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        無人機與GIS技術在校園中的應用

        2022-04-28 08:53:20蘇燕清胡宇祥馮志淵王文豪
        黑龍江科學 2022年8期
        關鍵詞:教學區(qū)農(nóng)校生活區(qū)

        蘇燕清,胡宇祥,馮志淵,王文豪

        (吉林農(nóng)業(yè)科技學院,吉林 吉林 132101)

        校園建筑物布局不應該只考慮安全、美觀等傳統(tǒng)因素,更應考慮建筑物的選址問題,通過測繪方式的直觀分析,使校園建筑物布局達到最優(yōu)。大數(shù)據(jù)時代,利用無人機、GIS技術的空間分析和數(shù)據(jù)可視化功能,提取影響校園建筑物布局的指標數(shù)據(jù),系統(tǒng)處理,形成實地模擬圖,便于后期的設計規(guī)劃,既能滿足校園多空間的高效利用及與自然的和諧統(tǒng)一,又能滿足校園建筑物安全,使校園布局更美觀、靈動。

        1 影響校園建筑物布局的因素及布局原則

        1.1 校園建筑物布局的影響因素

        影響校園建筑物布局的因素是多方面的,可就校園景觀和道路布局進行分析。

        景觀是區(qū)域建筑物必要的環(huán)境設施。研究表明,環(huán)境景觀與人類的成長發(fā)育及心理健康有著密不可分的聯(lián)系。學校作為培育青年的教育重地,校園景觀設計是重點。無人機與GIS技術的發(fā)展為校園前期規(guī)劃設計提供了便捷的勘測方式,可直觀分析三維數(shù)字模型,進行校園地貌分析,解決了人工勘測效率低的問題[1]。

        GIS技術不僅適用于景觀布設,還可用于區(qū)域內(nèi)道路設計。學校選址以平地居多,雖符合學校莊嚴的特點,但缺乏景觀趣味性,整體靈動性低。要改善此狀況,需要設計師處理好校園布局中的兩大關系。一是校園中動、靜態(tài)空間之間的關系,二是要規(guī)劃好不同教育空間之間的功能組織關系。要想處理好動、靜空間關系、削弱平地帶來的景觀統(tǒng)一性,需加強校園各設施之間的相互聯(lián)系,賦予校園新的生機。

        1.2 校園建筑物布局原則

        校園建筑物布局應遵循整體性原則。校園建筑物的布局體現(xiàn)著學校的教學風格、教學背景和學校的傳承與發(fā)展,這就要求校園建筑必須風格布局相對統(tǒng)一,具有一定的連續(xù)性[2]??梢园l(fā)揮GIS二維、三維建模技術優(yōu)勢,輔助大面積校園規(guī)劃布局,體現(xiàn)校園整體性。安全性原則。安全是規(guī)劃設計中首要考慮的因素,必須全面分析校園地質(zhì)地勢、校內(nèi)交通和校園監(jiān)控等,確保校園建筑物布局合理、規(guī)范、安全。利用GIS數(shù)據(jù)空間分析及數(shù)據(jù)可視化功能,可以在校園三維模擬空間上對校內(nèi)交通規(guī)劃、校園監(jiān)控的布設進行規(guī)劃設計,保障學生、教師的安全[3]。

        2 利用GIS技術分析校園空間布局

        GIS是基于空間地理數(shù)據(jù),依靠計算機系統(tǒng)輔助,對空間數(shù)據(jù)進行綜合分析,服務于資源管理、發(fā)展規(guī)劃、路線規(guī)劃等領域的地理信息系統(tǒng)。GIS分析技術可分三個階段:一是數(shù)據(jù)采集。由無人機對待測區(qū)域實地飛行勘測。二是利用GIS技術對無人機采集數(shù)據(jù)進行讀取、分析及構建模型等。三是基于GIS系統(tǒng)構建好的數(shù)據(jù)庫,讀取影響校園空間布局的因素,對現(xiàn)有的校園布局進行適宜性評價。

        以吉林農(nóng)業(yè)學院為例,通過無人機航拍所得數(shù)據(jù),利用GIS處理得到的校園二維平面示意圖,如圖1所示。

        圖1 校園區(qū)域劃分圖Fig.1 Campus zoning plan

        農(nóng)??傮w設施以生活區(qū)與教學區(qū)間道路為軸線呈現(xiàn)對稱分布,根據(jù)建筑物用途差異將校園區(qū)域劃分為以下幾部分:一是教學辦公區(qū),主要教學區(qū)位于校園中、東側,部分教學實驗室基地位于校園東北角。二是學生生活區(qū),有學生宿舍、食堂、百貨超市等,設置在主教學區(qū)西側。三是室外活動區(qū),足球場在學生生活區(qū)西邊,籃球、排球在教學區(qū)中,其余小型運動場所分散布設于生活區(qū)周圍。四是交通布局,校園出口設置南、北兩方向出口,內(nèi)部交通呈矩形分布。五是景觀布設,分布于主要校園外圍及各建筑設施之間。

