结合情景规划的总体城市设计GIS空间容量测算

嵌山水、山水绕城”的东方山水城市格局。 GIS 技术主要应用于本次总体城市设计的初期，在城市规划用地布局基本确定的基础上 测算城市未来发展的空间容量（以高度和强度为主要表征的城市建设总量 ），即针对城市 不同地块的建设高度与开发强度做出适宜性评价。 主要工作步骤包括三部分： 用地潜力分析、 情景方案比选和空间形态优化（图 3）。 1.用地潜力 评估
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运用 GIS 手段可以有效地提高总体城市设计操作的力度与准确度。GIS 可以通过计算机 图形和数据库的有机结合， 凭借空间分析和可视化表达的功能， 为城市设计提供新型的空间 分析与决策辅助， 其在大尺度城市设计应用主要包括数据储存、 数据关联与分析及可视化表 达三个方面。
1.2 GIS 应用于总体城市设计的发展趋势
2
地价
轴线 可达 性 山体
体资源 水体 开放 空间 虚轴 主要水 体资源 主要公 园广场 重要景 观视廊
分值 范围(m) 分值 范围(m) 分值 范围(m) 分值
1 <200 2 <200 1 <100 1
2 200-800 4 200-800 2 100-200 2
3 800-1500 3 800-1500 3 200-300 3
淮河 黑虎山 张公湖 锥子山 老虎山 天河 芦山 龙子湖 老山
刚性格局划定 GIS 单因子测算 情景方案设计 2.情景方案 设计 情景方案比选 用地簇群分类 3.空间形态 引导 空间形态优化
图 2 蚌埠城市山水格局，资料来源：文献[6]
图 3 GIS 应用技术路线，资料来源：自绘
2.2 基于 GIS 的空间容量评析 2.2.1 评析概述
将城市建设范围以街区为单位进行划分， 作为 GIS 模型操作的基底。 选取影响城市空间 环境的主要要素， 量化各要素对于不同街区的影响程度并落实到基地上。 可得到不同环境要 素对城市空间容量的影响情况。其中城市发展的刚性格局（不适宜建设区域）不计入评析。
2.2.2 刚性格局划定
刚性格局， 即城市中不适宜进行建设的用地和建设已经确定较难更改的用地， 这些用地 的开发结果不受到城市环境因素的影响，因此不列入空间容量评价。具体针对蚌埠，以总体 规划设立的城市建设用地禁建区为基准（图 4），结合四线划定区、生态安全区与已批待建 区共同形成城市发展的刚新格局，不参与进一步的 GIS 测算（图 5）。
由当前形势发展到未来状态的路径 。近年来逐渐被引入城市规划领域，尤其是在制定长期 性、 展望性的区域或城市发展战略应用广泛， 成为城市规划面对重大不确定性问题的重要方 法之一。 总体城市设计面对的对象庞大而复杂， 城市发展背后的不确定因素较多， 传统规划单一 蓝图式的规划方法较难适应当今中国城市快速发展的现实诉求。 现有 GIS 技术在有力补充总 体城市设计的技术环节欠缺的同时也面临着更加动态化、 多元化的运算转型。 情景规划的引 入可能是有力解决两者问题的一种手段。 通过多情景的 GIS 模型测算， 可以很大程度上体现 城市未来发展的多样性，从而加强规划师对未来的把控。
需要结合城市的特征以及发展趋势来综合判断。 蚌埠处于快速城市化阶段， 城市发展对于土地资源的需求较大， 同时出众的山水资源又 是城市发展的重要环境优势。 基于蚌埠城市发展的现状特征， 选择以人工建设发展和自然生 态保护两个角度同时出发设计情景。具体而言，在人工建设发展发展方向考虑集中发展、均 匀发展与分散发展三种模式， 而自然生态保护则分为点状保护、 线性拓展和面域控制三种方 式。通过组合两者不同的发展方式，可以得到九种城市未来可能的发展情景（表 4） 。 结合之前研究得到了单因子的计算结果， 根据不同情景的特征分别设置各个单因子的权 重，综合叠加不同因子计算出每个街区的综合分值，所得分值即为该地块的空间容量数值。 街区得分越高，颜色就越重，城市设计对其整体高度和强度的限定就越高，反之则低。为方 便后续模型计算，根据空间容量数值的高低，将蚌埠城市的街区划分为五种类型，并用 GIS 生成不同情境的空间模型。
图 4 城市建成区综合评价图，资料来源：文献[6]
图 5 刚性格局划定图，资料来源：文献[6]
