ArcGIS在城鄉(xiāng)規(guī)劃中的應(yīng)用—以網(wǎng)點設(shè)施的覆蓋范圍和外部要素評估為例

陳子杰，龔克

（桂林理工大學(xué)）

1 引言

隨著人們生活水平的提高，城市規(guī)劃建設(shè)吸引了越來越多的關(guān)注。近年來，規(guī)劃建設(shè)方法多種多樣，相關(guān)數(shù)據(jù)也越來越多，在繁瑣的數(shù)據(jù)處理里，需要的技術(shù)支持也越來越多。因此，地理信息系統(tǒng)的出現(xiàn)，會使城鄉(xiāng)規(guī)劃朝更好的方向發(fā)展。對城鄉(xiāng)規(guī)劃的建設(shè)及未來可持續(xù)發(fā)展也具有深刻意義。

2 研究背景

2.1 城鄉(xiāng)規(guī)劃現(xiàn)狀

城市的發(fā)展是伴隨著工業(yè)化的發(fā)展而同步進行的，工業(yè)化的發(fā)展使各個企業(yè)需要大量的勞動力，較高的工資也吸引著農(nóng)村的居民到城市工作定居，因此城市的面積和人口逐步的擴大。但是資本的剝奪使社會等級更加明顯，城市問題也變得更加突出，為了解決這些城市問題，城市規(guī)劃專業(yè)應(yīng)運而生。國外的城市化相對于中國來說要早上好幾百年[1]，他們的城市化是一個緩慢的過程。國內(nèi)的城市化主要是在改革開放之后，在中國社會經(jīng)濟快速發(fā)展的同時，中國的城市化也迅猛發(fā)展。在短短的幾十年時間里，中國成為了一個高度城市化的國家。但是，我國的城市化還存在很多問題，城市規(guī)劃考慮的不夠全面、資源的整合效率不夠高、規(guī)劃工具和規(guī)劃思想仍有很多不足，比如：交通擁堵、城市內(nèi)澇等。為了使城市規(guī)劃更加科學(xué)合理，引用地理信息系統(tǒng)技術(shù)對城市規(guī)劃顯得十分的重要。

2.2 地理信息系統(tǒng)現(xiàn)狀

地理信息系統(tǒng)又稱“地學(xué)信息系統(tǒng)”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它在計算機軟硬件系統(tǒng)的支持下，對整個或部分地球表層空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進行采集、存儲、管理、運算、分析、顯示和描述[2]。地理信息系統(tǒng)在多個領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。國外的GIS技術(shù)發(fā)展的更早、更快，很多世界聞名的軍事活動中都有GIS的影子。作為一個可移動的信息處理中心，國外很多城市在地理信息系統(tǒng)技術(shù)的支持下完成了城市規(guī)劃和土地資源的整合[3]。地理信息系統(tǒng)技術(shù)進入國內(nèi)的時間較晚，早期的發(fā)展主要是學(xué)習(xí)國外的軟件和相關(guān)知識。當(dāng)前，隨著國家的重視、科技的發(fā)展，國內(nèi)的GIS進入快速發(fā)展時期，各行各業(yè)也逐漸與GIS結(jié)合，產(chǎn)生了豐富的綜合效應(yīng)。

3 地理信息系統(tǒng)在城鄉(xiāng)規(guī)劃中的應(yīng)用及意義

3.1 地理信息系統(tǒng)在城鄉(xiāng)規(guī)劃中的應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)作為一門高科技技術(shù)，將地理信息技術(shù)與城鄉(xiāng)規(guī)劃有效結(jié)合起來才能更好地發(fā)揮合力。地理信息系統(tǒng)以其優(yōu)越的信息采集、存儲、管理、分析和顯示功能為城鄉(xiāng)規(guī)劃提供了更加全面的數(shù)字化信息。GIS在城市規(guī)劃中的應(yīng)用范圍十分廣泛，其中最主要的是對數(shù)據(jù)的分析功能，在城市規(guī)劃初期，可以通過等高線進行高程分析，了解需規(guī)劃地區(qū)的坡度坡向。在選址時，可以利用緩沖區(qū)分析、疊加分析等工具進行選址，使選址更具科學(xué)性。同時，在ArcMap軟件中，可以建立數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)的管理，能極大提高管理效率，節(jié)約了成本也省去了以往城市規(guī)劃管理紙質(zhì)資料的繁瑣。遙感影像技術(shù)可以用到城市規(guī)劃現(xiàn)狀的調(diào)研上，GIS和GPS的結(jié)合可以解決城市道路擁擠的問題。同時，GIS在用地適應(yīng)性評價、地下管網(wǎng)的建立以及三維地形的模擬方面起到積極作用。

