谈谈GIS在城市规划中的应用

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GIS作为一项新技术应用于中国的城市规划开始于80年代中期.进入90年代以后，中国大陆的经济发展速度明显加快，城市建设的规模达到了空前的程度.这种突变，使城市规划部门的工作负荷急剧增加，产生了应用现代信息技术改进规划和管理的强烈需求，经济建设的高潮也使得地方政府有了一定的财力来支持新技术的应用.经过几年的努力，一些城市已使GIS达到了初步实用的阶段.

　　目前已初步见效并能正常运行的城市规划地理信息系统大都是为土地管理服务的，最基本的是把规划管理部门批准的用地许可资料记录到图形、属性数据库里，可随时查询、统计，给用地管理――规划部门最核心的工作带来不少的便利.在此基础上，有的城市把管理工作的一些规划依据也输入计算机，如道路红线、控制性详细规划、文物保护限制、市政工程方面的限制等，使建设项目的审批质量和效率得到更大的提高.还有的城市规划者把建筑施工许可的相关资料，如总平面图也输入计算机，在现场测绘跟不上的条件下，可部分减轻地形图来不及更新的问题.但是，就城市规划工作所面临的问题来说，GIS的作用还未充分发挥，还未达到城市规划更深层次的内容［1，2］.针对GIS在我国规划行业的应用现状，本文将对GIS应用系统的总体结构、系统的功能定位、系统数据的来源和共享、系统的建设途径作一探讨.

1 系统总体结构

作为城市规划行业的GIS应用系统，既要解决建设项目“一书两证”的规划审批，又必须能为规划师和领导部门提供辅助决策功能.本文提出的系统总体结构如图1所示.图中各模块的功能如下.

(1) 用户接口.提供用户调用系统其他功能的界面.(2)数据库管理子系统.提供各种数据库的数据入库及建库管理.①基础地形图库管理.通过分幅输入、接边和校准，形成一张完整的城市地形图，所有信息是分层管理的；②规划法规库.可将规划行业的有关法规文本进行输入，形成规划法规库，以供检索用；③规划控制数据库.该库主要用来存放容积率、绿化率、限高及道路红线等要素，以供规划使用；④现状数据库.该库用来存放现存的所有建筑地理位置及用地现状，可作为规划拨地的参考；⑤属性数据库.该数据库主要存放工作表格、规划设计说明信息、统计数据及各种帮助信息.(3)数据接口子系统.主要完成和其他应用系统的数据转换，实现数据的共享.(4)规划法规检索子系统.使用该子系统，可以迅速地进行各种法规咨询的业务工作，提高为市民服务的水平.(5)规划审批子系统.该子系统围绕着建设项目的“一书两证”层层展开，以建设工程规划许可证为最终目的.系统设计尽量保持手工管理流程和习惯，适当改变某些管理环节.(6)辅助设计子系统.提供各种线型、符号的设计功能及各种计算模块，为规划设计服务.(7)知识库.主要存放社会经济条件、人口分布情况、水文地质条件和规划师的经验性知识等，以供规划决策使用.(8)总体规划辅助决策子系统.根据用地现状、社会经济条件、人口分布情况、水文地质条件及规划师的经验性知识进行定性推理，得出空间布局和用地安排等的总体规划方案，以供专家决策使用.(9)控制性规划子系统.在城市总体规划指导下，根据规划控制数据库中的数据和知识库中的知识进行定性推理，得出各地块的用地面积、土地使用性质、建筑容积率、总建筑面积、道路红线、建筑红线、建筑间距、建筑高度、居住人口密度、交通组织、建筑体形体量、艺术风格及市政设施系统的控制性设想等方案，供专家决策使用.(10)控制性详规子系统.该子系统是对城市土地进行建设用地细分，并对细分后的各区、片、块建设用地的使用性质和使用强度作控制，为修建性详细规划提供编制准则与依据，使规划设计、管理、开发有机结合.

2 系统的功能定位

由于城市规模大小不一，管理模式和管理手段各有所异，系统的功能应根据自身的
需要进行定位.

