摘要：簡(jiǎn)述目前GIS技術(shù)在我國(guó)規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域的現(xiàn)狀，探索GIS技術(shù)在山地規(guī)劃設(shè)計(jì)中的一些應(yīng)用，如地形分析、坡度坡向分析、視線(xiàn)控制與視覺(jué)感受分析等，希望將新技術(shù)、新方法引入城市規(guī)劃，帶來(lái)一些新的思路。

　　關(guān)鍵詞：山地規(guī)劃 GIS 城市規(guī)劃

　　Abstract: Summarize the situation of GIS technology application in urban planning in China. Some research with GIS technology in mountainous region planning such as terrain analysis, slope analysis and aspect analysis are made in this paper.

　　Key words: Mountainous region planning, GIS, Urban planning

　　當(dāng)前在城市規(guī)劃編制工作中有一種不良的現(xiàn)象，即過(guò)分追求圖面效果，而對(duì)其內(nèi)在分析很少，其目的是迎合領(lǐng)導(dǎo)、委托方，片面追求經(jīng)濟(jì)效益。新技術(shù)、新方法(如地理信息系統(tǒng))應(yīng)用于城市規(guī)劃是一種必然趨勢(shì)，其從理性的角度、定量的分析入手，使規(guī)劃決策更加科學(xué)、合理。

　　1．目前我國(guó)GIS應(yīng)用于城市規(guī)劃領(lǐng)域現(xiàn)狀

　　地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System）,簡(jiǎn)稱(chēng)GIS，問(wèn)世于20世紀(jì)60年代后期，GIS作為一項(xiàng)新技術(shù)應(yīng)用于中國(guó)的城市規(guī)劃開(kāi)始于80年代中期。GIS有著十分強(qiáng)大的管理空間信息的功能，并且可以把社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、人口等屬性信息與地表空間位置相連，以組成完整的規(guī)劃信息數(shù)據(jù)庫(kù)。方便查詢(xún)、管理、分析、調(diào)用和顯示；同時(shí)GIS也提供了許多地埋空間分析功能如圖層疊加、緩沖區(qū)、最佳路徑、自動(dòng)配準(zhǔn)等。GIS可應(yīng)用于城市規(guī)劃領(lǐng)域的各個(gè)方面，從設(shè)計(jì)到管理，從前期資料收集整理到成果出圖，從小范圍的詳細(xì)規(guī)劃到大的區(qū)域規(guī)劃，從綜合性的總體規(guī)劃到專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃，從項(xiàng)目選址到可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略制定。不同用戶(hù)不同的階段又有不同的應(yīng)用重點(diǎn)，如在規(guī)劃管理部門(mén)主要應(yīng)用GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)功能，以查詢(xún)顯示為主。而在設(shè)計(jì)部門(mén)則要用到GIS的空間分析功能，其在GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上加入規(guī)劃專(zhuān)業(yè)分析模塊[1]。舉例如用GIS生成土地適應(yīng)性分析圖輔助規(guī)劃方案的制定，如筆者曾做的科研工作 ，GIS技術(shù)輔助武漢市木蘭生態(tài)旅游區(qū)生態(tài)敏感性與適宜度分析，利用 AutoCAD軟件、Automap軟件、ArcView軟件完成 ，為武漢市木蘭生態(tài)旅游區(qū)的用地提供科學(xué)合理決策依據(jù)。總之GIS引入城市規(guī)劃領(lǐng)域，可以提高規(guī)劃工作的效率，改善規(guī)劃成果的準(zhǔn)確性和合理性，同時(shí)能監(jiān)控城市發(fā)展?fàn)顩r及時(shí)調(diào)整制定城市發(fā)展戰(zhàn)略。

