GIS在城市规划中的应用

GIS 在城市规划中的应用

【摘要】地理信息系统的普及给当今城市规划领域带来巨大变化。本文探讨了地理信息系统的内涵和主要功能，并通过相关案例具体论述地理信息系统在规划中的应用方法。

【关键词】地理信息系统城市规划应用

1前言

人类社会正从工业经济迈向知识经济时代，一场以信息技术为核心的革命正在深刻改变着人类生活与社会面貌。作为全球信息化浪潮重要组成部分的地理信息系统的建设与应用，正日益引起科技界、企业界和政府部门的广泛关注。随着我国经济建设的快速发展，城市化速度大大加快，但是城市规划的现状并不令人满意。在城市基础设施建设中，如市政管线，事故时有发生；城市交通、土地、水资源、能源、灾害管理和决策的水平急需改善和提高。为寻求解决这些问题的对策，广大城市规划师和城市决策者迫切希望能够更完整、准确和全面地把握城市及其周边环境的动态空间特征。

80年代末、90年代初，GIS 在我国的应用进入了城市。如今,在城市规划领域，GIS 技术被用于城市规划的辅助设计、工程选址等工作，以及城市管理的规划控制、辅助决策等工作。

2地理信息系统及其特点

2.1 地理信息系统概念

地理信息系统，是国际上20 世纪60 年代以来发展起来的一门新兴技术。它是利用现代计算机图形和数据库技术来处理地理空间及其相关数据的计算机系统，是融地理学、测量学、几何学、计算机科学和应用对象为一体的综合性高新技术。其最大的特点就在于它能把地球表面空间事物的地理位置及其特征有机地结合在一起，并通过计算机屏幕形象、直观地显示出来。这一特点使得GIS 具有更加广泛的用途。

地理信息系统(Geography Information System,简称GIS)是一种用来捕捉、储存、合成、处理、分析和表示具有地理坐标属性的空间数据的操作系统,它是由计算机硬件系统,计算机软件系统及组织管理系统所组成。

地理信息系统具有以下3个特征:一是具有采集、管理、分析和输出多种地学空间信息能力,具有空间性和动态性。二是以地学研究和地学决策为目的,以地学模型方法为手段,具有区域空间分析、多要素综合分析和动态预测能力,产生高层次高质量的派生信息。三是由计算机系统支持进行空间数据管理,并由计算机程序模拟获得专门数据的地学分析方法或模型，作用于空间数据产生有用信息,快速准确地提供科学决策依据。

2.2地理信息系统的发展

20 世纪中叶，计算机的发明与应用标志着第一次信息革命的开始，人类社会随之进入信息时代。信息的巨大物化力量使得它逐渐成为一种重要的社会资源和社会动力源，从而引起社会职能、模式、结构、价值及人们工作、生活方式的变革，人们工作的重点从单独的物质生产转移到对信息的采集、处理、

分析和利用上来。另外，由于社会的进步，人们开始觉悟到对赖以生存的地球资源的利用，不能是简单地掠夺，而应将开发和保护结合起来进行科学管理和充分利用。于是兴起国土规划、各种资源清查、环境监测等大型工程。然而，面对这些大型工程所获取的海量资源环境信息，传统的调查报表、统计图表和手工制图的方式已远远不能满足时代需求，如何利用计算机有效地处理相关信息是地理信息系统产生和发展的原动力。

2.2.1 国际发展状况

1963 年，加拿大测量学家R.Tomlinson 首先提出地理信息系统这一术语之后，随着技术的进步、社会的需求、有关组织机构的建立，GIS在全世界迅速发展起来。20 世纪60 年代为GIS思想和技术方法的探索时期。由于40 年代和50年代计算机科学、地图学和航空摄影测量技术的发展，逐渐产生利用计算机汇总各种来源的数据，借助计算机处理和分析这些数据，最后通过计算机输出一系列结果，作为辅助决策的有用信息，这就产生了最早地理信息系统的基本框架。在50 年代末和60 年代初，计算机获得广泛应用以后，很快就被应用于空间数据的存储与管理。计算机分析地图内容并提供信息，是从自然资源的管理和土地规划任务开始的，在这个基础上诞生了世界上第一个地理信息系统--加拿大地理信息系(CGIS)。70 年代GIS 朝着实用化方向发展。美国、加拿大、联邦德国、瑞典等一些发达国家，先后发展了自己的地理信息系统。同时，一些商业公司开始活跃，GIS 软件在市场上受到欢迎，相应的管理问题也开始受到重视。20世纪80 年代是GIS 在理论、方法和技术上取得突破与趋向成熟的阶段。GIS 的数据处理能力，

