3s技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用現(xiàn)狀

1、一、3S技術(shù)概述 3S是地理信息系統(tǒng)、遙感和全球定位系統(tǒng)3個(gè)名稱的英文縮寫(xiě)，是GIS、RS、GPS這3項(xiàng)相互獨(dú)命、而在應(yīng)用上又密切關(guān)聯(lián)的高新技術(shù)的簡(jiǎn)略統(tǒng)稱.3S技術(shù)的集成是當(dāng)前測(cè)繪技術(shù)、攝影測(cè)量和遙感技術(shù)、地圖制圖技術(shù)、圖形圖像技術(shù)、地理信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、專家系統(tǒng)和定位技術(shù)及數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的結(jié)合與綜合應(yīng)用。 1)地理信息系統(tǒng)（geographic lnformation system是在計(jì)算機(jī)軟件和硬件支持下，以一定格式輸入、存儲(chǔ)、檢索、顯示和綜合分析應(yīng)用的技術(shù)系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)輸入、存儲(chǔ)、編輯、操作運(yùn)算、數(shù)據(jù)查詢檢索、應(yīng)用分析、數(shù)據(jù)顯示及結(jié)果輸出、數(shù)據(jù)更新等基本功能，具有標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化和多維結(jié)

2、構(gòu)等基本特點(diǎn),是綜合處理與分析多源時(shí)空數(shù)據(jù)的理想平臺(tái)，是空間信息的“大管家"和公共的地理定位基礎(chǔ) 2)遙感（remote sensing)利用飛機(jī)、衛(wèi)星等空間平臺(tái)上的傳感器（包括可見(jiàn)光、紅外、微波、激光等傳感器)，從空中遠(yuǎn)距離對(duì)地面進(jìn)行觀測(cè)，根據(jù)日標(biāo)反射或輻射的電磁波,經(jīng)過(guò)校門(mén)、變換、圖像增強(qiáng)和識(shí)別分類等處理,快速地獲取大范圍地物特征和周邊環(huán)境信息，獲得實(shí)時(shí)、形象化、不同分辨率的遙感圖像具有探測(cè)范圍大、資料新穎、成圖速度快、收集資料方便等特點(diǎn),遙感圖像具有真實(shí)性、直觀性、實(shí)時(shí)性等優(yōu)點(diǎn) 3）全球定位系統(tǒng)（global positioning system)是一種同時(shí)接收來(lái)自多個(gè)衛(wèi)星的電

3、波信號(hào)，以衛(wèi)星為基準(zhǔn)求出接收點(diǎn)位置的技術(shù)，由空間衛(wèi)星(均勻分布在6個(gè)軌道平面的24顆衛(wèi)星）、地面監(jiān)控站和用戶接收機(jī)下部分組成具有定位精度高、觀測(cè)時(shí)間短、無(wú)需通視、操作簡(jiǎn)便、全天候作收等特點(diǎn)，不僅可以用于測(cè)量、導(dǎo)航，還可用于測(cè)速、測(cè)時(shí)等，提供野外基礎(chǔ)測(cè)繪的控制數(shù)據(jù)。二、GIS在城市規(guī)劃中的應(yīng)用1）GIS在城市規(guī)劃中的作用(1)GIS是規(guī)劃直觀和理性的工具（2）GIS具有規(guī)劃數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理與分析功能（3）GIS在規(guī)劃決策中起決定作用（4)GIS在動(dòng)態(tài)城市規(guī)劃、規(guī)劃管理方面有著技術(shù)作用（5)GIS的城市三維可視化中應(yīng)用2）GIS在城市規(guī)劃中的應(yīng)用的特點(diǎn)（1)輔助性（2）局部性（3）階段性(4）廣泛性

4、3）GIS技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用階段（1）信息統(tǒng)一管理在規(guī)劃的基礎(chǔ)資料收集階段，建立規(guī)劃地區(qū)范圍的GIS現(xiàn)狀基礎(chǔ)信息庫(kù)，為規(guī)劃前期的各種分析，提供現(xiàn)狀空間與屬性信息的統(tǒng)一管理、查詢檢索和動(dòng)態(tài)更新服務(wù)。&23114 5A4A 婊21413 53A5 厥？)34554 86FA 蛺39465 9A29 騩（2）規(guī)劃分析決策利用各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料,基于GIS環(huán)境的空間查詢、統(tǒng)計(jì)、分析等功能，為各類規(guī)劃編制的條件分析、方案制定與評(píng)價(jià)選擇提供空間分析支持和決策輔助.（3）規(guī)劃數(shù)字成果在規(guī)劃最終成果的制作階段，提供基于GIS標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)劃成果數(shù)字產(chǎn)品，使規(guī)劃管理部門(mén)可以得到直接為GIS系統(tǒng)所接受的規(guī)劃成