　　目前，在我國(guó)城市規(guī)劃領(lǐng)域，GIS主要應(yīng)用于管理部門(mén)，如許多城市規(guī)劃局建立的城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)，其作為城市規(guī)劃行業(yè)的GIS應(yīng)用系統(tǒng)，以解決建設(shè)項(xiàng)目“一書(shū)兩證”的規(guī)劃審批為核心，是為土地管理服務(wù)的，最基本的是把規(guī)劃管理部門(mén)批準(zhǔn)的用地許可資料記錄到圖形、屬性數(shù)據(jù)庫(kù)里，可隨時(shí)查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)，提高了工作效率[2]。GIS真正應(yīng)用于規(guī)劃設(shè)計(jì)分析（區(qū)別于規(guī)劃管理）還較少，大部分僅僅局限于科學(xué)研究。我國(guó)規(guī)劃編制單位（如城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院）在計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面還僅僅是畫(huà)圖，而根本沒(méi)有用到GIS強(qiáng)大的空間分析功能，以輔助規(guī)劃決策。造成這種狀況的原因涉及到許多技術(shù)和非技術(shù)因素，現(xiàn)分析如下：

　　1) GIS應(yīng)用很大程度上取決于適當(dāng)?shù)姆治鰯?shù)據(jù)的取得及合理的數(shù)據(jù)組織。城市是一個(gè)復(fù)雜的巨系統(tǒng)，其涉及城市、社會(huì)的方方面面，其信息量極大，且城市每天都在更新，變化，其信息是動(dòng)態(tài)的，時(shí)刻變化的。城市地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)是信息系統(tǒng)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，其數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)投資巨大，見(jiàn)效時(shí)間長(zhǎng)，且需及時(shí)更新、維護(hù)，才能真正充分發(fā)揮其功效。據(jù)估計(jì)在GIS應(yīng)用中80％的時(shí)間和投資都是花費(fèi)在數(shù)據(jù)收集和整理上。目前，我國(guó)的規(guī)劃設(shè)計(jì)單位大部分沒(méi)有為自己服務(wù)的信息中心，即沒(méi)有數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)，一些城市已經(jīng)建設(shè)的信息中心并沒(méi)有和規(guī)劃設(shè)計(jì)單位相聯(lián)，所以規(guī)劃設(shè)計(jì)單位數(shù)據(jù)的獲取更加困難，只能依靠手工收集、錄入數(shù)據(jù)，規(guī)劃師的大部份精力用在數(shù)據(jù)收集、錄入和處理上，而非GIS分析中，這更抑制了GIS應(yīng)用的發(fā)展。

　　2)目前，我國(guó)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)院的大部分規(guī)劃工作人員在傳統(tǒng)的城市規(guī)劃方面，知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)很豐富，但對(duì)GIS在城市規(guī)劃中的應(yīng)用了解很少，而GIS專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)，缺少解決實(shí)際城市規(guī)劃問(wèn)題的專(zhuān)業(yè)模地，缺乏友好的用戶(hù)界面，不易掌握。

　　3)我國(guó)的規(guī)劃設(shè)計(jì)單位基本上是企業(yè)化管理的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)作模式，即個(gè)人的完成工作量大，則收入高。而利用GIS需要數(shù)據(jù)收集、處理、分析等，需花費(fèi)很多的時(shí)間，并且許多規(guī)劃設(shè)計(jì)人員對(duì)GIS不了解，對(duì)其有抵觸傾向，這樣，更加壓制了GIS在規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

　　2．GIS技術(shù)在山地規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　我國(guó)是一個(gè)多山的國(guó)家，有差不多半數(shù)以上的城鎮(zhèn)都位于丘陵與山地上，山地區(qū)最顯著的特征之一地形的復(fù)雜性，這給山地地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施（特別是交通設(shè)施）和城市建設(shè)帶來(lái)了較大困難，但也正是由于這豐富多變的地形孕育了山地多姿多彩的自然景觀(guān)與人文景觀(guān)，為規(guī)劃師設(shè)計(jì)提供了很大的創(chuàng)意發(fā)揮空間。在這種地形復(fù)雜的情況下，詳細(xì)的地形分析是規(guī)劃師進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)的首要條件。在本文中嘗試?yán)肎IS技術(shù)在規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其在山地規(guī)劃中的應(yīng)用進(jìn)行一些初步探索，以期提供一些新的方法和思路。

