郝從娜,蔡可心,鞠采坪

(沈陽城市建設學院，遼寧 沈陽 110167)

0 引言

隨著我國城市化進程的加快和信息技術的飛速發(fā)展，城鄉(xiāng)規(guī)劃基礎數(shù)據(jù)、業(yè)務數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)量劇增，規(guī)劃管理也向信息化發(fā)展。2019年《中共中央國務院關于建立國土空間規(guī)劃體系并監(jiān)督實施的若干意見》指出將主體功能區(qū)規(guī)劃、土地利用規(guī)劃、城鄉(xiāng)規(guī)劃等空間規(guī)劃融合為統(tǒng)一的國土空間規(guī)劃，實現(xiàn)“多規(guī)合一”，隨后自然資源部印發(fā)了《關于全面開展國土空間規(guī)劃工作的通知》，標志著我國國土空間規(guī)劃編制工作全面啟動，而國土空間規(guī)劃以城鄉(xiāng)規(guī)劃和土地規(guī)劃為基礎，需要地理學、土地資源學、生態(tài)學等多學科交叉知識，同時在國土空間規(guī)劃中需要處理復雜多維的空間信息，地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，以下簡稱“GIS”)技術正是解決此類問題的主要技術途徑，無論是龐大規(guī)劃數(shù)據(jù)有效管理和基礎分析，還是當前國土空間規(guī)劃以及美麗鄉(xiāng)村建設等均需要GIS技術的支持[1]。

1 GIS技術概述

GIS是一門綜合性學科，結合地理學與地圖學以及遙感和計算機科學，已經廣泛的應用在不同的領域，是一種專門用于采集、存儲、管理、分析和表達空間數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)，它既是表達、模擬現(xiàn)實空間世界和進行空間數(shù)據(jù)處理分析的“工具”，也可看作是人們用于解決空間問題的“資源”，同時還是一門關于空間信息處理分析的“科學技術”。隨著GIS的發(fā)展，它可采用各種技術手段來處理地理信息，如數(shù)字化技術、存儲技術、空間分析技術、建模技術、二三維可視化技術等。

2 GIS在規(guī)劃設計各階段中的應用

地理信息技術萌發(fā)于二十世紀五六十年代，早期在規(guī)劃領域應用包括土地資源分析和成果表達、交通問題、景觀規(guī)劃設計等方面；20世紀80年代GIS廣泛應用于各個領域包括城鄉(xiāng)規(guī)劃，GIS技術為城鄉(xiāng)規(guī)劃提供數(shù)據(jù)管理、分析、市政建設及環(huán)境監(jiān)測，提高工作效率;20世紀90年代GIS的相關內容融入了規(guī)劃專業(yè)之中，為規(guī)劃領域培養(yǎng)儲備GIS人才；21世紀GIS廣泛應用于規(guī)劃領域，并體現(xiàn)出其優(yōu)越性(見圖1)，但其技術應用深化還在不斷探索中。GIS技術目前在國土空間規(guī)劃中的應用主要表現(xiàn)在：在特定應用系統(tǒng)下建立專門的數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)規(guī)劃數(shù)據(jù)的集中管理，根據(jù)需求進行數(shù)據(jù)的查詢、顯示和專題圖輸出等，也可在特定信息系統(tǒng)中進行專題信息分析，為決策、理論研究服務等，GIS強大的空間分析技術為其主要應用潛力。

2.1 在規(guī)劃現(xiàn)狀調研及現(xiàn)狀分析中的應用

由于人類活動土地利用信息在不斷發(fā)生變更，利用遙感和GIS技術可快速獲取變更數(shù)據(jù)，對規(guī)劃基礎數(shù)據(jù)進行更新，改變傳統(tǒng)實地調研獲取數(shù)據(jù)速度慢和缺少基礎數(shù)據(jù)的問題，而且對于獲取的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)可以利用GIS空間分析技術進行用地布局空間分析、現(xiàn)狀地類分析，周邊環(huán)境及區(qū)位分析等，輔助規(guī)劃決策，提高規(guī)劃師的工作效率和規(guī)劃的科學性[2]。

規(guī)劃領域基本實現(xiàn)數(shù)字化管理，但是屬性數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)分開管理，不便于規(guī)劃信息的查詢和管理，利用GIS技術將規(guī)劃相關數(shù)據(jù)如基礎地形數(shù)據(jù)、用地許可數(shù)據(jù)、規(guī)劃指標、規(guī)劃成果圖、文檔資料等進行整合處理，建立了專門規(guī)劃數(shù)據(jù)庫和業(yè)務數(shù)據(jù)庫，方便規(guī)劃信息的查詢、檢索統(tǒng)計、顯示、輸出，實現(xiàn)管理的自動化、規(guī)范化和標準化[3]。