5、果，方便規(guī)劃管理部門(mén)更好地利用GIS技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為城市建設(shè)與規(guī)劃管理實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化服務(wù)。4)GIS技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用方面（1)利用基于城市小比例尺如1:5000、1:10000 的地形圖建立的圖形信息系統(tǒng)， 對(duì)城市整體或分區(qū)域建立空間模型， 并通過(guò)GIS 數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)的相關(guān)信息如道路、建筑、人口、公共設(shè)施等進(jìn)行查詢， 為城市總體規(guī)劃編制提供直觀、詳細(xì)、完整的科學(xué)信息。（2）土地資源利用的規(guī)劃管理是城市規(guī)劃設(shè)計(jì)的重要載體。利用GIS 技術(shù)的海量存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和強(qiáng)大的圖形操作功能， 對(duì)土地管理實(shí)現(xiàn)集成化， 可以即時(shí)方便地了解城市土地利用狀況及土地權(quán)屬界線等信息, 使城市規(guī)劃用地更具科學(xué)性和透明性, 給

6、城市土地利用的合理使用以強(qiáng)大支持。（3)城市建設(shè)中的每幢建筑物修建前必須經(jīng)過(guò)政府主管部門(mén)批準(zhǔn), 這是一項(xiàng)工作量巨大， 但同時(shí)又必須做到細(xì)致準(zhǔn)確的工作。利用城市地理信息系統(tǒng)， 修建建設(shè)項(xiàng)目申請(qǐng)卡并記錄到屬性數(shù)據(jù)庫(kù)中， 其中的建筑物地址與地塊空間、周圍建筑及環(huán)境相關(guān)聯(lián), 可以方便地進(jìn)行審批工作, 還可以以數(shù)字化地形圖為背景, 在電腦上進(jìn)行建設(shè)工程規(guī)劃定位， 極大地提高規(guī)劃工作的效率.（4）利用城市地理信息系統(tǒng)建立專一的城市交通管理信息系統(tǒng)GIS-T（ 即GIS 與TIS 交通信息系統(tǒng)的結(jié)合體) ， 包括城市道路紅線位置、綠線寬度、主干道車輛流量、人行道上人流量等進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)， 可以實(shí)時(shí)了解城市道

7、路狀況， 為市政道路設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)， 并為城市交通管理提供有效信息。（5)對(duì)城市的舊城區(qū)進(jìn)行合理改造是城市規(guī)劃部門(mén)的重要工作之一， 而拆遷補(bǔ)償是舊城改造的關(guān)鍵， 測(cè)量拆遷量的核心是總建筑量， 通過(guò)GIS 數(shù)據(jù)庫(kù)中即能反映建筑基底邊界, 又能包含建筑物層數(shù)、退進(jìn)變化的高精度三維地理模型, 可以快速實(shí)現(xiàn)拆遷總量的調(diào)查.三、遙感技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用1） 遙感技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用層次（1）第一層次為遙感影像數(shù)據(jù)在規(guī)劃中的日常應(yīng)用。如將遙感影像圖作為現(xiàn)狀調(diào)查的基礎(chǔ)圖件在城市總體規(guī)劃、分區(qū)規(guī)劃、詳細(xì)規(guī)劃及工程規(guī)劃中應(yīng)用以減少現(xiàn)狀調(diào)查的盲目性及地形圖滯后帶來(lái)的現(xiàn)勢(shì)性偏差；也可制作大型彩色掛圖及專題或局

8、部地區(qū)彩色掛圖,為各級(jí)部門(mén)的管理、決策、宣傳提供直觀材料。（2）第二層次為滿足規(guī)劃專題研究與新技術(shù)的應(yīng)用。如利用影像信息源內(nèi)容豐富、綜合性強(qiáng)的特征結(jié)合計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的新發(fā)展，分類提取影像信息。進(jìn)行專題應(yīng)用研究,為城市可持續(xù)發(fā)展、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)城市發(fā)展變化等提供依據(jù)，為城市規(guī)劃信息系統(tǒng)的建立提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源。2）遙感技術(shù)在城市規(guī)劃應(yīng)用中的限制性因素（1）缺乏高分辨率的遙感數(shù)據(jù)a。中國(guó)城市地區(qū)尤其是舊城區(qū)中用地密集性交叉分布的情況嚴(yán)重。由于缺乏嚴(yán)格而科學(xué)的規(guī)劃,不同類型的城市用地緊緊相鄰布局,甚至互相混合交叉。b.中國(guó)城市地區(qū)中不同類型的城市用地之間的對(duì)比不強(qiáng)烈.20966 51E6 処39635 9

