基于智慧城市視角的城市規(guī)劃GIS技術(shù)應(yīng)用分析

侯俊英

摘 要：本文通過梳理智慧城市的內(nèi)涵和城市規(guī)劃GIS技術(shù)的框架體系，解構(gòu)智慧城市語境中地理信息系統(tǒng)（GIS）與城市規(guī)劃的融合與交互，提出當(dāng)前及未來城市規(guī)劃在智慧規(guī)劃導(dǎo)向下，GIS技術(shù)在規(guī)劃、建設(shè)和管理智慧型城市的解決方案、執(zhí)行策略和運(yùn)作模式，提升管理水平，著力打造智慧城市，提升規(guī)劃水平，增強(qiáng)城市規(guī)劃的科學(xué)性和權(quán)威性，促進(jìn)“多規(guī)合一”，全面開展城市設(shè)計(jì)，完善新時(shí)期建筑方針，科學(xué)謀劃城市“成長坐標(biāo)”，推動(dòng)城鎮(zhèn)常住人口基本公共服務(wù)均等化，加強(qiáng)城市公共管理，全面提升市民素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：智慧城市；城市規(guī)劃；地理信息系統(tǒng)

引言

GIS技術(shù)是一種地理信息系統(tǒng)，其在計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下，可以實(shí)現(xiàn)對地理分布數(shù)據(jù)的采集與處理，這項(xiàng)技術(shù)在軍事、資源環(huán)境研究、城市規(guī)劃中都有著廣泛的應(yīng)用，可以了解當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件，還可以實(shí)現(xiàn)對資源與土地的管理，有利于提高資源的利用率。在智慧城市這一概念提出后，城市規(guī)劃人員應(yīng)用了GIS技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了智慧城市實(shí)踐。結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以構(gòu)建地理信息系統(tǒng)，可以幫助相關(guān)人員了解城市的地理信息情況，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字向智慧城市的轉(zhuǎn)變。而基于智慧城市視角的城市規(guī)劃GIS技術(shù)研究，正是在當(dāng)前城市化進(jìn)程日趨加快、城市問題逐漸多元的社會(huì)背景下提出的，以期為城市規(guī)劃、城市管理領(lǐng)域的相關(guān)人員提供更加詳實(shí)、科學(xué)、有利的決策依據(jù)和解決方案，轉(zhuǎn)變城市發(fā)展方式，完善城市治理體系，提高城市治理能力，著力解決城市病等突出問題，不斷提升城市環(huán)境質(zhì)量、人民生活質(zhì)量、城市競爭力，提高新型城鎮(zhèn)化水平。

1智慧城市與城市規(guī)劃GIS的概念

1.1 智慧城市

數(shù)字城市存在于網(wǎng)絡(luò)空間中，虛擬的數(shù)字城市與現(xiàn)實(shí)的物理城市相互映射，是現(xiàn)實(shí)生活的物理城市在網(wǎng)絡(luò)世界中的一個(gè)數(shù)字再現(xiàn)。智慧城市則是建立在數(shù)字城市的基礎(chǔ)框架上，通過無所不在的傳感器網(wǎng)絡(luò)將它與現(xiàn)實(shí)城市關(guān)聯(lián)起來，并將海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算、分析和決策交由云計(jì)算平臺(tái)處理，按照分析決策結(jié)果對各種設(shè)施進(jìn)行自動(dòng)化的控制。在智慧城市階段，數(shù)字城市與物理城市可以通過物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有機(jī)的融合，形成虛實(shí)一體化的空間。在這個(gè)空間內(nèi)，將自動(dòng)和實(shí)時(shí)地感知現(xiàn)實(shí)世界中人以及物的各種狀態(tài)和變化，由云計(jì)算中心處理其中海量和復(fù)雜的計(jì)算與控制，為人類生存繁衍、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)交往等提供各種智能化的服務(wù)，從而建立一個(gè)低碳、綠色和可持續(xù)發(fā)展的城市。

