GIS在城市规划中的应用

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概述

GIS（地理信息系统）对于城市规划是一项重要的技术。它可以在城市规划的各个阶段发挥重要的作用，包括专题制图（图框、图例、风玫瑰）、空间叠加技术分析（现状容积率统计、城市用地适宜性评价）、三维分析技术（三维场景模拟、地形分析和构建、景观视域分析）、交通网络分析技术（交通网络构建、设施服务区分析、设施优化布局分析、交通可达性分析）、空间研究分析（空间句法、空间格局分析）、规划信息管理技术（规划管理信息系统、规划信息资源管理）等，尤其在空间分析研究和规划管理信息系统中甚至有着不可替代的作用。

现状调研阶段，利用GIS管理现状数据（例如土地使用现状数据、道路数据、市政设施数据等）。

利用手持GIS设备辅助现场勘测。融合GPS（全球定位系统）、RS（遥感）和GIS的手持设备可以告诉规划师所处的位置和周边的地理环境，以及相关地理数据，使规划师更快、更准确的掌握现场情况。

数据模型

现状分析阶段,利用GIS的叠加分析功能，统计容积率，评价用地的适宜性；叠加分析将有关数据进行空间叠加产生一个新的数据图层，例如把建筑和地块叠加，就能使建筑要素拥有地块的属性。

制作各类现状图纸,利用空间统计功能，挖掘地理事物的空间分布规律；例如分析人口规模等。分析空间结构,对空间格局的分析首先要判断空间分布是否存在规律，即空间分布是集聚的还是发散的，或是随机的，然后还要分析空间集聚的类型，在什么区域集聚，集聚区域的位置、大小、形状等，最后还要分析集聚的原因。

空间格局分析

分析交通可达性和交通网络结构,交通可达性分析可在路网优化、土地使用规划、地价评估、区位分析等方面发挥重要作用。利用GIS精确地构建城市交通网络，包括道路线形、道路畅通情况、车速、路口禁转、单行线、高架路、路障等，然后在此基础上计算最短车行路径和设施的服务区域。

经济地理空间格局分析

利用空间相互作用模型分析城镇的吸引力和势力圈，用于行政区划调整；模拟三围地形地貌、虚拟城市场景；分析景观视域；制作城市演变的动画等。

在规划设计阶段，和城市演变模型结合起来（例如城市CA模型）预测城市演变；

通过多准则决策分析，预测不同政策条件下的用地变化。

城市三维场景快速模拟

交通网络优化，市政和公共设施布局的优化；在构建交通网络模型后，利用NetworkAnalyst模块的新建服务区功能优化某设施在服务半径内能覆盖的区域。规划景观的实时模拟；场地填挖方分析；规划制图等。

在规划实施阶段，管理规划编制成果、基础地形、市政管线以及相关的各类信息，为规划业务提供信息；利用规划管理信息系统，开展各类建设许可业务；决策时，模拟建设的三维场景，用于多方案选择和方案优化；查验项目申报是否符合相关规划等；评价、监督阶段和遥感相结合，监测城市、区域的环境变化；检查建设项目是否符合规划；检讨规划的实施效果等。

生态敏感性评价

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GIS在城市规划中应用GIS的状况和需求

在城市规划设计的前期调研工作中，如果遇到地形复杂的规划地块，可以利用GIS的空间分析功能以及规划范围内的数字高程模型数据(DEM)对规划地块进行坡度分析、坡向分析、等高线分析、流域分析等，以作为用地适宜性评价的参考依据。利用各种空间分析可以确定坡度在某个区段的范围，计算出面积，进而结合坡向分析、等高线分析、流域分析为确定建设用地的范围和布局提供依据。

做城市规划设计时，需要计算规划地块的开发强度、建筑密度、建筑面积、绿化率、人口密度、容积率等规划指标。按照常规方法，需要在CAD软件中用手工方法量取图形的面积，手工计算数量。这种方法效率低、费时间、错误率高，直接影响规划设计的质量。GIS技术将这种局面彻底改观。它以数据库技术为支持，在建库时分层处理。也就是根据数据的性质分类，性质相同或相近的归并在一起，形成一个数据层。这样可以对图形数据及其属性数据进行分析和指标量算，在很大程度上减轻了规划设计人员的体力劳动。

