GIS在淄博花山山地公园道路系统规划中的应用

冯姿霖,陶 源

(山东建筑大学建筑城规学院,山东 济南250101)

GIS在淄博花山山地公园道路系统规划中的应用

冯姿霖,陶 源

(山东建筑大学建筑城规学院,山东 济南250101)

道路系统规划在公园规划中有着举足轻重的地位,是连接公园各个功能区之间重要的纽带。山地公园不同于一般的普通综合公园,它独有的地势特征使得在道路系统规划时应有别于普通综合公园。GIS技术作为一门集信息科学、计算机科学、空间信息处理于一体的新兴学科,可以很好的应用于山地公园的道路系统规划设计。本文介绍了通过GIS技术的辅助,分析了淄博花山山地公园的独特地理环境,通过计算与图形叠加,结合现存的人文环境背景现状,对淄博花山山地公园的道路系统做出初步的规划。这为之后的花山山地公园整体规划奠定基础同时为以后的山地公园道路系统规划提供了思路。

山地公园 ;GIS技术;道路系统规划;空间分析

随着城市化的快速发展,人们对于景观需求的不断提升,公园绿地已经成为人类生活中必不可少的重要组成部分。由于城市用地的扩张,普通综合公园的数量早已无法满足人口的需求。因此,一些环境条件优越,人文地理环境良好的山林地带逐渐的被开发为公园绿地,山地公园逐渐形成。山地公园蕴含了登山探险、宗教崇拜、植物观赏等多种功能,是城市的后花园,为人们的生活提供良好的生态环境,是承担城市森林的主要载体。

山地公园有着与普通综合公园类似的功能分区、景观结构等,但在具体规划中,由于其独特的地势条件,道路系统、入口规划等又与普通综合公园有所不同。在道路系统的规划设计中,山地公园需要良好的视线通廊,合理的躲避雨水聚集处以及丰富的景观透景线,是连接各级景点的主要通道,是一项主要的基础设施。道路系统的不合理会直接导致山地公园整体的混乱无序,影响整体的景观效果与景观连续性。传统的公园道路系统规划设计思路无法较为科学的选取现状要素进行分析,通过GIS技术对公园内部环境进行合理分析,从而规划出较为合理的道路系统。因此本文将GIS技术应用于花山山地公园规划设计中,对花山内部环境进行分析,通过图像叠加运算,整理出较为合理的道路系统,为进一步的花山山地公园整体规划提供科学合理的思路。

1 花山区域概况

花山位于山东省淄博市境内,周边交通便利,可达性较好。花山景区地处山东省淄博市张店区,东邻军屯村,南面迎仙村,西接尚庄村,北靠街子村、解庄。北临鲁泰大道,南接联通路,西靠花山西路,东至鲁山大道。周边交通便利,可达性较好(图1)。花山山地公园海拔183m,规划面积276hm2,是四宝山地区最早实施生态恢复的山体。公园地处温带季风性气候,四季分明,春夏季雨水多而炎热,秋冬雨水少而干燥的特点。

图1 花山区位图

花山景区内生态环境破坏严重,但近几年有所恢复,植被覆盖率略有上升。花山最高海拔187m,中高边低,山势逐渐向西北倾斜。山上基岩为闪长岩,黑砂土,山下为黄沙岩及黄沙壤,土壤呈中偏酸性,中部以上土层瘠薄,多年风化冲沟100余条,水土流失严重。裸岩风化,冲沟满坡,但近十几年来由于政府重视,花山植被种类及覆盖率逐年增加,绿化覆盖率已达到80%以上。目前景区内生态环境较为稳定,自然环境较为优美,春夏花木繁盛,并有多处泉水存在。花山自古以来为游览胜地,文化渊源始于宋、元代,形成以道教文化及传统民间庙会活动为主要人文景观,为方圆百里的民间庙会及集市贸易中心。规划范围内现存部分主路,少数小路,各景点联通性一般且缺少主次顺序。

2 GIS应用模块的选择

地理信息系统是在计算机硬、软件系统支持下,对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统[1]。GIS在分析和处理问题时能够方便的使用多种数据源,对空间进行数字化的分析,具有空间定型、定量和定位的综合分析功能[1]。借助GIS技术,可以更加精准的对花山地区的地形地势进行分析,客观的对影响道路系统规划的因子进行讨论分析,从叠加出正确的道路系统。基于这些优势,借助GIS技术对花山山地公园进行道路系统规划十分必要。

