鄉(xiāng)村景觀規(guī)劃設(shè)計中ARCGIS的應(yīng)用研究

尤紅霞

甘肅林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 甘肅 天水 741020

隨著GIS技術(shù)的不斷更新和改進(jìn)，鄉(xiāng)村景觀規(guī)劃研究迎來了新的契機(jī)。將 GIS技術(shù)與鄉(xiāng)村景觀前期分析規(guī)劃有機(jī)地結(jié)合在一起，借助GIS技術(shù)優(yōu)異的空間分析功能，來進(jìn)一步提高規(guī)劃基礎(chǔ)分析的合理可靠性。與此同時，對GIS技術(shù)的3D可視化建模加以有效運用，能夠讓規(guī)劃人員對現(xiàn)場實況有一個清晰、完整的認(rèn)識，從而提高規(guī)劃設(shè)計的科學(xué)性、有效性。

1 ARCGIS在鄉(xiāng)村景觀規(guī)劃設(shè)計中的作用

1.1 資料收集

在進(jìn)行鄉(xiāng)村景觀規(guī)劃設(shè)計時，信息資料采集是一個重要的環(huán)節(jié)，也是一個難點問題。通常來說，資料搜集包含了自然要素，如水文、土地、氣候等，以及人文要素，如區(qū)域景觀、交通狀況等。全面的資料采集對規(guī)劃設(shè)計至關(guān)重要。在方案設(shè)計環(huán)節(jié)，首先要做的就是對地形進(jìn)行設(shè)計。規(guī)劃人員要對用地整體狀況加以充分考慮。用地面積大、地形復(fù)雜多樣，會帶來海量的空間數(shù)據(jù)。所以，怎樣對這些空間數(shù)據(jù)進(jìn)行高效、全面的整合和分析，是規(guī)劃工作面臨的一個重要問題。

借助GIS技術(shù)，對規(guī)劃區(qū)的植被、土地等相關(guān)數(shù)據(jù)條件進(jìn)行系統(tǒng)的整合，并構(gòu)建出切合實際的空間模型，使?jié)撛谛畔⒌靡猿浞滞诰?。得益于GIS技術(shù)所具備的高效率、高精度特性，規(guī)劃人員在前期資料收集分析方面節(jié)省了大量的時間，可以更好地集中精力進(jìn)行方案設(shè)計和技術(shù)優(yōu)化。尤其是對于一些難以進(jìn)行高效分析的復(fù)雜地區(qū)，例如陡峭的斜坡、荒蕪地帶，借助GIS技術(shù)，可以極大地降低人力成本的投入。與此同時，利用該方法所獲得的高精度數(shù)據(jù)，也為后續(xù)設(shè)計提供了有力支撐。

1.2 數(shù)據(jù)分析

通常來說，數(shù)據(jù)分析處理的內(nèi)容有：信息數(shù)據(jù)的匯總、分類與分析。在落實景觀規(guī)劃設(shè)計工作時，數(shù)據(jù)分析結(jié)果的全面性、可靠性，將直接關(guān)系到最后的規(guī)劃方案。尤其是對于大規(guī)模的鄉(xiāng)村景觀工程，例如：鄉(xiāng)村聚落旅游開發(fā)、旅游觀光基地建設(shè)等，其規(guī)模通常都在千畝以上。再加上大型景觀工程的地形地貌通常是非常復(fù)雜的，這就造成了龐雜、混亂的空間數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，導(dǎo)致工作人員不能對實況有及時、充分的掌握，三維數(shù)據(jù)分析也難以順利進(jìn)行。而ARCGIS的數(shù)據(jù)處理功能具有準(zhǔn)確性、可靠性，不僅可以節(jié)省數(shù)據(jù)處理的時間，而且可以為數(shù)據(jù)處理工作提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。借助ARCGIS，規(guī)劃人員可以在不借助紙板繪圖的情況下，對地形坡度、坡向等進(jìn)行精確而全面的分析。

1.3 景觀表達(dá)

通過GIS，可將采集到的2D站點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成3D可視化數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)對環(huán)境條件與資源狀況的清晰表達(dá)。比較并分析該模型與傳統(tǒng)的等高線地形圖，可以清晰、準(zhǔn)確地反映出現(xiàn)場地形特點，通過對其進(jìn)行深入分析與探討，最終以數(shù)字場景模擬的方式給出分析結(jié)果。借助3D可視化地面模型，規(guī)劃人員能夠?qū)ΜF(xiàn)場情況有一個全面、精確的了解，進(jìn)而可以對地形地貌進(jìn)行有效分析，為后續(xù)的規(guī)劃設(shè)計奠定基礎(chǔ)。同時，也可以模擬方案的執(zhí)行效果，對模擬效果進(jìn)行細(xì)致觀察和分析，可以檢驗方案是否合理性，以及是否有不足之處，并作出及時修正，從而提高方案的有效性。