9、AD3 髓40443 9DFB 鷻31067 795B 祛|23561 5C09 尉9（2）城市規(guī)劃師缺乏對(duì)遙感技術(shù)足夠的認(rèn)識(shí)和掌握城市規(guī)劃與遙感技術(shù)是兩個(gè)獨(dú)立發(fā)展的學(xué)科,跨學(xué)科的綜合利用有待進(jìn)一步推廣和完善。在城市規(guī)劃領(lǐng)域，規(guī)劃師普遍缺乏對(duì)遙感技術(shù)的了解和掌握，以及對(duì)遙感技術(shù)在城市規(guī)劃中廣闊應(yīng)用空間的認(rèn)識(shí)。目前，城市規(guī)劃師應(yīng)用遙感數(shù)據(jù)主要是通過(guò)與遙感專業(yè)技術(shù)人員的合作來(lái)進(jìn)行，而遙感專業(yè)人員不具備一定的城市規(guī)劃專業(yè)知識(shí)，在影像處理和分析過(guò)程中對(duì)信息的提取缺乏重點(diǎn)，影響了遙感數(shù)據(jù)的充分利用。3）遙感技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用方面(1）土地資源作為城市發(fā)展的載體， 是城市規(guī)劃最主要的關(guān)注因素。土地的性

10、質(zhì)和利用現(xiàn)狀是動(dòng)態(tài)變化的, 要隨時(shí)掌握其特征, 用衛(wèi)星遙感影像作為信息來(lái)源應(yīng)是現(xiàn)代城市最常用的手段， 可實(shí)現(xiàn)對(duì)土地資源利用的適時(shí)調(diào)查和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)， 為加強(qiáng)土地資源的管理、優(yōu)化政府部門(mén)決策提供有力支持.（2）通過(guò)對(duì)不同時(shí)期遙感資料的分析， 可全面、系統(tǒng)地研究城市發(fā)展軌跡和時(shí)空變化規(guī)律， 結(jié)合各時(shí)期城市建設(shè)管理環(huán)境等因素， 對(duì)城市變遷、發(fā)展、人文環(huán)境變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析和研究, 為城市規(guī)劃發(fā)展提供信息資源。(3）環(huán)境條件如溫度、濕度的改變和環(huán)境污染會(huì)引起地物波譜特征發(fā)生不同程度的變化， 而地物波譜特征的差異正是遙感識(shí)別地物最根本的依據(jù)。通過(guò)遙感圖像特征分析， 為環(huán)境監(jiān)測(cè)-包括水質(zhì)、土壤、固體廢物污染、城

11、市熱島效應(yīng)等提供有關(guān)資料及數(shù)據(jù)。(4）利用遙感獲取的數(shù)字化影像可制作“ 4D”產(chǎn)品-數(shù)字正射影像DOM、數(shù)字高程模型DEM、數(shù)字柵格地圖DRG、數(shù)字線劃地圖DLG， 為城市基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)提供詳實(shí)、可靠的數(shù)據(jù)來(lái)源, 并使城市規(guī)劃設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話式操作.此外， 以遙感資料為基礎(chǔ)， 可制作城市地形圖、交通圖等各種專題及綜合圖件。四、全球定位系統(tǒng)在城市規(guī)劃測(cè)量中的應(yīng)用1）全球定位系統(tǒng)的特點(diǎn)：（1）實(shí)時(shí)性（2）縮短觀測(cè)時(shí)間(3）減少觀測(cè)冗余（4）可靠性高 2）全球定位系統(tǒng)在城市規(guī)劃測(cè)量中的應(yīng)用方面（1）控制測(cè)量為滿足城市建成區(qū)和規(guī)劃區(qū)測(cè)繪的需要，城市控制網(wǎng)具有控制面積大、精度高、使用頻繁等特