在规划分析中,本次设计选择ArcGIS10.0软件作为辅助设计的平台,运用其自带的空间分析模块(Spatial Analyst)进行数据处理。在ArcGIS的空进分析模块提供了一个功能强大且范围全面的工具集,他通过对DEM数据的处理,得到有关地形的各种分析。包括地形的坡度、坡向,对场地内部的栅格计算、表面分析、重分类等。在这一辅助模块的帮助下,还可以进行量化计算,根据权重比例与对周边环境的分析,可以进行选址分析、最佳路径计算、统计分析等[3]。利用这些分析模块进行数据叠加、权重分析,最终得出初步的道路系统规划。

在花山山地公园的规划设计中,首先使用AotuCAD建立DEM数字高程模型,在运用ArcGIS对DEM数据进行进一步分析,包括坡度、坡向、地质类型、视觉敏感度等,对各因子赋予权重比例。通过ArcGIS对花山山地地势的分析仅仅是一部分,花山独特的人文地理背景,在对花山山地公园规划时进行一定的融合,使得规划后的花山山地公园道路系统具有科学性同时保留原有的人文性。

3 研究方法与过程

3.1 道路系统规划因子选择

3.1.1 规划因子选择原则

影响公园道路系统规划的因素很多,选取准确的影响因子对于道路系统合理性的构建有着一定的影响。制约道路规划系统规划因子的条件很多,有定量和定性两种类别的因子。在对于道路规划因子选择时应遵循以下原则。

(1)差异性选择:不同的土壤类型所构成的土质不同,因此对道路系统的选择也会有一定的影响。

(2)主导性选择:影响花山山地公园道路系统规划的自然因素很多,应在众多因素中选择影响最大的主要因子,剔除次要因子的干扰,使得最终的计算结果更具有客观性。

(3)稳定性原则:对于选取计算的影响因子应当具有一定的稳定性,因子的改变不能随着季节、气候、温度的变化而变化[2]。这样有利于最终结果的稳定性,使得最终的道路规划选择有利于后期的规划设计。

(4)准确性原则:在对数据进行计算处理时,应当保证前期数据的准确性。AutoCAD对于前期DEM数据的处理应当客观,减少误差,这样才能保证之后的空间分析计算结果正确。

3.1.2 规划因子类型

通过分析得知规划因子的选择对于空间数据处理有着一定的影响作用。根据规划因子选择原则对花山山地公园进行分析,由于花山的独特的土质以及地形地貌,选定的规划影响因子如下。

(1)高程

高程即山形的高低错落[2],主要用于分析基地内高程的变化,是山地公园道路系统规划的一个重要依据。花山最高海拔为187m,它的特殊之处在于花山的山体内有着十多条沟壑,用传统方法进行道路规划过于繁琐且容易出错。因此运用GIS进行辅助设计,对沟壑位置进行准确定位,有利于道路的合理性。

(2)坡度

坡度是指地面的倾斜程度。坡度是影响道路系统规划的主要因素之一。山势的陡缓会影响道路的规划路线。在花山山地公园道路系统的规划中,山师的陡缓不仅影响了道路系统的选择,同时,由于花山的土质所带来的生态环境脆弱等影响,在过陡的地势上进行规划不利于生态环境的恢复。同时,坡度也影响了花山内原有景点之间的道路连接性,新建景点与原有景点之间的过渡联系需要合理的道路规划。因此,坡度成为影响道路系统的规划因子。

(3)视觉敏感度

视觉敏感度是景观被注意到的程度的度量,是景观醒目程度的综合反映[4]。花山山地公园的道路系统规划多是处于连接性角度出发,缺乏一定的景观性,对景观的提取度较低。因此,在花山山地公园道路系统规划中,景观视觉敏感度的计算分析提升道理系统的合理性的同时也增加了景观辨识度。

(4)山体阴影

山体阴影也是也是山地公园道路系统规划中应当考虑的组要因素之一。处在山体阴面或阳面对于道路系统的建立有着一定的影响。山地公园的道路规划系统围绕山地进行时需考虑景观需求,进而考虑山体的阴阳面对于山体本身的影响。因此,山体阴影也是道路系统建设的一个影响因子。

3.2 道路系统规划因子权重

在确定道路系统规划因子的选择后,应进行各影响因子权重比例的计算。权重比例的确定选择用层次分析法进行计算。

(1)建立比较矩阵

矩阵内具体数据由老师以及当地村民的访谈中得出。

(2)计算权重

首先将表一中的数据进行按列求和,然后将以上比例矩阵中数据除以其所在列的和,得到标准比例矩阵。最后将表2中的数据进行求和,并除以评价因子的个数4,可得到最终的每项因子的权重值。

