摘要：簡述目前GIS技術在我國規(guī)劃設計領域的現(xiàn)狀，探索GIS技術在山地規(guī)劃設計中的一些應用，如地形分析、坡度坡向分析、視線控制與視覺感受分析等，希望將新技術、新方法引入城市規(guī)劃，帶來一些新的思路。

　　關鍵詞：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

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

　　1．目前我國GIS應用于城市規(guī)劃領域現(xiàn)狀

　　地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System）,簡稱GIS，問世于20世紀60年代后期，GIS作為一項新技術應用于中國的城市規(guī)劃開始于80年代中期。GIS有著十分強大的管理空間信息的功能，并且可以把社會、經濟、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。方便查詢、管理、分析、調用和顯示；同時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、自動配準等。GIS可應用于城市規(guī)劃領域的各個方面，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(guī)劃到大的區(qū)域規(guī)劃，從綜合性的總體規(guī)劃到專項規(guī)劃，從項目選址到可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略制定。不同用戶不同的階段又有不同的應用重點，如在規(guī)劃管理部門主要應用GIS空間數(shù)據(jù)庫功能，以查詢顯示為主。而在設計部門則要用到GIS的空間分析功能，其在GIS空間數(shù)據(jù)庫的基礎上加入規(guī)劃專業(yè)分析模塊[1]。舉例如用GIS生成土地適應性分析圖輔助規(guī)劃方案的制定，如筆者曾做的科研工作 ，GIS技術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)的用地提供科學合理決策依據(jù)。總之GIS引入城市規(guī)劃領域，可以提高規(guī)劃工作的效率，改善規(guī)劃成果的準確性和合理性，同時能監(jiān)控城市發(fā)展狀況及時調整制定城市發(fā)展戰(zhàn)略。

　　目前，在我國城市規(guī)劃領域，GIS主要應用于管理部門，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應用系統(tǒng)，以解決建設項目“一書兩證”的規(guī)劃審批為核心，是為土地管理服務的，最基本的是把規(guī)劃管理部門批準的用地許可資料記錄到圖形、屬性數(shù)據(jù)庫里，可隨時查詢、統(tǒng)計，提高了工作效率[2]。GIS真正應用于規(guī)劃設計分析（區(qū)別于規(guī)劃管理）還較少，大部分僅僅局限于科學研究。我國規(guī)劃編制單位（如城市規(guī)劃設計研究院）在計算機應用方面還僅僅是畫圖，而根本沒有用到GIS強大的空間分析功能，以輔助規(guī)劃決策。造成這種狀況的原因涉及到許多技術和非技術因素，現(xiàn)分析如下：

　　1) GIS應用很大程度上取決于適當?shù)姆治鰯?shù)據(jù)的取得及合理的數(shù)據(jù)組織。城市是一個復雜的巨系統(tǒng)，其涉及城市、社會的方方面面，其信息量極大，且城市每天都在更新，變化，其信息是動態(tài)的，時刻變化的。城市地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫建設是信息系統(tǒng)的重點和難點，其數(shù)據(jù)庫建設投資巨大，見效時間長，且需及時更新、維護，才能真正充分發(fā)揮其功效。據(jù)估計在GIS應用中80％的時間和投資都是花費在數(shù)據(jù)收集和整理上。目前，我國的規(guī)劃設計單位大部分沒有為自己服務的信息中心，即沒有數(shù)據(jù)庫的建設，一些城市已經建設的信息中心并沒有和規(guī)劃設計單位相聯(lián)，所以規(guī)劃設計單位數(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應用的發(fā)展。

　　2)目前，我國城市規(guī)劃設計院的大部分規(guī)劃工作人員在傳統(tǒng)的城市規(guī)劃方面，知識、經驗很豐富，但對GIS在城市規(guī)劃中的應用了解很少，而GIS專業(yè)性較強，缺少解決實際城市規(guī)劃問題的專業(yè)模地，缺乏友好的用戶界面，不易掌握。

　　3)我國的規(guī)劃設計單位基本上是企業(yè)化管理的市場經濟運作模式，即個人的完成工作量大，則收入高。而利用GIS需要數(shù)據(jù)收集、處理、分析等，需花費很多的時間，并且許多規(guī)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(guī)劃設計中的應用。

　　2．GIS技術在山地規(guī)劃設計中的應用

　　我國是一個多山的國家，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雜性，這給山地地區(qū)基礎設施（特別是交通設施）和城市建設帶來了較大困難，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與人文景觀，為規(guī)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(guī)劃師進行規(guī)劃設計的首要條件。在本文中嘗試利用GIS技術在規(guī)劃設計領域，尤其在山地規(guī)劃中的應用進行一些初步探索，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。地形條件對規(guī)劃布局、平面結構和空間布置有顯著的影響。不同的地形條件對其規(guī)劃布局，道路的走向、線形，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、水網地帶和丘陵地帶有不同的布局結構。