　　2．1 地形地勢(shì)分析

　　地形條件是城市用地條件分析的一個(gè)重要的因素之一，在山地地區(qū)地形條件顯得有為重要。地形條件對(duì)規(guī)劃布局、平面結(jié)構(gòu)和空間布置有顯著的影響。不同的地形條件對(duì)其規(guī)劃布局，道路的走向、線(xiàn)形，各種工程的建設(shè)，以及建筑的組合布置，城市的輪廓、形態(tài)等都有一定的影響。如河谷地帶、水網(wǎng)地帶和丘陵地帶有不同的布局結(jié)構(gòu)。

　　因此，在規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先對(duì)地形進(jìn)行分析研究,尤其是山地地區(qū)地形的分析，能指導(dǎo)規(guī)劃師掌握其結(jié)構(gòu)和方位，幫助規(guī)劃師對(duì)各種不同的用地、空間以及其它因素與地形的內(nèi)在結(jié)構(gòu)保持一致。

　　圖1 地勢(shì)分析圖

　　利用GIS繪制的“地形分析圖”，并結(jié)合更直觀(guān)的由數(shù)字高程模型建立的三維透視圖，地形的分析變得很容易。地勢(shì)分析圖以地面的高度為基準(zhǔn)，用不同的色調(diào)表示不同的高度，如深色調(diào)代表較大的高度地帶，而淺色調(diào)則代表較小的高度地帶。圖1是由柵格方法（grid）建立的地形分析圖。由地形分析圖，我們可對(duì)整個(gè)地區(qū)有一個(gè)整體的直觀(guān)的印象，如圖1，其地勢(shì)由西北向東南逐漸變高。

　　在GIS地形分析圖的基礎(chǔ)上，并依據(jù)地形、地貌與建筑功能特性的關(guān)系，把適于表現(xiàn)山地形態(tài)特征的一類(lèi)住宅用地和商住用地均安排在山坳、山坡，而把需要以山體為背景的行政辦公、旅館也用地、二類(lèi)居住用地布置在山麓，其它一些建筑密度和體量較大且人流量大的用地安排在較平緩的地帶[3]。

　　2．2 坡度坡向分析

　　地面的坡度，即高程的變化率，利用GIS可繪制“坡度分析圖”，坡度分析圖是表達(dá)和了解某一特殊地形結(jié)構(gòu)的手段。坡度分析圖以斜坡坡度為基準(zhǔn)，用不同的色調(diào)表示不同的坡度，如深色調(diào)一般代表較大的坡度，而淺色調(diào)則代表較緩的坡度（圖2）

　　圖2 坡度分析圖

　　坡度分析圖的價(jià)值在于它能為某一地區(qū)不同坡度的土地利用方式提供決策依據(jù)。例如，對(duì)于居民用地來(lái)說(shuō)，其分析步驟應(yīng)如下進(jìn)行：0?1％斜坡，太平坦不利于排水；1?5％斜坡，理想的地形條件，只需要最小程度的挖方；5?10%斜坡，需要一定的工程量；10?15%斜坡，住宅單元需呈錯(cuò)層狀，并與等高線(xiàn)相平行，以減少挖填土方量，同時(shí)還需建造擋土墻；大于15%的斜坡，住宅需采用特殊的建筑方式進(jìn)行修建，如支撐式工程。可以結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)不同的地形坡度、坡向采取不同的建筑形式，針對(duì)坡度較大的地區(qū)，可采取錯(cuò)層、跌落、掉層、吊腳等形式。

　　也可利用GIS可繪制“坡向分析圖”，坡向分析圖將地面坡度的朝向用不同的色調(diào)表示，可將坡度的朝向分為平坦、東、西、南、北或平坦、東、西、南、北、東北、西北、東南、西南等不同的等級(jí)。坡向影響到建筑的通風(fēng)、采光。如在炎熱地區(qū)，住宅適合建在面對(duì)主導(dǎo)風(fēng)向、背對(duì)日照的地方，而寒冷地區(qū)則希望背對(duì)主導(dǎo)風(fēng)向，面對(duì)日照，這和坡向密切相關(guān)。

