郝從娜,蔡可心,鞠采坪

(沈陽(yáng)城市建設(shè)學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110167)

0 引言

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，城鄉(xiāng)規(guī)劃基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)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(guó)務(wù)院關(guān)于建立國(guó)土空間規(guī)劃體系并監(jiān)督實(shí)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(guó)土空間規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)“多規(guī)合一”，隨后自然資源部印發(fā)了《關(guān)于全面開展國(guó)土空間規(guī)劃工作的通知》，標(biāo)志著我國(guó)國(guó)土空間規(guī)劃編制工作全面啟動(dòng)，而國(guó)土空間規(guī)劃以城鄉(xiāng)規(guī)劃和土地規(guī)劃為基礎(chǔ)，需要地理學(xué)、土地資源學(xué)、生態(tài)學(xué)等多學(xué)科交叉知識(shí)，同時(shí)在國(guó)土空間規(guī)劃中需要處理復(fù)雜多維的空間信息，地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，以下簡(jiǎn)稱“GIS”)技術(shù)正是解決此類問題的主要技術(shù)途徑，無(wú)論是龐大規(guī)劃數(shù)據(jù)有效管理和基礎(chǔ)分析，還是當(dāng)前國(guó)土空間規(guī)劃以及美麗鄉(xiāng)村建設(shè)等均需要GIS技術(shù)的支持[1]。

1 GIS技術(shù)概述

GIS是一門綜合性學(xué)科，結(jié)合地理學(xué)與地圖學(xué)以及遙感和計(jì)算機(jī)科學(xué)，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在不同的領(lǐng)域，是一種專門用于采集、存儲(chǔ)、管理、分析和表達(dá)空間數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)，它既是表達(dá)、模擬現(xiàn)實(shí)空間世界和進(jìn)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(shí)還是一門關(guān)于空間信息處理分析的“科學(xué)技術(shù)”。隨著GIS的發(fā)展，它可采用各種技術(shù)手段來(lái)處理地理信息，如數(shù)字化技術(shù)、存儲(chǔ)技術(shù)、空間分析技術(shù)、建模技術(shù)、二三維可視化技術(shù)等。

2 GIS在規(guī)劃設(shè)計(jì)各階段中的應(yīng)用

地理信息技術(shù)萌發(fā)于二十世紀(jì)五六十年代，早期在規(guī)劃領(lǐng)域應(yīng)用包括土地資源分析和成果表達(dá)、交通問題、景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)等方面；20世紀(jì)80年代GIS廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域包括城鄉(xiāng)規(guī)劃，GIS技術(shù)為城鄉(xiāng)規(guī)劃提供數(shù)據(jù)管理、分析、市政建設(shè)及環(huán)境監(jiān)測(cè)，提高工作效率;20世紀(jì)90年代GIS的相關(guān)內(nèi)容融入了規(guī)劃專業(yè)之中，為規(guī)劃領(lǐng)域培養(yǎng)儲(chǔ)備GIS人才；21世紀(jì)GIS廣泛應(yīng)用于規(guī)劃領(lǐng)域，并體現(xiàn)出其優(yōu)越性(見圖1)，但其技術(shù)應(yīng)用深化還在不斷探索中。GIS技術(shù)目前在國(guó)土空間規(guī)劃中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在：在特定應(yīng)用系統(tǒng)下建立專門的數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃數(shù)據(jù)的集中管理，根據(jù)需求進(jìn)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(jìn)行專題信息分析，為決策、理論研究服務(wù)等，GIS強(qiáng)大的空間分析技術(shù)為其主要應(yīng)用潛力。

2.1 在規(guī)劃現(xiàn)狀調(diào)研及現(xiàn)狀分析中的應(yīng)用

由于人類活動(dòng)土地利用信息在不斷發(fā)生變更，利用遙感和GIS技術(shù)可快速獲取變更數(shù)據(jù)，對(duì)規(guī)劃基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，改變傳統(tǒng)實(shí)地調(diào)研獲取數(shù)據(jù)速度慢和缺少基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的問題，而且對(duì)于獲取的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)可以利用GIS空間分析技術(shù)進(jìn)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(xué)性[2]。

規(guī)劃領(lǐng)域基本實(shí)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(shù)將規(guī)劃相關(guān)數(shù)據(jù)如基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)、用地許可數(shù)據(jù)、規(guī)劃指標(biāo)、規(guī)劃成果圖、文檔資料等進(jìn)行整合處理，建立了專門規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)，方便規(guī)劃信息的查詢、檢索統(tǒng)計(jì)、顯示、輸出，實(shí)現(xiàn)管理的自動(dòng)化、規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化[3]。

