiān)測的主要方法。最后結(jié)合“利用主成分方法監(jiān)測土地利用動態(tài)變化”的實例闡述了遙感圖像和規(guī)劃土地使用圖相疊合，監(jiān)測城市發(fā)展，檢查規(guī)劃實施的效果具有良好的可行性。第三章將GIS和多準(zhǔn)則決策分析相結(jié)合應(yīng)用于土地的適宜性評價和選址分析。第四章空間信息可視化和景觀仿真，探討了城市規(guī)劃中空間信息可視化的三種不同要求及城市規(guī)劃中使用空間信息可視化的表

3、達方法。第五章城市日常管理信息系統(tǒng)的實施，介紹了規(guī)劃管理信息系統(tǒng)所服務(wù)的主要業(yè)務(wù)、所依托的技術(shù)、實施過程、成本與風(fēng)險、數(shù)據(jù)庫建設(shè)與維護。第六章空間相互作用模型結(jié)合三個實例，論述了空間相互作用模型和地理信息系統(tǒng)結(jié)合的方法。第七章區(qū)位配置模型和GIS以香港的康樂休憩用地規(guī)劃為例介紹了LA模型與GIS相結(jié)合在城市規(guī)劃中的應(yīng)用。第八章元胞自動機模型CA與GIS，將CA模型與GIS相結(jié)合，互相取長補短，使二者在城市發(fā)展規(guī)劃的實際應(yīng)用中更具生命力。第九章大尺度城市模型和GIS，以CUF模型和UranSim模型為例，介紹了模型的原理、組成、應(yīng)用。并且這兩個模型都使用了GIS，是目前大尺度城市模型和GIS相結(jié)

4、合的典型。第十章基于案例的推理系統(tǒng)和GIS在規(guī)劃管理中的應(yīng)用，以實例介紹了CBR和GIS相結(jié)合的集成系統(tǒng)的構(gòu)建方法和主要功能，并以香港建設(shè)申請?zhí)幚淼膽?yīng)用為例，展示其在建設(shè)申請和開發(fā)控制方面的實用價值。第十一章基于知識的系統(tǒng)和城市規(guī)劃介紹了專家系統(tǒng)的基本概念和原理，并且與城市規(guī)劃中使用的其他信息系統(tǒng)作對比。然后回顧并綜述20世紀(jì)90年代以來，國際城市規(guī)劃界有關(guān)專家系統(tǒng)應(yīng)用研究的進展，歸納存在的困難和障礙，總結(jié)相樣對策、成功的應(yīng)用典型，為國內(nèi)學(xué)者提供借鑒和思路。二、地理信息系統(tǒng)與城市規(guī)劃地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System, GIS)是一種基于計算機的、形式化的

5、信息系統(tǒng)，能夠整合多種來源的數(shù)據(jù)，為規(guī)劃、決策提供必要的信息，和GIS相關(guān)的技術(shù)還包括數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Database Management System，DBMS）、決策支持系統(tǒng)（Decision Support System，DSS）、專家系統(tǒng)（Expert System，ES）等。城市規(guī)劃業(yè)務(wù)具有強烈的空間特征，和地理信息有著天然的聯(lián)系，規(guī)劃離不開地理信息，規(guī)劃支持系統(tǒng)也離不開GIS技術(shù)。GIS在城市規(guī)劃中的作用既是數(shù)據(jù)庫，又是工具箱?；跀?shù)據(jù)庫的GIS可以存儲空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)，通過空間關(guān)系模型將二者連接起來，高效率地存取數(shù)據(jù)、查詢和制圖。同時，還可以從數(shù)據(jù)庫中抽取數(shù)據(jù)，輸入到其他模型

6、或空間分析程序中，或者和其他專門調(diào)查獲得的表狀數(shù)據(jù)相結(jié)合，為決策服務(wù)。將GIS當(dāng)作工具箱時，可使用地學(xué)信息處理功能(Geo-processing),如空間插值、疊合、緩沖區(qū)和空間連接等。經(jīng)過多年實踐，地理信息與規(guī)劃支持系統(tǒng)書中將GIS給城市規(guī)劃帶來的優(yōu)勢總結(jié)了如下六個方面：1)        改善地圖制作，更容易獲得地圖，提高現(xiàn)勢性，縮短制作周期，降低存儲費用。2)        更有效地查詢、檢索。3)  

