楊柳　李端杰　李文靜

摘要：以淄博市花山山體公園設(shè)計(jì)為研究對象，利用ARC GIS10.1中的三維空間分析功能，分析了花山的坡向、坡度、剖面曲率、平面曲率以及現(xiàn)狀景點(diǎn)的通視及其視域范圍。通過利用GIS進(jìn)行分析，可以幫助設(shè)計(jì)師較為科學(xué)地認(rèn)識研究范圍的現(xiàn)狀，做到因地制宜。

關(guān)鍵詞：風(fēng)景園林；GIs應(yīng)用；三維空間分析功能；現(xiàn)狀分析；公園設(shè)計(jì)

園林兼具科學(xué)性和藝術(shù)性。一直以來，風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中的藝術(shù)化傾向明顯，但是科學(xué)推敲方面較欠缺。GIS技術(shù)有強(qiáng)大的三維空間分析功能，可以對基地的坡度、坡向、地表徑流、光照強(qiáng)度、視域等進(jìn)行分析，從而為風(fēng)景園林設(shè)計(jì)的科學(xué)分析提供了有力依據(jù)。

1.淄博市花山概況

花山位于淄博市高新區(qū)，海拔183m，花山地貌典型，相傳共有101道溝壑，恰似花朵盛開，故名為花山?；ㄉ饺宋姆諊鷿夂??；ㄉ皆缭谠徒ㄓ杏窕蕦m、王母臺、碧霞祠等廟宇，是民間香火旺盛的地方。每年的三月初三和九月初九是花山廟會。

2.GIS技術(shù)步驟

建立空間模型的主要數(shù)據(jù)來源是地形圖。本文以花山高程點(diǎn)CAD為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過GIS10.1軟件將CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為TIN地表面，再轉(zhuǎn)化為DEM模型，利用GIS中的3D Analyst功能，對山體的坡向、坡度、剖面曲率、平面曲率以及現(xiàn)狀景點(diǎn)的通視及其視域范圍進(jìn)行分析，其中現(xiàn)狀景點(diǎn)的視域范圍又分別進(jìn)行了疊加計(jì)算，得到了整個(gè)山體的可見性分析圖（表1）。

3.具體分析

3.1生成DEM模型

利用GIS生成花山的DEM模型，使設(shè)計(jì)師對花山有直觀的印象。圖1是用柵格地表面和山體陰影疊加形成的渲染圖，隨著淺綠、深綠、黃色、棕色、灰色、白色的變化，海拔逐漸升高。

3.2坡度分析

有資料顯示，在坡度大于5°的地形上進(jìn)行工程建設(shè)，費(fèi)用明顯增加；坡度較小的平坡地和緩坡地，建筑布置較自由。坡度大于14°02的地形起伏較大，工程建設(shè)受到較大限制。本文將坡度等級分為0～8°，8～15°，15～25°，25～35°，35。以上4個(gè)等級，通過對DEM模型進(jìn)行坡度分析，得出圖2。結(jié)果顯示：除了山脈的溝壑，溝壑之間的花山場地坡度均在15°以內(nèi)，可以進(jìn)行工程建設(shè)。

3.3坡向分析

坡向不同的地域，接受太陽輻射、日照長短也不相同，溫差也大。通過對DEM模型提取坡向，得到花山的坡向分析圖3。該圖將花山分為8個(gè)坡向區(qū)域，以圖中黑色虛線為分界線，分界線下方主要為東向，南向和東南向，分界線上方主要為北向、西北向、西向、西南向、東北向。由于基地位于北半球溫帶，南向和東南向光照較為充足，適宜修建服務(wù)設(shè)施。坡向還影響植物選擇。陽坡區(qū)域適宜種植喜陽的植物，陰坡區(qū)域需種植耐蔭耐寒的植物。

3.4曲率分析

剖面曲率：指的是地面上任一點(diǎn)位地表坡度的變化率，實(shí)質(zhì)是對DEM求二次坡度。平面曲率指的是地面上任一點(diǎn)位地表坡向的變化率，是反映等高線彎曲程度的指標(biāo)。曲率為正，表明該像元的表面向上凸，反之則向下凹。該工具用于描述流域盆地的物理特征。剖面曲率將會影響流動的加速和減速，進(jìn)而影響到侵蝕和沉積。平面曲率會影響流動的匯聚和分散。

根據(jù)分析可知，花山溝壑地區(qū)雨水流速將會加快，多雨季節(jié)易因水土流失導(dǎo)致地基不穩(wěn)固，服務(wù)設(shè)施及小品等不宜在溝壑附近建造，同時(shí)溝壑附近的植物宜種植深根性植物。

3.5地形起伏度分析

地形起伏度是指在一個(gè)特定的區(qū)域內(nèi)，最高點(diǎn)海拔高度和最低點(diǎn)海拔高度的差值，是描述一個(gè)區(qū)域地形的宏觀指標(biāo)。對DEM數(shù)據(jù)提取，可得到地形起伏度圖；通過分析，該地域內(nèi)坡度起伏度與地面坡度基本一致，坡度陡峭的地方地形起伏度大，一旦破壞，難以恢復(fù)，不能用作建設(shè)用地。

3.6花山地貌特征小結(jié)

將上述幾個(gè)方面綜合分析，花山的地貌特征概括為由山頂?shù)缴侥_的垂直方向溝壑較多，除了溝壑處坡向及坡度變化較大外，溝壑之間的區(qū)域均較為緩和。整個(gè)山體陰坡面積略大于陽坡區(qū)域面積。