2.2 在總體規(guī)劃中的應(yīng)用

總體規(guī)劃指對(duì)定時(shí)期內(nèi)城市性質(zhì)、發(fā)展目標(biāo)、發(fā)展規(guī)模、土地利用、空間布局以及各項(xiàng)建設(shè)的綜合部署和實(shí)施措施。在總體規(guī)劃中的應(yīng)用GIS對(duì)地形地貌、生態(tài)景觀格局、城市發(fā)展格局等進(jìn)行宏觀分析，找出生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)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?cái)U(kuò)張研究和現(xiàn)狀各類用地布局分析，分析城市發(fā)展脈絡(luò)和動(dòng)力機(jī)制以及存在的問題，指導(dǎo)各類用地布局規(guī)劃實(shí)踐[4]；對(duì)現(xiàn)狀用地進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)，確定農(nóng)業(yè)用地和建設(shè)用地的適宜性，并對(duì)其用地發(fā)展?jié)摿Ψ治觯换诳臻g實(shí)體的人口承載規(guī)模預(yù)測(cè)，進(jìn)而確定用地規(guī)模，結(jié)合基于GIS用地適宜性評(píng)價(jià)和聚類分析劃定城鎮(zhèn)建設(shè)邊界和開發(fā)建設(shè)預(yù)留邊界、永久基本農(nóng)田和一般農(nóng)業(yè)區(qū)；利用GIS技術(shù)進(jìn)行區(qū)域生態(tài)保護(hù)重要性評(píng)價(jià)，進(jìn)行生態(tài)保護(hù)重要性分級(jí)和分區(qū)，劃定生態(tài)保護(hù)紅線、指導(dǎo)生態(tài)廊道建設(shè)，保護(hù)生物多樣性[5]；各類經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)構(gòu)成、社會(huì)結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)和理性等均體現(xiàn)了GIS應(yīng)用的優(yōu)越性。

2.3 在詳細(xì)規(guī)劃中的應(yīng)用

詳細(xì)規(guī)劃分為控制性詳細(xì)規(guī)劃和修建性詳細(xì)規(guī)劃，控制性詳細(xì)規(guī)劃是以城市總?cè)?guī)劃或分區(qū)規(guī)劃為依據(jù)，確定建設(shè)地區(qū)的土地使用性質(zhì)和使用強(qiáng)度的控制指標(biāo)、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?xì)規(guī)劃的重點(diǎn)問題是建筑的高度、密度、容積率等技術(shù)數(shù)據(jù)，依然是數(shù)據(jù)平衡問題。修建性詳細(xì)規(guī)劃以城市總體規(guī)劃、分區(qū)規(guī)劃或控制性詳細(xì)規(guī)劃為依據(jù)，制訂用以指導(dǎo)各項(xiàng)建筑和工程設(shè)施的設(shè)計(jì)和施工的規(guī)劃設(shè)計(jì)。城市詳細(xì)規(guī)劃的目的主要在于選定技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，提出建筑藝術(shù)處理要求，確定各項(xiàng)用地的控制性坐標(biāo)和標(biāo)高等，為城市設(shè)計(jì)提供依據(jù)。在詳細(xì)規(guī)劃中，可以運(yùn)用GIS進(jìn)行屬性檢索、算術(shù)與邏輯運(yùn)算,也可以進(jìn)行空間數(shù)據(jù)與屬性的邏輯運(yùn)算、緩沖區(qū)分析、疊加分析等，如分析已有公共設(shè)施的空間分布和服務(wù)范圍，找出服務(wù)盲點(diǎn)，為設(shè)施規(guī)劃提供科學(xué)決策；也可以對(duì)建筑密度、容積率等建筑經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行空間查詢量算，為建筑空間合理布局提供科學(xué)依據(jù)；對(duì)城市發(fā)展空間格局進(jìn)行模擬、進(jìn)行綜合效益和可行性評(píng)價(jià)，輔助規(guī)劃方案綜合性評(píng)價(jià)和可行性選擇，有利于城市可持續(xù)發(fā)展；也可以進(jìn)行規(guī)劃區(qū)域的地形、地貌、挖填方、地質(zhì)等方面的基本地理分析，選擇有利于建設(shè)發(fā)展規(guī)劃的地形地貌，規(guī)避災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 在規(guī)劃設(shè)計(jì)效果評(píng)價(jià)和規(guī)劃監(jiān)督中的應(yīng)用

利用GIS技術(shù)可對(duì)規(guī)劃設(shè)計(jì)效果實(shí)施情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，如重大基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃選址分析評(píng)價(jià)，綠地系統(tǒng)規(guī)劃分析評(píng)價(jià)、交通規(guī)劃分析評(píng)價(jià)、建筑高度視線分析等，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果反饋規(guī)劃設(shè)計(jì)；隨著三維GIS和智慧城市技術(shù)的不斷發(fā)展，可對(duì)規(guī)劃區(qū)域進(jìn)行三維模擬，借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)規(guī)劃場(chǎng)景再現(xiàn)，真實(shí)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(shè)計(jì)不足[6])。利用GIS、遙感(Remote Sensing,RS)、全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System,GPS)技術(shù)(合稱“3S技術(shù)”)對(duì)規(guī)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，實(shí)時(shí)快速監(jiān)測(cè)規(guī)劃實(shí)施情況，監(jiān)督規(guī)劃實(shí)施進(jìn)度，給規(guī)劃管理自動(dòng)化帶來(lái)便利。

