摘要：簡(jiǎn)述目前GIS技術(shù)在我國規劃設計領(lǐng)域的現狀，探索GIS技術(shù)在山地規劃設計中的一些應用，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)、新方法引入城市規劃，帶來(lái)一些新的思路。

　　關(guān)鍵詞：山地規劃 GIS 城市規劃

　　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

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

　　1．目前我國GIS應用于城市規劃領(lǐng)域現狀

　　地理信息系統（Geographic Information System）,簡(jiǎn)稱(chēng)GIS，問(wèn)世于20世紀60年代后期，GIS作為一項新技術(shù)應用于中國的城市規劃開(kāi)始于80年代中期。GIS有著(zhù)十分強大的管理空間信息的功能，并且可以把社會(huì )、經(jīng)濟、人口等屬性信息與地表空間位置相連，以組成完整的規劃信息數據庫。方便查詢(xún)、管理、分析、調用和顯示；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、最佳路徑、自動(dòng)配準等。GIS可應用于城市規劃領(lǐng)域的各個(gè)方面，從設計到管理，從前期資料收集整理到成果出圖，從小范圍的詳細規劃到大的區域規劃，從綜合性的總體規劃到專(zhuān)項規劃，從項目選址到可持續發(fā)展戰略制定。不同用戶(hù)不同的階段又有不同的應用重點(diǎn)，如在規劃管理部門(mén)主要應用GIS空間數據庫功能，以查詢(xún)顯示為主。而在設計部門(mén)則要用到GIS的空間分析功能，其在GIS空間數據庫的基礎上加入規劃專(zhuān)業(yè)分析模塊[1]。舉例如用GIS生成土地適應性分析圖輔助規劃方案的制定，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)旅游區的用地提供科學(xué)合理決策依據�？傊瓽IS引入城市規劃領(lǐng)域，可以提高規劃工作的效率，改善規劃成果的準確性和合理性，同時(shí)能監控城市發(fā)展狀況及時(shí)調整制定城市發(fā)展戰略。

　　目前，在我國城市規劃領(lǐng)域，GIS主要應用于管理部門(mén)，如許多城市規劃局建立的城市規劃管理信息系統，其作為城市規劃行業(yè)的GIS應用系統，以解決建設項目“一書(shū)兩證”的規劃審批為核心，是為土地管理服務(wù)的，最基本的是把規劃管理部門(mén)批準的用地許可資料記錄到圖形、屬性數據庫里，可隨時(shí)查詢(xún)、統計，提高了工作效率[2]。GIS真正應用于規劃設計分析（區別于規劃管理）還較少，大部分僅僅局限于科學(xué)研究。我國規劃編制單位（如城市規劃設計研究院）在計算機應用方面還僅僅是畫(huà)圖，而根本沒(méi)有用到GIS強大的空間分析功能，以輔助規劃決策。造成這種狀況的原因涉及到許多技術(shù)和非技術(shù)因素，現分析如下：

　　1) GIS應用很大程度上取決于適當的分析數據的取得及合理的數據組織。城市是一個(gè)復雜的巨系統，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。城市地理信息系統的數據庫建設是信息系統的重點(diǎn)和難點(diǎn)，其數據庫建設投資巨大，見(jiàn)效時(shí)間長(cháng)，且需及時(shí)更新、維護，才能真正充分發(fā)揮其功效。據估計在GIS應用中80％的時(shí)間和投資都是花費在數據收集和整理上。目前，我國的規劃設計單位大部分沒(méi)有為自己服務(wù)的信息中心，即沒(méi)有數據庫的建設，一些城市已經(jīng)建設的信息中心并沒(méi)有和規劃設計單位相聯(lián)，所以規劃設計單位數據的獲取更加困難，只能依靠手工收集、錄入數據，規劃師的大部份精力用在數據收集、錄入和處理上，而非GIS分析中，這更抑制了GIS應用的發(fā)展。

　　2)目前，我國城市規劃設計院的大部分規劃工作人員在傳統的城市規劃方面，知識、經(jīng)驗很豐富，但對GIS在城市規劃中的應用了解很少，而GIS專(zhuān)業(yè)性較強，缺少解決實(shí)際城市規劃問(wèn)題的專(zhuān)業(yè)模地，缺乏友好的用戶(hù)界面，不易掌握。

　　3)我國的規劃設計單位基本上是企業(yè)化管理的市場(chǎng)經(jīng)濟運作模式，即個(gè)人的完成工作量大，則收入高。而利用GIS需要數據收集、處理、分析等，需花費很多的時(shí)間，并且許多規劃設計人員對GIS不了解，對其有抵觸傾向，這樣，更加壓制了GIS在規劃設計中的應用。