7、0;     快速、廣泛地獲取相關(guān)信息，在更大領(lǐng)域探討多種方案的可能。4)        增強分析能力。5)        便于和分眾、非專業(yè)人員交流，溝通。6)        提高服務(wù)質(zhì)量、縮短工作周期。如在建設(shè)申請、審批中快速查詢案件的相關(guān)資料，及時做出答復(fù)。三、地理信息系統(tǒng)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用總結(jié)地理信息

8、與規(guī)劃支持系統(tǒng)書中從城市規(guī)劃功能，行政管理、開發(fā)管理、規(guī)劃編制三個方面認為規(guī)劃的價段不同，GIS的作用也就不同。本文通過閱讀理解地理信息與規(guī)劃支持系統(tǒng)一書，參考多位學(xué)者的想法，認為目前地理信息系統(tǒng)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用主要在如下幾個主面：GIS空間分析與規(guī)劃決策GIS正由于其出色的空間分析能力目前廣泛運用社會各行各業(yè)。城市規(guī)劃中很多問題都與空間問題有關(guān)，比如城市建設(shè)用地的適宜性評價，城市用地發(fā)展方向分析，城市內(nèi)部各種功能性用地布局，某個項目或設(shè)施的選址（如垃圾處理廠、發(fā)電廠等）。這類問題往往需要對土地用途進行評價、分析，確定最佳方案。從GIS角度講，解決“土地適宜性分析”問題，往往需要對多個圖層進

9、行疊合，經(jīng)過處理后，每個獨立的影響因素可以和某一個圖層對應(yīng)。在這個問題上，GIS已經(jīng)有很長的歷史，可以認為將疊合方法用于土地適宜性評價是GIS的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。本文結(jié)合GIS的多準(zhǔn)則決策技術(shù)，總結(jié)了土地適宜性分析的一般步驟：1)        確定問題作為決策的第一步，首先要對問題有較為全面的認識。這一階段的任務(wù)是將現(xiàn)實中的問題，歸納分解成可以進行分析的目標(biāo)和要求，具體包括確定決策的目標(biāo)、確實決策的環(huán)境、收集所需的數(shù)據(jù)。2)        

10、;選擇準(zhǔn)則準(zhǔn)則必須根據(jù)問題的具體情況而定。選擇準(zhǔn)則的原則包括兩個方面：一個方面是要盡可能地完整反映實際情況。另一方面，確定的準(zhǔn)則本身應(yīng)盡量簡單，便于決策的簡化。3)        確定選項根據(jù)所確定的準(zhǔn)則，給參加評價的所有選項賦予分值。4)        確定權(quán)重權(quán)重反映每一個準(zhǔn)則的重要程度，確定權(quán)重就是確定準(zhǔn)則之間的相對重要性。權(quán)重確定之后就完成了決策矩陣的構(gòu)造。5)     

11、0;  決策決策規(guī)則就是對準(zhǔn)則的評分進行綜合。在這個過程中，確定合適的決策法則十分重要。根據(jù)決策方法生成的成果是一種量化的表示，直接反映了各個選項的綜合評分。6)        敏感度分析獲取選項的評價結(jié)果，必須經(jīng)過敏感度分析來檢驗是否可靠。分析結(jié)果，也包括了所有選項的優(yōu)劣排名，也得到了最佳方案。目前商業(yè)化的GIS軟件大多支持空間分析，如使用ArcGIS空間分析模塊(Spatial Analyst)完成評價數(shù)據(jù)的空間分析過程，該模塊提供了一個范圍廣闊且功能強大的空間分析和建模工具集，允許用戶從G