3 GIS在規(guī)劃應(yīng)用中存在問題及前景分析

GIS技術(shù)已經(jīng)在規(guī)劃管理中得到廣泛應(yīng)用，并且隨著目前國(guó)土空間規(guī)劃的全面開展，在規(guī)劃設(shè)計(jì)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(gè)階段均有較強(qiáng)的實(shí)用性和輔助規(guī)劃決策的可行性，但是目前在規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用還存在一些問題。

3.1 交叉學(xué)科知識(shí)的匱乏

GIS雖然為規(guī)劃設(shè)計(jì)提供強(qiáng)大的空間分析功能，但其自身技術(shù)復(fù)雜，涉及多學(xué)科知識(shí)，內(nèi)容繁多，并且目前市場(chǎng)上GIS軟件種類多，對(duì)于非GIS人員來(lái)說軟件操作及分析模塊功能復(fù)雜，降低了規(guī)劃人員學(xué)習(xí)GIS的積極性，由此規(guī)劃人員欠缺GIS知識(shí)，難以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)專業(yè)領(lǐng)域間的貫通。雖然目前國(guó)內(nèi)各高校規(guī)劃專業(yè)開設(shè)了GIS課程，但是對(duì)于GIS在規(guī)劃中的專門應(yīng)用實(shí)踐內(nèi)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(lǐng)域人才嚴(yán)重匱乏[7]。

3.2 GIS在規(guī)劃領(lǐng)域應(yīng)用推廣上的局限性

目前GIS技術(shù)在規(guī)劃領(lǐng)域的應(yīng)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(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，利用信息系統(tǒng)實(shí)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(fù)雜性以及規(guī)劃設(shè)計(jì)人員GIS知識(shí)的欠缺，目前GIS技術(shù)在規(guī)劃設(shè)計(jì)層面應(yīng)用較少，還處于起步發(fā)展階段，此外城市規(guī)劃設(shè)計(jì)的非固定性和GIS環(huán)境的固定性，對(duì)GIS技術(shù)提出挑戰(zhàn)，如何找出規(guī)劃設(shè)計(jì)的一般規(guī)律性，為進(jìn)一步研究開發(fā)規(guī)劃設(shè)計(jì)專題信息系統(tǒng)打下基礎(chǔ)[8]。

3.3 GIS應(yīng)用前景分析

“3S”集成技術(shù)在規(guī)劃中綜合應(yīng)用，利用RS和GPS可以快速獲取最新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用GIS進(jìn)行分析，為規(guī)劃管理和設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和決策依據(jù)。三維GIS和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)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(shí)硬件設(shè)備的不斷發(fā)展均為規(guī)劃的三維模擬和場(chǎng)景展示奠定了基礎(chǔ)，借助三維GIS和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)成果的場(chǎng)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(shè)計(jì)可行性和縮短設(shè)計(jì)周期[9]。隨著WebGIS的發(fā)展，可實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集部門、數(shù)據(jù)管理部門和數(shù)據(jù)應(yīng)用部門之間的利益分配，滿足終端不同用戶對(duì)信息數(shù)據(jù)的需求，為“多規(guī)合一”的實(shí)現(xiàn)提供技術(shù)支持[10]，同時(shí)隨著我國(guó)天地圖、國(guó)家基礎(chǔ)地理信息平臺(tái)等信息基礎(chǔ)建設(shè)，為城市規(guī)劃數(shù)據(jù)獲取及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享奠定了良好基礎(chǔ)。當(dāng)前在國(guó)土空間規(guī)劃大背景下，隨著國(guó)土空間規(guī)劃的提出及實(shí)施，GIS技術(shù)在國(guó)土空間規(guī)劃“雙評(píng)價(jià)”中的應(yīng)用勢(shì)必帶動(dòng)國(guó)土空間規(guī)劃專門軟件的誕生，為規(guī)劃設(shè)計(jì)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(jié)語(yǔ)

1)分析了GIS技術(shù)在應(yīng)用現(xiàn)狀、總體規(guī)劃、詳細(xì)規(guī)劃、效果評(píng)價(jià)及監(jiān)督等規(guī)劃設(shè)計(jì)各階段的應(yīng)用成效。

2)雖然GIS在城鄉(xiāng)規(guī)劃各階段均有較強(qiáng)的實(shí)用性和輔助規(guī)劃決策的可行性，但是在規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中還存在相關(guān)交叉學(xué)科知識(shí)匱乏、規(guī)劃應(yīng)用推廣受限的問題。

3)從“3S”集成技術(shù)、三維GIS和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、WebGIS等方面提出了GIS技術(shù)在國(guó)土空間規(guī)劃領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用前景，為“多規(guī)合一”的數(shù)據(jù)共享利用提供技術(shù)支持，為規(guī)劃設(shè)計(jì)人員提供參考，提高規(guī)劃工作效率。