　　2．GIS技術(shù)在山地規劃設計中的應用

　　我國是一個(gè)多山的國家，有差不多半數以上的城鎮都位于丘陵與山地上，山地區最顯著(zhù)的特征之一地形的復雜性，這給山地地區基礎設施（特別是交通設施）和城市建設帶來(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)，為規劃師設計提供了很大的創(chuàng )意發(fā)揮空間。在這種地形復雜的情況下，詳細的地形分析是規劃師進(jìn)行規劃設計的首要條件。在本文中嘗試利用GIS技術(shù)在規劃設計領(lǐng)域，尤其在山地規劃中的應用進(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，在山地地區地形條件顯得有為重要。地形條件對規劃布局、平面結構和空間布置有顯著(zhù)的影響。不同的地形條件對其規劃布局，道路的走向、線(xiàn)形，各種工程的建設，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構。

　　因此，在規劃設計過(guò)程中，首先對地形進(jìn)行分析研究,尤其是山地地區地形的分析，能指導規劃師掌握其結構和方位，幫助規劃師對各種不同的用地、空間以及其它因素與地形的內在結構保持一致。

　　圖1 地勢分析圖

　　利用GIS繪制的“地形分析圖”，并結合更直觀(guān)的由數字高程模型建立的三維透視圖，地形的分析變得很容易。地勢分析圖以地面的高度為基準，用不同的色調表示不同的高度，如深色調代表較大的高度地帶，而淺色調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，我們可對整個(gè)地區有一個(gè)整體的直觀(guān)的印象，如圖1，其地勢由西北向東南逐漸變高。

　　在GIS地形分析圖的基礎上，并依據地形、地貌與建筑功能特性的關(guān)系，把適于表現山地形態(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”，坡度分析圖是表達和了解某一特殊地形結構的手段。坡度分析圖以斜坡坡度為基準，用不同的色調表示不同的坡度，如深色調一般代表較大的坡度，而淺色調則代表較緩的坡度（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不同坡度的土地利用方式提供決策依據。例如，對于居民用地來(lái)說(shuō)，其分析步驟應如下進(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�？梢越Y合實(shí)際情況，根據不同的地形坡度、坡向采取不同的建筑形式，針對坡度較大的地區，可采取錯層、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。坡向影響到建筑的通風(fēng)、采光。如在炎熱地區，住宅適合建在面對主導風(fēng)向、背對日照的地方，而寒冷地區則希望背對主導風(fēng)向，面對日照，這和坡向密切相關(guān)。

　　利用坡度坡向分析具體應用如下：

　　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

　　坡度對規劃與建設有著(zhù)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置。但地形過(guò)陡將出現水土沖刷的問(wèn)題。地形坡度的大小對道路的選線(xiàn)、縱坡的確定以及土石方工程量的影響有為顯著(zhù)。城市的各項設施對用地的坡度都有要求。

　　如圖3，可分析出坡度小于5%的用地，這為建設用地的選擇提供決策依據。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，不同的植物對光的要求并不同，這種差異在幼年期尤其明顯。根據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。當然，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日照間距的影響

　　建筑之間的間距．是應該滿(mǎn)足相應的日照標準的，即我們所說(shuō)的日照間距。一般的一系列規劃指標的經(jīng)驗數字，皆指平坦地區的規劃指標，而在山地地區的詳細規劃中，規劃師不應忽視坡度與坡向因素對規劃指標的影響。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日照間距進(jìn)行綜合的分析，對坡度較大且向陽(yáng)坡地帶建筑的間距可適當縮小或建筑的高度可相應增大，而坡度較大的北坡則建筑的間距應適當加大。

　　圖4 坡度坡向的變化導致日照間距的變化

　　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。

　　2．3 視線(xiàn)控制與視覺(jué)感受分析

　　1）視線(xiàn)控制

　　山地控制性詳細規劃中，一般對建筑實(shí)行高度控制，其目的是為了弱化建筑，強化自然，避免在城市主要干道兩側密集建設遮擋山體的高層建筑，尋求建筑與山景的“視覺(jué)和諧”（Visual Congruity），以強化城區空間和山景的融洽關(guān)系。傳統的控制指標如建筑高度、建筑密度、容積率、其靈活性較大，不便于掌握。對于山地地區，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，對建筑要實(shí)行嚴格的豎向控制。

　　利用GIS建立起來(lái)的數字高程模型（DEM），可做出城區主要干道的背景——自然山體的輪廓線(xiàn)，依據此輪廓線(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)內根據需要作一定的調整，這保證了建筑設計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，構建山地建筑的基本框架。 按此控制要求，建筑設計和建設就不會(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，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。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，四面景物有琳瑯滿(mǎn)目的效果[5]。

　　閉合空間的大小與周?chē)�景物高度的比例關(guān)系，決定它的閉合度。閉合度的大小對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，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。

　　圖6 閉合空間視覺(jué)感受分析

　　利用GIS可對閉合空間進(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）可視區域分析

　　利用GIS數字高程模型，可以檢驗某點(diǎn)相對周?chē)鷧^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，可分析出可視區域與不可視區域。

　　圖7 可視區域分析

　　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�？梢詫⑵渌�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、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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　　同濟大學(xué)等合編城市園林綠地規劃1983 中國建筑工業(yè)出版社

　　作者:段義猛

　　(轉自“http://www.ylstudy.com/thread-10100-1-1.html)