1.4 景觀評價

景觀評價在鄉(xiāng)村景觀規(guī)劃設(shè)計中占有舉足輕重的地位，能夠保障農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的合理、有效開發(fā)。目前常用的景觀評價分析方法主要有以下幾個：層次分析法、數(shù)據(jù)模型法、問卷調(diào)查法、定量分析法等[1]。其中，數(shù)據(jù)模型法的精度和可靠性最強(qiáng)。

ARCGIS的空間分析能力相較于其他軟件工具，更加強(qiáng)大，往往被應(yīng)用于大型景觀規(guī)劃中。其分析功能可被應(yīng)用于許多領(lǐng)域，不僅能夠?qū)ζ孪?、坡度，高程等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，同時也對建筑學(xué)、生態(tài)學(xué)等多個學(xué)科進(jìn)行了綜合考慮。規(guī)劃人員要充分利用不同領(lǐng)域的規(guī)劃理論，如風(fēng)景園林規(guī)劃、景觀生態(tài)學(xué)等，將其融入規(guī)劃設(shè)計中，并以此為依據(jù)，合理構(gòu)建相應(yīng)的評價標(biāo)準(zhǔn)。借助ARCGIS的空間疊加技術(shù)，科學(xué)、有效的評定規(guī)劃地的生態(tài)條件、用地可行性等。另外，在通過邏輯運算，得出三維數(shù)據(jù)后，還要在符合初始設(shè)計要求的情況下，重新歸類所得的計算資料，對潛在地理信息進(jìn)行深入發(fā)掘，從而為規(guī)劃制定提供堅實的理論依據(jù)。利用ARCGIS的空間分析功能，還可以為項目規(guī)劃的后期開發(fā)提供多個相似的、切實有效的設(shè)計方案。對所得設(shè)計方案加以全面分析與評估，再根據(jù)目前的實況，加以甄選，最終選取合理、可靠的設(shè)計方案。也可以向公眾和市場需求方展示，讓社會各界共同討論，共同決定最后的方案。

2 ARCGIS在鄉(xiāng)村景觀規(guī)劃設(shè)計中的優(yōu)勢

2.1 規(guī)劃布局的科學(xué)化

對ARCGIS的空間分析功能加以有效運用，能夠?qū)崿F(xiàn)對目標(biāo)規(guī)劃區(qū)環(huán)境的全面性、定量化探討與分析，以檢驗用地生態(tài)是否健康以及土地開發(fā)適宜情況，從而讓工作人員對規(guī)劃地環(huán)境條件有更充分、更深入的認(rèn)識，使其能夠在第一時間找到問題，并靈活處理各要素間的關(guān)系。規(guī)劃人員以理性分析結(jié)果為基礎(chǔ)，對鄉(xiāng)村建設(shè)各效益需求進(jìn)行全面的考慮，尋求切實可行的規(guī)劃設(shè)計辦法，把握好場地生態(tài)與規(guī)劃建設(shè)的平衡點，從而促進(jìn)鄉(xiāng)村健康持續(xù)發(fā)展。

2.2 場地空間的可視化

相較于城市景觀設(shè)計場地而言，鄉(xiāng)村地區(qū)具有更加復(fù)雜多樣的地貌特征。這一特征固然增加了鄉(xiāng)村景觀規(guī)劃的豐富性，但也在一定程度上增加了規(guī)劃者在進(jìn)行諸如實地踏勘、概括性分析等方面的分析與評價的難度。有效應(yīng)用ARCGIS的可視化工作平臺，不但可以將場地實況與布局信息清晰、完整地展現(xiàn)給規(guī)劃人員，還為地理數(shù)據(jù)的存儲與查詢提供了極大方便。

2.3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的結(jié)合與公眾參與

VRGIS是GIS和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。其和ARCGIS的有效融合，使得規(guī)劃人員能夠更好地融入到整個規(guī)劃過程中，從而實現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的高效分析和精確處理。在規(guī)劃方案的公眾參與方面，可借助建模技術(shù)等，與鄉(xiāng)村實況相結(jié)合，打造有關(guān)規(guī)劃方案的虛擬現(xiàn)實平臺，從多個角度對設(shè)計方案進(jìn)行展示，讓廣大群眾能夠?qū)Ψ桨赣懈逦?、充分的認(rèn)識。