12、點(diǎn)，城市、級(jí)導(dǎo)線大多位于地面，隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展,這些點(diǎn)常被破壞，影響了工程測(cè)量的進(jìn)度,如何快速精確地提供控制點(diǎn)，直接影響工作的效率.常規(guī)控制測(cè)量如導(dǎo)線測(cè)量，要求點(diǎn)間通視，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，且精度不均勻。GPS 靜態(tài)測(cè)量，點(diǎn)間不需通視且精度高,但數(shù)據(jù)采集時(shí)間長(zhǎng)，還需事后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，不能實(shí)時(shí)知道定位結(jié)果,如內(nèi)業(yè)發(fā)現(xiàn)精度不符合要求則必須返工。應(yīng)用GPS技術(shù)將無(wú)論是在作業(yè)精度，還是作業(yè)效率上都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。（2）像控點(diǎn)測(cè)量像控點(diǎn)測(cè)量是航空攝影測(cè)量外業(yè)主要工作之一，傳統(tǒng)的方法要布設(shè)大量的導(dǎo)線來(lái)測(cè)量部分平高點(diǎn)，內(nèi)業(yè)再空三加密。采用GPS技術(shù)測(cè)量，只需在測(cè)區(qū)內(nèi)或測(cè)區(qū)附近的高等級(jí)控制點(diǎn)架設(shè)基準(zhǔn)站，流動(dòng)站直接

13、測(cè)量各像控點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程，對(duì)不易設(shè)站的像控點(diǎn),可采用手簿提供的交會(huì)法等間接的方法測(cè)量。像控點(diǎn)的精度要求對(duì)于GPS測(cè)量來(lái)說(shuō)是不難達(dá)到的。與傳統(tǒng)作業(yè)相比較,它不需要逐級(jí)布設(shè)控制點(diǎn)；與靜態(tài)GPS測(cè)量相比，縮短了作業(yè)時(shí)間，因而大大提高了作業(yè)效率，功效至少提高35倍。38295 9597 閗28388 6EE4 濾36871 9007 逇35170 8962 襢36509 8E9D 躝33214 81BE 膾21859 5563 啣32321 7E41 繁（3)線路中線定線GPS測(cè)量技術(shù)用于市政道路中線或電力線中線放樣，放樣工作一人也可完成。將線路參數(shù)如線路起終點(diǎn)坐標(biāo)、曲線轉(zhuǎn)角、半徑等輸入GPS的外

14、業(yè)控制器，即可放樣。放樣方法靈活，即能按樁號(hào)也可按坐標(biāo)放樣,并可以隨時(shí)互換。放樣時(shí)屏幕上有箭頭指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移動(dòng)，直到誤差小于設(shè)定的為止.（4）建筑物規(guī)劃放線建筑物規(guī)劃放線，放線點(diǎn)既要滿足城市規(guī)劃條件的要求，又要滿足建筑物本身的幾何關(guān)系，放樣精度要求較高.使用GPS進(jìn)行建筑物放樣時(shí)需要注意檢查建筑物本身的幾何關(guān)系，對(duì)于短邊,其相對(duì)關(guān)系較難滿足。在放樣的同時(shí),需要注意的是測(cè)量點(diǎn)位的收斂精度，如果點(diǎn)位收斂精度不高的情況下,強(qiáng)制測(cè)量則有可能帶來(lái)較大的點(diǎn)位誤差。在點(diǎn)位精度收斂高的情況下,用GPS進(jìn)行規(guī)劃放線一般能滿足要求。(5）用地測(cè)量在建設(shè)用地勘測(cè)定界測(cè)量中,GPS技術(shù)可實(shí)時(shí)地測(cè)

15、定界址點(diǎn)坐標(biāo)，確定土地使用界限范圍，計(jì)算用地面積，在土地分類及權(quán)屬調(diào)查時(shí)，應(yīng)用GPS技術(shù)可實(shí)時(shí)測(cè)量權(quán)屬界限、土地分類修測(cè)，提高了測(cè)量速度和精度.五、3S技術(shù)的集成在城市規(guī)劃中的綜合應(yīng)用（1) 信息采集與數(shù)據(jù)更新城市環(huán)境信息涉及到宏觀和微觀、區(qū)域和局部、動(dòng)態(tài)和靜態(tài)、定性和定量的因素，包括地貌、大氣、土壤、植被、水體、居民、道路等自然和人文各個(gè)方面.”3S"技術(shù)可用于采集宏觀的、區(qū)域乃至全球的、動(dòng)態(tài)的、綜合的環(huán)境信息,輔之以常規(guī)的環(huán)境信息采集手段,就可實(shí)現(xiàn)綜合、系統(tǒng)的城市環(huán)境信息采集。（2） 現(xiàn)狀調(diào)查與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)城市規(guī)劃的初始階段就是現(xiàn)狀調(diào)查，往往要耗費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力，又難以做到實(shí)