2.2 在總體規(guī)劃中的應用

總體規(guī)劃指對定時期內城市性質、發(fā)展目標、發(fā)展規(guī)模、土地利用、空間布局以及各項建設的綜合部署和實施措施。在總體規(guī)劃中的應用GIS對地形地貌、生態(tài)景觀格局、城市發(fā)展格局等進行宏觀分析，找出生態(tài)效益和經濟效益相統(tǒng)一的發(fā)展模式，保障城市的可持續(xù)發(fā)展；通過城區(qū)不同年份用地擴張研究和現(xiàn)狀各類用地布局分析，分析城市發(fā)展脈絡和動力機制以及存在的問題，指導各類用地布局規(guī)劃實踐[4]；對現(xiàn)狀用地進行適宜性評價，確定農業(yè)用地和建設用地的適宜性，并對其用地發(fā)展?jié)摿Ψ治?；基于空間實體的人口承載規(guī)模預測，進而確定用地規(guī)模，結合基于GIS用地適宜性評價和聚類分析劃定城鎮(zhèn)建設邊界和開發(fā)建設預留邊界、永久基本農田和一般農業(yè)區(qū)；利用GIS技術進行區(qū)域生態(tài)保護重要性評價，進行生態(tài)保護重要性分級和分區(qū)，劃定生態(tài)保護紅線、指導生態(tài)廊道建設，保護生物多樣性[5]；各類經濟技術指標統(tǒng)計分析和經濟結構構成、社會結構協(xié)調和理性等均體現(xiàn)了GIS應用的優(yōu)越性。

2.3 在詳細規(guī)劃中的應用

詳細規(guī)劃分為控制性詳細規(guī)劃和修建性詳細規(guī)劃，控制性詳細規(guī)劃是以城市總全規(guī)劃或分區(qū)規(guī)劃為依據(jù)，確定建設地區(qū)的土地使用性質和使用強度的控制指標、道路和工程管線控制性位置以及空間環(huán)境控制的規(guī)劃要求?？刂菩栽敿氁?guī)劃的重點問題是建筑的高度、密度、容積率等技術數(shù)據(jù)，依然是數(shù)據(jù)平衡問題。修建性詳細規(guī)劃以城市總體規(guī)劃、分區(qū)規(guī)劃或控制性詳細規(guī)劃為依據(jù)，制訂用以指導各項建筑和工程設施的設計和施工的規(guī)劃設計。城市詳細規(guī)劃的目的主要在于選定技術經濟指標，提出建筑藝術處理要求，確定各項用地的控制性坐標和標高等，為城市設計提供依據(jù)。在詳細規(guī)劃中，可以運用GIS進行屬性檢索、算術與邏輯運算,也可以進行空間數(shù)據(jù)與屬性的邏輯運算、緩沖區(qū)分析、疊加分析等，如分析已有公共設施的空間分布和服務范圍，找出服務盲點，為設施規(guī)劃提供科學決策；也可以對建筑密度、容積率等建筑經濟指標進行空間查詢量算，為建筑空間合理布局提供科學依據(jù)；對城市發(fā)展空間格局進行模擬、進行綜合效益和可行性評價，輔助規(guī)劃方案綜合性評價和可行性選擇，有利于城市可持續(xù)發(fā)展；也可以進行規(guī)劃區(qū)域的地形、地貌、挖填方、地質等方面的基本地理分析，選擇有利于建設發(fā)展規(guī)劃的地形地貌，規(guī)避災害風險。

2.4 在規(guī)劃設計效果評價和規(guī)劃監(jiān)督中的應用

利用GIS技術可對規(guī)劃設計效果實施情況進行評價，如重大基礎設施規(guī)劃選址分析評價，綠地系統(tǒng)規(guī)劃分析評價、交通規(guī)劃分析評價、建筑高度視線分析等，根據(jù)評價結果反饋規(guī)劃設計；隨著三維GIS和智慧城市技術的不斷發(fā)展，可對規(guī)劃區(qū)域進行三維模擬，借助虛擬現(xiàn)實技術實現(xiàn)規(guī)劃場景再現(xiàn)，真實直觀感受規(guī)劃效果(如建筑高度、色彩和周圍環(huán)境的融洽等，易于發(fā)現(xiàn)規(guī)劃設計不足[6])。利用GIS、遙感(Remote Sensing,RS)、全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System,GPS)技術(合稱“3S技術”)對規(guī)劃數(shù)據(jù)進行對比分析，實時快速監(jiān)測規(guī)劃實施情況，監(jiān)督規(guī)劃實施進度，給規(guī)劃管理自動化帶來便利。

