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        分析城市規(guī)劃制圖中的GIS應(yīng)用

        2020-03-21 13:44:14劉雅志
        建材與裝飾 2020年7期
        關(guān)鍵詞:空間數(shù)據(jù)制圖城市規(guī)劃

        劉雅志

        (合浦縣城市規(guī)劃技術(shù)服務(wù)中心 廣西合浦縣 536100)

        城市規(guī)劃指的是對(duì)某個(gè)時(shí)期的城市發(fā)展進(jìn)行綜合部署,并給出具體的安排和管理。地理信息系統(tǒng)憑借其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能,逐漸在城市規(guī)劃制圖領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,取代了傳統(tǒng)以人工為主的規(guī)劃制圖模式,不僅提高了規(guī)劃制圖的工作效率,還從根本上保證了規(guī)劃制圖成果的科學(xué)性與合理性。

        1 數(shù)據(jù)獲取和輸入

        GIS可應(yīng)用多種數(shù)據(jù)源,包括野外測(cè)量成果、借助GPS等其它技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)成果、攝影和遙感圖形成果、現(xiàn)有資料。雖然地理數(shù)據(jù)信息越來(lái)越多樣化,但總體上仍然可以分成以下兩類(lèi):第一類(lèi)為地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù),包括地形和地物所在位置;第二類(lèi)包括屬性、描述、表格等數(shù)據(jù)[1]。

        城市空間數(shù)據(jù)主要有以下兩種獲取方式:第一種為在地形勘測(cè)過(guò)程中通過(guò)數(shù)字測(cè)圖來(lái)獲取,以坐標(biāo)為依據(jù),對(duì)數(shù)字地形圖進(jìn)行直接繪制;第二種為根據(jù)現(xiàn)有資料,在內(nèi)業(yè)進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的廣泛采集。

        在建成圖形庫(kù)以后,針對(duì)包含屬性數(shù)據(jù)的不同元素,需在定義其屬性結(jié)構(gòu)以后,確定屬性和圖形元素之間的關(guān)聯(lián),然后對(duì)錄入相應(yīng)的屬性元素。

        2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和編輯

        在城市規(guī)劃中,不僅數(shù)據(jù)量巨大,而且數(shù)據(jù)形式多種多樣,大體上可分成三種,即空間、屬性與符號(hào)數(shù)據(jù)。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)管理是構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)主要步驟之一,與空間與屬性?xún)深?lèi)數(shù)據(jù)的組織有直接關(guān)系。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)庫(kù)管理和地理元素具體位置、所保持的空間關(guān)系和怎樣對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行組織都有一定關(guān)系,目的是使數(shù)據(jù)能使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理,便于用戶(hù)理解。在數(shù)據(jù)庫(kù)組織中使用的計(jì)算機(jī)程序被稱(chēng)作DBMS,系統(tǒng)種類(lèi)主要取決于數(shù)據(jù)模型[2]。

        數(shù)據(jù)編輯指的是對(duì)空間與屬性?xún)深?lèi)數(shù)據(jù)實(shí)施組織和修改。對(duì)于不同數(shù)據(jù),需進(jìn)行不同的編輯。以空間數(shù)據(jù)為例,對(duì)它進(jìn)行編輯是引入GIS的一大特色,利用各類(lèi)軟件工具,對(duì)采集到的所以空間數(shù)據(jù)實(shí)施處理與二次加工,然后通過(guò)不同的渠道,借助不同的方法,在開(kāi)展數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建與各類(lèi)應(yīng)用分析之前,根據(jù)系統(tǒng)提出的設(shè)計(jì)要求來(lái)組織數(shù)據(jù),最后予以相應(yīng)的修改。

        3 數(shù)據(jù)查詢(xún)和分析

        GIS有著強(qiáng)大的查詢(xún)及分析能力,基于現(xiàn)狀分析成果對(duì)未來(lái)發(fā)展進(jìn)行預(yù)測(cè),同時(shí)將其作為規(guī)劃與建設(shè)的重要依據(jù)。通過(guò)空間分析,能大幅提高規(guī)劃過(guò)程中處理不同基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的能力,并實(shí)現(xiàn)對(duì)未來(lái)發(fā)展?fàn)顩r的預(yù)測(cè)和模擬,確保規(guī)劃可以在例行分析前提下給出正確判斷及決策。在城市規(guī)劃中進(jìn)行空間分析,能直觀顯示出城市空間之間保持的相互關(guān)系[3]。

