地理信息系統(tǒng)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 GIS中空間分析功能在城市規(guī)劃中的應(yīng)用摘要：空間分析和統(tǒng)計(jì)功能是地理信息系統(tǒng)的一個(gè)獨(dú)特的研究領(lǐng)域，其主要特點(diǎn)是幫助確定地理要素之間的新的空間關(guān)系。其常用的分析工具主要有疊合分析，緩沖區(qū)分析，數(shù)字地形分析，網(wǎng)絡(luò)分析等。其主要是為了分析空間數(shù)據(jù)，提供空間決策信息。其可以對(duì)輸入其中的關(guān)于城市的空間矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，更加科學(xué)合理的發(fā)現(xiàn)或解決有關(guān)的城市問(wèn)題。隨著 GIS 技術(shù)在城市規(guī)劃領(lǐng)域的逐步普及， 其空間分析功能在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越受到城市規(guī)劃師的廣泛關(guān)注。關(guān)鍵詞：空間分析 地理信息系統(tǒng) 城市規(guī)劃 GISGIS的簡(jiǎn)介地理信息系統(tǒng)所屬現(xiàn)代詞，指的是由電

2、子計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所支撐的，對(duì)地理環(huán)境信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、檢索、分析和顯示的綜合性技術(shù)系統(tǒng)。1.1 GIS的分類(lèi)按應(yīng)用功能分為專(zhuān)題地理信息系統(tǒng)、區(qū)域地理信息系統(tǒng)和地理信息技術(shù)處理系統(tǒng)。專(zhuān)題地理信息系統(tǒng)是根據(jù)專(zhuān)門(mén)地理問(wèn)題的需求而建立的，如土地利用信息系統(tǒng)、能源信息系統(tǒng)、水資源信息系統(tǒng)、旅游信息系統(tǒng)、城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)。區(qū)域地理信息系統(tǒng)以一定的區(qū)域作為研究對(duì)象，既有區(qū)域綜合地理信息系統(tǒng)，也有區(qū)域?qū)ｎ}信息系統(tǒng)，直接服務(wù)于區(qū)域發(fā)展的部門(mén)和綜合數(shù)據(jù)管理。地理信息技術(shù)處理系統(tǒng)是面向技術(shù)處理的，如遙感數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助制圖系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)等。從以上的GIS的分類(lèi)中就可以看出，它已經(jīng)在城市規(guī)劃中的

3、各方面有了相關(guān)的應(yīng)用1.2 GIS的四大基本功能（1）數(shù)據(jù)采集與編輯功能。GIS的核心是一個(gè)地理數(shù)據(jù)庫(kù),所以建立GIS的第一步是將地面的實(shí)體圖形數(shù)據(jù)和描述它的屬性數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)中,即數(shù)據(jù)采集.為了消除數(shù)據(jù)采集的錯(cuò)誤,需要對(duì)圖形及文本數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯和修改. 屬性數(shù)據(jù)編輯與分析.同時(shí)其內(nèi)部的SQL查詢(xún)功能更加便于用戶(hù)利用數(shù)據(jù)。（2）制圖功能。GIS的核心是一個(gè)地理數(shù)據(jù)庫(kù)。建立GIS首先是將地面上的實(shí)體圖形數(shù)據(jù)和描述它的屬性數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)庫(kù)中并能編制用戶(hù)所需要的各種圖件。（3）空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能。地理對(duì)象通過(guò)數(shù)據(jù)采集與編輯后，形成龐大的地理數(shù)據(jù)集。對(duì)此需要利用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行管理。（4）空間分析功

4、能。通過(guò)空間查詢(xún)與空間分析得出決策結(jié)論，是GIS的出發(fā)點(diǎn)和歸宿。在GIS中這屬于專(zhuān)業(yè)性，高層次的功能。與制圖和數(shù)據(jù)庫(kù)組織不同，空間分析很少能夠規(guī)范化，這是一個(gè)復(fù)雜的處理過(guò)程，需要懂得如何應(yīng)用GIS目標(biāo)之間的內(nèi)在空間聯(lián)系并結(jié)合各自的數(shù)學(xué)模型和理論來(lái)制定規(guī)劃和決策。GIS中空間分析功能2.1空間疊加分析疊加分析提供根據(jù)兩幅或兩幅以上圖層在空間上比較地圖要素和屬性的能力，通常有合成疊加和統(tǒng)計(jì)疊加之分，前者是根據(jù)兩組多邊形邊界的交點(diǎn)建立具有多重屬性的多邊形，后者則進(jìn)行多邊形范圍的屬性特征統(tǒng)計(jì)分析。合成疊加得到一張新的疊加圖，產(chǎn)生了許多新多邊形，每個(gè)多邊形都具有兩種以上的屬性。統(tǒng)計(jì)疊加的目的是統(tǒng)計(jì)一種要