1.2城市規(guī)劃GIS

GIS是以計(jì)算機(jī)為支持，對地理信息進(jìn)行顯示和描述的一個(gè)綜合性的信息處理的系統(tǒng)。目前，三維地理信息系統(tǒng)將地理數(shù)據(jù)通過處理變?yōu)榭梢灾庇^的顯示的地理信息，其整體構(gòu)架包括數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)邏輯層以及應(yīng)用層。GIS是地理信息系統(tǒng)的簡稱，該系統(tǒng)在應(yīng)用的過程中，需要借助計(jì)算機(jī)硬件與軟件技術(shù)，在測繪的過程中，GIS系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對地理數(shù)據(jù)信息的采集與存儲(chǔ)，還可以將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)降孛嬷行?，?shí)現(xiàn)對信息的高效利用，在分析與運(yùn)算的過程中，可以使規(guī)劃人員更加了解當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件。GIS具有綜合性的特點(diǎn)，其涉及的內(nèi)容比較廣，不單有地理學(xué)知識(shí)，還有遙感技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等。在應(yīng)用GIS技術(shù)時(shí)，還可以建立三維模型以及數(shù)據(jù)庫，這一系統(tǒng)與信息系統(tǒng)有著一定差別，其可以對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，在GIS系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫包括地理數(shù)據(jù)以及空間數(shù)據(jù)，在分析的過程中，需要考慮空間要素。GIS系統(tǒng)應(yīng)用的領(lǐng)域比較廣，在城市測繪與規(guī)劃中發(fā)揮著重要的作用，在智慧城市的構(gòu)建中，規(guī)劃人員一定要合理應(yīng)用GIS技術(shù)。

2 智慧城市下城市規(guī)劃GIS技術(shù)應(yīng)用

2.1城市規(guī)劃管理

20世紀(jì)80年代開始，我國城市規(guī)劃界開始應(yīng)用更多的新方法和新技術(shù)，主要體現(xiàn)在基于GIS技術(shù)的城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)的修建和開拓上。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，GIS技術(shù)逐步被廣泛運(yùn)用于城市的規(guī)劃信息查詢、分析方面，許多經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市在這方面都進(jìn)行了實(shí)踐。天津市規(guī)劃局建設(shè)的基于GIS平臺(tái)下的城市規(guī)劃數(shù)字報(bào)建系統(tǒng)，能夠客觀地模擬實(shí)際規(guī)劃管理過程，每個(gè)層次的規(guī)劃審批、管理工作全面實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)運(yùn)行；青島市建立了建筑總圖電子報(bào)批系統(tǒng)，順利地完成了建筑總平面圖電子報(bào)批和GIS數(shù)據(jù)入庫；蘇州市則成功建設(shè)了高效、暢通的信息網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，建設(shè)了城市建設(shè)和管理信息網(wǎng)，大力推進(jìn)了C城市建設(shè)信息系統(tǒng)的構(gòu)建；廈門市從1995年起，建設(shè)了城市規(guī)劃辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、地下管線信息系統(tǒng)、勘測信息系統(tǒng)和城建檔案信息系統(tǒng)。

GIS具有海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理功能，這一點(diǎn)是GIS技術(shù)在城市規(guī)劃管理中被廣泛應(yīng)用的主要原因。在城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)中，建有基于GIS的規(guī)劃空間數(shù)據(jù)庫。而在一些中小城市的規(guī)劃管理信息系統(tǒng)中，GIS的主要功能就是作為規(guī)劃數(shù)據(jù)庫和管理系統(tǒng)的操作平臺(tái)。一個(gè)完整的基于GIS技術(shù)的城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)主要包括規(guī)劃空間和屬性數(shù)據(jù)庫、用戶接口、規(guī)劃管理功能模塊三部分。其中，數(shù)據(jù)庫是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，用戶接口是人機(jī)交互的界面，功能模塊是各個(gè)層次的規(guī)劃審批子系統(tǒng)，三者有機(jī)集成，從而實(shí)現(xiàn)城市規(guī)劃管理的自動(dòng)化和規(guī)范化。從總體上看，在城市規(guī)劃管理領(lǐng)域，GIS已經(jīng)成為了城市現(xiàn)代化的標(biāo)志和重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，它主要用于城市動(dòng)態(tài)管理，并能對城市重大問題、突發(fā)性事件作出科學(xué)決策的一種現(xiàn)代化技術(shù)手段。

