1、GIS在城市规划中的应用1什么是什么是GIS？地理信息系统（地理信息系统（GIS,Geographic Information System）是在计算机硬、软件系统支持下，对现）是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环境）的研究和变迁的各类空间实世界（资源与环境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，它作为集计算机科学、地理学、测绘遥感学、统，它作为集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管环境科
2、学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科而迅速地兴起和发理科学为一体的新兴边缘学科而迅速地兴起和发展起来。展起来。1 基于基于GIS的用地评价方法的用地评价方法(1)选取评价因素,建立因素集U(2)设计评价标准,构造评价集V(3)确定因素权重(4)确定贡献函数值(5)将用地划分成合适的评价单元,建立评价矩阵,求取基于评价单元的评价分值.土地适宜性评价 例 市区择房分析（1）寻找的区域满足以下条件：离主要交通要道200米，以减少噪音 在商业中心的服务范围之内，服务范围以商业中 心规模来确定 距名牌高中750米之内，以便小孩上学便捷 （2）对每个条件进行缓冲区分析，将符合条件
3、的区 域取值为1，不符合条件的取值为0，得到各自的分值图 （3）运用空间叠置分析对上述4个图层叠加求和，并 分等定级，确定合适的区域 2 数字高程模型（数字高程模型（DEM）从数字地形分析的复杂性角度，DEM地形分析可分为基本地形信息计算和复杂地形信息计算两类。基本地形信息主要包括坡度、坡向、地表粗糙度、地形起伏度、剖面曲率、平面曲率等地形描述因子；复杂地形分析包括可视区域分析、地形特征提取、水系特征分析等。数字高程模型（数字高程模型（DEM）朱家峪DEM数字高程模型（数字高程模型（DEM）查询高度、坡度、和坡向生成坡度和坡向图数字高程模型（数字高程模型（DEM）创建等高线进行通视分析 通视区
4、域以绿线显示，不通视区域以红线显示。数字高程模型（数字高程模型（DEM）视场的计算数字高程模型（数字高程模型（DEM）创建剖面图3D GIS的城市空间规划分析方法的城市空间规划分析方法DEM是城市三维建筑模型建立的基础,城市三维建筑模型的建立必须以DEM作为高度参照基准才能体现真实的高度。视线通廊作为景观设计的重要控制因素,城市必须保留视线通廊一定范围内的通视性,对建筑高度加以控制。在城市专项规划中,如历史文化名城保护规划、绿地系统规划中加以体现。例如福州三山视线通廊对城市空间景观设计的影响分析，建立形成真实的三维三山视线模型,并采用TIN方法,建立视线走廊围合内三角面的空间模型。通过三山视线
5、空间三角面,可清晰地观察出哪些建筑严重超高。另外,3D GIS可提供空间影响模拟分析,对阻碍视线通廊的超高建筑进行统一选取,同时展现的三维模型能真实反映现实城市场景,为科学研究城市规划提供有力的工具。数字高程模型（数字高程模型（DEM）3D3D显示显示3D GIS的城市空间规划分析方法的城市空间规划分析方法 GIS、虚拟现实和因特网的全面集成、虚拟现实和因特网的全面集成GIS、虚拟现实和因特网的集成可以通过虚拟现实模型语言来实现。通过它可用不同方式进行集成以支持基于网络的模拟化、视觉化及分析。这在大量城市环境和三维城市景观的虚拟现实广泛应用。GIS、虚拟现实和因特网的全面集成、虚拟现实和因特网
6、的全面集成DEM 的地理模型分析基于 DEM的 地学模型分析是指借助于DEM，实现地学模型计算和模拟的方法。DEM引入后，我们可以很容易的求出研究区域内不同高程所占的面积。DEM 在其他领域有着非常广泛的应用，在工程建设上，可用于土方 量计算、通视分析等；在防洪减灾方面，DEM是进行水文分析如汇水区分析、水系网络分析、降雨分析、蓄洪计算、淹没分析等的 基础。3 基于空间梯度的城市演化分析基于空间梯度的城市演化分析 空间梯度在地理信息技术中是通过变量的空间插值计算，以空间密度的形式来实现可视化的。城市功能用地的密度分布直接揭示了各类城市功能要素的梯度分布状态，进而反映了其空间集聚与扩散的趋势。运
7、用GIS的空间分布功能，对城市不同典型时期的居住用地、工业用地和公共设施用地等面积进行空间插值，形成功能用地的面积密度分布图。首先用GIS获取居住用地、工业用地、公共设施用地等各地块的质心，产生各类用地地块点集数据，数据中附有原地块的面积属性值和质心坐标，其次，利用ARCGIS中的空间分析功能，采用反距离权重法并以面积属性为加权变量，创建各时期，各类用地等各地块的面积密度栅格图，最后，对用地面积密度栅格图进行分类显示，从而得到各时期居住用地、工业用地、公共设施用地等各地块的空间分布密度图。基于空间梯度的城市演化分析基于空间梯度的城市演化分析工业密度图 在核函数密度制图中，落入搜索区内的点具有不