12、IS數(shù)據(jù)中快速獲取所需信息,并以多種方式進行分析操作,包括距離制圖、表面分析、重分類、柵格計算等。GIS的關(guān)鍵優(yōu)勢就在于能夠?qū)⒎治鏊阕討?yīng)用到原始GIS數(shù)據(jù)中得到新的信息。如國內(nèi)學(xué)者崔植蕓針對大同市南郊區(qū)的自然條件，通過對土地利用現(xiàn)狀圖、土壤類型圖、地貌圖和行政區(qū)劃圖的疊加將其劃分為多個評價單元，選擇地質(zhì)地貌、土壤條件等多種評價因子并確定合適的權(quán)重，分析南郊區(qū)部分主產(chǎn)作物(玉米、小麥等)的土地利用要求，應(yīng)用ARCGIS技術(shù)，得出南郊區(qū)的土地適宜性評價，為南郊區(qū)土地資源的合理開發(fā)利用提供科學(xué)根據(jù)。數(shù)字航攝、遙感影像服務(wù)中國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，引起某些地區(qū)人口的劇增，土地開發(fā)速度快、規(guī)模大，這種快速城市

13、化進程，隨之帶來的問題是耕地少、環(huán)境退化、資源和能源短缺等，及時掌握土地資源的基本狀況至關(guān)重要。傳統(tǒng)的實地調(diào)查方法，存在標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)量大、費時費力等缺點。數(shù)字航攝、遙感和計算機技術(shù)為土地利用狀況的調(diào)查及變化監(jiān)測提供了及時、有效的技術(shù)手段，其動態(tài)、宏觀、快速以及歷史數(shù)據(jù)多等優(yōu)點，彌補了傳統(tǒng)土地利用變化監(jiān)測的不足。數(shù)字航攝、遙感越來越多地用于城市規(guī)劃和研究中，其主要用途包括：提供可視化服務(wù)，如背景地圖和三維景觀模型；利用監(jiān)測結(jié)果檢查規(guī)劃的實施狀況；快速找出非法建設(shè)用地；遙感數(shù)據(jù)和其他GIS數(shù)據(jù)疊加后直接用于規(guī)劃設(shè)計；遙感信息作為原始數(shù)據(jù)和其他規(guī)劃模型相結(jié)合。比較典型的應(yīng)用，如在城市規(guī)劃動態(tài)監(jiān)管

14、、城市測繪更新；風(fēng)景區(qū)現(xiàn)狀及周邊環(huán)境的監(jiān)測與管理，旅游區(qū)的發(fā)展與規(guī)劃；通過歷史影像和現(xiàn)狀影像信息的對比、測量與分析，監(jiān)控大氣、綠地、水系和生態(tài)環(huán)境等污染情況。地理信息與規(guī)劃支持系統(tǒng)書中以廣東珠江三角洲地區(qū)為例，利用主成分分析法監(jiān)測土地利用動態(tài)變化。空間信息可視化與景觀仿真空間信息可視化是當(dāng)前城市規(guī)劃的研究熱點，該領(lǐng)域的研究來源于科學(xué)計算可視化。在傳統(tǒng)城市規(guī)劃領(lǐng)域，多數(shù)規(guī)劃成果往往是用二維平面圖紙或三維模型表達現(xiàn)實的城市空間、規(guī)劃設(shè)計意圖，隨著計算機圖形圖像處理技術(shù)的發(fā)展，空間信息可視化表達不再單純用紙質(zhì)或者計算機屏幕靜態(tài)顯示，增加了交互式、動態(tài)顯示的能力，也就是城市規(guī)劃領(lǐng)域的空間信息可視化。三

15、維規(guī)劃方案審批輔助決策系統(tǒng)主要應(yīng)用在城市規(guī)劃領(lǐng)域針對建筑方案的評審管理當(dāng)中，展示的對象是高層策者、廣大公眾，他們往往是非專業(yè)人士，展示的規(guī)劃設(shè)計方案應(yīng)該直觀、易于理解?？梢暬磉_越接近真實，規(guī)劃師和決策者、公眾之間的溝通效果也越好。三維可視化可以為領(lǐng)導(dǎo)、管理人員、設(shè)計師和專家等用戶提供服務(wù)，系統(tǒng)以涉及到規(guī)劃方案設(shè)計及評審的真實城市為背景，在對方案中涉及到的建筑和環(huán)境進行三維仿真建模后，領(lǐng)導(dǎo)、管理人員、設(shè)計師和專家等就可以對場景模型進行從單個物體到整個場景、從點到面的準(zhǔn)確、有效的分析。以豐富、真實的城市空間數(shù)據(jù)庫為后臺，進行準(zhǔn)確、快速、有效的互動編輯、空間分析等操作，并可以進行互動展示以及成果輸

