GIS在城市规划中的应用.doc

北京交通大学地理信息系统应用结课论文 专业：摄影测量与遥感姓名：王京学号：15121151指导老师：胡吉平电话IS技术在城市规划中的应用摘要城市规划是指导城市建设,促进社会经济发展的“龙头”,是城市建设和管理的依据,在城市的建设和发展过程中处于十分重要的地位。但随着社会经济的发展,计算机与网络技术迅速推广,数字化产品得到广泛应用,信息化浪潮正从根本上改变着人们的生产、生活方式,影响着城市的发展模式、体系结构和环境资源,给城市规划带来了巨大的冲击,传统的规划管理手段已经不能满足城市发展的需要。因此,为适应发展需要,必须开展以GIS技术为核心的城市规划信息系统的建设,综合利用城市空间信息,为城市规划、建设、管理与决策提供服务,提高城市规划管理的水平,促进城市管理的现代化。文中将就城市规划信息系统建设中的一些主要问题和应用进行讨论，以及对GIS的前景作出分析。旨在探索在城市规划工作中如何更加合理、有效地应用GIS技术。关键字：城市规划 GIS技术目录1.概述42.城市规划42.1 城市规划的概念42.2 城市规划的主要内容53.城市规划与GIS53.1 GIS在规划过程中的应用54.GIS在规划中的应用74.1 GIS提供规划直观和理性的工具74.2 GIS对规划数据的存储管理与分析功能74.3 GIS在信息采集及数据库建设中的应用84.4 GIS在城市三维可视化中的应用84.5 GIS在模拟预测中的应用94.6 在分析决策支持中的应用94.7 在规划管理中的应用94.8 GIS在动态城市规划、规划管理方面的作用104.9 地图编辑及制作105.应用中存在的问题105.1 国内传统规划方式的约束105.2 城市规划本身性质的限制115.3 人才问题115.4 GIS的应用软件的通用性115.5 数据利用率较低116.GIS在城市规划中的应用展望116.1 公共平台、规划管理信息系统和网站群的融合126.2 城建政府电子政务与城市规划管理信息系统的融合127.结语131. 概述地理信息系统(Geographic Information System，简称GIS)是在计算机软、硬件系统支持下，对地理空间数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的计算机系统。GIS的主要功能是:数据采集与输入、数据编辑与更新、数据存储与管理、空间查询与分析、空间决策支持、数据显示与输出。随着GIS的快速发展，它被广泛的应用于资源环境管理、道路交通管理、城市规划、灭害监测、医疗卫生、军事和国防等领域。城市规划(Urban Planning)研究城市的未来发展、城市的合理布局和综合安排城市各项工程建设的综合部署，是一定时期内城市发展的蓝图，是城市管理的重要组成部分，是城市建设和管理的依据。20世纪80午代以来，我国的GIS快速发展并广泛应用于刹_会中许多领域与部门，城市规划是GIS应用的主要领域之一。GIS作为一种先进的辅助工具，为城市规划提供了更为科学的城市海量数据管理与分析、工程选址城市环境监测等方法。2. 城市规划2.1 城市规划的概念 城市规划是一门科学，它是随着社会、经济和工程技术的发展而发展起来的，是随着人们的审美观点、对生活环境的追求目标的不断提高而发展起来的。不同的社会经济、历史背景下，对城市规划有不同的理解和定义:英国强调城市规划与改建的目的，不仅仅在于安排好城市形体城市中的建筑、街道、公园、公用事业及其它的各种要求，而且更重要的在于实现社会与经济目标；美国则认为城市规划是一门科学、一种艺术、一种政策活动，它设计并指导空间的和谐发展，以满足社会和经济的需要；日本主张城市规划是城市空间布局、建设城市的技术手段，旨在合理地、有效地创造出良好的生活与活动环境；而我国则认为，城市规划是为了实现一定时期内城市的经济和社会发展目标，确定城市性质、规模和发展方向，合理利用城市土地，协调城市空间布局和进行各项建设的综合部署和全面安排。城市规划的任务在于综合研究和确定城市性质、规模和发展状态，统筹安排各项建设用地，合理配置城市各项基础设施，处理好远期发展与近期建设的关系，指导城市合理发展。