8、同的权重，靠近格网搜寻区域中心的点或线会被赋以较大的权重，随着其与格网中心距离的加大，权重降低。在简单密度制图中，落在搜寻区域内的点或线有同样的权重，先对其求和，再除以搜索区域的大小，从而得到每个点的密度值。基于空间梯度的城市演化分析基于空间梯度的城市演化分析 人口密度变化图城市不同年份用地现状图分析城市不同年份用地现状图分析统计不同年份城市用地现状融合提取各时期城市建成区利用GIS叠置分析，得到各时段城市用地的扩展面积，计算得出各时段的扩展强度指数。将研究区划分成16个夹角，与面积相等的扇形区域，并与各时期城市用地现状图进行空间叠加分析，统计得到各年份，各扇区城市建成区面积，最后分析不同时段
9、各扇区的扩展强度，并用柱状图和雷达图分别予以表现，能直观地判断出各时段各扇区用地扩展强度的差异，分清各时段扩展主导方向的变化。城市不同年份用地现状图分析城市不同年份用地现状图分析基于GIS可达性的潜能模型平均交通时间越少，可达性越高，住宅开发潜能就越大，反之则可达性越低，住宅开发潜能就越小。模型在规划中的应用1）可达性专题地图反映了在一定的城市形态、土地利用、交通网络条件下交通便捷程度在空间分布上的差异性，便于人们直观观察。2）可达性的平均值为衡量交通便捷程度的总体指标。基于GIS可达性的潜能模型3）可达性的标准差为衡量交通状况好于差的离散度指标。某些边缘地段目前的交通条件较差，如果在规划期内
10、得到改善，全市总体的可达性标准差就应该下降。4）将现状与规划方案、规划方案与规划方案之间的专题数据作空间叠合，可以表达哪些地方的可达性有所提高，哪些地方有所下降。5）将可达性专题数据和土地使用专题数据相叠合，可以进一步分析土地使用的适宜性。用用GIS进行公共设施规划的方法进行公共设施规划的方法寻找最佳区位是城市各类基础设施规划和布局时经常遇到的问题。区位配置模型（Location-Allocation Model,简称LA模型）是针对这类问题而发展起来的，主要是优化某种设施在空间上的配置。LA模型的基本原理是要使设施位于可达性最佳的区位。用用GIS进行公共设施规划的方法进行公共设施规划的方法对
11、LA模型进行了归纳，分为四类：1）中值模型。在一定地域范围内为固定数量的设施选址。2）覆盖模型。在一定地域范围内对设施布局，使设施在最大服务距离内能覆盖区内所有需求点。3）容量限制模型。设施所能提供的产品容量或服务能力是有限制的，如垃圾站每天所能处理的垃圾量不能超出上限。4）竞争模型。在有竞争的条件下，模拟某投资者针对其他竞争对手做出选址决定或服务对策。用用GIS进行公共设施规划的方法进行公共设施规划的方法 空间句法分析空间句法，通过计算机手段对具有社会意义的空间构成关系进行量化研究是一种关于反映空间客体和人类直觉体验的空间构成理论及其相关的一系列研究方法。空间句法的结构关系分析结果往往呈现出
12、与人的活动分布、土地利用分布、商业区位优劣等方面的强烈的相关性。空间句法提供的对城市结构的形态描述可以用来解释人的空间行为和社会活动，这种方法为城市规划和设计提供了指南。空间句法分析空间句法整合度分析图空间句法整合度分析图空间句法分析空间句法参数集成度：反映城市某一街道轴线空间相对其他轴线集聚与整合运动经济流的水平，它体现了某一街道空间对其他街道具有的相对可达性、集成性与 渗透性优势。集成度有全局集成度与局部集成度之分，前者指从一个街道出发n步深度范围内的空间集成度，后者是指几步深度范围内的空间集成度。集成核：拥有相对高集成度的城市空间句法轴线分布区，反映城市社会活动密度，代表社会性最强的空间
13、区域。空间句法分析智能度：某一空间的局部集成度与全局集成度的相关 程度，表示这一空间可被感知的程度。智能度越高，所体现的全局与局部空间的关联性越强，该空间局部中心性越能融入全局空间结构之中，从而产生乘数效应，导致空间系统功能的多样性与复杂化，这样的空间谓之智能空间。空间句法有一个很重要的科学含义，那就是城市的形成产生了运动，并吸引商店、超市到集成度高的街道，这样我们可以得出结论，商店和超市不是产生人流的主要原因，这也意味着，可以根据道路的结构来预测土地使用价值。分析原理l 全局集成核的区位变化体现了城市发展方向的转变。新的全局集成核区位代表城市中心功能空间新的发展方向。全局集成核形态变化对应于
14、城市空间机构与组织方式的调整：树桩全局集成核一般为传统的团聚状城市形态所有，是城市空间长期有机生长的产物。环网状全局集成核一般是现代工业化城市的形式，此时的城市形态多为格网状。具有较长全局集成核的城市形态往往为组团式，长集成核轴成为中心与组团之间主要集成轴。l 不同集成核线数值在集成核中相对地位的变化，意味着轴线所在街道社会功能的变化。建立集成核增长中心。通过增长中心的区位变化，判断城市空间中心区位变化的轨迹和趋势，从而为城市及其分区中心发展和空间布局提供科学依据。分析原理随着城市空间规模扩展和结构演化，城市或分区轴线的全局集成度平均值趋高，则说明其全局集成能力与中心性增强；局部集成度平均值趋高，则说明其局部集成能力和中心性增强；智能度平均值趋高，则说明全局与局部格网结构相协同，局部中心性能够很好的融入全局结构中，局部空间系统人流的社会运动与全局空间系统人流的社会运动形成互动，从而产生乘数效应，社会性不断增强。根据原理，从而判断城市及其分区土地利用的阶段合理性，并对城市规划中的土地功能利用调整提出技术思路。