2.2 城市規(guī)劃編制

城市規(guī)劃編制是指根據(jù)國家的城市發(fā)展建設(shè)方針以及城市的自然條件和建設(shè)條件，合理確定城市發(fā)展目標(biāo)、城市性質(zhì)、規(guī)模和布局，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)土地利用空間配置和城市產(chǎn)業(yè)及基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃布局。城市規(guī)劃的核心是城市物質(zhì)空間的規(guī)劃，它要為城市經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)、政策措施等非物質(zhì)規(guī)劃對象提供實(shí)體空間，空間是城市規(guī)劃的主角。而GIS除了具有海量數(shù)據(jù)的處理和管理功能外，還具有強(qiáng)大的空間分析功能。城市規(guī)劃編制的核心在于科學(xué)、合理地規(guī)劃、決策城市物質(zhì)空間，二者在“空間”上具有相互借鑒和吸收的契合點(diǎn)。

GIS的空間分析功能在城市規(guī)劃編制中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在城市空間擴(kuò)展和城市景觀格局分析、研究，城市建設(shè)用地適宜性評價(jià)，城市公共設(shè)施選址研究，城市交通網(wǎng)絡(luò)研究等方面。在這些研究中，最常用的GIS傳統(tǒng)空間分析模塊是空間信息的查詢和量算、緩沖區(qū)分析、疊加分析、網(wǎng)絡(luò)分析等。近年來，隨著GIS技術(shù)的發(fā)展，城市規(guī)劃中的各種規(guī)劃模型與GIS相結(jié)合，能夠完成復(fù)雜的空間決策問題。這些模型有選址模型、區(qū)位-配置模型、元胞自動(dòng)機(jī)模型、城市建設(shè)用地適宜性評價(jià)的多準(zhǔn)則決策模型等。傳統(tǒng)的選址模型是以城市數(shù)字高程模型（DEM）為依據(jù)，利用GIS的緩沖區(qū)和疊加分析生成選址專題地圖，為城市規(guī)劃編制決策服務(wù)。endprint

3 GIS在智慧城市規(guī)劃中的發(fā)展趨勢

為了展開智慧城市理念下的城市規(guī)劃研究，將智慧規(guī)劃作為城市規(guī)劃學(xué)科展開智慧城市研究，以及分析智慧城市理念對城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)科發(fā)展影響的一種框架和思路，“智慧規(guī)劃”應(yīng)具有系統(tǒng)性、智能性、共享性及動(dòng)態(tài)性等特征。系統(tǒng)性是指由于“智慧規(guī)劃”具備快速及時(shí)收集和處理城鄉(xiāng)海量、動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)能力，相對于傳統(tǒng)城鄉(xiāng)規(guī)劃模式而言，能夠更加系統(tǒng)和整體地對城市發(fā)展問題進(jìn)行分析、預(yù)測、規(guī)劃和評估，并采取系統(tǒng)性的響應(yīng)。智能性是“智慧規(guī)劃”的重要屬性，指通過運(yùn)用新一代信息技術(shù)等對城鄉(xiāng)信息數(shù)據(jù)的收集和分析，并根據(jù)需要建立模擬和預(yù)警響應(yīng)系統(tǒng)，對城市發(fā)展問題實(shí)現(xiàn)智能化分析、預(yù)測、評估和行動(dòng)。共享性是實(shí)現(xiàn)“智慧規(guī)劃”的前提，智慧規(guī)劃所需的信息數(shù)據(jù)支撐系統(tǒng)是建立在對來自不同行業(yè)、部門、屬性以及統(tǒng)計(jì)口徑的數(shù)據(jù)整合共享基礎(chǔ)上的，如果缺乏公共信息平臺(tái)，智慧城市和“智慧規(guī)劃”都將無從談起。動(dòng)態(tài)性是指相對于傳統(tǒng)模式，“智慧規(guī)劃”由于能夠掌握及時(shí)、動(dòng)態(tài)的信息數(shù)據(jù)，并借用先進(jìn)的處理技術(shù)，能夠?qū)Τ青l(xiāng)發(fā)展各種問題做出動(dòng)態(tài)診斷和及時(shí)響應(yīng)。

