1、基于基于GISGIS的城乡规划方案的城乡规划方案GIS概述及其应用 什么是GIS GIS的基本功能 GIS在城市规划中的如何应用GIS概念 GIS之父，Roger Tomlinson（1966）最早提出GIS是全方位分析和操作地理 数据的数字系统。之后，许多学者从不同的角度对其进行了定义。美国联邦数字地图协调委员会（FICCDC）关于GIS的定义：“由计算机硬 件、软件和不同方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据的采集、管 理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。”许多学者提出GIS中的“S”不仅指“System（系统）”，还包括“Science（科学）”，直译过来即地理
2、信息科学。意思是在地理信息的认 识、应用领域不仅要有信息系统技术，还要有相应的学科。GIS由硬件、软件、数据、应用环境（即方法和人员）等要素组成。硬件成本 软件成本 应用开发投入 初期数据采集成本 日常数据维护 成本-囡 http:/map c l函 百度池图圉 翌 篮 堕 牡 图 片 翘 妞 皿 这Ba i&他固授公吐鲁 首页下疫官茎子讥坛苍 l 巠竺,:千:灌户生燮氐 迁5好 礼 蛇丕戍,.,.,.1 巨 墅 笣页 1 竺鱼 洼盘百年图-幅 彩 一 步，位_ (0 农 内在云 9 马祝仁皂 心 二虽回1虹 团购 叩命 沪心“5.g购.Dm百5oi?V l K0 8CB吐叩 扛 叩 砖 妇
3、杠 贴 L 上 缄之 下载百 度手机地图函F 酝 l 地11妞 l 拓丘中心 I 砉见洹认【凯立德官方出品】GPS智能导航仪K31 0(白色）最新 2013春季版地._,陌北沁y1.,亡仁n r、蛔亡4【凯立德官方出品】GPS智能导航仪310(男色）最新2013春季版地._,石上沁yA GIS功能 数据采集数据采集、输、输入、编辑入、编辑、存储、存储 空间分析空间分析 查询分析：从海量地理信息中查找到满足用户要求的目标信息，查看这些信息的 各种空间和属性特征；位置分析：分析研究对象的位置、周边环境、以及相互关系，挖掘该位置所具有 的各种特征（例如容积率分析、用地适宜性分析、交通可达性分析等）；
4、趋势研究：分析地理事物的演变演化趋势，（例如土地使用演变、演变动画制作 等）；模式研究：研究地理事物的空间分布模式、集聚特征、以及事物之间的相互关系（游人分布模式分析、收入空间分布模式分析等）；模拟分析：模拟地理现象，模拟某假设条件下，研究对象会发生哪些变化（例如 城市用地扩张模拟、人口分布模拟、城市交通出行模拟等）。专题制图专题制图和数和数据可视化据可视化GIS软件ArcGIS是目前功能最全、应用最广的GIS软件，其分析功能十分强大，但对计算机运行速度 有较高要求，该软件是本书介绍的重点。MapInfo是目前使用比较广泛的GIS软件，其执行效率较高，操作简单容易上手，但是其分 析功能较弱，并
5、且当数据量巨大时，其效率会大幅度下降。AutoCAD Map是基于AutoCAD的GIS软件，由Autodesk公司开发。它直接集成到AutoCAD环境，因而方便了国内广大AutoCAD用户上手使用。它只具有GIS的基础功能和 少量空间分析功能，但其优势在于数据编辑功能强大，效率高。Bentley Map是基于MicroStation的GIS软件。MicroStation在国际上是和AutoCAD齐名 的CAD软件。Bentley Map在国外拥有广泛的客户群。它只拥有GIS基础功能和少量分析功 能，但数据编辑功能强大，并且产品体系比较完善，是许多专业GIS软件的基础，例如 Bentley C