5、素在另一種要素中的分布特征。同樣，它可以分別對(duì)矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析。2.2空間臨近度分析其中包括緩沖區(qū)分析和泰森多邊形分析。（1）緩沖區(qū)分析:緩沖區(qū)用以確定圍繞某地要素繪出的定寬地區(qū)，以滿(mǎn)足一定的分析條件。點(diǎn)的緩沖區(qū)是個(gè)圓餅，線的緩沖區(qū)是個(gè)條帶狀，多邊形的緩沖區(qū)則是個(gè)更大的相似多邊形。緩沖區(qū)分析是GIS中基本的空間分析功能之一，尤其對(duì)于建立影響地帶是必不可少的。（2）泰森多邊形分析荷蘭氣候?qū)W家A·H·Thiessen提出了一種根據(jù)離散分布的氣象站的降雨量來(lái)計(jì)算平均降雨量的方法，即將所有相鄰氣象站連成三角形，作這些三角形各邊的垂直平分線，于是每個(gè)氣象站周?chē)娜舾纱怪?/p>

6、平分線便圍成一個(gè)多邊形。用這個(gè)多邊形內(nèi)所包含的一個(gè)唯一氣象站的降雨強(qiáng)度來(lái)表示這個(gè)多邊形區(qū)域內(nèi)的降雨強(qiáng)度，并稱(chēng)這個(gè)多邊形為泰森多邊形。2.3數(shù)字地形分析利用數(shù)字化的形式表達(dá)的地形信息。DTM的形式可以分為規(guī)則格網(wǎng)和不規(guī)則三角網(wǎng)。由它可以得到一系列地形因子包括地形的坡度、坡向，曲面面積、地表粗糙度、高程變異，以及谷脊特征等有關(guān)的地形有關(guān)的信息。2.4網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)分析是指依據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系，通過(guò)考察網(wǎng)絡(luò)元素的空間及屬性數(shù)據(jù)，以數(shù)學(xué)理論模型為基礎(chǔ)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能特征進(jìn)行多方面研究的一種分析計(jì)算。是研究一項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)工程如何安排，并使其運(yùn)行效果最好，如一定資源的最佳分配，從一地到另一地的運(yùn)輸費(fèi)用最低等，其基本思想

7、則在于人類(lèi)活動(dòng)總是趨于按一定目標(biāo)選擇達(dá)到最佳效果的空間位置?？臻g分析在城市規(guī)劃中的作用3.1空間疊加分析法空間疊加分析法主要是適用于有多個(gè)屬性要素的疊加，在城市規(guī)劃中，可以適用于類(lèi)似于客運(yùn)站，垃圾處理廠等的選址。比如，提出的要求含有距離主干道1KM，要求地勢(shì)平坦，處于人口密度較小的地方，處于城市的下風(fēng)向來(lái)選擇一個(gè)垃圾處理廠。那我們就可以把所有的信息輸入到GIS中，然后變成柵格數(shù)據(jù)，通過(guò)柵格計(jì)算器，輸入各種條件，就能夠生成符合條件的區(qū)域。當(dāng)然，這一切都要基于之前的數(shù)據(jù)采集要具有一定的準(zhǔn)確性。上面只是一個(gè)小方面的的體現(xiàn)，空間疊加分析法在城市規(guī)劃中的作用主要是用于城市的用地布局、城市用地適宜性評(píng)價(jià)以

8、及土地利用規(guī)劃。在路網(wǎng)確定的前提下，影響城市空間格局的建設(shè)用地類(lèi)型主要為居住用地、工業(yè)用地和公共設(shè)施用地。因此，在建設(shè)用地布局之前，主要是對(duì)這三大類(lèi)型用地的空間適宜性作出評(píng)價(jià)。將各種影響因子輸入GIS中，能得出相應(yīng)的結(jié)果，然后再根據(jù)結(jié)果調(diào)整及優(yōu)化城市的用地的空間適宜性評(píng)價(jià)。用地布局相應(yīng)的也是一樣的，它相當(dāng)于是對(duì)所有用地進(jìn)行選址。而此時(shí)如何確定對(duì)于各種用地的影響因子以及其所占權(quán)重就顯得比較重要了，這直接會(huì)影響到結(jié)果的準(zhǔn)確性。3.2緩沖區(qū)分析法緩沖區(qū)分析是用來(lái)確定不同地理要素的空間鄰近性和鄰近程度的一類(lèi)重要的空間操作。緩沖區(qū)分析主要是可以對(duì)于點(diǎn)線面的要素設(shè)定一個(gè)緩沖半徑，得到相應(yīng)的緩沖區(qū)域。其中點(diǎn)

9、的緩沖區(qū)域?yàn)閳A，線的緩沖區(qū)域?yàn)閹?，面的緩沖區(qū)域?yàn)楦蟮拿?。其在城市?guī)劃中的作用如：道路規(guī)劃中建立緩沖區(qū)以確定道路兩邊若干距離內(nèi)的土地利用性質(zhì)；水源的污染與防治，為水源建立緩沖區(qū)；污染源周邊用地的控制，根據(jù)緩沖區(qū)確定其污染程度的等級(jí)；城市的自然保護(hù)區(qū)的建立，城市CBD區(qū)域的影響范圍，中心城市周邊區(qū)域人口的吸引力等等。3.3泰森多邊形分析可以用于基于Voronoi圖測(cè)度指標(biāo),研究農(nóng)村居民點(diǎn)的主要集聚區(qū)域，通過(guò)一個(gè)區(qū)域的要素建立一個(gè)多邊形來(lái)代表整個(gè)多邊形的要素，根據(jù)一個(gè)自然村莊的主要人員集結(jié)區(qū)來(lái)預(yù)測(cè)整個(gè)村莊的布局。3.4數(shù)字地形分析法這種方法主要是將輸入的數(shù)據(jù)建立一個(gè)數(shù)字模型，可以讓人更加直觀的感