        3 GIS技術分析對農(nóng)校校園建筑物布局的適宜性評價

        教學辦公區(qū)需避開噪聲干擾,為學生、教師提供一個寧靜的教學及科研場所。圖1所示農(nóng)校主要的教學區(qū)布設于校園中心,有效避開了校外車流噪音對教學區(qū)的影響,小型教學實驗室基地置于校園東北角,對校園主體建設布局的美觀影響較小。

        學生生活區(qū)。研究表明,學生對于宿舍樓到教學區(qū)的步行最為滿意的距離是300~500 m,距離越遠,步行到達設施的可能性會逐漸降低,不利于調(diào)動學生學習的積極性。若以自行車代步,一是增加了道路的不安全因素,二較多的騎車出行需要更大的停車空間,三是道路上的大量車流,使得環(huán)境難以形成舒適、安寧的步行空間,不利于學生放松、休憩[4]。通過GIS分別測量農(nóng)校生活區(qū)外圍部分公寓到各教學樓與活動區(qū)最佳行徑距離,由表1可知,農(nóng)校生活區(qū)外圍3個公寓距部分校園設施的距離在學生步行滿意距離可控范圍之內(nèi),此類教學布局有利于激發(fā)學生學習,使得教學資源能供學生充分利用。

        表1 農(nóng)校部分公寓到各個教學設施的距離Tab.1 Distance from parts of apartments to all teaching facilities in Jilin Agricultural Science and Technology College

        學生活動區(qū)。據(jù)研究顯示,我國當代大學生身體健康指數(shù)逐年下降,考慮其原因:一是體育設施布局不合理,活動區(qū)形同虛設。二是由于傳統(tǒng)教育的影響,學生對體育課不重視,只是為了學分應付性地上課,體育觀念薄弱,要想樹立體育觀念,需通過距離便捷來建立體育環(huán)境誘導[5]。農(nóng)校的活動區(qū)分散布局在生活區(qū)、教學區(qū),活動區(qū)分區(qū)可以緩解體育鍛煉高峰時段人員過于集中的問題,且兩個主要活動區(qū)都在適宜的出行范圍內(nèi),這在一定程度上誘導了學生進行體育鍛煉。

        交通布局。農(nóng)校出口設置于南北方向,避開西側市區(qū)主要交通干線,學生、教師的出行更安全,校園主干道圍繞中心教學區(qū)設置,貫穿全校。生活區(qū)右側空余土地設置交通輔路進行人車分流,各教學樓、宿舍樓間及符合人流行為軌跡的景觀設置區(qū)域均布設了交通通道,在方便學生出行的同時也起到保護區(qū)域景觀的作用,校園交通的整體性、有機性、安全性得以體現(xiàn)。從圖1來看,農(nóng)校整體的道路規(guī)劃多以矩形布置,僅有少數(shù)曲線道路,視覺上的統(tǒng)一感過于強烈,學校的莊嚴特點雖得以體現(xiàn),卻忽視了校園含蓄之美。

        根據(jù)GIS呈現(xiàn)的校園景觀可看出,校園空間主體框架為建筑群,以校園中心向外擴散,道路穿插其中,體現(xiàn)了校園整體的空間序列和脈胳,豐富了校園環(huán)境[6]。校園外側多屬于城市交通道路,在規(guī)劃布局時巧妙地設置了綠化帶、農(nóng)業(yè)教學用地,邊緣劃分出校園的領域和獨特的輪廓,還為未來發(fā)展預留了土地;校園的各個建筑物之間、道路兩側均設有綠化帶,提供了安靜利于學生休憩的環(huán)境,圖書館附近設置了假山、噴水池等景觀,象征圖書館為知識的源泉,沉浸式的環(huán)境緩解了學生的疲倦心理。

        4 結語

        以吉林農(nóng)業(yè)科技學院為例,分析了無人機與GIS技術在校園布局方面的應用,探討了農(nóng)校建筑設施的適宜性。從總體上看,農(nóng)校大部分建筑物布局充分體現(xiàn)了以人為本的設計觀,此技術同樣適用于農(nóng)村、景區(qū)、城市的規(guī)劃布局,具有推廣價值。GIS技術還可以為校園的前期規(guī)劃設計提供高程分析、坡度分析等數(shù)據(jù)。

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