6、adastre、Bentley Electric、Bentley Water、Bentley Gas等。SuperMap GIS是北京超图软件股份有限公司开发的，具有完全自主知识产权的大型地理信 息系统软件平台。SuperMap GIS目前主要被作为二次开发的基础平台，许多国内的GIS应 用系统都是在它的基础上二次开发而来。MapGIS是武汉中地信息工程公司开发的GIS软件平台，它具有完整的桌面端，主要应用于 国土资源管理领域。吉奥之星是武大吉奥信息技术有限公司研发的地理信息系统基础软件平台，是我国自主版权 三大GIS平台之一，主要应用于测绘领域。I x文件(Fl 编捐(El 视IIIM 书
7、签!Bl 插入(I)选择(5)地理处理(G)自 定 义 (C)官D(W)助：HJ口 已 出 兮 4-皂 X.-,户 令,寸 1 13,677_ J 诩：的艳 器(R l 干 I I/.店;-;:1中，a 因 豹 G :+烟lll J 片 1 0 li IC:.I的 心,p,IJj 刃 勹 门 E:3 1!氐!Irl严一 习曰 马 图层巳 ll!状建筑己巳 ll!状迫踩 其他所有诅 症 类 出 囡 市主干道 一 如市次 千道主干铭 一 次千路 支骂田 巳 土地使用现状 巴 问 逜感影像胆巴 巴 地形七,产，.4r勺，I.诅r，相关部门石业规划城友归r燥下值永中 ll;.I灭沦憾士调，E,/I/-
8、.I，I,-J,.;,w五 石 A 巴 m,g 1 月 ，是 一玉网，d wg厦 具 压 量文 件(F)编庙(E)视图(V)书 签 (B)选择(5)淳开处开(G)自 定 义 (Q1!I 口 (W)Ill 助(H)卫 吕 吕 兮,.向(!,X -,户 I 令 口 匝1:;J liil 芯巳 护 归 书 令啖 1i,:B_(c1.团 0 中RGB 红色，L o,汇 l 绿色，L o,M .J.荎色 -口 口 地彩汀夕 3?GIS与CAD的异同 1）CAD的制图功能强于GIS 2）GIS制图的规范性更强 3）GIS具有很强的空间分析功能，而CAD基本没有 4）GIS可以良好地管理海量数据，而CAD这
9、方面较弱 5）GIS可以制作非常丰富的专题图纸。GIS在城市规划中的应用 现状调研现状调研阶段阶段 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设备辅助现场踏勘。融合GPS（全球定位系 统）、RS（遥感）和GIS的手持设备（例如GPS手机、PDA）可以告诉规划师所处的位置和周边地理环境，以 及相关地理数据，使规划更快更准确地掌握现场情况。GIS在城市规划中的应用 现状分析现状分析阶段阶段 利用GIS叠加分析功能，统计容积率，评价用地适宜性；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；分析空间结构；分析交通可达性和交通网络结构；利
10、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；模拟三维地形地貌、虚拟城市场景；分析景观视域；制作城市演变的动画；等。GIS在城市规划中的应用 规划设计规划设计阶段阶段 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；交通网络的优化；市政和公共设施布局的优化；规划景观的实时模拟；场地填挖方分析；规划制图；等。GIS在城市规划中的应用 规划实施规划实施阶段阶段 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
11、案选择和方案 优化；查验项目申报是否符合相关规划；等。GIS在城市规划中的应用 评价、监评价、监督阶段督阶段 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。利用GIS查阅规划信息、管理规划信息打开地图漫游地图管理图层查询信息测量认识数据表输出底图ARCMAP基础操作 认识【目录】认识各类GIS数据 加载GIS数据 GIS数据的符号化 标注 设置参考比例 保存规划“一张图”加载并显示各类GIS数据地理配准用GIS快速绘制城市规划专题图示例示例示例 创建地图文档并加载数据（P13）创建Geodatabase（P17）编辑几何数据（P19）编辑属性数据（P
