GIS在国外环境及景观规划中的应用

1、.：.；GIS在国外环境及景观规划中的运用GIS即地理信息系统(Geographic Information System)，经过了40年的开展，到今天曾经逐渐成为一门相当成熟的技术，并且得到了极广泛的运用。尤其是近些年，GIS更以其强大的地理信息空间分析功能，在环境及景观规划工程中发扬着越来越重要的作用。 1背景1.1 定义GIS的定义是随着其技术的不断提高及运用领域的不断拓宽而在不断地完善的。不同领域也因研讨对象及角度的不同而各有偏重，如数据库类GIS、制图出版类GIS、实时监测类GIS以及综合信息处置类GIS等。目前最为广泛接受的定义为：GIS是“一个搜集、储存、分析和传播地球上关于某一

2、地域信息的系统，该系统包括相关的硬件、软件、数据、人员、组织及相应的机构安排。其中“搜集、储存、分析和传播是一个完好的GIS所必需具备的四大功能，即“输入、存贮、操作和分析、表达输出1。1.2 开展GIS技术作为一门与计算机相关的技术，在暂短的时间里产生了宏大的提高，主要有如下5个方面的缘由2、3：(1)计算机硬件价钱的不断下降；运转速度的不断提高；存储才干的不断添加以及PC机与任务站的提高。(2)软件技术的开展。操作系统图形界面的出现，使得操作界面更直接，更友好；并且开发出了适用于桌面操作系统的GIS运用程序，而价钱也在走向“可以被接受，如ArcView3.2在美国的价钱不超越1 200美圆

3、。(3)各国家及其各级政府机构，尤其是美国，破费了宏大的人力、物力和财力，不仅成立了相关的信息机构(PLSS、USGS、NSDC、NCGIA)，建立起了庞大的资源信息数据库，提供廉价的信息数据，而且还制定了相应的政策、规范、法令法规 (SDTS)。(4)Internet对社会生活的强力浸透，使资源共享成为真正能够。(5)GIS本身提供了一个将信息综合汇总，分析处置，从而使人们更便利地寻觅处理诸如热带雨林消逝、城市蔓延、人口过剩等一系列复杂问题的方法。同时，人们认识到，与地理相关的或以地理方式描画表达的信息，一直影响和限制着人们的决策行为。2GIS与环境规划实际主题图及图层的拆分重叠，不仅是GI

4、S产生及展现技术的根底，同时也影响着美国许多环境设计巨匠的设计理念。因此，某种程度上可以说，GIS技术的开展与某些领域尤其是环境规划设计领域的实际是相互促进的。2.1 顺应性分析模型与GIS顺应性分析模型是土地景观规划及场地设计中运用非常广泛的一种实际及方法。它是由美国当代最具影响力的土地及景观规划巨匠之一、著名景观建筑师伊安麦克哈格(Ian McHarg)于20世纪60年代中期提出的。其中心便是对自然、政治、经济、文化等要素进展定量的分析，从而在了解当地情况、现有政策、经济现状、环境科学及在适宜的开发实际的根底上，对土地适于不同开发利用的才干做出相关评价4。笔者在阅读有关实际时惊奇地发现，麦

5、克哈格在其实际中所采用的图层重叠系统分析方法千层饼方式(Layer-cake model)与GIS经过空间数据建立主题图层，并利用空间分析功能得出相关结论的理念几乎完全一致：(1)搜集信息建立图层GIS可以就搜集到的有关自然、政治、经济、文化等空间数据信息，建立与工程相关的(植被、水体、地形、土壤、所属权、行政区域划分、规划分区)，以点、线、面对象构成的不同主题图层。并且还可以根据需求，合并、拆分图层及控制图层的可视与否。(2)评价主题显示结果由于GIS视图中，点、线、面对象所代表的，是与之相连的属性数据信息，因此，设计者可以根据本人的专业知识及阅历，根据属性，准确地对主题图层中的主题分级、显

6、示，并随意编辑代表这些主题的图例，赋予它们不同的方式(例如线的粗细、方式，点的大小，特殊图案标志)、颜色、图案填充、透明度等。(3)寻求结论利用空间分析功能，GIS可以很容易地将满足一定条件的空间区域衔接在一同，组成新的主题图层，而一切相关属性坚持不变。(4)动态修正由于在GIS中组成视图的点、线、面对象与数据之间坚持着动态的衔接，因此可以根据实践情况，将变动的规划大纲数据随时加以调整，对分析结果进展实时修正5。2.2 环境廊道概念与GIS现WU-MADISON声誉退休教授、著名景观建筑师菲利普路易斯(Philip. H. Lewis)，是美国另一位颇具影响力的土地及景观规划巨匠，环境廊道概念