从城市的整体和长远利益出发，合理和有序地配置城市空间资源，通过空间资源配置，提高城市的运作效率，促进经济和社会的发展，确保城市的经济和社会与生态环境相协调，增强城市发展的可持续性，建立各种引导机制和控制规则，确保各项建设活动与城市发展目标相一致，通过信息提供，促进城市房地产市场的有序和健康的运作。2.2 城市规划的主要内容目前国内城市规划部门的主要工作内容大致分为城市规划和专项规划两大部分。城市规划又分为区域规划、市域规划、总体规划、分区规划等工作；专项规划包括交通规划、基础设施规划、服务设施规划景观规划和历史文化保护规划等。从近十年的历史看,最大量的工作是总体规划和修建性详细规划。在综合规划方面,控制性详细规划的作用将越来越大,分区规划会在特大城市受到重视。区域、市域规划因体制的原因,其重视的程度不够。专项规划方面,和各个城市的实际情况、人才、经费的承受能力。有密切的联系。从中央政府的行政管理部门,到城市规划学术界,目前都在呼吁增加城市规划工作内容。城市建设规划涉及的因素非常多,开发新城要征用土地,改建旧城要拆迁安置,同时需要基础设施、公共服务设施的配套。在开发建设活动中,如果不注意各工程项目之间的协调,就可能造成混乱,而采用GIS对各种信息进行管理,并基于此进行分析和辅助决策,可以有效地防止这种混乱的局面的出现。3. 城市规划与GIS3.1 GIS在规划过程中的应用城市规划作为一种社会的、政府的行动,是一个动态的过程。其过程可用下图表示(如图1)。图1城市规划的内容现在城市规划设计的主要工作是编制规划方案和少量的背景研究。首先,在编制规划方案时,为满足规划管理功能,GIS平台具备强大的绘图功能,可以绘制用地红线图、建筑红线图,可以实现管线的横剖、纵剖等断面分析,可以输出符合标准的地形图、规划图,可支持影像数据的处理,与流行的关系数据库(MS SQLServer、Oracle)结合,可以处理大数据量的图形,运行速度符合应用需要,系统具有三维图形分析功能等等。其次,背景研究也将会更密切的和GIS应用联系起来。在规划方案的实施控制方面,GIS也可以用于项目建设计划的审查、方案评价、土地开发控制、协调各个建设部门的关系等等。有关规划实施管理工作,事实上要超出直接的城市规划行政部门的范围,如土地管理、房产管理、基础设施管理、环境管理、投资管理、开发管理等等,都可认为是城市规划部门实施管理工作的延伸。GIS可以与管理信息系统(MIS)系统结合,实现真正的图表管一体化,可以灵活地实现基础图形、基础属性、一书两证的案卷之间的图数互访;有拓扑逻辑结构,便于发挥GIS的特长,可充分扩展系统的分析和决策能力;GIS平台使用方便,规划管理部门人员可自己维护规划管理系统的地图数据;数据接口开放,可以接受Auto-CAD等其他数据格式,并保证数据的完整性。这些对间接城市规划部门来说,GIS应用将有很大的潜力,将会促进直接城市规划部门的GIS应用,还可在数据共享上带来极大的方便,可大大丰富直接规划部门的信息来源。有了GIS后,也可促进这些间接规划管理部门更加紧密地依靠城市规划来开展他们的工作。最后,监督反馈也是规划的重要延伸,它要了解事物的真实发展动态,并把现实情况和原先的管理措施相对比,和原先的规划方案相对比,和原先对背景、环境的估计、预测以及愿望相对比,从而及时地调整自己的行动。利用GIS在信息收集,数据输入,数据库管理,以及空间查询、分析上的功能,规划、管理、研究人员可以更及时而全面地掌握事物在时间、空间上的变化,做出更迅速、更准确的反应,监督规划的实施,控制城市的发展。以规划部门为例,GIS能帮助业务人员完成从报建到发证的全部业务工作,如提出规划设计要点、填写经办审查意见,填写输入输出表格、画图、起草文件、逐级审批、部门会签、发“两证一书”等,同时提供地图数据资料库,方便业务人员对规划业务和各类地图的查阅。通过对规划设计部门数字化入机的总平图信息的实时计算,将其与报送数据的差值列出,同时可以进行多个规划设计方案的比较,辅助业务管理人员决策,以减少人为因素对规划决策的不利影响。GIS可以方便地实现点击图上地物查询其属性信息,或给定属性值查看满足该条件地物的空间分布情况的双向查询功能。同时,可以直接从图上查询周边各类红线的审批情况,实现灵活的图数互查的功能。