2.1 大、中城市应建分区规划信息系统

目前，各大、中城市已经编制或批准了改革开放后的第二轮总体规划，编制分区规划、建立分区规划信息系统势在必行.首先从规划的层次上看，总体规划是起战略性、结构性的指导作用，总体规划图带有示意性、夸张性的成分，输入计算机后，很难用它来控制具体建设项目的定位；控制性详细规划虽然很具体，但还存在引导作用不明显、覆盖范围不全等问题；因此，需要有分区规划才能和总体规划衔接.分区规划在平衡土地使用强度和基础设施之间的比例，协调非赢利性公共设施的分布配套方面作用明显，而这些又是当前快速发展的城市里比较普遍而又突出的问题.其次，建立分区规划信息系统可充分发挥现有的通用GIS软件的功能，技术障碍小.对于日常建设管理，分区规划比总体规划更具有法律上的可操作性.　　分区规划信息系统主要包括以下内容.(1)规划分区现状概况.(2)规划条件：①规划依据；②规划分区发展条件分析.(3)规划目标和原则.(4)分区规划结构和空间布局：①空间形态规划的总构思；②绿化系统规划；③分区内各功能区的布局以及用随着中国改革开放的不断深入，经济的迅速发展，土地权属、用地性质和城市布局发生了重大变化，新建、改建、迁建的工程项目不断增加，受理、审批、签发一书两证（建设项目选址意见书、建设用地规划许可证、建设工程规划许可证）业务在工作中逐年上升，已成为规划管理部门业务办公的主线。在整个审批过程中，即要查询地块的规划信息和控制数据，又要了解用地现状、查阅有关法规。审批手续纵横交错，案卷资料传递环节繁琐，办案过程难以控制。致使办案周期拖长，工作随意性大，必须在规划管理中应用计算机来进行辅助审批与管理。

目前，国内多个大中小城市都开发了自己的规划办公管理信息系统，这些办公管理信息系统各有特点。根据其开发平台，大体上可分为三类：以现有的数据库管理软件为基础开发的办公自动化管理信息系统。另一类以单一GIS平台为基础进行的开发。第三种开发方式按功能要求在各自平台上开发。

基于三种开发方式的比较，以及数年的实际开发经验，中地公司认为效果最为理想的开发方式为在单一GIS平台软件上进行二次开发，虽然前期难度大、周期长一些，但通过逐步建立的底层功能函数及专业化的功能层函数，并根据用户的需求，迅速建立起界面层，完成系统开发，很好地解决开发周期长的问题。中地公司推出“MAPGIS城市规划管理信息系统”。

一个较全面的规划办公管理系统涉及的内容十分庞大、繁杂。同时，由于各个规划局的职权范围及管理方式又有所区别，造成系统设计难度较大。一般说来，系统包括规划设计、审批、权限设置、统计查询、OA各个模块。根据我们数年的开发经验，我们认为建立如下系统体系结构比较合理。根据系统操作对象和操作性质的不同，可将系统分为前台软件和后台软件。后台软件主要用于专业技术人员编辑入库基本图形及属性信息，为综合分析、辅助。城市规划是根据城市的社会和经济发展目标对城市建设实施全过程控制的过程，这一过程除决定于城市规划管理体制及规划设计和管理人员的素质外，还决定于对城市历史、现状信息的把握，信息的分析、处理和利用。当今时代已逐步进入信息时代，信息技术的广泛应用带来了一场深刻的信息革命，它对社会和经济发展将产生深远的影响，对城市规划也不例外。

信息技术对城市规划的影响表现在对城市规划所需信息的采集、分析、处理和利用方面，更为重要的是它改变了城市规划内部信息流程和城市规划部门与社会的信息交流与反馈机制，进而对城市规划的管理体制产生深远的影响。

影响城市规划的信息技术主要包括因特网(Internet)技术、3S技术（遥感、GPS、GIS）技术、数字化野外测量技术、CAD技术、虚拟现实技术（Virtual Reality）。因特网技术主要改变了城市规划中建设者、规划师、规划管理人员和公众的信息交流与反馈的方式。随着邮电通信网和有限电视网的数字化和计算机网络化，网络传输速度的大幅度提高，这些人员可以方便地通过因特网进行静态和动态的信息交流，尤其是交互式双向信息传输，使这些人员的信息交流可以跨越空间甚至一些时间限制。