　　因此，在規(guī)劃設計過程中，首先對地形進行分析研究,尤其是山地地區(qū)地形的分析，能指導規(guī)劃師掌握其結構和方位，幫助規(guī)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，我們可對整個地區(qū)有一個整體的直觀的印象，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(jù)地形、地貌與建筑功能特性的關系，把適于表現(xiàn)山地形態(tài)特征的一類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，對于居民用地來說，其分析步驟應如下進行：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，并與等高線相平行，以減少挖填土方量，同時還需建造擋土墻；大于15%的斜坡，住宅需采用特殊的建筑方式進行修建，如支撐式工程�？梢越Y合實際情況，根據(jù)不同的地形坡度、坡向采取不同的建筑形式，針對坡度較大的地區(qū)，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、采光。如在炎熱地區(qū)，住宅適合建在面對主導風向、背對日照的地方，而寒冷地區(qū)則希望背對主導風向，面對日照，這和坡向密切相關。

　　利用坡度坡向分析具體應用如下：

　　1）利用GIS的地圖查詢（map query）分析出適合某類用地的地帶

　　坡度對規(guī)劃與建設有著多方面的影響。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置。但地形過陡將出現(xiàn)水土沖刷的問題。地形坡度的大小對道路的選線、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(jù)。同樣，可分析出滿足某類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(jù)這種差異性把園林植物分為陽性植物（如懸鈴木，松樹、刺槐、黃連木）和耐蔭植物（如杜英、枇杷）兩大類。陽性植物只宜種在向陽地帶，耐蔭植物能種在光線不足和背陰的地帶。利用GIS坡向查詢分析可為園林植物種類的選擇提供依據(jù)。當然，也可以分析出既滿足某一坡度要求又滿足某一坡向要求的綜合查詢。

　　圖3 坡度查詢

　　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．是應該滿足相應的日照標準的，即我們所說的日照間距。一般的一系列規(guī)劃指標的經驗數(shù)字，皆指平坦地區(qū)的規(guī)劃指標，而在山地地區(qū)的詳細規(guī)劃中，規(guī)劃師不應忽視坡度與坡向因素對規(guī)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， 日照間距將會隨之變化（圖4）。利用GIS坡度坡向分析圖可對日照間距進行綜合的分析，對坡度較大且向陽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分析，其可作為用地適宜性與生態(tài)敏感性分析的一個因子，為用地決策提供科學依據(jù)。

　　2．3 視線控制與視覺感受分析

　　1）視線控制

　　山地控制性詳細規(guī)劃中，一般對建筑實行高度控制，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“視覺和諧”（Visual Congruity），以強化城區(qū)空間和山景的融洽關系。傳統(tǒng)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(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系，因此，對建筑要實行嚴格的豎向控制。

　　利用GIS建立起來的數(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，依據(jù)此輪廓線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原則，三是建筑的功能性質要求。綜合協(xié)調三者的關系，可確定建筑的控制高度。但是，豎向控制線是一個在限值范圍內的變化幅度的控制概念，不等于建筑輪廓線，也就是說，建筑不得超過豎向控制線，但可以在豎向控制線內根據(jù)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失控，優(yōu)美的山景就不會被淹沒[4]。

　　圖5 建筑高度控制

　　2）閉合空間視覺感受分析

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

　　閉合空間的大小與周圍景物高度的比例關系，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，則顯得過于空曠，反之，閉合度過大，則顯得過于封閉。一般來說，在閉合空間中，風景視線的處理，如仰角小于6度，景物有空曠疏遠感；仰角在13度左右時，景物有親切感，藝術欣賞價值較高；仰角大于18度時，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 閉合空間視覺感受分析

　　利用GIS可對閉合空間進行視覺感受分析，如圖6，其為從C點到D點（參圖7）的視覺路線圖，由此圖可分析出閉合度的大小，可進一步分析欣賞者的視覺感受。

　　3）可視區(qū)域分析

　　利用GIS數(shù)字高程模型，可以檢驗某點相對周圍區(qū)域的可視性，如圖7，從A點向B點方向觀望的視覺分析，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) 三維立體直觀感受分析

　　利用GIS三維模擬技術可以很快、很方便的生成三維立體透視圖，起到沙盤模型的作用，供人們從各種不同的角度觀察地形的起伏變化。可以將其它信息如道路、河流、建筑物等在同一畫面上顯示出來（圖8），以便于規(guī)劃師立體直觀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，可以查詢建筑的層數(shù)、高度、性質等屬性信息。

　　圖8 三維立體分析(動態(tài)畫面中的一幅)

　　參考文獻：

　　韓筍生,彭震 GIS在國外城市規(guī)劃中的應用國外城市規(guī)劃2001/1

　　宋小冬,葉嘉安地理信息系統(tǒng)及其在城市規(guī)劃與管理中的應用 1995.10 科學出版社

　　吳天謀山地居住區(qū)特色塑造探析—以重慶“融僑錦江城”概念規(guī)劃為例規(guī)劃師2001/1

　　余柏椿利用性保護山水特色的控制規(guī)劃方法初探——以宜昌市五龍片區(qū)控制性詳細規(guī)劃為例城市規(guī)劃 2000/4

　　同濟大學等合編城市園林綠地規(guī)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)