GIS技術在山體公園現(xiàn)狀分析中的應用

楊柳　李端杰　李文靜

摘要：以淄博市花山山體公園設計為研究對象，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)狀景點的通視及其視域范圍。通過利用GIS進行分析，可以幫助設計師較為科學地認識研究范圍的現(xiàn)狀，做到因地制宜。

關鍵詞：風景園林；GIs應用；三維空間分析功能；現(xiàn)狀分析；公園設計

園林兼具科學性和藝術性。一直以來，風景園林設計中的藝術化傾向明顯，但是科學推敲方面較欠缺。GIS技術有強大的三維空間分析功能，可以對基地的坡度、坡向、地表徑流、光照強度、視域等進行分析，從而為風景園林設計的科學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CAD為基礎數(shù)據(jù)，通過GIS10.1軟件將CAD數(shù)據(jù)轉化為TIN地表面，再轉化為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)狀景點的通視及其視域范圍進行分析，其中現(xiàn)狀景點的視域范圍又分別進行了疊加計算，得到了整個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，使設計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°的地形上進行工程建設，費用明顯增加；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個等級，通過對DEM模型進行坡度分析，得出圖2。結果顯示：除了山脈的溝壑，溝壑之間的花山場地坡度均在15°以內(nèi)，可以進行工程建設。

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，適宜修建服務設施。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位地表坡度的變化率，實質(zhì)是對DEM求二次坡度。平面曲率指的是地面上任一點位地表坡向的變化率，是反映等高線彎曲程度的指標。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)易因水土流失導致地基不穩(wěn)固，服務設施及小品等不宜在溝壑附近建造，同時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特定的區(qū)域內(nèi)，最高點海拔高度和最低點海拔高度的差值，是描述一個區(qū)域地形的宏觀指標。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，不能用作建設用地。

3.6花山地貌特征小結

將上述幾個方面綜合分析，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

主要是計算對于給定的觀察點，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)存的景點有花山坊、昊天宮、碧霞祠、王母臺以及位于北坡的3個池塘。設計意圖利用現(xiàn)有幾個潛力較好的景點進行再造景或借景。根據(jù)DEM模型提取了上述幾個景點的通視分析圖（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均有較好的通視關系，設計時可以考慮相互借景。水面1、2可以作為重點設計的水景點。王母臺、碧霞祠與花山坊間的通視性亦佳?？偨Y可知：王母臺、碧霞祠與其他景點通視性最佳，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

設計擬花山現(xiàn)存的昊天宮、王母臺、碧霞祠、花山坊及3個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，同時也可以遠眺其他景觀。利用DEM模型提取出了各個景點的視域范圍，紅色為不可見區(qū)域，綠色為可見區(qū)域（圖9）。利用GIS軟件的疊加計算功能將各景點的視域范圍進行疊加，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.設計決策

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

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、運動、觀賞等功能，必要時有功能分區(qū)。南坡的功能區(qū)因日照條件佳，應重點設計。選取豐富的植物種類結合園林建筑進行園中園的設計，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。所以設計其他景點時如西北坡的2個水面景觀時，應考慮將王母臺和碧霞祠的建筑納入進來，形成借景。

5.結語

GIS應用于景觀規(guī)劃設計的范圍非常廣泛。通過gis的應用，筆者認為GIS軟件可以很好地幫助設計師決策，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下3個方面：

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

二是精確度高。比如視線分析，傳統(tǒng)設計方法往往是設計師根據(jù)一些經(jīng)驗數(shù)據(jù)或者規(guī)范徒手做出視線分析圖，經(jīng)驗成分較多。這對于成熟的設計師無大礙，但是若設計師經(jīng)驗較少，則很可能導致設計成果偏離最初想法。利用計算機進行分析，使得精確度提高了很多。

三是研究范圍的擴大。ArcGIS可以對復雜的山體進行各種分析甚至建立模型，從本質(zhì)上擴大了景觀規(guī)劃設計的研究對象，使研究更加科學化。

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