16、出等。方便大型復(fù)雜工程項目的規(guī)劃、設(shè)計、投標(biāo)、報批、管理，有利于設(shè)計人員與上級領(lǐng)導(dǎo)決策者和其他參與者對各種規(guī)劃設(shè)計方案進行輔助設(shè)計與最終方案的評審。地理信息與規(guī)劃支持系統(tǒng)書中舉例使用ArcView GIS軟件三維可視化技術(shù)，反映了設(shè)計方案。目前支持城市規(guī)劃的商業(yè)化的三維可視化軟件很多，如圖1基于NVP平臺實現(xiàn)的三維規(guī)劃方案審批系統(tǒng)，功能包括快速三維建模、規(guī)劃信息查詢、多方案比較、建筑體量調(diào)整、日照分析、通視分析、立面分析、三維測量、規(guī)劃指標(biāo)自動計算、二維矢量數(shù)據(jù)疊加、等多項專業(yè)規(guī)劃管理功能，系統(tǒng)還提供多種三維仿真特效，利用三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)更直觀準(zhǔn)確的表達規(guī)劃效果，為城市規(guī)劃決策提供支持。圖&#

17、160;1 三維規(guī)劃方案審批系統(tǒng)規(guī)劃管理信息業(yè)務(wù)服務(wù)按中國的城市規(guī)劃體系，規(guī)劃的主要業(yè)務(wù)可分為編制和管理兩大部分。城市規(guī)劃日常業(yè)務(wù)包括規(guī)劃編制成果的管理、建設(shè)申請審批、規(guī)劃實施的監(jiān)督檢查、內(nèi)部業(yè)務(wù)檔案管理、對外信息服務(wù)等，這些都需要借助管理信息系統(tǒng)來實施。將GIS與規(guī)劃管理信息業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行集成，規(guī)劃管理業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更容易入庫，方便管理，其充當(dāng)著空間數(shù)據(jù)庫的角色，對規(guī)劃實施過程中的地理數(shù)據(jù)進行采集，提供空間查詢、屬性查詢、匯總統(tǒng)計、專題圖功能。地理信息系統(tǒng)與城市規(guī)劃模型的結(jié)合地理信息系統(tǒng)與城市規(guī)劃模型的結(jié)合可以模擬遠景發(fā)展設(shè)想方案，并將模擬結(jié)果以專題圖顯示出來，便于決策人員理解和做出

18、判斷。如借助GIS可預(yù)測人口與經(jīng)濟增長，為了估算人口及經(jīng)濟增長的趨勢和影響，需建立空間模型模擬他們的空間分布，并對模型結(jié)果進行評價。還可以預(yù)測，如果當(dāng)前的發(fā)展趨勢保持不變，未來的環(huán)境會受到什么影響。地理信息與規(guī)劃支持系統(tǒng)書中作者提到了空間相互作用模型、區(qū)位配置模型、元胞自動機模型、大尺度城市模型與GIS結(jié)合?？臻g相互作用模型是城市、區(qū)域研究的經(jīng)典模型，包括一般引力模型、一般潛能模型、空間點的吸引力模型?？臻g相互作用模型如果借助了GIS，可以利用GIS在空間、屬性數(shù)據(jù)管理功能，可以和其他應(yīng)用實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，從而降低數(shù)據(jù)收集、更新成本。將交通系統(tǒng)用GIS的網(wǎng)格來定義，公路的等級、車速用網(wǎng)絡(luò)中線段的屬性表示，城鎮(zhèn)位置用網(wǎng)格上的結(jié)點表示，結(jié)點的屬性可表示城鎮(zhèn)的人口、產(chǎn)值、商業(yè)設(shè)施等，從而靈活、精確地計算交通成本。區(qū)位