7、(Environmental, Educational, Ecological, Esthetic, Exercise Way简称E-Way)的提出者。早在50年代中期，他就认识到：假设想为子孙后代保管一分自然及文化遗产，就必需尽快对一些敏感的环境构成进展确认，并建立起一套图纸及资源目录档案。只需这样，人们才干对那些区域实施必要的维护，以使其免遭未来开发的不利影响。因此，他将景观类型分类为：地域性的坡地、湿地、地上水、矿产资源、植被等。路易斯以为，这些根本的类型可以成为指点未来开展的“决议要素。经过在一个一致的系统里将这些水体、湿地、地形坡度、植被分布等分别绘制成图，然后叠加起来，研讨者可以划

8、分出所谓“环境廊道，然后便可以利用这条环境廊道，建立起有关指点未来开展研讨的重点区域6。该实际中整个环境廊道由4方面变量来定义：地上水、湿地、陡坡(12.5%)及其他(森林、野生动物栖息地、联邦政府所辖的公园、公/私维护地、冲积平原、草原等)。(1)建立水体层运用GIS中缓冲区分析这一功能，在GIS数据化的线条图中建立环境廊道。即将原有数据信息构成的点、线、面，按一定间隔 扩展成相应的多边形，比如可以产生一个距某条河流100m的缓冲区，以控制建筑工程、坚持水土、维护植被。至于缓冲区的宽度，可以根据水质、流速以及河流本身的宽度等要素来控制。(2)建立湿地层关键要使现有的数字化的湿地系统图与其他主

9、题图层相吻合，包括投影方式、坐标系统、单位、准确度等，这是GIS工程建立的根底。(3)建立陡坡层利用正相图像产生该区域地表模型，并将这一地表模型转化成光栅文件，然后计算出坡度。GIS空间分析功能是完成此工程的关键。利用这一功能，创建栅格网络文件，并直接分析计算栅格网络中的每个格，从而确定相邻栅格的平均坡度。利用坡度图，运用质疑功能，可以建立新的栅格网络来表示具有某一坡度范围的区域(如坡度在12.5%以上的区域)。(4)建立环境廊道以上3个主题层，分别确立了用于创建环境廊道的根本对像要素图形。这样，当将3个主题图层叠加到一同时，重叠部分就构成了特征多样并且鲜明的线形环境廊道。GIS还可以自动衔接

10、相邻的其他对象要素，并填充小的间隙，以扩展廊道区域。然后我们就可以利用这个环境廊道图，规划优先维护地域。3GIS在新的环境资源规划中的运用3.1密西根半岛东端景观变化分析景观方式的分析，曾经成为资源管理者及科学家们在讨论当代大范围环境问题时所必需面对的问题。但目前有关这些生态单元的方式、组成及其他特征的定量描画还很缺乏。而定量和定性描画景观构造(方式及组成)将有助于对生态单元的认识，以及详细景观决策的框架体系确实立。GIS强大的数据处置及空间分析功能，使对于景观构造的定量分析变得更加便利、准确、科学。3.1.1 背景图1按照自然地理学类似性划分的半岛东端地貌类型组合组团该工程是由美国威斯康星州

11、立大学麦迪逊分校景观园林系珍妮特休伯纳哥(Janet Silbernagel)教授主持完成的。其目的是在长辈学者研讨成果的根底上，经过对景观构造(方式及组成)定量的信息或景观特征指数的搜集和总结，补充现存的对于研讨区域内地貌组合的定性的描画，并对历史与如今的各种地貌组合组团中景观分布情况加以比较。课题组以地貌组合组团为根本比较单元，来控制大范围的自然地理构成方式，并强调了对于这些单元的认识及它们在景观资源规划管理中的运用价值。课题以密西根半岛东端为研讨对象。3.1.2 研讨方法(1)数据搜集地貌组合的建立经过运用合理的主题选择、重叠图层、临近对象要素分析及交融、亚主题的选择等GIS空间分析功能

12、，对相关数据(地形、地理学、土壤、地方性气候、大湖及开放水系、流域、植被)进展分析，从而在半岛东端的6个生态亚区中划分出100多个地貌组合的大致分区。利用GIS相关功能，将100多个地貌组合按主要的地形特征划分成8个地貌组合组团：岩床组合组团、低地及沙质湖平原组合组团、冰川石碓根底组合组团、冰川砂石地组合组团、泥质湖平原组合组团、地表冰湖石碓组合组团、过渡混合组合组团、内陆湖组合组团(图1)。而该项研讨只对其中内部相对稳定的，并且也是反复出现的岩床组合组团、低地及沙质湖平原组合组团、冰川石碓根底组合组团、冰川砂石地组合组团进展分析。搜集有关现有立地情况及历史立地情况现有立地情况数据分辨率为60

13、-m的卫星图片；而历史立地情况数据那么土地总局的测绘结果。(2)数据分析为了更好地了解景观方式及组成，该工程对那些最能表达各地貌组合组团中或之间景观构造的景观目的作了分析，其中包括景观单元景观目的：斑块数(N)；平均斑块大小(MPS)；斑块大小变化系数(PSCV)；最大斑块指数(LPI)；斑块密度(PD)；多样性指数(SHDI)。分级单元景观目的：分级面积(CA)；斑块数(N)；平均斑块大小(MPS)；景观类似度指数(LSIM)；最大斑块指数(LPI)；斑块密度(PD)；斑块大小变化系数(PSCV)；平均外形指数(MSI)。然后就目前及历史上立地情况分别计算出：各地貌组合组团中的景观单元目的值