10、覺(jué)整個(gè)城市空間。建立好模型后，可以通過(guò)一系列操作了解到其表面狀況如等高線、坡度、坡向、視域嗎，填挖方計(jì)算等等。這些可以運(yùn)用在城市規(guī)劃中的道路選線、水系選線，確定城市的防洪區(qū)域等等。3.5網(wǎng)路分析法其含有的基本要素有鏈、障礙、拐角點(diǎn)、中心、站點(diǎn)。它可以運(yùn)用到一些關(guān)于選線的問(wèn)題，如某地有很多超市，可以建立緩沖區(qū)得到附近一定區(qū)域內(nèi)的超市數(shù)量，然后根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分析確定距離此地最近或者最經(jīng)濟(jì)的路線到達(dá)一個(gè)超市。在城市規(guī)劃中，它可以對(duì)對(duì)地理網(wǎng)絡(luò)(如交通網(wǎng)絡(luò))、城市基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)(如各種網(wǎng)線、電力線、電話(huà)線、供排水管線等)進(jìn)行地理分析和模型化。也可以對(duì)于城市的地址匹配和資源分配進(jìn)行分析。小結(jié)上面只是淺談一下個(gè)人對(duì)

11、空間分析對(duì)城市規(guī)劃的作用，用了較多例子，很是淺顯。但是空間分析作為GIS中的核心技術(shù)方法，不僅能用于城市土地分區(qū)功能規(guī)劃、城市人口數(shù)量控制與預(yù)測(cè)、城市發(fā)展結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)與分析、城市經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)建模與預(yù)測(cè)、城市交通構(gòu)架與評(píng)價(jià)、城市資源利用與合理分配等諸多方面，而且對(duì)于自然與城市結(jié)構(gòu)演變、城市中環(huán)境發(fā)展趨勢(shì)和城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與配置以及城市中物質(zhì)、能量和信息的交換具有高效、準(zhǔn)確、合理的預(yù)測(cè)與決策支持作用。其在城市規(guī)劃中主要作用在以下：第一：比較分析。主要分析城市規(guī)劃要素的時(shí)間序列與空間序列的變化。通過(guò)比較分析，發(fā)現(xiàn)要素在不同時(shí)期的數(shù)量變化、空間分布的模式及其演變。為規(guī)劃人員提供更加詳細(xì)的規(guī)劃信息以供決策，并把

12、握城市空間發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律以及未來(lái)的時(shí)空演變趨勢(shì)。第二：統(tǒng)計(jì)分析。主要是對(duì)城市規(guī)劃要素的非空間信息的分析。運(yùn)用回歸分析、相關(guān)分析和主成分分析等方法，確定數(shù)據(jù)庫(kù)屬性之間存在的函數(shù)關(guān)系或相關(guān)關(guān)系，應(yīng)用于城市規(guī)劃中的單因素不同狀況統(tǒng)計(jì)、多因素交叉統(tǒng)計(jì)和頻率統(tǒng)計(jì)等運(yùn)算。第三：預(yù)測(cè)分析。根據(jù)城市發(fā)展的時(shí)空演變規(guī)律，使用各類(lèi)預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)一定時(shí)期內(nèi)人口規(guī)模、城市土地利用、城市災(zāi)害、區(qū)域增長(zhǎng)等的發(fā)展變化趨勢(shì)以及空間演變過(guò)程。在預(yù)測(cè)分析的基礎(chǔ)上，可以制定正確的預(yù)測(cè)措施來(lái)引導(dǎo)城市結(jié)構(gòu)要素在空間上的合理布局和組合。第四：優(yōu)化分析。制定合理的城市規(guī)劃涉及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政治、環(huán)境等諸多要素，優(yōu)化分析就是通過(guò)對(duì)大量規(guī)劃數(shù)據(jù)的綜合與概括，在多因素綜合影響的條件下，在多種規(guī)劃方案中選擇最優(yōu)的規(guī)劃方案或發(fā)展目標(biāo)。城市土地利用功能區(qū)劃、城市功能區(qū)劃、規(guī)劃方案評(píng)價(jià)、環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)等問(wèn)題都可以進(jìn)行優(yōu)化分析。第五：規(guī)劃模擬。它是以可視化方法模擬規(guī)劃方案的實(shí)施過(guò)程，通過(guò)擴(kuò)展分析和指標(biāo)統(tǒng)計(jì)等方法，從模擬的結(jié)果中直觀地了解規(guī)劃方案實(shí)施以后的城市狀況、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及其空間機(jī)構(gòu)與形態(tài)。參