3 ARCGIS在鄉(xiāng)村景觀規(guī)劃設(shè)計具體分析中的應(yīng)用

3.1 地形地貌分析

土地是景觀規(guī)劃設(shè)計的基本元素，有著十分重要的地位。在土地規(guī)劃設(shè)計過程中，一般都需要對項目區(qū)進(jìn)行細(xì)致、全面的地形地貌分析，以使所作出的決策、以及具體項目建設(shè)匹配于規(guī)劃區(qū)的生態(tài)條件。相對于城市而言，農(nóng)村地區(qū)的地形環(huán)境更為復(fù)雜，這使得農(nóng)村地區(qū)在進(jìn)行景觀規(guī)劃時，必須更加關(guān)注對地形地貌的研究。詳細(xì)地說，在設(shè)計方案的時候，規(guī)劃者必須先對現(xiàn)場展開考察，并收集必要的信息數(shù)據(jù)，以便對現(xiàn)場的布局、地形特點等有一個清晰的認(rèn)識。與過去的平面地形圖相比，借助ARGIS來繪制地形分析圖，能夠大大提高工作效率。不僅可以在分析期間，減少不必要的環(huán)節(jié)，而且還可以讓規(guī)劃者更加直觀、完整的掌握規(guī)劃區(qū)的實況。在鄉(xiāng)村景觀規(guī)劃設(shè)計中，對地形地貌的分析有如下幾個方面：

3.1.1 坡度分析

坡度的不同會極大地影響用地的規(guī)劃效果。對目標(biāo)規(guī)劃區(qū)的坡度進(jìn)行細(xì)致分析，可以讓規(guī)劃者對該地區(qū)的地形特點有更清晰的認(rèn)識，進(jìn)而可以更加合理地進(jìn)行景觀空間規(guī)劃。

根據(jù)村莊造景要求，結(jié)合景區(qū)布局，可將坡度值分為五個等級。平坡地的坡度小于3%，傾斜角在0°-1°43'之間，具有良好的排水性能，土方用量最小，工程地質(zhì)良好，適宜于人口密集區(qū)的規(guī)劃；坡度范圍在3%至10%之間的場地為緩坡地，非常適合建造休閑草地等游憩觀光區(qū)。中坡地的坡度在10%-25%之間，適合對景觀要素進(jìn)行科學(xué)組合與布置，從而構(gòu)建豐富的景觀層次。若是坡度過大，會在一定程度上限制建筑物、公路的平面布置，可以采取調(diào)整地形、分階段發(fā)展等措施來降低高差；當(dāng)坡度達(dá)到25%-50%，便屬于陡峭坡地，此時，不再適合公共活動場所以及水系景觀的建造。但是，能夠以地形為依據(jù)，設(shè)計出諸如徒步登山路線等特定的場地；急坡地的坡度范圍為50%至100%，經(jīng)常被用于盤旋公路的修建。因為坡度過大，極易引發(fā)山崩、泥石流等災(zāi)害，所以一般都是用來種樹、植草。如果場地條件好，甚至可以進(jìn)行一些極限運動。

借助ARCGIS的Surface analysis，可以實現(xiàn)對坡度的精準(zhǔn)分析，設(shè)計師可以獲得反映目標(biāo)規(guī)劃區(qū)用地坡度情況的分析圖[2]。該分析圖通過高對比度的顏色，清晰、直觀地呈現(xiàn)坡度值區(qū)間的大小排序，極大地方便了對場地空間的分析。

3.1.2 坡向分析

坡向也是一個重要的參數(shù)，反映了地表的起伏情況。從我國所處的北半球來看，坡度越偏南，其輻射收益越高。因此，在陽光較為充足的場所，如南坡和東南坡等，適合栽種耐旱、喜光植物，對于植物茁壯成長更加有利。而在光照時間比較短、光線不會太強(qiáng)烈的區(qū)域，如北坡和西北坡等，最好選種耐陰植物。就建筑位置來說，斜面朝南的位置更適合生活?；诟叱棠Ｐ蛿?shù)據(jù)展開坡向分析，再結(jié)合景觀規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)、氣候狀況等條件，可以大大提高規(guī)劃設(shè)計的合理可靠性。

立足用地實況，借助ARCGIS的Surface Analysis模塊，展開坡向分析，進(jìn)而生成彩色坡向圖。以0度為起點，將研究區(qū)劃分為八個不同坡向，并分別設(shè)置區(qū)域填充顏色。在進(jìn)行植被配置時，要以不同區(qū)域的坡向為依據(jù)，合理選取樹種，切實做到“因地制宜”。

3.1.3 高程分析

高程分析采用等值線法，將現(xiàn)場高程資料均勻劃分為多個部分，并在區(qū)域內(nèi)填充不同的色層，以對高程進(jìn)行區(qū)分。在實際規(guī)劃設(shè)計中，以GIS為工具，建立一套數(shù)字高程模型。選取反差較大的色條來設(shè)定各個區(qū)域的色彩，讓規(guī)劃者可以更清晰、高效地觀察到整個區(qū)域的高程變化，從而對區(qū)域地貌有更深入的認(rèn)識。

