城市规划中地理信息系统技术的应用
城市规划中地理信息系统技术的应用
地理信息系统(Geographic Information System)简称GIS，产生于本世纪六十年代。地理信息系统由于在空间数据的存储、转换、分析等方面的突出表现，因而在自然资源管理、城市规划、经济分析乃至军事组织等诸多方面得以广泛应用。
在中国的城市规划与管理领域，GIS的应用也得到了长足的发展。但是，尽管GIS技术向城市和区域规划者提出了许多许诺，在GIS的应用中却往往存在着许多陷阱。如何更好地发挥GIS在城市规划领域的作用，成为十分值得探讨的问题。
一、GIS在城市规划中的应用进展和作用
1.应用进展
目前，GIS在国内外的规划实践中已得以很好的利用，它的应用已渗透到城市规划的各个层次和各个研究课题。从城市规划总体规划到详细规划的每一个层次，从城市规划的土地利用、公共设施规划、城市更新与保护到景观风貌规划等每一个专题，GIS的应用都有许多成功的范例。如布尔诺的总体和区域规划系统；贝鲁特的战后重建建设的发展战略规划；华盛顿州的塔克马城的昼夜青年娱乐中心规划；希腊雅典德尔斐地区古建筑保护规划；澳大利亚Heysen地区山脉的步行旅游路径的评价和规划等。
2．地理信息系统在城市规划中的作用
（1）GIS提供规划直观和理性的工具
常用的CAD软件如AUTOCAD等，往往图形能力强而相对属性数据的管理能力较弱，因此，CAD一般只能作绘图软件。而FM系统等则往往过于专门化，而缺乏一定的绘图能力，因此也具有应用上的局限性。
地理信息系统由于其对空间数据和属性数据的分析能力，弥补了原来城市规划纯图形、纯文字的缺陷，而使空间数据的图形表现和属性数据的空间分析有了很大的提高，为城市规划提供了一个直观和理性的规划工具。
（2）GIS对规划数据的存储管理与分析功能
GIS可以管理大容量的数据，支持多种表现形式的空间数据，提供良好的数据维护更新能力，以及查询、叠合、分类、网络、邻近、数字高程模型等空间信息的查询和分析能力，对城市规划空间分析的理性化具有重要的意义。
（3）GIS在规划决策中的作用
GIS对空间信息具有强大的分析功能，可以辅助规划师更好地通过对规划方案的模拟、规划方案的选择、规划方案的评估等进行规划决策。
（4）GIS在动态城市规划、规划管理方面的作用
GIS由于数据更新的快捷性，空间分析的实时性，对城市规划的动态调整提供了良好的技术支持。借助GIS的作用，可以对城市规划的实施进行监督和反馈。然后迅速的根据实施状况对规划方案进行调整，使城市规划处于一个通畅的良性循环过程中。
二、GIS在国内城市规划中应用存在的主要问题
1.投入高、回报期长的特点阻碍了GIS在国内的推广
城市规划常涉及大量信息数据，城市规划的分析模型也比较复杂，导致了所需的硬件、软件和人员培训费用高于一般的管理信息系统。另外，地理信息系统的投资回报期往往比较长。而且GIS的受益具有长期性和广泛性的特点，收益体现在社会和经济的各个方面，很难集中反映在城市规划设计的这一局部方面和局部阶段。因此，国内的城市地理信息系统建设一般局限在城市的规划管理部门，而在城市的规划设计部门，存在实用性的脆弱而进展较慢。
2．GIS技术自身的技术难度，内容繁多，影响了规划人员学习掌握的积极性
GIS能为复杂的城市规划活动提供较强的各类分析功能，其技术本身因此而内容繁杂,并具有一定的技术难度。另外， GIS软件由于内容往往比较庞大，集成众多的软件模块，这些都在一定程度上影响了规划人员掌握GIS技术的积极性。
3．GIS在国内城市规划中的应用还处于起步阶段
GIS可以较好的应用在城市规划从资源调查到规划实施监督的各个程序之中。但是，现在国内GIS技术在模拟预测、多方案比较、方案评估等阶段还没有得到很好的发挥。GIS 在国内城市规划中的应用主要服务于规划管理部门，系统的功能一般局限在“查询与简单分析”的应用第一层次。整体来说，GIS在国内城市规划中的应用还刚刚起步。
造成这种状况主要有以下几个方面的原因。首先，国内公共的基础数据库的建设还刚刚起步，规划师自己往往不得不建立基础数据库，耗资费时。这与规划设计周期短、任务紧的现实相矛盾。其次，规划人员与系统开发人员往往存在协调困难的问题，影响了系统的开发，影响了应用的深入。此外，目前国内城市规划方式往往停留在物质规划阶段的局限对GIS的应用产生一定的约束。同时，城市规划的特殊性也决定了GIS在城市规划应用的局限。地理信息系统的运行需要一个固定和绝对的环境。但是，城市规划包含了物质和社会两方面因素的内容，有些问题存在着主观性、随机性和抽象性的特点，GIS处理比较困难。另外，城市规划工作的具体过程是不固定的，很多工作的内容并不规范。城市规划的非固定性要求的是一个弹性的系统，这也对GIS的应用提出了挑战。