“智慧規(guī)劃”的關(guān)鍵領(lǐng)域可以分為兩個(gè)相互補(bǔ)充的方面：“智慧化提升城鄉(xiāng)規(guī)劃自身能力”和“智慧化解決城鄉(xiāng)規(guī)劃中遇到的問題”。前者將提升城鄉(xiāng)規(guī)劃指導(dǎo)和服務(wù)智慧城市建設(shè)的能力，而后者則將積累的可靠經(jīng)驗(yàn)和存在的問題反饋給智慧城鄉(xiāng)規(guī)劃與管理系統(tǒng)，使其不斷完善。

城鄉(xiāng)規(guī)劃自身智慧化體現(xiàn)在城鄉(xiāng)規(guī)劃制定、實(shí)施和管理等方面。運(yùn)用新一代信息技術(shù)等能夠快速收集和整理城鄉(xiāng)發(fā)展的海量、及時(shí)的信息數(shù)據(jù)，進(jìn)而輔助規(guī)劃師更加科學(xué)、系統(tǒng)和理性地診斷城鄉(xiāng)發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢和問題，并根據(jù)城市發(fā)展目標(biāo)構(gòu)建模擬系統(tǒng)，對城市未來發(fā)展的情境進(jìn)行模擬和評價(jià)，從而有利于規(guī)劃師、政府、開發(fā)商和公眾對各種解決方案的優(yōu)劣做出判斷并做出最終決策，同時(shí)對城鄉(xiāng)規(guī)劃實(shí)施和管理過程中存在的問題進(jìn)行及時(shí)響應(yīng)和糾正。智慧城市理念可以根據(jù)實(shí)際情況被廣泛地應(yīng)用到城鄉(xiāng)規(guī)劃需要解決的各種問題中，進(jìn)而提升城鄉(xiāng)規(guī)劃解決問題的能力和效率。

與此同時(shí)，隨著三維GIS技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，可以將城市規(guī)劃的理論和模型構(gòu)筑于三維GIS平臺(tái)上，并運(yùn)用三維GIS技術(shù)仿真模擬城市規(guī)劃。這樣，不僅可以預(yù)測城市規(guī)劃狀態(tài)的變化，還可以客觀評價(jià)和選擇各種不同的規(guī)劃方案，進(jìn)而更好地解決城市規(guī)劃問題。實(shí)踐證明，把GIS的空間分析功能應(yīng)用到城市規(guī)劃編制中，可以為確定城市發(fā)展規(guī)模和空間布局提供科學(xué)的依據(jù)，這必然會(huì)提高城市規(guī)劃編制的合理性和精確性。

三維GIS的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，使城市規(guī)劃進(jìn)程的三維動(dòng)態(tài)建模更加方便，設(shè)計(jì)成果更加形象和立體。三維GIS能夠?qū)M建的建（構(gòu)）筑物和其他設(shè)施的位置、高度、外觀、空間形態(tài)等要素結(jié)合起來，建立相應(yīng)的三維仿真模型。利用三維仿真輔助規(guī)劃管理系統(tǒng)，在已經(jīng)建立的現(xiàn)狀地物三維場景中展示和分析相關(guān)內(nèi)容，為城市規(guī)劃管理提供科學(xué)的依據(jù)和決策支持。

結(jié)束語

GIS系統(tǒng)在應(yīng)用與發(fā)展的過程中，實(shí)現(xiàn)了向智能化的轉(zhuǎn)變，應(yīng)用的效率以及效果大大提高了，其應(yīng)用的范圍也擴(kuò)大了，對GIS在智慧城市構(gòu)建中的應(yīng)用情況進(jìn)行了介紹，通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用GIS系統(tǒng)，可以有效對地理信息進(jìn)行收集與處理，可以提高城市規(guī)劃的水平。智慧城市是社會(huì)不斷發(fā)展的產(chǎn)物，其主要是以信息技術(shù)的主導(dǎo)，提倡城市中的各個(gè)行業(yè)都應(yīng)用先進(jìn)的信息技術(shù)，有利于提高城市發(fā)展的經(jīng)濟(jì)水平，可以提高人們的生活質(zhì)量，在對GIS技術(shù)不斷完善的過程中，其發(fā)揮的效用價(jià)值越來越大。

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