3.1.4 山體陰影分析

山影是一種在給定光源照射角度、照射光線的情況下，利用地形高度信息產(chǎn)生的一種地形暈。在目標(biāo)規(guī)劃區(qū)內(nèi)，山地陰影工具可以進(jìn)行光線模擬，在采用透明度的情況下，可以使地形可視化效果得到切實提升。并且，輸出網(wǎng)格也可以用Arc Scene部件來覆蓋，從而顯示出一個動態(tài)的3D圖像，這個圖像顯示了現(xiàn)場的山影[3]。利用 ARCGIS軟件進(jìn)行山影分析時，需要對山影分析的日高值、日角等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

3.2 景觀視覺分析

景觀視覺分析技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于規(guī)劃設(shè)計、視覺效果評估等諸多領(lǐng)域。目前，在農(nóng)村景觀規(guī)劃設(shè)計中，人們對景觀的規(guī)劃設(shè)計往往局限于主觀抽象化的文字定性分析，無法對場地布局信息進(jìn)行真實而全面的呈現(xiàn)。雖然偶爾會使用某些量化方法，但所收集到的信息，仍然是設(shè)計者按照自己意愿選定的。而通過GIS技術(shù)所獲得的可視化數(shù)據(jù)，可使鄉(xiāng)村景觀規(guī)劃決策更加科學(xué)、可靠。

3.2.1 通視性分析

規(guī)劃者可以通過ARCGIS的“創(chuàng)建通視線”模塊，對規(guī)劃場所和觀察點的位置進(jìn)行確認(rèn)，或借助剖面分析方法，根據(jù)具體地形狀況，繪制地形剖面圖，從而獲得詳細(xì)的通視情況。通過視線分析，可以使景觀視覺效果得到極大的提升，并且，可以為后續(xù)工作打下基礎(chǔ)。

3.2.2 可視域分析

可視域分析技術(shù)在景觀規(guī)劃工作中具有十分廣闊的應(yīng)用前景，特別是在地形條件相對復(fù)雜多樣的景觀規(guī)劃中，有著十分重要的作用。比如，對于登山道、瞭望臺等路線、建筑的構(gòu)造，可以基于ARCGIS技術(shù)，展開可視域分析，以可視結(jié)果為依據(jù)，判斷選址是否符合通視要求，然后再結(jié)合其他分析數(shù)據(jù)，進(jìn)行全面、細(xì)致的分析，從而確定最終的布局位置。這樣一來，就可以避免諸如信號發(fā)射站等建筑的干擾，使游客擁有良好的觀景體驗。

3.2.3 三維可視化技術(shù)

ARCGIS的Arc Scene插件，具有三維繪圖、動畫生成，以及快速瀏覽等多種功能。借助該插件，規(guī)劃者可以利用3D可視化技術(shù)進(jìn)行環(huán)境仿真，并且可以對仿真環(huán)境中的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行快速、高效的查詢、編輯。在以前的村莊景觀規(guī)劃中，規(guī)劃者大多采用2D平面解析圖進(jìn)行地形分析，空間信息的呈現(xiàn)不夠清晰、完整，缺乏立體感，無法給人員以直觀感受，并且，依賴于規(guī)劃人員的主觀經(jīng)驗和已有知識所形成的分析構(gòu)架，存在著很大的差異性，合理性也相對不足。

借助ARCGIS的三維模擬功能，將垂直數(shù)據(jù)與平面數(shù)據(jù)有機(jī)地結(jié)合在一起，極大地方便了3D場景的生成，工作人員不再受時空限制，可以及時、高效地查看并調(diào)整地形模型，極大地提高了景觀規(guī)劃的效率。

4 結(jié)論

綜上所述，以往的鄉(xiāng)村景觀規(guī)劃主要依賴于設(shè)計者的主觀經(jīng)驗，規(guī)劃與場地環(huán)境不符的情況時有發(fā)生，導(dǎo)致生態(tài)平衡被破壞，給農(nóng)村自然環(huán)境帶來極大的負(fù)面影響。因此，規(guī)劃設(shè)計者應(yīng)當(dāng)將先進(jìn)、有效的技術(shù)手段引入到鄉(xiāng)村景觀規(guī)劃設(shè)計中，為其提供可靠的決策依據(jù)。而將ARCGIS技術(shù)應(yīng)用于鄉(xiāng)村景觀的規(guī)劃設(shè)計，可為鄉(xiāng)村景觀的長期、良性發(fā)展提供有效助力。