4. GIS在规划中的应用4.1 GIS提供规划直观和理性的工具CAD在城市规划中应用广泛，CAD主要是把设计过程和结果用数据库管理，用图形、图像来表达它小需要刘地图及其相关属性进行综合管理，也小需要复杂的叠合、查询功能，因此其图形能力强而相对属性数据的管理能力较弱只能作为绘图软件GIS具有对空间数据与属性数据的统一管理与分析能力，极大的丰富了规划设计手段和成果，直观而理性的空间分析模块可以辅助规划师刘规划力案进行模拟、选择和评估，从而优选优化设计，弥补了原来城市规划纯图形、纯文字、定量分析与定性分析脱节的缺陷使空间数据的图形表达与属性数据的空间分析有了很大的提高，为城市规划提供了一个直观和理性的工具。4.2 GIS对规划数据的存储管理与分析功能GIS具有海量数据的存储和管理功能，支持多种表现形式的空间数据，提供良好的数据维护更新能力四，以及查询、叠合、分类、网络、邻近、数字高程模型等空间信息的查询和分析能力，刘城市规划管理具有重要的意义。按照传统的力式，规划部门或者是利用文件的力式，或者采用目前流行的数据库力式来管理规划数据缺陷是小具各空间查询定位能力。而GIS技术完全解决了上述问题，基于GIS建立的城市规划空间数据库有综合的信息平台，极大的力便了规划数据的存储与管理，在规划数据管理上有着广阔的应用前景。4.3 GIS在信息采集及数据库建设中的应用从城市规划的内容不难看出，城市规划首先要收集和调查基础资料包括城市的基础地形图数据规划控制性数据，也有规划的现状数据和城市的属性数据等!GIS在这一环节与遥感相结合，可高效地完成影像的定位和地图校准工作，实现区域精确定位、有利于快速、高效的采集信息，如：可利用遥感影像在GIS软件中将其土地分类、专题特征的提取和面积测算等，了解城市的土地利用现状的基本情况进而形成城市规划现状的基础数据！城市规划是以城市现状作为其设计与管理的基础，就城市管理本身而言，它是一个复杂的系统工程，因此，进行城市规划信息系统建设的首要工作就是建立城市规划数据库，动态地存储和管理城市空间信息及各种规划专题信息等基础数据，为城市规划提供综合性的信息服务!在城市规划数据库的基础上，建立城市规划的空间分析模型，提供决策支持，实现城市规划管理的科学化与智能化!GIS在这一环节的重要作用既是运用GIS技术将大量的基础信息和专业信息进行数据建库建设，实现空间信息和属性信息的一体化管理与可视化表现，提供方便的信息查询和统计工具!4.4 GIS在城市三维可视化中的应用传统的城市规划设计主要采用平而的图纸设计或CAD平而设计，无法给工作人员和用户提供形象的场景感和直观的印象近午来，随着都市圈、城市猎人、E都市等三维仿真电子地图的涌现，三维地图逐渐走进大众的视野。相比二维GIS，三维GIS为空间信息的展示提供了更丰富、逼真的平台，将抽象难懂的空间信息直观化和可视化，人们结合自己相关的常识和经验就可以理解，从而做出准确而快速的判断。城市规划中的空间信息化主要用于景观仿真长期以来，平面图、剖面图、透视图以及实体模型一直是城市规划中空间信息可视化的基本方法20世纪60年代末，开始利用了计算机表达图形的研究细致、真实的反映了城市现实和规划远景的三维可视化技术成为规划人追求的热点日前发展的最快的三维可视化技术是虚拟现实技术(VR)和增强现实技术(AR)，以期实现实时三维图形产生、多传感器交互、高分辨率显示，能让操作者随时改变视角、位置、路线，观察由计算机产生的城市环境，使人沉浸在虚拟的显示环境中，并与它发生交互作用。4.5 GIS在模拟预测中的应用城市规划的研究城市发展战略，预测发展规模，拟定城市分期建设的技术经济指标!在这一环节，采用数学模型对城市综合环境及发展进行预测，为未来发展提供科学依据，如区域城镇发展趋势和城市化水平预测城市用地和人口预测等，一般是利用回归分析、因素叠置分析的模式进行!先通过回归方程进行数据预测，然后利用GIS的空间叠置分析功能缓冲区分析拓扑分析等将所有的要素预测状况进行综合分析，从而得出相对合理的预测结果，关键在于回归模型的建立及其与GIS的结合!同时可通过GIS相关功能模块的基础上，通过GIS的二次开发实现城市环境演变动态模拟与预测!4.6 在分析决策支持中的应用确定城市功能的空间布局，合理选择城市的各项用地，并考虑城市空间的长远发展方向及其以后的规划工作等决策问题，是城市持续发展的关键性问题!在这一环节，GIS在市政工程选址、布局等方面均有运用!如GIS在公共设施选址中的具体应用，利用GIS协助大型超市的选址工作，首先利用GIS对人口密度、出行分布、公交路线周围环境等进行数据建库，其次对现状路网密度、出行距离和时间、交通可达性、公交服务半径进行合理性评价，结合专业软件进行城市交通的规划预测、出行分布和流量分配决定选择超市的开设地点。