“3S”技術在城市規(guī)劃中的應用探討

盧偉強 宋彥軍

【摘 要】城市規(guī)劃作為城市建設的一個重要環(huán)節(jié)，對城市發(fā)展起著指導性作用。本文在介紹城市規(guī)劃和數字城市建設的基礎上，論述了“3S”技術體系在現代城市規(guī)劃中發(fā)揮的作用。結果表明，基于“3S”技術的城市規(guī)劃理論，推動了傳統型城市規(guī)劃的數字信息化變革和發(fā)展，提高了城市規(guī)劃的動態(tài)分析能力和指導能力，對現代化城市的建設和發(fā)展起到了決定性的作用，而基于“3S”技術的城市規(guī)劃隨著“3S”技術的不斷發(fā)展、“3S”技術和城市規(guī)劃的深入融合，定會對數字城市的構建起到重要作用。

【關鍵詞】城市規(guī)劃；“3S”技術；數字城市；信息化

【Abstract】Urban planning plays a guiding role in the development of a city as an important part of urban construction. The article discusses the role of "3S" technology system plays in modern urban planning on the basis of the introduction of urban planning and construction of digital cities. The results show that： Urban planning theory based on "3S" technology promotes the development of digital information revolution and traditional urban planning， and improves the dynamic analysis capability and ability to guide urban planning， which plays a decisive role in modern city construction and development. And it will be play an important role in the construction of urban based on "3S" technology with the development of urban planning "3S" technology and he integration of urban planning.

【Key words】Urban planning；"3S" technology；Digital city；Informatization

1. 引言

（1）“3S”技術是全球定位系統/GPS、地理信息系統/GIS和遙感技術/RS的統稱，是衛(wèi)星定位與導航技術、空間數據集成技術、傳感器技術和計算機信息技術、信息化通訊技術相結合，多學科、多種技術高度集成的對空間數據進行采集、處理、分析、管理、表達、傳輸和應用的現代信息技術[1～3]。

（2）城市規(guī)劃是以持續(xù)發(fā)展、科學論證和專家決策為前提，對城市的經濟、社會、環(huán)境等各個方面進行規(guī)劃和調整，實現對城市未來發(fā)展和城市空間結構的綜合部署，其是城市建設和管理的依據，也是城市規(guī)劃、城市建設和運營各個階段管理的前提[3～4]。隨著現代城市的快速發(fā)展，其城市規(guī)劃所包含的意義也在不斷延伸和變化：國家政策的宏觀調控、城市構成因 。

素多樣性、城市發(fā)展的多元化和復雜化等，都要求城市的規(guī)劃能夠更全面化、宏觀性的指導城市的未來發(fā)展建設。

（3）“3S”技術作為現代城市信息化和數字化的重要技術手段，能夠實現城市多維度、多時相空間信息數據的獲取，并對空間數據進行全面統計分析，對城市規(guī)劃提供實時精確的信息支撐，并能夠以數字形式對城市規(guī)劃未來發(fā)展效益進行有效評價。“3S”技術的這些優(yōu)勢，使其在城市建設中得到廣泛應用。

2. 數字城市規(guī)劃

數字城市衍生于“數字地球”，是以計算機技術、大數據存儲技術等為基礎，運用全球定位系統、遙感、地理信息系統、仿真——虛擬等技術，對城市進行多分辨率、多尺度、多時空和多種類的三維描述，即利用信息技術手段對城市的現狀、未來發(fā)展等全部內容進行數字化虛擬實現[5～8]。數字城市的建設和城市信息化水平的提高，對城市規(guī)劃提出了更高的要求，即城市規(guī)劃的數字化和信息化，其是傳統城市規(guī)劃和現代信息技術耦合的必然產物，是數字城市構建一個重要組成部分。數字城市規(guī)劃以城市整體規(guī)劃目標和城市規(guī)劃理論方法為指導，將城市發(fā)展過程中各個因素動態(tài)發(fā)展和變化融入到數字規(guī)劃體系中，經過數字分析和優(yōu)化選擇，提取動態(tài)的最優(yōu)城市發(fā)展路徑，將傳統靜態(tài)城市規(guī)劃模式向多元化動態(tài)規(guī)劃模式發(fā)展，實現對城市發(fā)展的實時性、多維度的指導和規(guī)劃。

3. “3S”技術體系

3.1 “3S”技術理論。

空間定位系統（GPS）、地理信息系統（GIS）和遙感（RS）是目前對地觀測系統中空間信息獲取、存貯管理、更新、分析和應用的3大支撐技術，統稱為“3S”技術。是現代社會持續(xù)發(fā)展、資源合理規(guī)劃利用、城鄉(xiāng)規(guī)劃與管理、自然災害動態(tài)監(jiān)測與防治等的重要技術手段，也是地學研究走向定量化的科學方法之一，見表1。

3.2 “3S”技術集成。

“3S”技術集成是將GPS、GIS和RS技術在不同層次融合、構建一個在線連接、實時處理的有機整體，實現三者之間的優(yōu)勢互補，構建“一個大腦，兩只眼睛”的框架，達到1+1+1>3的技術實用效果。作為實時、客觀獲取空間信息的新興技術手段，RS技術和GPS技術成為地理信息系統的重要數據來源，而通過GIS對其獲得的數據進行處理和分析，可以提取各種有用信息，以進行決策支持，見圖1：GPS、GIS和RS技術三者的集成利用，構成了多層次、多元化、多實效的對地觀測、分析和應用系統，提高了各個技術的應用水平和應用效率；在實際應用中，常見的是3S技術的兩兩集成，包括GIS+RS為定位遙感信息進行幾何校正、分類驗證和定位信息的分析和管理，GIS+GPS能夠實現對地理信息數據的定位查看和幾何配準，以及RS+GPS之間為用戶提供實時性的定位查詢專題信息。