在平面上设计和绘制规划图纸存在许多局限性，集中在以下几方面：不能给设计人员和用户提供真实、直观、富于真实感的场景，不利于规划方案的展示；设计方案可能存在着不易发现的设计缺陷，隐藏着规划风险；设计过程周期长、效率低、资金高；由于规划设计专业性强，非专业人员和设计人员之间的沟通可能出现障碍，最终可能影响项目的实施；在宣传规划方案的效果上还有待增强。

利用三维GIS技术，规划设计人员和管理人员可以实时、交互地观察不同方案在城市环境中的效果，可以从任意角度、方向、沿任意路线对不同方案加以比较，从而为从空间角度评价建筑提供了更加直接、有效的手段，而这些是以往的平面图和建筑缩微模型所难以实现的。

如果利用三维GIS技术，就可以对规划方案与山体之间的关系进行分析，对方案的高度、体量、外观以及与整个城市的空间关系进行分析，对地下不可见的管线进行可视化分析。同时，还可以将空间数据与属性数据结合到一起，规划管理人员可以很容易的查询虚拟城市中建筑物的相关信息，结合对建筑物的空间分析，对方案的优劣进行评估，从而做出正确的判断和决策。

城市是居民的城市，居民对城市发展发表意见对规划有着十分重要的指导意义。所以规划过程中越来越强调公众参与，而GIS和WWW技术的结合(网络GIS)为其创造了十分良好的条件。

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GIS部分图纸

高程点分析：首先用湘源CAD处理好的带属性的高程点存储到相关目录，再用ARCGIS加载，利用ARCGIS地图处理中的ArcToolbox-3DAnalyst工具中TIN管理创建TIN。调整相应参数，选择高程点模块。

高程点分析

坡度分析：在高程点分析图的基础上打开属性控制面板，勾选出需要的坡度分析模块。

坡度分析

坡向分析：在高程点分析图的基础上打开属性控制面板，勾选出需要的坡向分析模块。

坡向分析

简单视线分析

通过视线分析可以直观的看出景观点的视线情况，图中线条中颜色淡的部分是视线可以通过的部分，深色是视线不能达部分。

视线分析

建筑与道路属性叠加

建筑与道路属性叠加

三维场景简单模拟（未叠合影像图）

三维场景简单模拟

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GIS学习的感悟

经过这段时间的学习，对GIS有了初步的认识。GIS在城市规划中的应用非常广泛，在今后的学习中需要深入研究。这次GIS学习的过程，我选择了纱帽村做了简单的分析，如高程分析、坡度分析、坡向分析、简单的视线分析、三维场景、三维漫游等。还有评价用地适宜性、分析交通结构和可达性、分析空间结构等些图纸没有深入。这段时间GIS学习主要有如下几点感悟：

1、首先，我们得了解CAD与GIS之间的转换。这就要求我们首先在湘源控规里面处理好CAD图纸，需要分析的图层尽量避免断线乱线；熟悉从CAD导出然后在GIS里面添加的方法。

2、其次，我们得熟悉GIS基本工具的使用方法。GIS有很多功能，如专题制图等等多种方面。但是对于我们而言，我们只是需要GIS分析出来的图纸，对于添加图框等其他功能则了解即可。

3、在分析图纸的时候可以多去尝试不同的方法。比如说我在做高程分析的时候，选择的颜色范围不同，图纸的效果差别很大。所以说在熟悉GIS的时候可以多去试试，不要怕错，就算错过了，下次就会知道某些功能。

4、GIS与规划的结合使规划成果更加丰富。除了基本的高程分析、坡度坡向分析等，还可以添加交通网络分析图纸、三维场景分析、制作三维动画等。

5、GIS在城市规划中的应用目前只是局限于前面说的几个方面，但是只有小部分的被利用，GIS与规划的结合还需要不断的去开发去创新

通过这次学习发现GIS在城市规划成果中的作用越来越明显，学习GIS软件对于城市规划人员来讲日趋重要。GIS可能会成为城市规划创新的重要跳板。

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结语

在技术日益发达的今天，GIS的成功应用需要规划师，GIS专业人才，政府等各方面的大力协作，为规划提供更多适用的规范化的专业应用模块，尽快解决困扰GIS应用的组织问题。同时，数据共享已成为GIS应用中不可阻挡的趋势和解决数据获取问题的最佳方法，在政府的大力支持下建立标准化的统一的共享的城市综合信息数据库或城市知识系统成为未来的必然。

文章转载于：水经注GIS

整理  /  文泉

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