GIS在城市规划中的应用之一_用地适宜性评价

GIS在城市规划中的应用之一——用地适宜性评价

位 欣

摘要 ： 本文在分析CAD文件格式与GIS所需建模源文件之间差异性的基础上，介绍了数据的自动转换获取方法，说明了GIS用于城市用地适宜性评价的具体操作流程，并对GIS在城市规划其他方面的应用进行了展望。

关键词： GIS；用地适宜性评价；DEM

1引言

城市用地适宜性评价是城市规划的重要工作内容，是土地合理利用的第一步。在建设用地的分析选择中，我们需综合考虑各种自然环境条件和社会条件的影响，且有些条件并不能具体的量化，由于影响因子的多样性和复杂性，致使传统的用地适宜性评价多采用定性分析或定性与定量相结合的方法，这使得评价过程中带有较大的主观性。

为了更好地为城市总体规划提供科学可靠的依据，本文尝试将GIS技术引入城市规划工作中，以期为用地适宜性评价提供一种客观定量的分析方法。

GIS技术不仅具有强大的空间数据管理、显示功能，能将城市用地的特征进行直观显示；同时还具有评价过程中所需的多种空间分析模型，可对图形进行距离分析、叠加分析等；另外，GIS软件中的专题图制作功能，可根据需要对某属性的分段等级和范围值任意调整，对应的显示图随之变化，这也大大方便了评价因子的等级划分和因子图、结果图的制作[1-2]。2基于GIS的城市用地适宜性评价

本文以某地区小块地形数据为实验，对基于GIS的城市用地适宜性评价流程进行具体分析：

2.1评价因子的选择

根据城市用地适宜性评价基本原理，结合地区特征和数据的易获取性选择对城市发展用地具有共性且影响相对较大的独立因子，本次实验性分析选择如下因子：高程、坡度、坡向、水文地质条件、文物保护点、高速公路修建等。

2.2基于GIS技术的评价因子数据获取

2.2.1源数据的处理

城市规划中的源数据为CAD格式的地形文件，通常，在CAD格式下，高程点与高程注记间相互独立，只是单纯的矢量图形，高程点并没有高程属性值。而GIS技术建模的基

本是高程点与高程属性数据的相互关联。

因此，我们首先必须将dwg格式文件中对应的高程注记值赋予每个高程点作为高程属性。由于高程点数据量大，实际应用中采用手工一一输入耗时耗力，可借助GIS软件及相应的开发语言将矢量图中的高程点提取并将高程注记自动赋予高程点作为属性。

在具体的转换过程中，借助Mapinfo软件和MapBasic开发语言，首先进行dwg文件格式的转换，然后分别单独提取出高程点和注记图层，由注记图层可生成一点图层，对所有高程点做一个点缓冲再与第一层（由注记得到的点层）叠置，即可获得带有高程点属性值的地形文件。

最后，将带有高程属性的高程点数据转为3D shp格式文件，作为评价分析的基础数据。

2.2.2建立DEM

DEM即数字高程模型，是利用高程点并结合空间插值技术生成的表现地形的简单三维图。在GIS软件中，结合处理好的源数据和三维分析模块，首先生成不规则三角网高程数据模型，然后利用数据转换工具转换为GRID栅格数据，得到的栅格数据图层即为参评中所需的高程因子底图。

图1 某地区部分地形三维模型

图2 点击查询任意点的地形特征数据值

2.2.3基于DEM生成地形因子图层

在GIS软件中，可利用三维分析功能，由高程数据模型直接分析出坡度、坡向属性，

根据实际情况，我们还可调整坡度、坡向属性值的等级划分和每一等级对应的数值范围，图形窗口中显示的栅格图像也将对应进行范围和颜色的调整。

2.2.4建立其他参评因子图层

其他因子包括水文条件、文物保护点、高速公路等，首先，将三要素的CAD文件转换为转换为GRID格式，然后利用GIS空间分析模块及对应的缓冲范围值，生成表示分析结果的栅格图层。然后，调整属性分等情况，如文物保护点，即重点分析点缓冲区80米内的范围；

水文条件因子则主要是在栅格图像上区分出水文地质敏感区域，具体可先转换为coverage格式，利用ToolBox工具重建面域的拓扑关系，输入敏感区域范围的水文地质属性值，最后转化为栅格图像。同样，如果需要增加土地利用现状类型因子，也可按照此方法，确定用地范围和性质，然后根据各类用地适宜改造建设的程度赋予属性值。

图3 某地区部分用地适宜性评价因子图

2.3确定评价因子权重

权重的确定采用层次分析法（AHP），与主成分分析法不同，它根据因子之间的重要性进行权重分析，适用于那些难以完全定量赋值的评价因子。

对于评价因子集V={E，S，A，D，W，G}，分别代表高程、坡度、坡向、水文地质条件、文物保护点、高速公路修建。采用1-9标度法对因子影响程度进行两两比较，构建如下判断矩阵：

表1 评价因子权重的判断矩阵

因子高程E 坡度S坡向A水文地质D文物点W高速公路G

高程E 1 1/2 5 2 3 4

坡度S 2 1 6 3 4 5

坡向A 1/5 1/6 1 1/4 1/3 1/2

水文地质D 1/2 1/3 4 1 2 3

文物点W 1/3 1/4 3 1/2 1 2

高速公路G 1/4 1/5 2 1/3 1/2 1

利用方根近似解法求解以上判断矩阵，得到特征值和特征向量，并进行一致性检验，可得各因子权重。

1-n n

CI max ?

