GIS 技术在城市生态规划中的应用探讨

GIS 技术在城市生态规划中的应用探讨
摘要：利用GIS的空间关系处理和数据分析挖掘功能，能有效增强生态规划的系统性、针对性和时效性，切实提升规划效果。

本文结合实践经验，重点从生态要
素分析、生态敏感性分析及构建绿地生态网络三方面，就GIS在城市生态规划中
的应用进行分析探讨，以供参考。

关键词：GIS技术；城市生态规划；应用
近年来，随着人类社会城市化和工业化进程的加速，所带来的环境污染、资源枯竭、生态危机以及城市恶性膨胀等一系列不良问题，给城市建设和规划带来严峻
挑战，从工业化社会向生态化社会转变，已成为全世界共识。

城市生态规划需要
对城市生态环境与城市开发建设的空间布局关系以及多种空间信息抽象数据进行
准确的研判与处理，传统的规划设计多停滞在描述性的景观规划或生态规划的总
体概要方面，在准确性、实效性和逻辑性方面存在较多不足，而随着近年来地理
信息系统GIS在各领域的广泛应用，为城市生态规划提供了新的技术支撑，现本
文就该技术在城市生态规划中的应用进行分析探讨。

1 利用GIS提高生态要素分析的效率
城市生态规划的本质就是有效协调一定范围内的“人—资源—环境—社会—经济—
发展”之间的生态关系，因此，对生态要素的空间分析也就成为城市生态规划的基础工作之一。

实践中，城市生态因子主要包括地形、地貌、水文、气候、地质、
土壤、动植物、种群、生态系统等，各因子需要分析的原始数据信息含各种实测
地形图数据、上位规划资料以及各种网络大数据等，数据庞大包罗万象，以实测
地形图数据为例，其涵盖的现状组成因子就包括高程点、等高线、居民地、植被、水系、路网等众多数据，而上位规划资料则涵盖了大量的数据表格、各层次规划CAD及栅格图片，网络大数据更是呈现“爆炸式”规模，涵盖各种地表生态要素的
遥感影像资料、航空影响资料以及各类环境资源统计网站公布的数据结论等。

在
进行生态规划时，要对以上规模巨大、增长迅速、种类繁杂、多元异构的生态规
划影响因子进行分类，使各因子之间既能相互独立又相互联系，单纯依靠传统的
人工计算、统计、分析方法很难完成，且务必需要耗费大量的时间、人力和物力。

而GIS软件在处理矢量、栅格、航遥、空间数据库、空间列表、阵列、资源卫星
等各类数据方面的强大功能，以及在数据统一化转换、批量分析上的突出运算优势，不但对以上生态规划影响因子的分析和处理提供了强大的便利性，且使得规
划思维的逻辑性更加严密。

以地形分析为例，在GIS 中可以通过数字高程模型DEM或不规则三角网TIN对地形进行可视化模拟呈现，从两种模型的出图表现来看，虽然TIN 模型在真实性、生动性方面更具优势，但存在文件较大、分析运算
时间较长等缺陷，而DEM模型的栅格化属性既能快速实现空间分析计算又便于
与其他数据的叠加分析，因此在便捷性、广泛性方面更具优势，故而在当前的城
市生态规划中在地形分析时更推荐以DEM作为基础数据生成所需的高程图、坡
度图以及坡向图。

如上，通过利用 GIS平台将包括地形在内的各生态因子进行整
合提取，能高效实现对各生态要素的空间分析与落位，从而切实提升生态规划的
整体效率。

2利用GIS做好生态敏感性分析
所谓生态敏感性，是指在规划区内在相同的人为或其他介入因子干扰下对生态环
境的影响程度评价，是综合评价一个城市、地区生态发展情况并指导城市生态发
展方向的重要参考依据。