3.1.1 現(xiàn)狀分析應(yīng)用

內(nèi)置地圖集成功能，幫助技術(shù)人員快速識別當(dāng)?shù)赝恋亻_發(fā)現(xiàn)狀，厘清土地開發(fā)與環(huán)境要求的沖突，從而優(yōu)化規(guī)劃方案。

3.1.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)取應(yīng)用

通過數(shù)據(jù)分析功能的應(yīng)用，可以快速檢索城市不同區(qū)域的土地利用和發(fā)展?fàn)顩r，明確規(guī)劃工作的方向。

3.1.3 制定規(guī)劃方案

通過對土地的各種屬性的檢索收集，可以為未來的土地規(guī)劃尋找合適的空間，為城市規(guī)劃的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。例如，通過對區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀數(shù)據(jù)的分析處理，找到合適的基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃方案。

3.1.4 建模與預(yù)測

通過環(huán)境規(guī)劃模型的應(yīng)用，可以預(yù)測土地規(guī)劃過程的有效性。

3.1.5 規(guī)劃實施與評估

通過分類呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，可以為規(guī)劃人員提供技術(shù)支持。綠色生態(tài)城市規(guī)劃一直是城市規(guī)劃的關(guān)鍵點，通過GIS系統(tǒng)的應(yīng)用，可以對開發(fā)項目的環(huán)境進行評價。

4 網(wǎng)點設(shè)施的覆蓋范圍和外部要素評估

4.1 數(shù)據(jù)的獲取

在GIS中，最重要的就是數(shù)據(jù)，所有分析功能都要建立在數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，因此怎樣獲取數(shù)據(jù)就顯得十分重要，數(shù)據(jù)的獲取途徑主要有三個：

①當(dāng)?shù)氐淖匀毁Y源部門提供的相關(guān)資料；

②自己矢量化；

③網(wǎng)絡(luò)下載。

國土資源部門提供的數(shù)據(jù)精度較高，保密性也更高。自己矢量化的數(shù)據(jù)可以在CAD中進行，也可以在ArcMap中進行。在進行數(shù)據(jù)練習(xí)或者對數(shù)據(jù)精度要求不高時，也可進行網(wǎng)絡(luò)下載。

4.2 網(wǎng)點設(shè)施覆蓋范圍解析

這里主要使用城市級數(shù)據(jù)評估網(wǎng)點布局。以圖書館為例，分析上海市圖書館的覆蓋程度、圖書館周邊設(shè)施、圖書館的地塊價值評估、圖書館的交通便利程度等。利用評價指標(biāo)，分析圖書館建設(shè)的合理性，評價指標(biāo)包括：

①不同年齡段的人口數(shù)量；

②小學(xué)、中學(xué)、大學(xué)或科研機構(gòu)的數(shù)量；

③餐飲設(shè)施數(shù)量；

④區(qū)域價值（二手房房價）；

⑤交通可達性（道路網(wǎng)密度）[4]。

以上的分析對后期土地適應(yīng)性評價、選址分析都有很大的參考價值。首先，可以對圖書館的覆蓋范圍進行分析、對圖書館數(shù)據(jù)進行緩沖區(qū)分析，緩沖區(qū)距離設(shè)置為2000m。然后，對圖書館的數(shù)據(jù)再進行一次泰森多邊形的處理，將得到的兩次數(shù)據(jù)相交、裁剪得到范圍。

4.3 網(wǎng)點設(shè)施的外部要素評估

4.3.1 學(xué)校要素的評估

對學(xué)校要素的評估，主要是通過添加學(xué)校數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析后確定在圖書館泰森多邊形的范圍內(nèi)周邊的學(xué)校數(shù)量和所在位置。通過分析得到每個圖書館對周邊學(xué)校的覆蓋范圍，并統(tǒng)計在圖書館的覆蓋范圍內(nèi)學(xué)校的總體數(shù)量。具體做法是，首先要將學(xué)校的點數(shù)據(jù)和裁剪后的泰森多邊形加載進去，通過疊加分析進行空間連接，然后將學(xué)校與泰森多邊形的屬性表進行鏈接，使圖書館屬性表中顯示每個圖書館范圍內(nèi)的學(xué)校數(shù)量。