12、23）文字标注（P35）符号化（P41）制作图纸（P44）控规控规中中的现的现状状容积容积率率统计统计空间叠加分析，叠加分析将有关数据 图层进行空间叠加产 生一个新的数据图层 其结果是综合了原来 两个或多个数据图层 所具有的属性 从CAD地形图中获得带层数属性的建筑要素 建筑和地块的相交叠加 建筑面积的分地块统计和地块容积率的计算步骤1：计算每栋建筑的建筑面积。步骤2：汇总每个地块的建筑面积。步骤3：连接【地籍边界】和【地块建筑面积.dbf】表。步骤4：计算容积率。地块容积地块容积率的率的可视化表达可视化表达 思维训练：道路拓宽拆迁量计算地形地形地貌分地貌分析析、城、城市市三维三维场场景快景快
13、速速模拟模拟、景、景观视域观视域分析分析创建地表面构建TINTIN转栅格地表面 地表面的符号化制作三维影像图、规划图创建二维半建筑和场景准三维场景示例坡度坡向分析道路纵断面分析和设计场地填挖分析视域分析观景点视域分析（P141）观景线路视域分析视域分析示例竖向规划示例用地适宜性评价用地适宜性评价示例交通便捷性滨水环境远离工业污染森林环境城市氛围地形高程地形坡度评价因子评价因子子因子子因子权重权重交通便捷性交通便捷性0.28环境适宜性环境适宜性滨水环境0.09远离工业污染0.06森林环境0.07城市氛围城市氛围0.18地形适宜性地形适宜性地形高程0.155地形坡度0.155评价因子评价因子分类分
14、类分分级级交通便捷性交通便捷性距离省道0500米，距离县道0250米5距离省道5001000米，或距离县道250500米4距离省道10001500米，或距离县道5001000米3距离省道15003000米，或距离县道10002000米2距离省道3000米以上，或距离县道2000米以上1value=0if 离省道距离=500 or 离县道距离=250 Then value=5elseif 离省道距离=1000 or 离县道距离=500 Then value=4elseif 离省道距离=1500 or 离县道距离=1000 Then value=3elseif 离省道距离=3000 or 离县道距
15、离=2000 Then value=2elseif 离省道距离=5000 or 离县道距离=5000 Then value=1end if交通便捷性评价栅格叠加栅格重分类生态生态敏感性敏感性评评价价 生态敏感性是指生态系统对区域内自然和人类活动干扰的敏感程度,它反映区域生态系统在遇到干扰时,发生生态环境问题的难易程度和 可能性的大小,并用来表征外界干扰可能造成的后果。即在同样干扰 强度或外力作用下,各类生态系统出现区域生态环境问题可能性的大 小。生态敏感性评价因子子因子生态系统稳定性道路因素道路地形因素坡度坡向高程用地因素水域用地类型植被覆盖指数气候因素年平均降水量湿润指数风力指数土壤类别因素
16、（土壤质地）土壤质地地质灾害因素易发程度滑坡泥石流地震断裂洪涝灾害生态系统恢复度生物多样性物种丰度网络联系度土壤脆弱度水土流失指数植被类型蒸发量/降水量地下水矿化度采掘场影响范围生境敏感性因素河流水质濒危物种生境保护生态敏感性常用因子附：附：生态敏感性评价（1）层次分析法确定因子权重生态敏感性因子及权重因子权重坡度0.14 坡向0.13 高程0.14 水域0.16 用地类型0.15 植被类型0.15 水土流失指数0.13 汇总1.00 1.生态敏感性评价基本步骤生态敏感性评价基本步骤级别不敏感=1轻度敏感=3中度敏感=5高度敏感=7极敏感=9描述生态环境基本未 干扰破坏，生态 系统结构完整、功