　　利用坡度坡向分析具體應(yīng)用如下：

　　1）利用GIS的地圖查詢(xún)（map query）分析出適合某類(lèi)用地的地帶

　　坡度對(duì)規(guī)劃與建設(shè)有著多方面的影響。如在平地常要求不小于0.3%的坡度，以利于地面水的排除、匯集和減少排水管道的設(shè)置。但地形過(guò)陡將出現(xiàn)水土沖刷的問(wèn)題。地形坡度的大小對(duì)道路的選線(xiàn)、縱坡的確定以及土石方工程量的影響有為顯著。城市的各項(xiàng)設(shè)施對(duì)用地的坡度都有要求。

　　如圖3，可分析出坡度小于5%的用地，這為建設(shè)用地的選擇提供決策依據(jù)。同樣，可分析出滿(mǎn)足某類(lèi)用地坡向條件的地帶，例如在園林綠化中，不同的植物對(duì)光的要求并不同，這種差異在幼年期尤其明顯。根據(jù)這種差異性把園林植物分為陽(yáng)性植物（如懸鈴木，松樹(shù)、刺槐、黃連木）和耐蔭植物（如杜英、枇杷）兩大類(lèi)。陽(yáng)性植物只宜種在向陽(yáng)地帶，耐蔭植物能種在光線(xiàn)不足和背陰的地帶。利用GIS坡向查詢(xún)分析可為園林植物種類(lèi)的選擇提供依據(jù)。當(dāng)然，也可以分析出既滿(mǎn)足某一坡度要求又滿(mǎn)足某一坡向要求的綜合查詢(xún)。

　　圖3 坡度查詢(xún)

　　2） 利用GIS坡度坡向分析圖綜合分析對(duì)日照間距的影響

　　建筑之間的間距．是應(yīng)該滿(mǎn)足相應(yīng)的日照標(biāo)準(zhǔn)的，即我們所說(shuō)的日照間距。一般的一系列規(guī)劃指標(biāo)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)字，皆指平坦地區(qū)的規(guī)劃指標(biāo)，而在山地地區(qū)的詳細(xì)規(guī)劃中，規(guī)劃師不應(yīng)忽視坡度與坡向因素對(duì)規(guī)劃指標(biāo)的影響。在坡地上布置房屋，在同樣的日照情況下由于坡度、坡向的不同， 日照間距將會(huì)隨之變化（圖4）。利用GIS坡度坡向分析圖可對(duì)日照間距進(jìn)行綜合的分析，對(duì)坡度較大且向陽(yáng)坡地帶建筑的間距可適當(dāng)縮小或建筑的高度可相應(yīng)增大，而坡度較大的北坡則建筑的間距應(yīng)適當(dāng)加大。

　　圖4 坡度坡向的變化導(dǎo)致日照間距的變化

　　3）可以把坡度分析圖作聚類(lèi)分析，其可作為用地適宜性與生態(tài)敏感性分析的一個(gè)因子，為用地決策提供科學(xué)依據(jù)。

　　2．3 視線(xiàn)控制與視覺(jué)感受分析

　　1）視線(xiàn)控制

　　山地控制性詳細(xì)規(guī)劃中，一般對(duì)建筑實(shí)行高度控制，其目的是為了弱化建筑，強(qiáng)化自然，避免在城市主要干道兩側(cè)密集建設(shè)遮擋山體的高層建筑，尋求建筑與山景的“視覺(jué)和諧”（Visual Congruity），以強(qiáng)化城區(qū)空間和山景的融洽關(guān)系。傳統(tǒng)的控制指標(biāo)如建筑高度、建筑密度、容積率、其靈活性較大，不便于掌握。對(duì)于山地地區(qū)，尤其是山水特色的城市而言，由于要妥善處理建筑和山體的關(guān)系，因此，對(duì)建筑要實(shí)行嚴(yán)格的豎向控制。