=λ

，

RI

CI

CR=，本例中RI等于1.24

通过一致性检验，确定因子权重分别为：高程0.25，坡度0.38，坡向0.04，水文地质0.416，文物点0.1，高速公路修建0.07。

2.4数据重分类

前文准备的因子数据都对应各自的具体属性值，在下一步的叠加分析中属性值缺乏统一的量化标准。因此，以GIS自动生成的9个分段范围为依据，利用数据重分类功能，将所有图层对应的属性值分别调整为1-9，其中，数据越小表示越适宜建设。其中，如文物保护点，则直接分为两段，80米范围内赋值为9，其他皆为0。

图4 数据重分类后自动生成的因子属性图层图例

2.5因子图层叠加与综合评价

以数据重分类后的各因子图层为底图，结合各因子权重值，利用GIS的图像叠加功能，进行多因子图层的叠加计算，求得适宜性评价结果，并自动生成表达适宜性等级的结果图层。

将评价结果调整为三个等级段，如下图，分别代表一类用地、二类用地、三类用地，颜色依次由浅到深，表示建设适宜度依次降低，其中，黄色线条范围表示已建区域，通过CAD 文件与GIS格式转换并自动配准得到。

图5 某地区部分用地适宜性评价结果图

利用统计分析功能，统计得一类用地、二类用地、三类用地范围所占比重分别为76.55%、18.16%、5.29%。

最后，可将水系等重要元素按比例垂直投影到图面以增加图形的直观性。

3 GIS在城市规划领域的其他应用

GIS在城市规划中的应用之二——辅助区域城镇体系规划。主要是以矢量行政区划图为基础，利用GIS软件进行各类社会经济数据的存储、更新、分析计算和直观显示，将空间信息和属性信息关联。如进行各城镇的现状分析和潜力评价时，可利用其计算功能，按预定公式进行相应属性列的运算，并自动生成结果图，也可据实际情况分等级显示；在进行体系规划时，可利用数据分析功能，分析各城镇主导职能；可利用空间定量技术，分析生成各城镇的辐射范围图，辅助规划决策。

GIS在城市规划中的应用之三——辅助农村居民点布局规划。利用GIS软件的空间分析功能，首先对规划范围用地进行生态敏感性评价，确定适宜布局的发展区域，此过程跟城市用地适宜性评价流程大致相同，只是评价因子不同；然后考虑耕作半径，利用泰森多边形和引力模型进行村庄选址和确定迁并方案；同时还需考虑服务设施的可达性等，可建立消耗图并将交通、基础设施等多因子叠加进行综合评价[3]。综合以上步骤可有效辅助农村居民点布局规划。

GIS在城市规划中的应用之四——辅助城市规划设计。在城市规划设计中，GIS可发挥其优点之处很多。如控制性详细规划中，可利用数字高程模型做出主要自然山体的轮廓线，依据此轮廓线确定建筑的控制高度，确保视线控制的合理性和美观性；利用GIS三维模拟技术可以生成三维立体透视图，起到沙盘模型的作用，也可将其它信息如道路、河流、建筑物等显示于地形之上，便于立体直观的分析规划；在竖向设计中，利用ArcGIS的3D分析模块，方便地修改高程模型，能生成新地形模型，并自动计算出某个高程之上或之下的体积，记录每个地块的填挖土方量，为竖向规划的土方平衡提供便利[4]。

4 结论

基于GIS技术建立用地适宜性评价模型，保证了评价结果的科学、准确、客观性。同时，可方便的进行三维地形模拟，分析高程、坡度、坡向，为规划师在分析中提供直观、形象的决策依据。

以城市用地适宜性评价为主线，本文还简要说明了GIS在城市规划其它方面的应用，可见，GIS技术能提供快速强大的空间分析系统，简便直观的表达方式，完善丰富城市规划

设计。城市规划、管理与现代信息技术结合是必然的发展趋势，现代技术的飞速发展也必将为规划设计和管理工作提供更为强大的支持。

参考文献

1 宋小冬，叶嘉安．地理信息系统及其在城市规划与管理中的应用[M]．北京：科学出版社，1995．80-100．

2 黄杏元，马劲松，汤勤．地理信息系统概论（修订版）[M]．北京：高等教育出版社，2001．

3 赵涛，郑新奇．城市居住用地适宜性评价与人居环境优化[J]．城市人口、资源与环境，2000（10）：77-78．

4 张开广．地理信息系统在洛阳城市规划与建设中的应用[J]．测绘科学学报，2002（3）：232-234．

作者简介：

位欣（1983—），女，硕士研究生，湖北省城市规划设计研究院，助理规划师。