(3)一致性检测

a:计算一致向量。讲所得数据进行求和,在与相对应权重相比,即得出一致向量。

b:计算一致性指标C.I.。

一致性指标C.I,运用上述结果得出的一致向量,除以矩阵得阶数,可得出C.I.的值。

c:计算一致性比例C.R.。

通过C.I.与 R.I.的比值可以得出一致性比例。其中R.I.的值可通过表格进行查询,经过查询计算得出,一致性误差在可允许的范围内,即第2部中所计算的矩阵符合要求。

表1 道路系统规划比例矩阵

表2 道路系统规划的标准比例矩阵

表3 道路系统规划的一致性检验

3.3 GIS在道路系统规划中的应用

GIS在花山山地公园中的应用,是根据花山的基地状况选择适合进行道路系统规划的影响因子,即上述所选取的高程、坡度、视觉敏感度、土质4项。对这4项进行GIS的空间分析,得出四幅矢量图,然后对矢量图中每个因子的对道路系统建立的影响度作出评价,继而根据各个影响因子的特征对其进行重分类并赋值。几种图层进行叠加后最终得到较为科学的道路系统规划线路。这仅仅是一个比较客观的规划方向,接下来应继续结合花山公园内部原有的人文景观建筑以及人文历史影响因素,在GIS的道路规划线路的基础上对道路系统进行进一步的规划,从而得到科学且较为人性化的道路系统(图2)。

图2 思路整合

4 结语

经过科学的计算和分析研究表明,GIS在山地公园道路系统规划中的应用是可行的。利用所掌握的基础资料数据,对基地进行分析,大大的减少的前期工作量。对于花山山地公园这样本身基地内部具有一定复杂性的山地公园的开发与规划,GIS技术可以较为科学精准的为公园内部的规划提供空间分析,这提升了效率,同时减少了前期设计的误差,为之后的花山山地公园其他专项规划以及扩初的设计的准确性提供了条件。但花山山地公园存在一定的特殊性,因而在GIS技术辅助设计之后,人为的的规划调整也必不可少。这是GIS在应用过程中的应该加以关注的问题,同时也为之后GIS技术更好地应用于公园规划提供思路。

[1]付晶.郑中霖.高峻 .GIS技术在旅游线路设计中的应用[J].上海师范大学学报(自然科学版),2006,35(3):92－97.

[2]张冠娉,吴越.基于GIS的鹅形山森林公园游步道选线系统的建立[J].中外建筑,2012,(05):111－113.

[3]林继卿,刘健,余坤勇,张淼堃,李增禄.GIS技术在灵石山国家森林公园游览线路组织中的应用[J].林业勘察设计,2010,(02):79－83.

[4]张晶晶,刘曦婷,罗敏杰,汤莉霞,罗言云.基于GIS的城市山地公园景观构建探索——以简阳市鳌山公园为例[J].安徽农业科学,2011,12:7233－7235.

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[6]吴妍.GIS技术在森林公园评价及规划中的应用——以三道关国家森林公园评价及规划为例 [D].东北林业大学硕士学位论文 ,2004:47－48.

[7]牛强.城市规划GIS技术应用指南 [M].中国建筑工业出版社 ,2012,(1).

[8]张炳江.层次分析法及其应用案例 [M].:电子工业出版社,2014,(1).

The application of GISin Zibo Huashan mountain park road system planning

The road system planning plays an important role in the park planning,and it serves as an important link among various functional areas of the park.A mountain park is different from an ordinary comprehensive park,and its unique terrain feature makes the road system planning much different from the ordinary comprehensive one.As a collection of information science,computer science and spatial information processing,GIS technology can be applied in the mountain road system planning and design of a park very well.This paper analyzes the unique geographical environment of Zibo Huashan Mountain Park by using GIS technology.Through the calculation and graphic overlay,together with the situation of the existing cultural environment background,finishing the preliminary planning of Zibo Huashan Mountain Park’s road system.This could serve as a foundation for the later overall planning of the park and provide a new thought for the mountain park road system planning.

mountain park;GIS technology;road system planning;spatial analysis

P208.2

B

1002－2724(2016)05－0097－04

2016－05－27

冯姿霖(1991－),女,山东济南人,山东建筑大学建筑城规学院风景园林专业硕士研究生。电子邮箱:315636230＠qq.com。