而借助于GIS表述功能及空间分析能力，以规划区内影
响生态敏感性的各自然因子（如地形、土壤、植被、海拔、坡度、坡向、地质特性、河流、林地、动植物等）以及人文因子（如人口密度、土地分类、道路交通、公共设施、历史文化保护等）构建生态敏感性分析的因子指标体系，利用GIS的
加权叠加计算，能将评价结果生成真实、准确的生态敏感性分析图，进而科学反
应规划区现有生态环境存在的突出问题，为城市生态规划各主要环节的设计提供
科学参考，同时还可以原坐标与规划底图叠加，为下一步优化生态布局提供科学、合理的决策支撑。

由上文所述可知，影响生态敏感性的各介入因子多种多样，且
各因子之间往往呈现既相互独立又相互联系的复杂关系，因此在选定评价因子时，应具体结合不同区域的生态环境问题及实际情况，从科学性、客观性、相关性、
可持续发展性以及现实可操作性等方面进行综合考虑，应尽可能选取影响较大的、能准确描述某种土地利用方式的、既可单因子分析又能做综合分析的、既方便获
取又易于操作、量化的生态因子，以有效保证GIS 后期结果的真实性和可操作性。

实践中，各评价因子的基础数据来源主要包括现场勘察获得的数据、城市1：10000 CAD地形图、土地利用类型图、城市SPOT影像图及TM影像图等，其中，
坡度和坡向分析图可从1：10000 CAD地形图中提取获得，地表水分布图和土地
利用现状图可从现场勘察数据及土地利用类型图、SPOT影像图中提取获得，而
TM影像图可作为生态因子评价的基础底图。

此外，单一的生态因子只能反映某
一侧面的环境影响，因此必须将各生态因子联合起来进行综合分析，方能实现对
生态敏感性的综合评价。

对此，就需要合理分配各因子的权重系数，具体项目实
施中，可通过专家打分法及层次分析法相结合的方式来确定各因子所占的权重比例，以提高生态敏感性分析图的真实性和准确性。

3利用GIS构建绿地生态网络实现均衡发展
当前，城市建设的突出问题之一，就是城市建设与自然环境的发展不均衡，主要
表现为绿地破碎化程度较高，绿地斑块面积以小型斑块为主，居住区集中区域景观、游憩空间分布较少，因此，如何在符合生态自然规律及不改变城市原有生态
基质的前提下，将相对离散存在的绿地通过线性要素（廊道）进行合理的空间布局、串联构建绿地网络系统，有效缓解快速城市化进程中存在的各种不良生态环
境问题，成为城市生态规划的要点之一。

对此，可在生态规划中通过利用GIS植
被提取及路径分析方法，确定城市各绿地源之间对生态自然生长干扰最小的最佳
路径，从而最大程度地避免外界对生态环境的干扰，从而实现城市建设与自然环
境的和谐发展。

实践中，基于距离分析的 ArcGIS最小路径实现过程，首先是要考
虑绿地源（即分散绿地区域较规整且面积较大的绿地块）与目标绿地（剩余零散
绿地）的生态特征及二者串联可能遇到的景观阻力，在ArcGIS中导入分析区域的
用地分类图，根据制定的景观阻力值为不同用地赋值，使用属性编辑工具进行编辑，将得到的结果转换为栅格图即形成“消费面”。

其次，在“消费面”模型基础上，通过“Distance（距离）”工具中的“Cost Distance（成本距离）”、“Cost Allocation
（成本分配）”及“S hortest Path（最短路径）”等指令，得到绿地源点与目标点之
间消耗值最小的“连接路径”（即生态网络中的各条廊道），进而形成一个高效、
统一、协调、具有自修复能力的绿地生态网络骨架，切实实现城市建设与自然环
境的均衡发展。

总之，我国自“十八大”以来，就将“生态文明建设”摆在突出地位，将生态规划融
入城市经济、政治、社会和文化建设全过程中，以有效协调城市发展与生态环境
之间的关系，意义深远。

而实践证明，利用GIS的空间关系处理和数据分析挖掘
功能，能有效增强生态规划的系统性、针对性和时效性，切实提升规划效果，应用前景广阔，值得推广。

参考文献：
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[2]李铮. GIS景观综合评价方法在生态规划中的应用研究[J].绿色科技，2018(21)：25-26.
[3]杜津. GIS分析在城市生态规划中的应用研究[D].天津大学，2016.。