空间分析功能，人机交互对话，地图的输入、编辑和输出技术的进一步发展，并逐渐走向成熟。地理信息系统的应用从解决基础设施的规划(如道路、输电线等) 转向更加复杂的区域开发问题。90 年代以来，随着地理信息产业的建立和地球数字化产品的普及应用，GIS 的发展进入用户时代。90 年代，GIS 开发和研究主要集中在下列一些方向：空间信息分析的新模式和新方法；空间信息应用模型；GIS 的效益评价。

三维、四维空间数据结构和数据模型；人工智能和专家系统的引入；网络GIS；虚拟现实技术与GIS 的结合等。

2.2.2 国内发展状况

我国地理信息系统的发展起步较晚，但发展较快。70 年代初，我国开始探讨计算机在测量、地图制图和遥感领域的应用。80 年代，随着计算机技术的发展和我国对" 信息革命"的热烈响应，地理信息系统这一新技术在我国正式进入全面试验阶段。我国在GIS 理论探索、规范探讨、实验技术、软件开发、系统建立、人才培养、典型试验和专题试验等方面都取得了实质性的进展。国际GIS 学术会议多次在我国举行，有关高校开设了地理信息系统课程，这一切均为GIS 的进一步发展和实际应用打下了基础。从1986 年到1995 年前后，我国GIS 随着社会主义市场经济的发展走上了全面发展道路。由于沿海、沿江经济开发区的发展，土地的有偿使用和外资的引进，急需GIS为之服务，推动了GIS 的发展和应用。GIS 研究作为政府行为，正式列入国家科技攻关项目，开

始有计划、有组织、有目标地进行理论研究和应用建设。同时，全国许多行业部门和部分省市积极发展各自专业GIS 和区域GIS，上海、北京、深圳、海口、三亚、常州等大中城市都在积极建设城市GIS。1996 年以来，我国GIS 技术在技术研究、成果应用、人才培养、软件开发等方面进展迅速，并力图将GIS 从初步发展时期的研究实验、局部应用推向实用化、集成化、工程化，为国民经济发展提供辅助分析和决策依据。GIS 在研究和应用过程中走向产业化道路，成为国民经济建设普遍使用的工具，并在各行各业发挥重大作用。

3城市规划概述

城市规划是人居环境各层面上的、以城市层次为主导工作对象的空间规划。城市规划工作的基本内容是依据城市的经济社会发展目标和环境保护的要求，根据区域等上层次的空间规划的要求，在充分研究城市的自然、经济、社会和技术发展条件的基础上，制定城市发展站略，预测城市的发展模型，选择城市用地的布局和发展方向，按照工程技术和环境的要求，综合安排城市各项工程设施，并提出近期控制引导措施说，城市规划的内容包括城市规划和专项规划。

城市与区域规划具有高度的综合性，涉及资源、环境、人口、交通、经济、教育、文化和金融等因素，但是要把这些信息进行筛选并转换成可用的形式并不容易，规划人员需要切实可行的、实时性强的信息，而GIS 能为规划人员提供功能强大的工具。例如规划人员利用GIS 对交通流量、土地利用和人口数据进行分析，预测将来的道路等级；工程技术人员利用GIS 将地质、水文和人文数据结合起来，进行路线和构造设计；GIS 软件帮助政府部门完成总体规划、分区、现有土地利用、分区一致性、空地、开发区和设施位置等分析工作，是实现区域规划科学化和满足城市发展的重要保证。

4 GIS 技术在城市规划中的应用

4.1 应用领域

4.1.1 城市规划和管理

城市规划和管理是GIS 的一个重要应用领域，利用GIS 技术可进行城市规划的辅助设计、工程选址等工作，也可进行城市管理的规划控制、辅助决策等工作。

4.1.2 土地和地籍管理

土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许多内容，借助GIS 技术可以有效地完成对土地和地籍状况的监控和管理。

4.1.3 生态、环境管理与模拟

应用GIS 技术可实现区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物处理的决策支持、环境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等。

4.1.4 基础设施管理

城市基础设施(如道路交通、电力、电信、燃气、自来水、排污等) 广泛分布于城市的各个角落，且这些设施具有明显的地理参照特征。它们的工程设计、