4.7 在规划管理中的应用GIS和日常管理几乎是形影不离!在管理初期可以将所有信息录入数据库，建立城市环境数据信息数据库，可以实现对GIS数据管理、质量检验、查询、显示、统计、数据更新等方面功能；与影像相结合实现环境信息的叠加，实现对环境信息及时掌握，实现城市环境信息的统一管理，通过数据库及监测技术掌控环境变化，及时发现问题，尤其在城市建设用地审批阶段，可借助GIS空间分析技术，使审批人员可以很快地统计出所圈地块的面积及有关属性信息，了解周围的环境、工程布局、占用土地情况等等为规划管理提供高效服务!目前GIS结合遥感影像已经应用于执法监察工作中，利用遥感卫星数据与历史数据进行比对分析，重点发现土地利用的变化区域，结合现场勘察资料，可以较为客观科学的进行执法!4.8 GIS在动态城市规划、规划管理方面的作用城市信息更新的速度随着城市化进程不断加快，规划的制定与修编周期大大缩短，要求城市信息具有良好的现实性，对信息的处理具有实时性。GIS由于具有数据更新的快捷性，空间分析的实时性的特点，对城市规划的动态调整提供了良好的技术支持借助GIS的作用，可以对城市规划的实施进行监督和反馈然后迅速的根据实施状况对规划力案进行调整，使城市规划处于一个通畅的良性循环过程中。4.9 地图编辑及制作随着计算机的出现，电子地图的利用率越来越高，电子地图的方便组合移动、缩放、携带、传送、编辑修改等特点更适合各行各业的需求，因此电子地图已经成为规划土地交通水利等行业首选的工具!城市规划本身也包含的多种图，如现状图区位图规划图评价图等!传统的线划地图不仅建立周期长，更新困难，而且比较抽象，已经从原始信息中筛去了很多环境成分!因此，利用GIS的专题制图功能，可将城市变化过程用直观的图件形式予以显示、制作5. 应用中存在的问题5.1 国内传统规划方式的约束目前，在城市规划的实际工作领域，仍以传统的规划为主，对背景分析趋势预测、论证、影响评价的要求不高，在规划编制的工作与成果中体现得并不多!5.2 城市规划本身性质的限制城市规划本身包含了社会和物质两方面因素的内容，有些问题存在着主观性、随机性和抽象性的特点!在目前的社会经济发展水平和经济政治体制下，人们规划的重点仍是解决形态布局的问题，方案的选择政策的制定主观影响因素强!同时，城市规划工作的具体过程是不固定的，很多工作的内容不规范!而GIS的运行需要一个固定和绝对的环境，这也对GIS的应用提出了挑战使 GIS处理比较困难!因此，城市规划的特性决定了GIS在城市规划中应用的局限。5.3 人才问题人才问题是重要的制约因素计算机技术引人到城市规划行业，往往是从非规划专业人员开始的，有些人从习惯的角度进行规划，往往懂计算机的不懂规划、懂规划的不懂计算机，这些都对GIS的应用带来很大影响。5.4 GIS的应用软件的通用性GIS的软件有多重，在规划人员做规划时往往发生今年用一套软件明年用另一套软件导致本来就不懂计算机的规划人员应用难度很大并且数据的类型不统一甚至数据在相互转换间容易丢失内容等，建议各类规划或者数据尽量使用统一的数据格式。5.5 数据利用率较低各类数据资源不能共享使数据不能在不同的部门机构组织集团之间共享交换使用，降低了数据的利用率，提高了整个系统的平均费用，从而提高了社会的总费用。6. GIS在城市规划中的应用展望6.1 公共平台、规划管理信息系统和网站群的融合数字城市是当前城市信息化建设的热点。从技术的角度看,数字城市是以空间信息为核心的城市信息系统体系。这里的空间信息是指与空间地理位置相关的数据及对应的人文、社会经济信息,城市信息系统体系则是指相互联系的大量的城市信息系统的有机结合体。所谓有机结合体,是指数字城市中的各个信息系统遵循共同的基础数据,并在一定的程度上相互补充、相互兼容。从实际应用的角度看,数字城市则是一个基于网络环境的城市空间信息服务体系。数字城市建设的任务就是利用现代高科技手段,充分采集、整合和挖掘城市各种信息资源(特别是空间信息资源),建立面向政府、企业、社区和公众服务的信息平台、信息应用系统以及政策法规保障体系等。综上所述,未来规划管理信息系统的应用应该是建立在与公众平台、各应用网站群的融合基础上的。6.2 城建政府电子政务