17、能完善，系统 再生能力强，极 少出现生态问题生态环境较少 受到干扰破坏，生态结构基本 完整、功能较 好，一般干扰 下可恢复，很 少引发生态问题生态环境受到 一定破坏，生 态结构发生一 定变化但基本 功能尚存；受 干扰后易恶化，出现生态问题生态环境恶化，生态系统结构受 到较大破坏、功 能退化不全，系 统恢复再生较难，生态问题较明显生态环境受到 严重破坏，生 态结构残缺不 全、功能丧失，生态恢复与重 建极为困难，生态问题严重，易引发生态灾 害生态敏感性分级量化表3单因子生态敏感度评价4多因子加权叠加综合评价（2）生态敏感度分级量化对于生态因子生态敏感度的高低，笔者按照从低到高分为五个等级：不敏感、
18、轻度敏感、中度敏感、高度敏感和极敏感，分别赋值1、3、5、7、9，对于不同因子的敏感度有了具体的量化值.2.单因子评价单因子评价评价原理：根据地形图建立TIN（不规则三角网），利用TIN转栅格工具将三角网转换为栅格图，通过按掩膜提取工具 能将研究区域从栅格图中提取出来。对栅格图根据不同高程敏感性程度重分类。因子不敏感轻度敏感中度敏感高度敏感极敏感高程300m高程因子生态敏感性分级标准表高程因子2.单因子评价单因子评价坡度因子评价原理：利用TIN数据直接进行坡度分析生成坡度栅格 图，对栅格进行重分类，得到坡度分析结果。因子 不敏感轻度敏感中度敏感高度敏感极敏感坡度 35坡度因子生态敏感性分级标准
19、表2.单因子评价单因子评价坡向因子坡向因子生态敏感性评价评价原理：利用高程分析创建的不规则三角网进行坡向分 析生成坡向栅格图，对栅格进行掩膜提取和重 分类，分类坡向敏感度分级表，得到坡度分析 结果.因子不敏感轻度敏感中度敏感高度敏感极敏感坡向平地、正 南东南、西 南正东、正 西东北、西 北正北坡向因子生态敏感性分级标准表评价原理：根据用地现状图获取用地类型的GIS面状要素 数据，结合不同用地类型赋予不同的敏感度 值，利用面转栅格工具得到用地类型因子敏 感度分析图。2.单因子评价单因子评价用地类型因子因子不敏感轻度敏感中度敏感高度敏感极敏感用地类型建成区、一般农田林区、基本农田水库、山塘河流、湖
20、泊湿地用地类型因子生态敏感性分级标准表用地类型因子生态敏感性评价评价原理：按距水源距离由近及远划分水文因子敏 感度级别，根据国家环保总局颁布的地表水环境质量标准（GB3838-2002）,结合研究区水体质量情况，确定 水域最大影响距离为500米，然后采用二 次衰减模型确定各级别缓冲区距离2.单因子评价单因子评价水域因子因子不敏感轻度敏感 中度敏感高度敏感极敏感水域（m）非缓冲区湖泊及湿 地：129-276水库及山 塘：10-20湖泊及湿 地：水域 内-129m 水库及山 塘：水域 内-10m水域因子生态敏感性评价水域因子生态敏感性分级标准表2.单因子评价单因子评价植被类型因子评价原理：结合实地
21、调研获取资料和遥感影像图，将 各用地内所覆植被类型录入现状用地要素内作 为其属性值，根据评价表新建字段将各种植被类型量化为生态敏感度值。因子不敏感轻度敏感中度敏感高度敏感极敏感植被 类型建成区，水体、沼泽、稻田阔叶林、针叶林、草甸、灌 丛稀疏灌木草 原、一 年 二 熟 粮 作、一 年 水旱两熟荒漠、一年 一熟 粮作无植 被植被类型因子生态敏感性分级标准表植被类型因子生态敏感性评价2.单因子评价单因子评价水土流失指数因子评价原理：计算水土流失指数需要5个方面的数据，将5个 数据根据分级表分别转换为1、3、5、7、9，然后 转换为5张栅格图，利用栅格计算里面乘法工具将5 张栅格图叠加成一张图，将相