遥感、GPS技术和数字化野外测量技术主要解决了城市规划中空间地理信息的采集问题。卫星遥感图像的精度将有可能提高到米级甚至分米级，而无人驾驶的采用GPS定位的小型飞机或航空模型装载CCD数字像机可以直接、快速的获取高精度城市规划有用的信息和制作数字化影像图和矢量地图。数字化野外测量技术则采用电子平板仪加上GPS定位获取高精度的测量电子数据直接输入的计算机系统中，在城市规划中应用。

GIS与CAD技术主要解决现实地理空间的数字模型问题，利用GIS与CAD技术可以构造与现实地理空间对应的虚拟地理信息空间，并可以用数字模型对现实地理空间的现象和过程进行模拟和仿真，进行预测。利用GIS技术建立的城市空间基础数据库和各种专题数据库（如人口、交通、地下管理线等）使城市规划中所需的信息数字化，使规划师和规划管理人员更容易获取。

虚拟现实技术则使人们借助于各种设备感觉信息空间所反映的现实世界，使计算机的使用更为方便，更为形象生动地表现信息世界中所反映的现实世界。

随着这些技术的发展与广泛应用，将对城市规划各个方面产生深远的影响。笔者认为其影响主要表现在下面几个方面：

一．城市规划管理

信息技术对城市规划管理的影响主要表现在办公自动化方面，目前的办公自动化方面，目前的办公自动化主要是提高城市规划管理部门内部的管理水平、质量和效率。随着社会的信息化，通过因特网可以建立城市规划管理部门与城市建设者之间的有效信息通信渠道，可以通过因特网实现网上报建，报建单位只要在本单位与因特网相连的计算机就可完成报建过程和提供所需的材料，规划审批可以在因特网上完成。

规划管理与规划设计更紧密的结合，实现管理与设计的一体化，审批的结果可以电子数据的形式迅速的反馈给设计部门，而设计部门可尽快地将设计结果以电子数据的形式提交给管理部门，这些信息的传输可以通过因特网来完成。

通过因特网可以进行规划评审，各地的专家可以在家里对规划成果进行评审，规划成果将利用虚拟现实技术展现专家所需的各种信息（如建筑物三维动态模型），通过网络会议交流意见，专家甚至可以实时与规划师交流，提出自己意见和设想，并可以较快地通过建立数字模型加以证实。

二．城市规划设计

城市规划设计将更广泛应用CAD和GIS技术，而计算机图形输入技术的改进和智能化，如笔输入技术，使规划设计师进行设计更为方便，而不影响灵感产生。

设计过程中所需的数据将数字化，使其获取变得更加容易、更加方便，可以采用遥感图像直接作为背景进行设计，而各种地下管线的资料由于数据库的建立而更加方便的获得。现在比较难以得到的人口空间分布、交通流量等信息由于相应信息系统建立而能很方便地获得。

虚拟现实技术的发展与应用，使规划设计成果的三维动态建模更加方便，设计成果更加形象和直观。

在规划设计和规划审批中由于规划成果的数字化，使得对各种规划成果和方案的定量分析、模拟和预测成为可能，经济可行性分析也更为方便，促进规划决策的科学化。

通过因特网由分布在全球各地的规划设计专家共同合作完成设计也将成为可能，这样可以构建了一个不受规划师的空间分布制约的虚拟设计事务所。

三．公众参与

公众可以通过因特网动态了解规划设计方案和参与规划审批，而且规划方案与成果的表现形式由于采用虚拟现实技术和多媒体技术更为直观和形象，使公众能更好的理解规划师的意图，公众通过因特网发表个人的意见，与规划师、管理人员和其它有关人员进行直接对话，使公众参与更加有效，促进决策过程的民主化。

四．城市规划研究与教育

因特网构成了一个巨大的电子图书馆，各种城市规划研究成果将以电子出版物的形式出现，城市规划研究者将通过因特网查到各种城市规划资料，并可通过电子邮件、BBS（电子公告栏）及其它一些网络通信方式进行交流。

浅谈GIS在武汉城市建设方面的应用

GIS（Geographic Information System）,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。

随着计算机软硬件的发展、成本的降低，以及GIS软件本身的改进和提高，如今GIS已被广泛用于城市规划、房地产、交通运输、公用事业、重大工程、环境保护、公安与消防以及军事和国防等众多领域。其中GIS在城市建设和管理中的典型应用有:

1、城市规划和管理(Urban Planning andManagement)

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。

2、土地和地籍管理(Land and CadastralApplication)

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。

3、生态、环境管理与模拟(Ecological,Environmental Management and Modeling)

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、基础设施管理(FacilitiesManagement)

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、应急抢修、日常维护都可以借助GIS来完成，而且可以大大提高工作效率。

而所谓的城市地理信息系统（城市GIS）就是利用地理信息技术将城市系统中地理环境的组成要素及其相互关系映射到信息空间（Cyberspace），建立城市现实地理环境的空间信息模型，构造一个与现实城市相对应的虚拟“数字城市”，为城市政府和企业的管理与决策及市民社会生活提供信息服务。

结合武汉城市发展的自身特点，从GIS专业背景出发，就是要利用地理信息系统为城市基础设施建设提供支持。

一、收集地理数据，建立城市基础地理信息数据库

GIS的数据是和空间地理要素相关的数据。GIS数据按类型可分为空间数据和属性数据。其中空间数据通常为几何图形或图像数据，属性数据通常为文档或表格数据。GIS数据按内容又可以分为基础数据，如地质、地貌、地形数据; 专题数据，如规划、房地产、交通、环保、公用事业、公安和消防等数据; 宏观数据，如综合统计指标数据。

地理信息系统数据库作为一种有效的工具,可以很好的满足人们对空间数据的管理和查询的需要,它作为一种应用技术从数据库技术中分化出来,其目的是为用户对空间数据的查询和操作提供便捷的服务。

武汉市政府对这一项目非常重视，“十五”期间，武汉市基础测绘已取得显成果。市勘测院扩充和维护了测量依据的平面、高程基准点，地下管线摸清一大半，完成了可以直接在上面做设计的1∶500基本地形图380平方公里。基础地理数据库的建立，为城市规划的实施和城市科学发展提供了翔实的参考，有了绿地、水面、道路、商业、工业布局等基础数据，城市应该向哪里发展、限制和增加什么、怎么治理交通拥堵都会更加理性。

二、建立政府GIS系统，实现电子政务，提供决策支持

如果城市规划、土地、房产和城市建设管理部门的GIS能围绕业务所涉及的人地关系这一管理的中心环节，实现数据共享，将可以大大地提高管理的质量和效率，减少工作失误，同时也可以为政府其它部门及企业和市民提供更多的信息服务。如可以由开发商的资料，可以查询开发商开发房地产项目过程中，办理各种许可证、房地产抵押和查封的情况，以及土地、房屋的空间位置和配套设施的情况，反过来，也可以由土地、房屋的资料查询开发商的有关情况。这样，通过城市GIS将各管理部门联成一体，可以避免缺乏信息共享所造成的管理失误，如没有办理土地证，先办房产证的情况，也就相应减少了房地产纠纷。同时，有关的数据（土地、房屋、市政设施）可以用于小区的物业管理系统建立，拓宽企业GIS的应用领域。从整体考虑政府GIS建设，将为城市GIS的发展提供更多发展空间。

三、建立企业GIS系统，帮助管理企业设施，实现商业管理与决策问题

企业是以赢利为目的，企业应用信息技术是为企业的管理与决策服务，通过提高管理与决策水平，最终到达提高企业利润的最终目的。九十年代中后期，为城市提供基础和公用设施服务的企业开始着手建立设施管理GIS系统，主要是城市供电、供水、煤气、电讯、有线电视和交通GIS。一些大型的企业开始建设企业内部设施管理GIS。

日前，武汉电信本地网地理信息管理系统GIS一期工程顺利通过了各项功能测试，并已投入试运行。这意味着武汉电信GIS

城市规划　( Urban planning )

指预测城市的发展并管理各项资源以适应其发展的具体方法或过程，以指导已建环境的设计与开发。传统的城市规划多注意城市地区的实体特征。现代城市规划则试图研究各种经济、社会和环境因素对土地使用模式的变化所产生的影响，并制订能反映这种连续相互作用的规划。城市规划通常包括总体规划和详细规划两个阶段。在一些大中城市，总体规划和详细规划之间增加城市分区规划。

总体规划　( Comprehensive planning )