2.2.3 空间容量因子确立 城市发展的空间容量受到人工环境与自然环境的各种要素的影响， 综合考虑选取最影响 城市空间形态的 8 大要素， 作为影响未来城市空间容量的主导因子。 这些因子包括中心影响 因子、地价影响因子、轴线影响因子、交通可达性因子、山体影响因子、水体影响因子、开 放空间影响因子和虚轴影响因子。 分别考量每个因子对城市用地的空间容量影响， 根据影响 力的强弱从高到低将周边的街区赋值为 5 分至 1 分。具体分值设置为： （1）中心因子：现代城市公共服务在各片区的聚集点，靠近中心的街区的空间容量大。 以总体规划确立的中心体系分布为基准，根据街区距离城市中心的距离小分为五个层级。 （2）地价影响因子：不同街区的土地价格，地价高的街区空间容量大。根据蚌埠市国 土资源局网站发布的蚌埠市市区基准地价成果（2013 年 1 月 28 日） 。对于不同用地性质的 土地，统一采用地面地价数据（元/m ） ，共分为五个层级。 （3）轴线影响因子：城市主要的空间轴线，靠近轴线的街区空间强度较高。根据项目 组划定的城市主要轴线，根据街区距离轴线的距离小分为五个层级。 (4)交通可达性因子：根据城市路网密度，可以计算城市的交通可达性。路网密度较高 的地区交通可达性较好，空间容量大。根据街区周边的路网密度大小分为五个层级。 (5)山体影响因子：蚌埠重要的山体资源，根据生态优先原则。根据距离山体的距离越 近的街区空间容量越小，根据街区距离山体边缘的距离分为五个层级。 (6)水体影响因子：蚌埠重要的水体资源，根据距离水体的距离越近的街区空间容量越 小，根据街区距离水体边缘的距离分为四个层级。 (7)开放空间影响因子：包括城市重要的公园、广场和滨水地区。靠近开放空间的街区 空间容量小。根据街区距离开发空间边缘的距离分为五个层级。 (8)虚轴影响因子：城市重要的景观视廊，公众观看重要景观资源的廊道。距离廊道越 近的街区空间容量较小, 根据街区距离虚轴中线的距离分为五个层级。
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结合情景规划的总体城市设计 GIS 空间容量测算
孔斌，郝凌佳
摘要：近年来，地理信息系统成为城市设计技术操作层面的重要支撑，基于多因子评价的 GIS 技术在总体 城市设计中的应用愈发广泛。本文以蚌埠为例，讨论了结合情景规划的 GIS 技术在总体城市设计中的应用。 通过用地潜力评估、情景方案设计与空间形态引导三个主要技术环节，实现多情景设计引导下的城市发展 空间容量测算和城市形态控制。 关键词：情景规划 总体城市设计 GIS,用地簇群 空间容量
表 2 环境影响单因子赋值表 因子 中心 说明 城市公 共中心 土地价 格 主要空 间轴线 交通可 达性 主要山 范围(m) 分值 范围(元) 分值 范围(m) 分值 等级 分值 范围(m) <1000 5 240-860 1 <200 4 1 1 <100 影响范围与因子分值 1000-2000 4 870-1350 2 200-800 3 2 2 100-200 2000-3000 3 1360-2200 3 800-1500 2 3 3 200-300 3000-4000 2 2300-4000 4 1500-2500 1 4 4 300-400 >4000 1 4100-5280 5 >2500 5 5 5 400-500
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2. 结合情景规划的 GIS 分析举例
2.1 项目概况与技术路线
蚌埠地处淮河中游，是安徽省重要的枢纽城市，皖北的商贸中心与加工制造业中心，拥 有出众的山水资源（图 2）,市区面积 601 平方公里，人口 105 万。2013 年底，蚌埠市展开 了《蚌埠总体城市设计》的编制工作。本次总体城市设计配合蚌埠总体规划的编制展开，从 区域、生态、城市建设等多方位对蚌埠的城市发展形态做出规划控制与优化，力图营造“城
2000 年以来，伴随着宏观层面城市设计理论与实践活动（尤其伴随一批城市的总体规 划修编工作）的活跃，天津、哈尔滨、重庆、南京、苏州等一批城市展开了大尺度的总体城 市设计。有关总体城市设计的理论方法的研究大量涌现（图 1），其中 GIS 是解决目前国内 总体城市设计技术操作层面的重要回应。 9350