4. 基于“3S”技術的城市規(guī)劃

4.1 “3S”技術在城市規(guī)劃中的應用。

（1）空間規(guī)劃成為今后城市規(guī)劃的重心之一，解決城市的空間布局、專題規(guī)劃之間的彼此矛盾成為空間規(guī)劃的主要任務。然而長期以來，城市規(guī)劃體制往往偏向于統計型經濟的規(guī)劃，而忽略了城市規(guī)劃的社會、產業(yè)、建設空間布局和實施的科學性、合理性，城市規(guī)劃偏于靜態(tài)化，缺乏動態(tài)實時變更，造成規(guī)劃對城市未來建設發(fā)揮作用受到限制。3S技術的發(fā)展與成熟為空間規(guī)劃的實施奠定了良好的基礎，基于3S技術的城市規(guī)劃系統不僅便于統計數據的柵格化處理，還可以實現規(guī)劃方案的輔助設計、規(guī)劃對象的時空屬性數據管理、規(guī)劃方案的空間效應分析、規(guī)劃方案的綜合評價和比選等。

（2）區(qū)域規(guī)劃中諸多與空間位置相關的問題完全可以借助先進的3S技術加以克服，而且3S技術為區(qū)域規(guī)劃的開展提供了一個嶄新的平臺。遙感（RS）獲得的影像資料可以揭示當前的土地利用總體情況和提取多種專題數據，如道路分布、水系分布、礦產資源分布、公礦企業(yè)分布等；全球定位系統（GPS）可以確定影像數據校準所需控制點和重要地物的空間坐標；地理信息系統（GIS）為影像數據和各種專題數據提供了公用的平臺，不僅可以進行經濟社會統計數據的柵格化處理，如格網人口、GDP數據，而且還可以進行規(guī)劃方案的輔助設計、規(guī)劃對象的時空屬性數據管理、規(guī)劃方案的空間效應分析、規(guī)劃方案的綜合評價和比選等。

4.2 應用前景分析。

4.2.1 進入21世紀，數字城市已經成為城市發(fā)展必經之路，出現了新的城市空間組織結構，即城市的組成和動態(tài)變化以數字信息化的形式展現，并且在不斷更新和變化，這就對城市規(guī)劃的總體布局和長遠規(guī)劃提出了新的挑戰(zhàn)。而基于“3S”技術的城市規(guī)劃可以滿足數字城市快速發(fā)展的要求，可以實時動態(tài)的指導城市的發(fā)展，并可以實時對城市規(guī)劃進行最優(yōu)化選擇和動態(tài)變更?！?S”技術在“城市規(guī)劃”的應用前景主要取決于“3S”技術更新與集成是否能滿足“數字城市規(guī)劃”對城市發(fā)展的動態(tài)指導要求。

4.2.2 目前，“3S”技術現在正處在不斷更新發(fā)展階段，主要分為單一技術的更新和“3S”技術集成的發(fā)展。對于單一技術發(fā)展更新而言：

（1）全球定位系統的衛(wèi)星系統、接收機和軟件技術等方面的改善，以及建立北斗系統來實現定位系統的革新；

（2）地理信息系統方面主要建立網絡地理信息系統和三維地理信息系統，并對系統支撐附屬軟硬件設備技術的更新，以實現地理信息系統優(yōu)勢的最大化利用；

（3）遙感方面主要實現空間和光譜分辨率的提高，及遙感處理軟件和數據分析技術的提升。對于“3S”技術集成來說，正在從“表面集成”向“深化集成”發(fā)展，從“3S”技術理論出發(fā)，在集成方法和應用類型著手，解決數據存皓、數據處理、數據傳輸及數據可選化等技術問題，真正實現“3S”技術的有機組合。

5. 結束語

（1）城市規(guī)劃作為城市建設與管理的依據，對城市的未來發(fā)展起到指導性的作用?；凇?S”技術的城市規(guī)劃，克服了傳統型靜態(tài)城市規(guī)劃對城市發(fā)展指導作用的局限性，將數字信息化融合到城市規(guī)劃中，推動了傳統城市規(guī)劃向動態(tài)城市規(guī)劃發(fā)展，也對數字城市的建設發(fā)展起到了應有作用。基于“3S”技術的城市規(guī)劃將影響城市發(fā)展的各個因素充分融入到城市規(guī)劃中，基于地理信息系統對城市未來發(fā)展提出最優(yōu)化路線選擇，并根據城市發(fā)展各個因素影響程度的變化實時性的對城市規(guī)劃進行更新，充分滿足城市發(fā)展的需要。

（2）但基于“3S”技術的城市規(guī)劃由于受到“3S”技術的發(fā)展影響，目前，“3S”技術仍在發(fā)展完善，尤其是“3S”技術集成的創(chuàng)新和突破。隨著“3S”技術的不斷創(chuàng)新，必將推動城市規(guī)劃快速發(fā)展，而且將對城市建設發(fā)展起到革新的作用，對國家和社會的未來建設和發(fā)展起到深遠的影響。

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[文章編號]1619-2737（2015）07-29-023

[作者簡介] 盧偉強（1979-），男，籍貫：河南開封人，工作單位：河南省開封市國土資源局，科長，主要從事3S技術應用，數字城市，基礎測繪方面研究。