　　利用GIS建立起來(lái)的數(shù)字高程模型（DEM），可做出城區(qū)主要干道的背景??自然山體的輪廓線(xiàn)，依據(jù)此輪廓線(xiàn)可確定建筑的控制高度（圖5），控制高度確定的原則一是建筑與山體高度之比，二是建筑組合的美學(xué)原則，三是建筑的功能性質(zhì)要求。綜合協(xié)調(diào)三者的關(guān)系，可確定建筑的控制高度。但是，豎向控制線(xiàn)是一個(gè)在限值范圍內(nèi)的變化幅度的控制概念，不等于建筑輪廓線(xiàn)，也就是說(shuō)，建筑不得超過(guò)豎向控制線(xiàn)，但可以在豎向控制線(xiàn)內(nèi)根據(jù)需要作一定的調(diào)整，這保證了建筑設(shè)計(jì)既有一定的高度控制約束，又有一定的靈活性，其目的在于確保建筑與山體的和諧關(guān)系，構(gòu)建山地建筑的基本框架。 按此控制要求，建筑設(shè)計(jì)和建設(shè)就不會(huì)失控，優(yōu)美的山景就不會(huì)被淹沒(méi)[4]。

　　圖5 建筑高度控制

　　2）閉合空間視覺(jué)感受分析

　　人的視平線(xiàn)高于四周景物的空間是開(kāi)敞空間。開(kāi)敞空間中所見(jiàn)到的景物是開(kāi)朗風(fēng)景。開(kāi)朗風(fēng)景，目光宏遠(yuǎn)，心胸豪放。人的視平線(xiàn)被四周屏障的空間是閉合空間，閉合空間中所見(jiàn)到的景物是閉鎖風(fēng)景。屏障物的頂部與游人得視線(xiàn)所成角度愈大，則閉合性愈強(qiáng)。反之，所成角度愈小，則閉合性愈小。閉鎖風(fēng)景，近景感染力強(qiáng)，四面景物有琳瑯滿(mǎn)目的效果[5]。

　　閉合空間的大小與周?chē)拔锔叨鹊谋壤P(guān)系，決定它的閉合度。閉合度的大小對(duì)欣賞者的感受有很大的影響，閉合度太小，則顯得過(guò)于空曠，反之，閉合度過(guò)大，則顯得過(guò)于封閉。一般來(lái)說(shuō)，在閉合空間中，風(fēng)景視線(xiàn)的處理，如仰角小于6度，景物有空曠疏遠(yuǎn)感；仰角在13度左右時(shí)，景物有親切感，藝術(shù)欣賞價(jià)值較高；仰角大于18度時(shí)，則空間閉塞，景物使人感到壓抑；例如：西湖三面環(huán)山，仰角為2?3度，在比例上顯得山不夠高。頤和園的昆明湖邊看西山，仰角為4度，山高與湖面之比，比西湖要好。懷柔水庫(kù)，由大壩向西望，三面諸山仰角為4.30?5度，山高與湖面之比又比昆明湖強(qiáng)。

　　圖6 閉合空間視覺(jué)感受分析

　　利用GIS可對(duì)閉合空間進(jìn)行視覺(jué)感受分析，如圖6，其為從C點(diǎn)到D點(diǎn)（參圖7）的視覺(jué)路線(xiàn)圖，由此圖可分析出閉合度的大小，可進(jìn)一步分析欣賞者的視覺(jué)感受。

　　3）可視區(qū)域分析

　　利用GIS數(shù)字高程模型，可以檢驗(yàn)?zāi)滁c(diǎn)相對(duì)周?chē)鷧^(qū)域的可視性，如圖7，從A點(diǎn)向B點(diǎn)方向觀(guān)望的視覺(jué)分析，可分析出可視區(qū)域與不可視區(qū)域。

　　圖7 可視區(qū)域分析

　　4) 三維立體直觀(guān)感受分析

　　利用GIS三維模擬技術(shù)可以很快、很方便的生成三維立體透視圖，起到沙盤(pán)模型的作用，供人們從各種不同的角度觀(guān)察地形的起伏變化。可以將其它信息如道路、河流、建筑物等在同一畫(huà)面上顯示出來(lái)（圖8），以便于規(guī)劃師立體直觀(guān)的分析建筑物與地形、山體、河流之間等是否和諧，各建筑物之間是否和諧等。同時(shí)，可以查詢(xún)建筑的層數(shù)、高度、性質(zhì)等屬性信息。

　　圖8 三維立體分析(動(dòng)態(tài)畫(huà)面中的一幅)

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　　作者:段義猛

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