目前， 基于多因子评价的大尺度城市设计 GIS 应用是学术界普遍采用的方式。 其核心思 路是通过量化分析与综合评价影响城市的各类环境因子， 进而建立起以控制高度和密度等核 心指标为主的空间模型。主要技术路线可以分为五个步骤：用地单元划分、因子遴选、因子 赋值、数值计算和评价决策。学术界对因子遴选和数值计算的技术方法讨论较多。就目前的 发展趋势而言，因子遴选的技术手段较为成熟，呈现经济、生态、社会三足鼎立的趋势，因 子量化处在发展阶段， 以因子权重化为主要方式， 系统运算则仍以传统的静态运算方式为主， 在多元化、动态化方向探索较少(表 1)
地理信息系统(GIS，Geographic Information System)是“集地图学、测绘学、遥感学、 计算机科学等多门科学为一体，用于分析和管理海量地理数据的一种重要技术” ，凭借其 强大的空间分析与可视化表达能力，近年来在城市设计中的应用愈发广泛。
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1. GIS 在总体城市设计中的应用现状
4 1500-2500 4 1500-2500 4 300-400 4
5 >2500 5 >2500 5 >500 5 资料来源：文献[6]
根据不同因子的赋值， 运用 GIS 建立各个因子影响力的原始数据库， 并将数据落实到二 维平面的城市用地街区中，形成各环境要素对于整体城市的影响力分布情况（表 3） 。
表 4 情景方案设计及因子赋值 模式 情景 集中发展 中心 模 式 情 景 因子赋值 轴线 可达性 地价 点 状 保 自 然 生 态 保 护 模 式 面 域 控 制 山体 水体 0.3 0.3 线 性 拓 展 山体 水体 0.15 0.15 护 山体 水体 0.15 0.15 0.5 0.1 0.2 0.2 人工建设环境发展模式 均匀发展 中心 轴线 可达性 地价 0.5 0.2 0.3 0.3 分散发展 中心 轴线 可达性 地价 0.1 0.5 0.2 0.2
[3]
。
表 1 基于多因子的 GIS 应用与大尺度城市设计的发展趋势 主要步骤 发展趋势 发展程度 因子遴选 求全化趋势 成熟 部分化趋势 成熟 因子量化 权重化趋势 发展 系统运算 多元化趋势 起步 动态化趋势 发展
资料来源：根据文献[3]改绘
1.3
GIS 分析结合情景规划的可行性分析
情景规划（scenarios）是通过一系列定性和定量的变量组合来描述未来系统的状态和
表 3 环境影响单因子 GIS 分析图 因子 中心 地价 轴线 可达性
GIS 分 析图
因子
山体
水体
开放空间
虚轴
GIS 分 析图
注：颜色越深影响越大
资料来源：文wenku.baidu.com[6]
2.3 基于 GIS 的情景方案比选 2.3.1 评析概述
基于上述分项的单因子评析结果， 结合 GIS 技术的多因子分析能力， 可以根据不同导向 多角度地测算城市未来发展的空间容量。 通过多情景方案的设计， 形成不同的因子权重设置 方式，运用 GIS 构建多情景城市空间容量模型,综合考虑选择适宜城市发展的方式。
2.3.2 情景方案设计与比选
在单因子评析结果确定的基础上， 传统的 GIS 运算多采用静态单一的系统运算方式， 给 不同单因子赋予确定的权重并叠加，得到确定的城市空间测算结果。近年来,有研究指出这 种运算方式并非最佳， 多元化、 动态化的系统运算方式在部分城市设计应用项目中悄然兴起。 情景规划的引入便是试图进行多元化系统运算的一种手段， 多情景的设计可以为城市未来发 展提供多元化的预测结果， 加强规划师对城市未来的把控。 情景设计这一环节是其中的关键，
3532 论文数量 主题词 总体城市设计 技术方法 769 GIS
图 1 2000 年以来主题为“总体城市设计”的文献统计分析，资料来源：中国知网
1.1
GIS 应用于总体城市设计的必要性
总体城市设计面对的对象通常是大尺度的城市空间环境,所涉及的空间内容繁多,关系
错综复杂,尤其是诸多隐藏于物质空间形态背后的经济、用地、生态等要素。此外，城市的 空间形态的演化具有大规模、多层次、开放性、不确定性等诸多特点，需要把握城市空间演 化主导动因的同时承认城市演化背后的多种不确定要素的影响 。因此，基于视觉美学基础 上的中小尺度的城市设计方法并不完全有效。