3 GIS在規(guī)劃應用中存在問題及前景分析

GIS技術已經在規(guī)劃管理中得到廣泛應用，并且隨著目前國土空間規(guī)劃的全面開展，在規(guī)劃設計和輔助規(guī)劃分析中逐步得到推廣使用，雖然GIS在規(guī)劃各個階段均有較強的實用性和輔助規(guī)劃決策的可行性，但是目前在規(guī)劃設計過程中的應用還存在一些問題。

3.1 交叉學科知識的匱乏

GIS雖然為規(guī)劃設計提供強大的空間分析功能，但其自身技術復雜，涉及多學科知識，內容繁多，并且目前市場上GIS軟件種類多，對于非GIS人員來說軟件操作及分析模塊功能復雜，降低了規(guī)劃人員學習GIS的積極性，由此規(guī)劃人員欠缺GIS知識，難以實現(xiàn)兩個專業(yè)領域間的貫通。雖然目前國內各高校規(guī)劃專業(yè)開設了GIS課程，但是對于GIS在規(guī)劃中的專門應用實踐內容連接的不是很好，由此造成培養(yǎng)規(guī)劃專業(yè)人士缺少專業(yè)間的融匯貫通，此領域人才嚴重匱乏[7]。

3.2 GIS在規(guī)劃領域應用推廣上的局限性

目前GIS技術在規(guī)劃領域的應用主要體現(xiàn)在規(guī)劃管理方面，建立專門的信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)基礎數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，利用信息系統(tǒng)實現(xiàn)信息檢索分析等，為規(guī)劃管理提供便利。由于GIS系統(tǒng)模塊的復雜性以及規(guī)劃設計人員GIS知識的欠缺，目前GIS技術在規(guī)劃設計層面應用較少，還處于起步發(fā)展階段，此外城市規(guī)劃設計的非固定性和GIS環(huán)境的固定性，對GIS技術提出挑戰(zhàn)，如何找出規(guī)劃設計的一般規(guī)律性，為進一步研究開發(fā)規(guī)劃設計專題信息系統(tǒng)打下基礎[8]。

3.3 GIS應用前景分析

“3S”集成技術在規(guī)劃中綜合應用，利用RS和GPS可以快速獲取最新基礎數(shù)據(jù)，利用GIS進行分析，為規(guī)劃管理和設計提供數(shù)據(jù)基礎和決策依據(jù)。三維GIS和虛擬現(xiàn)實技術的集成發(fā)展，如目前發(fā)展較快建模軟件BIM，CityEngine,Skech UP等均提供多數(shù)據(jù)格式以及與大型GIS軟件格式的兼容性，虛擬現(xiàn)實硬件設備的不斷發(fā)展均為規(guī)劃的三維模擬和場景展示奠定了基礎，借助三維GIS和虛擬現(xiàn)實技術實現(xiàn)城市規(guī)劃設計成果的場景再現(xiàn)，身臨其境感受規(guī)劃成果，輔助規(guī)劃反饋，提高規(guī)劃設計可行性和縮短設計周期[9]。隨著WebGIS的發(fā)展，可實現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集部門、數(shù)據(jù)管理部門和數(shù)據(jù)應用部門之間的利益分配，滿足終端不同用戶對信息數(shù)據(jù)的需求，為“多規(guī)合一”的實現(xiàn)提供技術支持[10]，同時隨著我國天地圖、國家基礎地理信息平臺等信息基礎建設，為城市規(guī)劃數(shù)據(jù)獲取及基礎數(shù)據(jù)共享奠定了良好基礎。當前在國土空間規(guī)劃大背景下，隨著國土空間規(guī)劃的提出及實施，GIS技術在國土空間規(guī)劃“雙評價”中的應用勢必帶動國土空間規(guī)劃專門軟件的誕生，為規(guī)劃設計人員提供易于操作性信息系統(tǒng)，提高規(guī)劃工作效率。

4 結語

1)分析了GIS技術在應用現(xiàn)狀、總體規(guī)劃、詳細規(guī)劃、效果評價及監(jiān)督等規(guī)劃設計各階段的應用成效。

2)雖然GIS在城鄉(xiāng)規(guī)劃各階段均有較強的實用性和輔助規(guī)劃決策的可行性，但是在規(guī)劃設計過程中還存在相關交叉學科知識匱乏、規(guī)劃應用推廣受限的問題。

3)從“3S”集成技術、三維GIS和虛擬現(xiàn)實技術、WebGIS等方面提出了GIS技術在國土空間規(guī)劃領域的發(fā)展趨勢和應用前景，為“多規(guī)合一”的數(shù)據(jù)共享利用提供技術支持，為規(guī)劃設計人員提供參考，提高規(guī)劃工作效率。