        (1)對(duì)于空間數(shù)據(jù)的管理,其主要內(nèi)容有:首先建立一個(gè)基礎(chǔ)文件,同時(shí)根據(jù)要求更新,按照用戶(hù)的需要,進(jìn)行顯示、接邊及統(tǒng)計(jì)綜合,最后把具體的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為格網(wǎng),當(dāng)然也可以把格網(wǎng)轉(zhuǎn)換為具體的坐標(biāo)。

        (2)拓?fù)潢P(guān)系和制圖綜合:對(duì)于空間這一概念,可使用幾何與拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行度量。針對(duì)基本空間單元,和它有一定關(guān)聯(lián)的特征包括:點(diǎn)、線、面、體積。一個(gè)空間實(shí)體,可以理解成是由多個(gè)空間單位通過(guò)組合而成的,而且這種組合,既可以是完全相同的類(lèi)型,也可以是完全不同的類(lèi)型。

        (3)對(duì)規(guī)劃專(zhuān)題要素進(jìn)行符號(hào)化處理,主要是指對(duì)空間對(duì)象對(duì)應(yīng)的屬性資料利用相應(yīng)的符號(hào)來(lái)表達(dá),以此實(shí)現(xiàn)可視化。屬性資料主要有下列兩種類(lèi)型:①定性描述資料,采用字符的形式來(lái)表示,常見(jiàn)的有名稱(chēng)、類(lèi)別與功能;②定量資料,采用數(shù)值的形式來(lái)表示,常見(jiàn)的有面積、產(chǎn)值與人口數(shù)量。引入GIS以后,對(duì)于定性資料,一般借助面狀充填法、質(zhì)底法及范圍法來(lái)符號(hào)化處理;而對(duì)于定量資料,一般借助點(diǎn)值法與分級(jí)統(tǒng)計(jì)圖法來(lái)符號(hào)化處理。在具體的符號(hào)化處理過(guò)程中,先選定圖層與和它直接相關(guān)的屬性表,然后在屬性表當(dāng)中選出具體項(xiàng)目,最后確定表達(dá)方式[4]。

        (4)緩沖區(qū)的生產(chǎn)和分析主要是以數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中實(shí)體為依據(jù)進(jìn)行緩沖區(qū)多邊形自動(dòng)構(gòu)建。這是GIS中基本的功能之一,能確定一個(gè)具體的地物擁有多少輻射范圍。對(duì)這一個(gè)多邊形進(jìn)行重疊與消除指的是將相同地區(qū)比例尺對(duì)應(yīng)的多種多邊形實(shí)施重疊,以此產(chǎn)生若干全新多邊形,最常見(jiàn)的疊加結(jié)果就是地質(zhì)地形圖??梢?jiàn),重疊與分離是兩項(xiàng)必須經(jīng)常進(jìn)行的操作,需要相關(guān)人員熟練掌握。

        (5)引入GIS后,還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)制圖。數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中存儲(chǔ)了大量數(shù)據(jù),包括地形數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、資源數(shù)據(jù)、人口數(shù)據(jù)與交通數(shù)據(jù)。利用GIS能對(duì)這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新與增刪。系統(tǒng)的制圖功能模塊在完成圖形編輯后,能以用戶(hù)具體需要為依據(jù)整飾數(shù)字地圖,然后根據(jù)要求的顏色、符號(hào)及注記實(shí)現(xiàn)圖形顯示,也可使用繪圖儀直接輸出。采用GIS除了能輸出包含所有要素的地圖,還能結(jié)合用戶(hù)要求對(duì)不同類(lèi)型的專(zhuān)題圖進(jìn)行分層輸出。對(duì)于可視化表現(xiàn),主要是指將現(xiàn)有空間數(shù)據(jù),借助可視化模型轉(zhuǎn)換為能被人感知到的圖形或圖像。存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)當(dāng)中的數(shù)據(jù)屬于無(wú)形的事物,但在人們?nèi)粘Ia(chǎn)生活過(guò)程中,早就習(xí)慣了使用不同方式對(duì)不同要素在空間上的分布及相互關(guān)系進(jìn)行表達(dá)?;诖?,在可視化表現(xiàn)過(guò)程中,圖件為最常見(jiàn)表現(xiàn)形式。