3.7通視分析

主要是計(jì)算對于給定的觀察點(diǎn)，地形環(huán)境中通視的區(qū)域及不通視的區(qū)域。借助于高德地圖得知，花山現(xiàn)存的景點(diǎn)有花山坊、昊天宮、碧霞祠、王母臺以及位于北坡的3個(gè)池塘。設(shè)計(jì)意圖利用現(xiàn)有幾個(gè)潛力較好的景點(diǎn)進(jìn)行再造景或借景。根據(jù)DEM模型提取了上述幾個(gè)景點(diǎn)的通視分析圖（圖6、7、8）。綠線表示可通視，紅線表示不可通視。結(jié)果顯示：碧霞祠與王母臺通視效果較好；碧霞祠和王母臺與水面1、2均有較好的通視關(guān)系，設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮相互借景。水面1、2可以作為重點(diǎn)設(shè)計(jì)的水景點(diǎn)。王母臺、碧霞祠與花山坊間的通視性亦佳?？偨Y(jié)可知：王母臺、碧霞祠與其他景點(diǎn)通視性最佳，其次是水面一二和花山坊，昊天宮通視效果最差。

3.8可見性分析

設(shè)計(jì)擬花山現(xiàn)存的昊天宮、王母臺、碧霞祠、花山坊及3個(gè)具有造景潛力的水面作為將來游客的停留空間，其本身是一景，同時(shí)也可以遠(yuǎn)眺其他景觀。利用DEM模型提取出了各個(gè)景點(diǎn)的視域范圍，紅色為不可見區(qū)域，綠色為可見區(qū)域（圖9）。利用GIS軟件的疊加計(jì)算功能將各景點(diǎn)的視域范圍進(jìn)行疊加，最后得出一張可視性總圖（圖lo）E～。由圖可知，花山西坡及西北坡可視性最佳，東坡、東南坡及南坡可視性最差。

4.設(shè)計(jì)決策

第一，視域分析是解決景點(diǎn)視域的問題，可視性較好的陰坡區(qū)域可以建造景點(diǎn)，使游客在登山時(shí)有景可望。對于可視性差的陽坡，可以主要修建旅游服務(wù)設(shè)施如游客中心，度假酒店等服務(wù)性建筑。若要在陽坡建造供眺望的景點(diǎn)，可以再利用ARCGIS分析確定俯瞰陽坡的最佳視點(diǎn)，設(shè)置嘹望塔。

第二，植物選擇：山體公園其本質(zhì)是公園，需要具備公園的休閑、娛樂、科普、運(yùn)動、觀賞等功能，必要時(shí)有功能分區(qū)。南坡的功能區(qū)因日照條件佳，應(yīng)重點(diǎn)設(shè)計(jì)。選取豐富的植物種類結(jié)合園林建筑進(jìn)行園中園的設(shè)計(jì)，做到四季有景。陰坡區(qū)域光照條件不佳，但水面較多，適宜種植耐蔭耐水濕宿根花卉，重點(diǎn)創(chuàng)造清涼宜人的夏季景觀。

第三，王母臺、碧霞祠對其他景點(diǎn)的通視性最好。且二者建筑形式古典傳統(tǒng)，甚為美觀。所以設(shè)計(jì)其他景點(diǎn)時(shí)如西北坡的2個(gè)水面景觀時(shí)，應(yīng)考慮將王母臺和碧霞祠的建筑納入進(jìn)來，形成借景。

5.結(jié)語

GIS應(yīng)用于景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)的范圍非常廣泛。通過gis的應(yīng)用，筆者認(rèn)為GIS軟件可以很好地幫助設(shè)計(jì)師決策，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：

一是直觀性強(qiáng)。ArcGIS可以根據(jù)CAD高程點(diǎn)及等高線，迅速生成TIN地表面，進(jìn)而生成柵格數(shù)據(jù)，結(jié)合三維分析中的山體陰影分析，可以生成直觀性很強(qiáng)的二維地形圖。

二是精確度高。比如視線分析，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法往往是設(shè)計(jì)師根據(jù)一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或者規(guī)范徒手做出視線分析圖，經(jīng)驗(yàn)成分較多。這對于成熟的設(shè)計(jì)師無大礙，但是若設(shè)計(jì)師經(jīng)驗(yàn)較少，則很可能導(dǎo)致設(shè)計(jì)成果偏離最初想法。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，使得精確度提高了很多。

三是研究范圍的擴(kuò)大。ArcGIS可以對復(fù)雜的山體進(jìn)行各種分析甚至建立模型，從本質(zhì)上擴(kuò)大了景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)的研究對象，使研究更加科學(xué)化。

雖然ArcGIS有上述優(yōu)勢，但是在應(yīng)用過程中，筆者也發(fā)現(xiàn)一些問題，比如要求有屬性的數(shù)據(jù)，要想得出準(zhǔn)確的分析結(jié)果，前期數(shù)據(jù)庫的建立與更新起到了決定性作用。本次實(shí)驗(yàn)使用的地形圖上的高程數(shù)據(jù)不具有高程屬性，針對這個(gè)問題，筆者使用了湘源控規(guī)對高程進(jìn)行了字轉(zhuǎn)高程的轉(zhuǎn)換，使得數(shù)據(jù)具有了高程屬性才可以在Arcgis中進(jìn)行處理。