16、時(shí)、準(zhǔn)確.運(yùn)用RS技術(shù)可以迅速進(jìn)行城市地形地貌、湖泊水系、綠化植被、景觀資源、交通狀況、土地利用、建筑分布的調(diào)查；運(yùn)用GIS技術(shù)則能將大量的基礎(chǔ)信息和專業(yè)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)建庫(kù)，實(shí)現(xiàn)空間信息和屬性信息的一體化管理與可視化表現(xiàn)，提供方便的信息查詢和統(tǒng)計(jì)工具，克服CAD輔助制圖的局限性。(3） 模擬與預(yù)側(cè)城市環(huán)境演變的動(dòng)態(tài)過(guò)程需進(jìn)行數(shù)值模擬，并結(jié)合資料分析對(duì)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的城市環(huán)境演變狀況進(jìn)行預(yù)測(cè),為城市規(guī)劃和管理提供決策依據(jù).GIS是進(jìn)行城市環(huán)境演變模擬和預(yù)測(cè)的有力工具,它還可與空間分析、預(yù)測(cè)等模型相結(jié)合。必要時(shí),可在充分利用GIS相關(guān)功能模塊的基礎(chǔ)上，通過(guò)GIS的二次開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)城市環(huán)境演變動(dòng)態(tài)模擬與預(yù)

17、測(cè)。一般是利用回歸分析、因素疊置分析的模式進(jìn)行。（4） 三維顯示3S技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality簡(jiǎn)稱VR)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得規(guī)劃中的未來(lái)城市形象得以以三維形式仿真地顯示,從而滿足人們視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)甚至是觸覺(jué)的感觀需求。其中涉及到的關(guān)鍵技術(shù)有動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)、立體顯示和傳感器技術(shù)、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具使用技術(shù)和多種系統(tǒng)集成技術(shù)等。而在城市規(guī)劃中最為煩瑣的就是虛擬環(huán)境的建模問(wèn)題。通過(guò)這些技術(shù)，就可以使城市規(guī)劃中原有的一些可以意會(huì)而不可言傳的東西，以一種直觀的面貌展現(xiàn)出來(lái),讓人們對(duì)未來(lái)城市“身臨其境”，并可對(duì)城市歷史景觀進(jìn)行恢復(fù)與再現(xiàn)。(5） 交通調(diào)查與模擬分析利用GI

18、S進(jìn)行城市交通小區(qū)出行分布的數(shù)據(jù)建庫(kù),可以對(duì)現(xiàn)狀路網(wǎng)密度、出行距離和時(shí)間、交通可達(dá)性、公交服務(wù)半徑進(jìn)行合理性評(píng)價(jià)，結(jié)合專業(yè)軟件能進(jìn)行城市交通的規(guī)劃預(yù)測(cè)、出行分布和流量分配,開(kāi)展交通環(huán)境容量影響評(píng)價(jià)。利用遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行道路勘測(cè)設(shè)計(jì)，可以快速完成對(duì)路線所經(jīng)區(qū)域的地形、地貌、河流、建筑以及交通網(wǎng)系的概要判讀。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和三庫(kù)一體（影像數(shù)據(jù)庫(kù)、矢量圖形庫(kù)、數(shù)字高程模型）技術(shù)可以進(jìn)行道路方案的仿真表現(xiàn)和環(huán)境模擬，實(shí)現(xiàn)全方位、立體化、多層次的規(guī)劃和評(píng)價(jià)新模式。（6) 方案評(píng)價(jià)與成果表現(xiàn)33299 8213 舓=337318 91C6 釆39188 9914 餔J針對(duì)規(guī)劃方案，進(jìn)行土地價(jià)格分布影響、土石方填挖平衡、房屋拆遷量計(jì)算等經(jīng)濟(jì)分析， 結(jié)合專業(yè)模型進(jìn)行城市外圍用地建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)、內(nèi)部用地功能更新時(shí)序分析、發(fā)展方向與用地布局優(yōu)化研究，可以預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)規(guī)劃方案的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)合理性. 利用GIS的專題圖豐富規(guī)劃成果的表現(xiàn)形式.利用遙感