14、：LPI(图2A/B)，PD，SHDI；各地貌组合组团中地表覆盖类型的LSIM值；根据地表覆盖类型与地貌组合组团的函数关系计算出的PD值；根据地表覆盖类型与地貌组合组团的函数关系计算出的MSI值。最终得出相关结论。3.2 GIS在用地域域划分审核评价中的运用GIS在用地规划方面的运用，主要集中于建立数据库、扩展数学模型、进展空间分析、回答诸如“假设那么之类的问题等。而以GIS为根底的用地规划审核评价过程，不仅使这一流程更综合、更系统，而且也使得某些人为参与过程更经济、更高效。3.2.1 背景由于经济的开展及休闲文娱的需求，位于我国台北地域的YMS国家公园，也像世界上其他国家公园一样，面临着自然

15、资源维护和土地开发之间的锋利矛盾。整个YMS国家公园分为生态维护区、特殊景观区、休闲文娱区和开发区4个区域。开发区又分成适宜不同程度建立和活动的4个级别。其审核评价规范包括：地理学上不稳定的；坡度大于30的；水体质量或容量需求维护的地域为4级开发区。现存定居群；主要或2级或普通道路可到达地域为3级开发区。图2A4种地貌类型组合上，三项地被情况的景观系数(过去)图2B4种地貌类型组合上，三项地被情况的景观系数(如今)但由于从前规划者只需一个15000的地形图，而其他许多用于审核评价的数据也非常缺乏；虽然有等高线图纸，但也无法在有限的时间内人工计算出整个公园的坡度；并且有关“可进入地域、“定居区的

16、概念也非常模糊、客观。因此呵斥了旧有的分区规范与土地一切者之间分歧越来越大，致使规划部门不得不对原有规划做新的审核评价。所幸的是，目前许多相关数字化信息都已建立，因此得以利用GIS(ARC/INFO)在现有的规划分区图中确定“可进入地域、“定居区及“植被敏感地域。3.2.2 研讨方法可进入地域根据管理者的阅历，通常距道路300 m之内为可进入间隔 ，据此划出距道路300m的缓冲区作为假定“可进入地域，并运用空间分析功能将之与3级开发区图重叠。从而发现现分区图中28%的3级开发区不在假定的可进入地域中。因此需求对上述地域进展实地调查，以确定它们在现有分区图上能否被错误地分为3级；能否缺失了一些信

17、息(如未被标注的道路)。定居区首先确定建筑的中心，然后运用GIS中不规那么三角形网络(TIN)分析每一个现有的定居区，结果发现大多数定居区内的建筑间隔 约为35m。这就可以从GIS角度明确构成定居区的必要条件即建筑之间间隔 在35m之内。从而确定了定居区的概念。当然建筑数量越多，越应该被视为定居区。但这一决策过程往往是协调政策与土地拥有者之间关系的过程。因此最终的定居区分布图是以35m及7座建筑为规范绘出的。结果发现定居区中48%的面积处于如今的3级区域内。植被敏感地域根据几位植物学家的建议，山脊及山谷周围200m应被划定为“敏感地域。因此运用GIS从高差数据中确定山脊及山谷，然后再划出间隔

18、为200m的缓冲区作为“敏感地域。经过上述数据分析结果，绘出了新的分区草图；发现了能够存在问题的地域；检验了一些假定；为三四级开发区制定了能够的政策。而这些数据又将系统地进入新的一轮审核评价流程。由此可见，GIS在整个规划审核评价过程中，无疑是一个有力而必要的补充，它的运用不仅使“可进入地域、“定居区及“植被敏感地域等概念更科学而详细客观，而且，使实地调查，公众听证会等非计算机化的审核评价过程更有针对性，更高效，从而最终产生一个真实合理的分区规划7。4终了语如今，GIS已被普遍以为是一个强大的、最灵敏的决策系统，在许多国家和地域，曾经成为数据库建立、实施分析和交流的普通的媒介，以及使决策更理性

19、化的有力工具。它不仅见于大范围的城市及地域规划，自然资源维护及管理，而且国外许多与城市景观设计相关的行业也正在接受这一技术。与其他工具不同的是，GIS能深化对一些错综复杂条件情况的认识了解。当然也不能把GIS当成是一个独立的设计工具。并且它也存在着一些缺乏，如在进展景观规划设计中需求辅助一些3D建模软件，另外，目前的GIS的分析才干也是有限的。因此，必需与其他相关软件相结合。参考文献：1 Chrisman, Nicholas. Exploring Geographic Information Systems.Jon Wiley & Sons, Inc.1997.2 Clarke, Keith C. Getting Started with Geographic Information System. Upper Saddle River:Prentice Hall.2001.3 Getting to Know ArcView GIS.Cambridge