指综合性的城市规划。是确定一个城市的性质、规模、发展方向以及制订城市中各类建设的总体布局的全面环境安排的城市规划。总体规划还包括选定规划定额指标，制订该市远、近期目标及其实施步骤和措施等工作。

详细规划　( Detailed planning )

在中国，按城市总体规划的要求，对城市局部地区近期需要建设的房屋建筑、市政工程、园林绿化等作出具体布置的规划，为建筑设计提供依据。内容包括：选定技术经济指标，提出建筑空间处理要求，确定各项用地的控制性座标、建筑物位置与标高等。

城市分区规划　( City district planning )

在中国，指根据已编制的城市总体规划所做的市内各局部地区的规划。各区按不同的功能和性质，有各自的规划。

功能规划　( Functional planning )

对某些领域[如运输、住房和水质]的需要或活动定出目标，政策和工作程序的规划，通常由政府制订。

住房建设规划　( Housing program )

指制订出若干年内分年度建造住房的规划，包括居住区和住房建造的数量以及居住水平等多项指标。

实体规划　( Physical planning )

为开发或改造一个地区而预先做出的设计，把现有一切自然和人为的物质条件纳入规划，加以全面考虑，包括基础设施、房屋建筑、最佳开发战略等。

城市性质　( Designated function of a city )

在中国城市的总体规划中，根据城市的形成与发展的主导因素确定它在国家和地区的政治、经济、文化中的地位和作用。

竖向规划　( Site engineering )

对建设场地，按其自然状况，工程特点和使用要求所作的规划。包括：场地与道路标高的设计，建筑物室内、外地坪的高差等，以便在尽少改变原有地形及自然景色的情况下满足日后居住者的要求，并为良好的排水条件和坚固耐久的建筑物提供基础。

城市设计　( Urban design )

指确定一个城市的活动与目标的总体空间布局，使其具有吸引力并使人感到赏心悦目。城市设计复杂过程中在于以城市的实体安排与居民的社会心理健康的相互关系为重点。通过对空间及意象的处理，创造一种物质环境，既能使居民感到愉快，又能激励其社区精神。
城市景观　( Cityscape )

城市中由街道、广场、建筑物、园林绿化等形成的外观及气氛。

国土规划　( Territorial planning )

为了开发、利用、管理和保护中国领土以内地上、地下、海洋或大陆架的自然、人力和经济资源而编制的最高一级[在区域规划之上]的规划。

建设场地规划　( Site planning )

为某一地块的建设所准备的设计和平面布置图、说明书及工程细节，包括对设施的位置、标高、排水、市政设施、道路、人行道、停车场、绿化等细节的考虑。

历史文化名城保护　( Conservation of Historic Cultural Cities )

指对具有历史、地理、文化和考古等价值的城市进行的保护。国务院批准确定一些城市为历史文化名城，并有指令性文件，一经确定为历史文化名城后，该城市的总体规划，包括土地利用、工业和点、建筑风格等，都必须以保护其传统文化为主要目标。1982年经国务院批准，确定北京、西安、扬州、苏州等二十四个城市为历史文化名城。

城市人防规划　( Civil defense planning )

在中国，指城市总体规划的一个组成部分，内容包括：必不可少的地下设施及其防空通道及安全出入口等的布置，与地面以上建筑物及地下管道网的协调。这些构筑物平时可用作餐室，尤其是电影院、剧院建筑物的自然冷却系统的冷风源。

城市防灾规划　(Disaster planning )

城市规划中为抵御地震、洪水、风灾等自然灾害保护人类生命财产而采取预防措施的规划的通称。

城市抗震规划　( Seismic planning )

城市抗震规划是城市总体规划的组成部分，内容包括：确定城市建设的抗震等级，工程设计的抗震烈度，从地震角度考虑划分可建和不可建用地，建筑物高度，体形与层数的限制，疏散通道，地下建筑的利用，次生灾害的防止及补救措施等。

临界分析(门槛理论)　( Threshold analysis )

对于在城市成长过程中某些限制其发展的极限或障碍的研究。根据由波兰人B.马利兹所提出的临界分析理论，这种极限称为发展的临界。可分为实体上的，指由自然环境造成的；技术上的，指与基础设施系统有关的；结构上的，指城市中某些部分(如市中心)需要重建。该方法力图通过造价的比较，和对城市扩充的各种