4.3.2 二手房源的評估

對二手房源要素的評估，主要是通過加載二手房源數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析得到在每個圖書館覆蓋范圍內(nèi)的二手房源數(shù)量。通過二手房源屬性表中的房價信息，得出在不同地段的圖書館覆蓋范圍內(nèi)的二手房源價格。當(dāng)一個圖書館的覆蓋范圍內(nèi)有多個二手房源價格時，選擇平均值。具體做法是加載二手房源的點數(shù)據(jù)和剛裁剪后的圖書館泰森多邊形，對屬性表進行空間鏈接，然后選擇房價屬性，在合并規(guī)則時選擇平均值，得出的結(jié)果命名為價值統(tǒng)計。

4.3.3 道路網(wǎng)密度評估

對道路網(wǎng)密度的評估，主要是通過加載上海市的城市道路網(wǎng)，通過分析查看圖書館覆蓋范圍內(nèi)的道路網(wǎng)分布情況，以及道路網(wǎng)的密度和道路等級。以此可以得到每個圖書館覆蓋范圍的交通通達程度。具體做法是加載整個路網(wǎng)，然后，使用相交工具篩選得出覆蓋范圍內(nèi)的路網(wǎng)，再對每個道路都附上標(biāo)簽，然后，計算區(qū)域內(nèi)道路的總長度和面積，最后，通過字段計算器計算出每個圖書館覆蓋范圍內(nèi)的具體路網(wǎng)密度，并將屬性表鏈接的具體信息放在圖書館的屬性表上。

4.3.4 不同年齡段的人口數(shù)量

對人口數(shù)量的評估，是將人口數(shù)量和圖書館的覆蓋范圍相疊加，然后通過分析得出每個覆蓋范圍內(nèi)不同年齡段的人口數(shù)量。不同年齡段人口=（覆蓋面積/行政面積）×行政區(qū)內(nèi)對應(yīng)年齡人口數(shù)量。具體做法是先給每個覆蓋范圍內(nèi)附上行政區(qū)面積和人口指標(biāo)數(shù)據(jù)，接著統(tǒng)計覆蓋區(qū)面積，最后通過屬性表鏈接計算出人口指標(biāo)。

通過最后的結(jié)果屬性表（見圖1）可以看到圖書館名稱、學(xué)校統(tǒng)計、餐飲統(tǒng)計、總價、道路長度、面積和路網(wǎng)密度幾個屬性。通過屬性統(tǒng)計可以看出每個不同的圖書館范圍內(nèi)學(xué)校的數(shù)量、餐飲的數(shù)量以及路網(wǎng)的密度等。

圖1 結(jié)果屬性表

5 GIS在城鄉(xiāng)規(guī)劃中的發(fā)展前景

目前，地理信息系統(tǒng)在城鄉(xiāng)規(guī)劃中的應(yīng)用正在逐步推廣。隨著國土空間規(guī)劃的改革，我們可以利用ArcMap軟件，通過建立數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)的存儲、采集、分析等功能，同時利用地理信息系統(tǒng)的軟件解決傳統(tǒng)城鄉(xiāng)規(guī)劃中的難題。

6 結(jié)語

地理信息系統(tǒng)及大數(shù)據(jù)技術(shù)的完美融合給城市規(guī)劃注入了活力?？茖W(xué)技術(shù)融入城市規(guī)劃業(yè)務(wù)中，既提高了各協(xié)作部門的工作效率，又保證了工作質(zhì)量。利用地理信息系統(tǒng)計算海量的工程規(guī)劃數(shù)據(jù)，為城市規(guī)劃提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參考，決策者通過系統(tǒng)進行一系列智能處理，不僅可以創(chuàng)新，也能完成規(guī)劃任務(wù)，使城市規(guī)劃的業(yè)務(wù)流程更高效、合理。隨著我國國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市化的進程也在不斷加深，城市越來越成為人們生活中十分重要的場所。對現(xiàn)在城市中存在的一些問題，規(guī)劃者應(yīng)使用現(xiàn)代先進的科學(xué)技術(shù)輔助城市規(guī)劃，為城市發(fā)展提高規(guī)劃的科學(xué)性。