信息技术 gis

摘要：始于20世纪50年代的GIS技术目前发展已渐趋成熟。 现代景观规划设计具有对象范围广,时空跨度大,项目种类多,呈现结果丰富等显著的特点。规划设计所追求的目标也远远超越了满足视觉愉悦的传统追求,而更多地关注于生态、健康、环保、可持续发展等等这些人类生存所必需的东西,因此加强景观规划设计的科学性成为当前业内人士的共同追求。 新的内容、新的目标需要新的技术支持,萌发于20世纪50、60年代的GIS技术为景观界揭开了规划设计的新篇章。GIS即地理信息系统(Geographic Information System)，经过了40年的发展，到今天已经逐渐成为一门相当成熟的技术，并且得到了极广泛的应用。尤其是近些年，GIS更以其强大的地理信息空间分析功能，在环境及景观规划项目中发挥着越来越重要的作用。 1、GIS的定义 GIS(Geographic Information Systems，地理信息系统)是多种学科交叉的产物，它以地理空间为基础，采用地理模型分析方法，实施提供多种空间和动态的地理信息，是一种为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。 GIS的概念也是随着其技术的不断进步及应用领域的不断拓宽而在不断地完善的。不同领域也因研究对象及角度的不同而各有侧重，如数据库类GIS、制图出版类GIS、实时监测类GIS以及综合信息处理类GIS等。 2、GIS的发展 GIS 技术作为一门与计算机相关的技术，在暂短的时间里产生了巨大的进步，主要有如下5 个方面的原因： (1) 计算机硬件价格的不断下降；运行速度的不断提高；存储能力的不断增加以及PC机与工作站的进步。 (2) 软件技术的发展。操作系统图形界面的出现，使得操作界面更直接，更友好； (3) 各国家及其各级政府机构，尤其是美国，花费了巨大的人力、物力和财力，不仅成立了相关的信息机构(PLSS 、USGS 、NSDC 、NCGIA )，建立起了庞大的资源信息数据库，提供廉价的信息数据，而且还制定了相应的政策、标准、法令法规 (SDTS) 。 (4) 网络对社会生活的强力渗透，使资源共享成为真正可能。 (5)GIS本身提供了一个将地理相关的或以地理方式描述表达的信息进行综合汇总，分析处理等一系列复杂问题的方法。 3、GIS在规划设计中的作用 在需要大量的土地资源信息的景观规划中，GIS是一种极为重要的储存和分析的技术手段。一般来说，GIS最适于这样几类规划：(l)大尺度的景观或环境规划；(2)复杂的，涉及到大量因素的景观研究，如地形多变，植被和人类开发格局复杂，存在稀有或濒危种的生态敏感区的研究；(3)公众极为关注的争论性工程；(4)要分析资料之间复杂关系的工程；(5)要求有多学科专家合作的研究。 从规划行为的完整过程看, GIS技术在规划工作中的作用可以具体概括为3类:描述(description)预测(prediction)与对策(prescription)分析。 描述性分析是指从GIS空间与属性数据库中提取各类规划所需的数据,并通过可视化手段展现结果以利于模式辨别,使规划人员能够全面地掌握所面临的情况,发现潜在的问题及解决线索。 预测分析是指基于GIS数据库中的各类数据并使用内建的或外部的各种分析功能对于规划区域在不同条件下的发展趋势作出定性或定量的预测,从而为规划人员提供决策支持。 对策分析可归纳为从方案空间中发现若干可行方案并选取最佳方案以实现极大化公共效益和极小化社会成本。 三维GIS具有连续的数据结构和与之相应的分析功能,可从空间的角度分析和显示物体,从而帮助人们更加准确真实地认识感受客观世界。是近年来兴起的高科技前沿研究领域。 4、应用GIS的一般过程 在景观规划中应用Gls技术主要涉及两个过程，即数据库的建立和综合分析过程。 4.1 数据库的建立 建立GIS数据库，首先涉及到原始数据的搜集。关于景观规划所用资料，著名景观建筑师西蒙兹在其著作《大地景观》中概括为三类:自然地理因素，包括地质、水文、气候、生物等因素，其次是地形地貌因素，包括地面形态、自然特征、人为特征等因素，第三类为文化因素即社会、政策和经济因素。资料收集完备，需进行分析整理，把所有资料转化为同一比例尺的单因素图形资料，给予编码形成计算机识别的编码图形资料，然后用数字化仪，扫描仪或键盘等方式把图形资料输入计算机，经过编辑、校核形成GIS数据库。一旦数据库建成，就可用于各种规划要求的分析、综合目的。 4.2 综合分析过程 GIS不仅是一个信息库，而且是一个有数据分析、多边形识别、图形叠加、地形分析、距离计算等功能的技术工具。它能完成人工分析的全过程，且处理信息量大，速度快。即便如此，其分析原理与规划中常采用的图层叠加技术完全相同。 首先确定目标和相关因素，建立有不同适宜等级的单因素图，然后用GIS软件提供的命令进行叠加，归类，形成各种需要的图形模型。用GIS技术特别适用于由McHarg提出的、后来得到发展的生态规划方法。 5、GIS的应用分析 5.1 景观规划设计阶段的应用 5.1.1 现状分析阶段 GIS 可以就收集到的有关地形、植被、水体、土壤、人口、社会、经济、交通等方面的空间和属性信息, 建立以点、线、面对象构成的不同主题图层。