22、乘后的数值进行开五 次方计算记得到水土流失指数值，将计算出的水土 流失指数值重分类分为5级,分别对应不同程度的生 态敏感性。根据美国通用水土流失方程(USLE)，水土流失指数计算公式：因子数值P550mmPm400mmS0-88-1515-2525-3535NDVI0.291-0.080.29-0.11-0.08-0.6-0.11-1-0.6l建设用地、水 面林地、设施农 业、园地耕地、荒草、牧草地滩涂、未利用地、盐碱地沙土、裸土、裸岩赋值13579式中为当地多年来6-9月份平均降水量,pm为当地24 最大降水量,为坡度,为NDVI（植被覆盖指数），为 土地利用类型水土流失指数因子生态敏感性分
23、级标准表水土流失指数因子生态敏感性评价3.多因子综合评价多因子综合评价1)简单加权求和3.多因子综合评价多因子综合评价2）基于水桶理论的叠加选定【用地类型】、【水域因子】和【植被类型】三个因子作为限制因素，当它们中 的任意一个因子为极敏感或高度敏感时，就默认这片区域为极敏感或高度敏感，而无论其 他因子的评价值是什么。步骤一：整体评价工具：【Spatial Analyst Tools地图代数栅格计算器】3.多因子综合评价多因子综合评价步骤二：限制因素叠加工具：【Spatial Analyst Tools局部像元统计数据】步骤三：将限制因素加入适宜性评价 工具：【Spatial Analyst T
24、ools地图代数栅格计算器】Con(2限制因子=7,2限制因子,1整体评价)Con函数的基本表达式为Con(,)3.多因子综合评价多因子综合评价2）基于水桶理论的叠加结果城市城市交通网交通网络络模拟模拟、交通交通分析分析 和设和设施优化施优化布局布局 交通网络分析能够比较真实地模拟现实情况，可以提 高规划的科学性。具体包括服务设施的服务区分析、市政和公共服务设施的优化布局分析、交通的可达性 分析等交通网络构建准备 导入CAD 路口打断 赋予车速 求通行时间交通网络构建 禁止转弯 红绿灯等候最短路径用时间作阻抗用路程作阻抗设施服务区ArcGIS“位置分配”的基本原理是：在给 定需求和已有设施空间
25、分布的情况下，在用 户指定的系列候选设施选址中，让系统从中 挑选出指定个数的设施选址，而挑选的原则 是根据特定优化模型来的，挑选的结果是实 现模型设定的优化方式，例如设施的可达性 最佳、设施的使用效率最高或设施的服务范 围最广等。“位置分配”的基本过程包括：模拟服务需求的空间分布（例如居住区 分布）；模拟已有设施的空间分布；用户找出所有可能的设施候选位置；用户指定优化模型，并设置模型参数；系统自动挑选合适的设施选址；分析计算结果，必要的情况下进行调整设施优化布局后再次模拟分析。高中选址优化布局示例医院选址优化布局示例交通可达性基于平均出行时间基于最小阻抗基于出行距离交通可达性基于最小阻抗该区域
26、各位置至其它任意位置的交通便捷程度该区域各位置至其它任意位置的交通便捷程度这里我们将采用Allen（1995）提出的基于最小阻抗 的可达性分析方法，该方法用中心点至所有目的地点 的平均最小阻抗作为中心点的可达性评价指标。基于最小阻抗的可达性分析方法应用非常广泛，但 它不考虑出行目的，可对路网做一般性评价，如式（1）和式（2）所示。1=1 =1，（1）=1=1。（2）式中：Ai表示网络上的节点i的可达性；A为整个网 络的可达性；dij表示节点i、j间的最小阻抗，可以为 距离、时间或费用等。式（1）表明，节点i的可达性，为该节点到网络上 其它所有节点的最小阻抗的平均值，最小阻抗可以为 最短距离、最短时间、最少费用等；式（2）表明，整个网络的可达性为各个节点可达性 的平均值。该模型的主要优点是计算方便，所需基础数据简单。但主要问题是它把所有目的地都做同等对待，因而没 有考虑出行目的的差异。城市内部交通可达性示例城市内部交通可达性示例分析原理：以最短出行时间为阻抗，计算各路口到其他路口的平均最短交通时间，以此作为可达性评 价指标，衡量各路口至其他任意位置的交通便捷程度，得到整个路网的平均可达性。城市对外交通可达性示城市对外交通可达性示例例=综合分析示例4.工业基准地价工业基准地价4.开发强度综合评定开发强度综合评定住宅开发强度图住宅开发强度图谢谢！
