基于GIS的城市建筑高度控制技術(shù)與應(yīng)用探究

李春艷

摘 要：GIS系統(tǒng)具有極強的數(shù)據(jù)分析功能，而且可以直觀呈現(xiàn)研究對象的空間位置關(guān)系。依據(jù)景觀美學(xué)、城市經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)保護等需要，基于GIS構(gòu)建城市建筑高度控制模型并確定不同區(qū)域的控制標(biāo)準(zhǔn)，或者運用GIS系統(tǒng)對城市規(guī)劃、市政管理等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)進行視線分析，可以為合理控制城市不同區(qū)域的建筑高度提供量化的指標(biāo)體系，作為優(yōu)化城市規(guī)劃設(shè)計、合理配置城市建設(shè)用地、提升城市空間視覺效果和居住體驗的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高度控制;GIS;技術(shù)應(yīng)用;城市建筑

近年來城市邊界的持續(xù)擴展，主城區(qū)房地產(chǎn)開發(fā)強度也不斷加大，對城市景觀、生態(tài)和居住體驗都產(chǎn)生了不利影響。尤其是高層建筑數(shù)量的快速增長及其在城市中布局的隨意性，明顯破壞了區(qū)域視覺效果和空間構(gòu)造，無論是從美學(xué)、文化與生態(tài)保護還是經(jīng)濟學(xué)角度考慮，都應(yīng)當(dāng)基于城市整體發(fā)展規(guī)劃合理控制建筑高度。而GIS系統(tǒng)具有空間位置數(shù)據(jù)和屬性信息采集、分析功能，為構(gòu)建城市建筑高度控制指標(biāo)體系提供了最合適的技術(shù)平臺。

1 合理控制城市建筑高度的意義

在市場經(jīng)濟環(huán)境和城市化進程加快的社會背景下，絕大部分城市都出現(xiàn)了人文景觀、生態(tài)環(huán)境保護與建設(shè)用地開發(fā)利用的矛盾^[1]。為了滿足商業(yè)發(fā)展、市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和居民住宅使用需求，部分區(qū)域開發(fā)強度過高，建筑結(jié)構(gòu)和造型設(shè)計欠缺全局性的考慮，導(dǎo)致城市空間形態(tài)劣化。能夠反映城市歷史風(fēng)貌和地域特色的景觀的視覺完整性被破壞，經(jīng)濟發(fā)展?jié)摿Υ蟮膮^(qū)域因建筑和人口密度過大而超出了生態(tài)系統(tǒng)和市政基礎(chǔ)設(shè)施的承載力。而從城市整體建設(shè)規(guī)劃角度合理控制理建筑高度，既能夠有效保護城市人文與生態(tài)景觀、保障城市環(huán)境品質(zhì)，又可以優(yōu)化土地資源利用并滿足經(jīng)濟發(fā)展需求。

2 城市建筑高度控制技術(shù)類型及原理

2.1 基于景觀美學(xué)的視覺分析法

在構(gòu)建城市建筑高度控制指標(biāo)體系、優(yōu)化城市規(guī)劃和管理策略的過程中，視覺分析法是從保護城市景觀的角度出發(fā)，圍繞不同區(qū)域的山水、地形地貌等自然景觀和反映城市歷史風(fēng)貌、文化底蘊的經(jīng)典建筑、著名街區(qū)，以保障典型嘹望點通視條件和視野完整性為原則，構(gòu)建分析模型并運用信息技術(shù)進行視線分析，測算相應(yīng)地塊的建筑高度控制指標(biāo)^[2]。目前英、德等歐洲國家和國內(nèi)部分城市都采用這一方法實施建筑高度控制，具體分析方法需要依據(jù)城市景觀特點和已有建筑布局進行選擇，但GIS系統(tǒng)是目前應(yīng)用最廣的技術(shù)平臺。

2.2 多因素評價和分區(qū)控制法

現(xiàn)代城市在經(jīng)濟發(fā)展和保障民生方面所起到的作用越來越大，僅僅出于保護城市風(fēng)貌和視覺美感的目的控制建筑高度，必然影響城市規(guī)劃的合理性。因此，在信息技術(shù)日益發(fā)達的背景下，對建筑高度控制策略實施多因素評價和優(yōu)化得到了更多關(guān)注，滿足了對影響建筑高度的經(jīng)濟、生態(tài)、景觀等重要因素進行綜合分析的需要，有助于平衡城市經(jīng)濟發(fā)展與景觀、人文環(huán)境保護之間的矛盾。而GIS技術(shù)在行政管理領(lǐng)域的應(yīng)用積累了大量地籍測繪、工程與水文地質(zhì)勘察等資料和數(shù)據(jù)分析成果。所以，基于GIS構(gòu)建城市建筑高度控制模型并進行數(shù)據(jù)分析，既有足夠的信息資源可供利用，又便于將分析成果運用到城市規(guī)劃和建設(shè)用地管理等領(lǐng)域。