        4 規(guī)劃模擬和虛擬現(xiàn)實(shí)

        規(guī)劃模擬主要采用可視化方法對(duì)規(guī)劃方案進(jìn)行模擬,在模擬中輔以擴(kuò)展分析及指標(biāo)統(tǒng)計(jì),于模擬結(jié)果當(dāng)中確定方案正式實(shí)施后城市具體狀況及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí),它是能實(shí)現(xiàn)虛擬世界創(chuàng)建及體驗(yàn)的先進(jìn)技術(shù),它是多種技術(shù)相結(jié)合后的產(chǎn)物,包括計(jì)算機(jī)、傳感和測(cè)量、仿真、微電子等[5]。

        虛擬現(xiàn)實(shí)主要具有下列特點(diǎn):支持人們的實(shí)時(shí)參與和交互。作為用戶(hù)界面工具,除了能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察,還能還能和數(shù)據(jù)之間進(jìn)行交互,盡管有很大的研究難度,但現(xiàn)在已經(jīng)有了以微機(jī)為基礎(chǔ)的實(shí)用系統(tǒng)。在實(shí)際的城市規(guī)劃中,虛擬四維空間為重要內(nèi)容之一,它能徹底取代采用實(shí)體模型時(shí)無(wú)法達(dá)到的效果,使最終的設(shè)計(jì)成果更為直觀與形象。從政府部門(mén)的管理人員角度講,可將城市仿真這一技術(shù)作為使公民真正積極參與到城市未來(lái)和直觀展現(xiàn)城市未來(lái)的有效手段,以城市立交為例,其仿真模擬效果如圖1所示,這樣能帶來(lái)的效率是十分顯著的,而且真正做到身臨其境還能使城市規(guī)劃得到前所未有的創(chuàng)新[6]。

        圖1 城市立交仿真模擬

        虛擬現(xiàn)實(shí)和傳統(tǒng)的CAD與計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)是存在明顯區(qū)別的,對(duì)于動(dòng)畫(huà),它的每一幅畫(huà)面都是在之前就定義和計(jì)算完的,操作人員僅可以對(duì)結(jié)果進(jìn)行觀看,但虛擬現(xiàn)實(shí)卻能使操作人員實(shí)時(shí)調(diào)整視角、位置及路線,對(duì)虛擬城市環(huán)境予以觀察,幫助人們置身在虛擬的環(huán)境當(dāng)中,同時(shí)和虛擬的環(huán)境進(jìn)行交互。當(dāng)前的數(shù)字城市就應(yīng)用了這項(xiàng)先進(jìn)技術(shù),在規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中,能使人們置身于虛擬三維環(huán)境當(dāng)中,然后通過(guò)動(dòng)態(tài)交互,對(duì)城區(qū)做全方位多角度審視,同時(shí)還能對(duì)其它信息進(jìn)行集成。以上是傳統(tǒng)規(guī)劃方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)的,對(duì)保證規(guī)劃結(jié)果的科學(xué)性有十分重要的作用與意義。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        近幾年,GIS的發(fā)展速度日益加快,其應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)擴(kuò)展。從規(guī)劃專(zhuān)業(yè)人員角度講,從GIS基本功能層面出發(fā),對(duì)這些功能于城市規(guī)劃與制圖過(guò)程中的具體應(yīng)用進(jìn)行了分析探討,而且還介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)的優(yōu)越性。相信通過(guò)不斷的更新與改進(jìn),GIS將在城市規(guī)劃工作中得到廣泛應(yīng)用,使兩者融合成為一體,進(jìn)而對(duì)規(guī)劃數(shù)據(jù)做深入的綜合分析,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘,為GIS更加深入與廣泛的應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)。

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