并且可以根据需要, 合并、拆分图层及控制图层的显示形式。所得到的分析结果可以通过 GIS专题制图的形式表达出来。 4.1.2 方案阶段 这一阶段是提出不同对策, 通过不断的分析、比较、形成可行方案的阶段, 除了空间分析技术外, 还可以利用 GIS的三维可视化技术、不规则三角网(TIN)技术等, 以解决长期以来 GIS 只能解决三维空间问题的局限性。 4.1.3 咨询和反馈阶段 这一阶段是上一阶段形成的不同的规划设计方案, 通过专家咨询、或者不同形式的公众参与, 反馈到景观规划设计方案中, 以最终形成规划设计成果。GIS技术和相应的可视化技术可以为景观规划设计的专家咨询、公众参与提供新的工具。 4.2 土地适宜性分析 （对土地适宜性的分析是定制一个区域的合理开发的前提, GIS为场地的土地适宜性分析提供了科学、方便、逼真的定量分析平台。土地适宜性分析是场地设计中应用十分流行的一种理论及方法,其核心是对自然、政治、经济、文化等要素进行定量的分析,从而在了解当地情况、现有政策、经济现状、环境科学及在适宜的开发实践的基础上,对土地适于不同开发利用的能力做出相关评价。 GIS对土地适宜性分析的核心技术与麦克哈格的图层叠加分析类似,将不同分析主题的图层相互叠加,只不过GIS以点、线、面不同属性的数据分别建立图层,而且可以根据需要可以拆分、合并和显隐图层。GIS以栅格与矢量两种数据结构存贮数据,相应土地适宜性分析可以基于这两种数据结构进行。） 4、应用关键问题分析 从目前的计算机硬件与GIS软件的性能与功能而言, GIS在数值计算、数据储存、检索、通讯方面发展较为成熟,而在逻辑判断、推理、演绎方面则较为欠缺。 对于GIS在景观规划设计中的应用,数据来源、输入与更新是最大的障碍。信息收集,整理输入是耗资最大、周期最长的任务。尤其在发展中国家,技术基础差、信息规范化程度低,管理水平也低,造成数据收集、输入的成本更高。在加上行业条块分割,造成数据拥有权、使用费用及版权保护等问题也常常增加了GIS应用的难度。 另一个问题是应用数据的标准化问题,常常造成部门之间相同的数据不能重复使用,不能共享。这些问题都需要政府部门统筹安排,使某个部门的空间、属性数据可以供多个部门共享,并相互交换,或由 政府部门统一组织,解决某些基本数据的来源,从而降低整个社会的数据输入费用。 对于大面积的用地范围而言,景观规划往往是一个动态的过程,因此,从规划开始就要考虑到数据的更新和维护,要有相应的机制,使数据采集工作逐步地变为日常性的事务,这是GIS持续运行的必备条件。同时,在进行系统设计时,就应该考虑到不同类型的应用数据的采集与数字化的次序,使系统有可能实现边采集边应用,或者先局部应用,再逐步推进。

结语 1、GIS技术经过40多年的发展,到今天已经逐渐发展成为一门相当成熟的技术,作为一种通用性的技术,它只有与相关学科结合,应用于实际项目才能转化为实用系统。现代景观规划设计是一个关系到人类生存空间,可持续发展能力的行业,理应得到最先进的理论与技术支持,对GIS的产生具有重要影响作用的景观规划师MacHarg的“千层饼”规划方法的运用即是佐证。时隔半个世纪,我们有理由相信,GIS技术必将在景观规划设计中发挥更为广泛的作用。 2、GIS作为一种在地理学方面通用性较广的工具，只有与相关学科结合，应用于解决实际问题的情况下才能发挥其功能。在城市发展日新月异的今天，景观规划设计已发展成为得到国际认可，涵盖面广的领域，它是一个关系到人类生存空间及可持续发展的行业，应当得到最先进的技术支持。GIS在应用于景观规划设计过程中，为其带来了不少的新思路和方法，在未来的研究中，还将深入探讨其与其他高新技术的结合，更好的为景观规划设计，乃至其他行业服务。 3、不论城镇规划，区域规划，景观规划，环境规划，风景区规划还是公园规划，商业中心，居住区开发都涉及到土地利用I’of题。由于环境污染、人口膨胀、土地减少，合理利用每一寸土地已成为世界普遍关注的问题。在西方发达国家，重要的开发建设工程都须作详细的环境资源调查，分析与评价，寻求土地利用的机会与限制，做到最为合理地利用土地。要做到这点，在许多规划中，手工方法已不能解决问题，必须借助于计算机的帮助，因此，利用GIS技术完成土地利用的分析与评价已成为西方国家规划设计的重要组成部分。在我国，土地的合理利用做得很不够。规划师唯“人”独尊，忽视自然及自然过程，往往依据几个因素，用美学为基础的方法完成规划，结果许多规划经不起时间考验。要改变这种状况，必须尊重自然，采用生态为基础的规划方法，从物质，生物和社会经济各方面进行分析与评价，方能合理而有效地利用土地。显然，没有G巧，，要完成涉及大量生态因素的规划是困难的。作为计算机应用技术，GIS已为规划师提供了极强的综合分析技术。因此，我国的规划师应该象建筑师掌握CAD一样，掌握运用GIS技术，迎接新时代的挑战。 4、GIS技术的应用和发展,为社会诸多行业与领域的发展带来了机遇,同时这也是一个发展趋势,可以这样说,今后任何一个部门在GIS应用方面落后,也必将落后于我们这个地球村的科技发展。在目前GIS技术推广到规划设计领域尚存在诸多制约因素的情况下,如何抓住GIS技术发展所带来的机遇,并从中受益,是GIS技术应用于规划设计领域首先要解决的问题。GIS在场地分析的应用研究还很稚嫩,