3 基于GIS的多因素評價和分區(qū)控制技術(shù)應(yīng)用

3.1 基本技術(shù)路線

基于GIS的多因素評價與分區(qū)控制技術(shù)原理是綜合考量城市經(jīng)濟發(fā)展、景觀和生態(tài)保護、民生等領(lǐng)域?qū)ㄖ叨鹊囊?，在合理設(shè)定建筑高度上限的同時，保障土地和空間資源得到最優(yōu)化利用。所以，其基本技術(shù)路線是基于調(diào)研分析確定建筑高度的主要影響因素，根據(jù)其影響方式提取量化指標(biāo)并對其進行分類、賦權(quán)。進而運用GIS系統(tǒng)對有相關(guān)數(shù)據(jù)進行計算和分析，得到對應(yīng)的城市不同區(qū)域的最佳建筑高度控制指標(biāo)。為了讓具體區(qū)域的建筑高度控制更加合理，還要結(jié)合有特殊視覺美感或文化、商業(yè)、生活氛圍要求的具體地塊，對控制指標(biāo)進行細化，使其對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、布局和城市管理決策有更大的參考價值。

3.2 建筑高度影響因素的提取

建筑高度控制上限的影響因素包括了經(jīng)濟、審美、環(huán)境等幾大類型，在選取最具代表性和決定性的因素時，應(yīng)由相關(guān)領(lǐng)域的專家組成團隊進行實地考查。采集關(guān)于城市整體建筑布局、自然風(fēng)貌、產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃等方面的信息并進行分析論證^[3]。以保護城市特色風(fēng)貌、滿足居民對環(huán)境品質(zhì)的要求、合理配置土地資源為原則，從各類影響因素中提取出最具決定意義的部分作為分析對象，并且保留城市景觀、土地使用性質(zhì)類因素作為修正分析模型的因子。

3.3 影響因素的分析和賦權(quán)

城市特定區(qū)域的地價、交通條件、基礎(chǔ)設(shè)施狀況是決定建筑高度的最主要因素，在明確了分析對象之后，要基于GIS系統(tǒng)對城市地塊進行區(qū)域劃分，進而實施高層建筑總體布局評價。根據(jù)每一種因素對建筑高度的影響大小和作用形式確定影響指數(shù)，并且通過橫向比較對其進行賦權(quán)^[4]。例如鑒于不同道路分布狀況對地價有顯著影響，完善的道路交通體系可以間接刺激高層建筑的建設(shè)，所以，可以根據(jù)特定地塊周邊城市主干道、次干道數(shù)量設(shè)定交通條件因素權(quán)重。

3.4 基于GIS系統(tǒng)完成多因素評價

在采用層次分析法完成所有影響因素的權(quán)重設(shè)置之后，要對GIS系統(tǒng)中已有相關(guān)區(qū)域不同地塊的數(shù)據(jù)進行計算和分析，運用聚類分析法得到不同分區(qū)建筑高度的初步控制指數(shù)。指數(shù)越高則代表相關(guān)區(qū)域高層建筑建設(shè)的動因更強，意味著更加適合在這一地塊建設(shè)高層建筑。在此基礎(chǔ)上，可以結(jié)合城市土地資源、經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r和民生需要確定各區(qū)域的建筑高度來控制上限，實現(xiàn)對城市空間塑造的全局化控制，既確保建設(shè)用地得到合理開發(fā)，又滿足景觀、生態(tài)和城市歷史風(fēng)貌的保護要求。

3.5 細化分區(qū)控制指標(biāo)體系

為了讓分析成果和建筑高度控制指標(biāo)更具實踐指導(dǎo)意義，應(yīng)當(dāng)基于GIS系統(tǒng)并結(jié)合具體地塊的城市建設(shè)格局、景觀保護需要修正和完善控制模型。首先，在初步確定了分區(qū)建筑高度控制指標(biāo)之后，對每一個分區(qū)有特殊視覺審美、景觀保護和民生需求的地塊進行進一步分析。運用視線分析法校核建筑高度控制指標(biāo)能否保障重要嘹望點的視野完整性;其次，對重要人文景觀、公共活動場所周邊的建筑高度上限進行修正，細化控制指標(biāo)體系并使之對城市規(guī)劃、建筑設(shè)計和市政管理等工作起到指導(dǎo)作用。

4 結(jié)語

基于GIS系統(tǒng)對影響城市建筑高的因素進行分析，能夠有效均衡集約利用土地資源與保護城市歷史、自然風(fēng)貌和人居環(huán)境品質(zhì)之間的矛盾。而且可以以三維立體圖形呈現(xiàn)特定地塊的建筑高度控制指標(biāo)，作為建筑設(shè)計、城市規(guī)劃和建設(shè)用地管理等工作的參考，從整體視角優(yōu)化城市空間塑造。

參考文獻：

[1]劉云昭， 洪再生. 新常態(tài)背景下的城市建筑高度控制研究[J]. 2015.

[2]王瑞. 基于ArcGIS視線分析的城市建筑高度控制方法[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計， 2016（15）.

[3]宋利利， 陶澈， 朱容鑫， et al. 基于GIS的山地城市建筑高度控制方法及其應(yīng)用[J]. 測繪與空間地理信息， 2016， 39（004）：17-19.

[4]代志宏， 白胤. 基于GIS視線分析的城市建筑高度控制研究——以河池城西新區(qū)為例[J]. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2019（3）：468-472.