三、地理信息系统目前在我国城市规划实践中的作用性
Garglia在对意大利GIS应用的状况进行总结时，提出：“GIS的应用必须考虑它应用的文化背景”，“只有在这种情况下，经验的共享才具有可能”。因此，在借鉴国外GIS应用的成功经验的同时，还应当根据我国的国情和规划设计的现实，探讨适合国情和实践的GIS 应用。地理信息系统的应用应当考虑到：
1.辅助性
地理信息系统在城市规划中所起的作用只能是辅助性的。它不可能替代城市规划师的作用。它可以模拟规划师的思维，通过分析的结果来验证和丰富规划师的思想。它是规划师和规划决策人员进行分析的手段，但不能替代规划师。只有认识了这一点，GIS的应用才能体现其科学性的本身。
所以，在GIS的具体应用中，必须抛却纯技术主义的偏见。正像Stauart在对“真实”GIS进行研究后所提出的那样：实用性的GIS只有在突破了理论与现实、艺术与科学、技术理性主义与合理行为，以及规划者和规划项目之间的壁垒后，才可能实现6。因此在GIS应用中，在充分发挥GIS作用的同时，应当明辨GIS与规划师的关系。规划师不能凌驾在科学之上，但也不应成为技术的奴隶。
2.局部性
目前地理信息系统在城市规划中所起的作用只能是局部性的。GIS对城市规划中一些非逻辑性占主导地位的方面如城市规划的经济、社会部分，所能表现和应用的深度不够。在这些领域尚未完全形成GIS应用的温床。因此，在周期短、任务紧的规划设计实践中，应该将精力集中在理性较强的局部方面，例如城市布局的空间分析等等，而不要去一昧的追求“大而全”的系统。
3.阶段性
目前地理信息系统在城市规划设计中起到的作用还仅是阶段性的。尽管GIS在规划方案比较、动态规划等规划决策方面具有广阔的应用潜能。但是，针对目前国内一般的规划周期短、技术力量不足的现状来说，要实现在规划方案的评估、选择、决策上的计算机化，存在着较大的难度，尚需进行大量的社会、经济方面的数据收集作为分析的基础。数据收集中存在的障碍，大型数据库建立所需要的时间，以及建立分析模型，进行空间分析所面临的种种技术和实施上的困难，都使GIS在城市规划中深入的应用成为难题。因此，建议在实际的规划设计中，应该把GIS作为一种技术手段，以GIS的分析功能为主要凭借，将GIS的分析结果为系统的终极目标，根据具体的技术条件，把GIS作为规划设计的阶段性辅助工具。在具体的应用中，应当采取“小而专”的方针，尽量减少数据采集、输入的工作量，而把工作重点放在分析模型的建立上。把GIS在城市规划管理应用中的那种全局铺开，面面俱到的工作方式转换为规划设计中的局部深入，只取结果的工作方法。GIS的应用应当集中体现在规划的几个关键点上，把这几个点充分地与规划决策结合起来，发挥地理信息系统应用的最大经济效益，就像Innes等推崇的那样：“最受欢迎的系统往往是最简单的系统7”。
4.广泛性
地理信息系统相关硬件和软件技术的发展，推动了GIS的普及推广。同时，随着信息的社会化和产业化，随着相应基础设施如信息高速公路的兴起，GIS将从以面向规划决策提供支持转为满足多层次、多领域的广泛的社会需求。地理信息系统在城市规划中的应用呈现出广泛性的特点，它的应用逐步覆盖各个城市规划部门乃至全社会。因此在系统建立的过程中，
应当考虑GIS应用广泛性的特点和趋势，将建立的独立系统融入到社会的大系统里来。
5.认识GIS的应用可能对城市规划带来的负面影响
地理信息系统作为辅助规划是更好完成和实现规划任务的手段，如果应用不合理，将会给城市规划带来一定的负面影响。
首先， GIS的技术能力可能对规划决策行为带来负面影响。不能排除在某些条件下，规划者由于其能力和经验的欠缺，或对问题的理解存在偏差，导致存在一些不恰当的个人偏见，这种偏见渗入到GIS辅助的规划决策中，就可能会因GIS技术语言的复杂难懂而不易为外人察觉，从而被掩盖，影响了决策的正确性。其次，GIS的技术难度可能对规划者带来一些负面影响，使得不熟悉GIS的人望难生畏，难以参与到计算机辅助的规划决策当中去，使决策反而变得不透明。另外，GIS的应用推广可能对信息控制带来负面影响，导致出现对信息的垄断占有。
但是，在评价地理信息系统对城市规划所起的正反作用时，应当辩证地进行分析，在避免对GIS“神话化”的同时，也不要因为应用上出现的一些问题而否定了GIS技术本身。