ArcGIS在城乡规划中的应用—以网点设施的覆盖范围和外部要素评估为例

陈子杰，龚克

（桂林理工大学）

1 引言

随着人们生活水平的提高，城市规划建设吸引了越来越多的关注。近年来，规划建设方法多种多样，相关数据也越来越多，在繁琐的数据处理里，需要的技术支持也越来越多。因此，地理信息系统的出现，会使城乡规划朝更好的方向发展。对城乡规划的建设及未来可持续发展也具有深刻意义。

2 研究背景

2.1 城乡规划现状

城市的发展是伴随着工业化的发展而同步进行的，工业化的发展使各个企业需要大量的劳动力，较高的工资也吸引着农村的居民到城市工作定居，因此城市的面积和人口逐步的扩大。但是资本的剥夺使社会等级更加明显，城市问题也变得更加突出，为了解决这些城市问题，城市规划专业应运而生。国外的城市化相对于中国来说要早上好几百年[1]，他们的城市化是一个缓慢的过程。国内的城市化主要是在改革开放之后，在中国社会经济快速发展的同时，中国的城市化也迅猛发展。在短短的几十年时间里，中国成为了一个高度城市化的国家。但是，我国的城市化还存在很多问题，城市规划考虑的不够全面、资源的整合效率不够高、规划工具和规划思想仍有很多不足，比如：交通拥堵、城市内涝等。为了使城市规划更加科学合理，引用地理信息系统技术对城市规划显得十分的重要。

2.2 地理信息系统现状

地理信息系统又称“地学信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它在计算机软硬件系统的支持下，对整个或部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述[2]。地理信息系统在多个领域都有着广泛的应用。国外的GIS技术发展的更早、更快，很多世界闻名的军事活动中都有GIS的影子。作为一个可移动的信息处理中心，国外很多城市在地理信息系统技术的支持下完成了城市规划和土地资源的整合[3]。地理信息系统技术进入国内的时间较晚，早期的发展主要是学习国外的软件和相关知识。当前，随着国家的重视、科技的发展，国内的GIS进入快速发展时期，各行各业也逐渐与GIS结合，产生了丰富的综合效应。

3 地理信息系统在城乡规划中的应用及意义

3.1 地理信息系统在城乡规划中的应用

地理信息系统作为一门高科技技术，将地理信息技术与城乡规划有效结合起来才能更好地发挥合力。地理信息系统以其优越的信息采集、存储、管理、分析和显示功能为城乡规划提供了更加全面的数字化信息。GIS在城市规划中的应用范围十分广泛，其中最主要的是对数据的分析功能，在城市规划初期，可以通过等高线进行高程分析，了解需规划地区的坡度坡向。在选址时，可以利用缓冲区分析、叠加分析等工具进行选址，使选址更具科学性。同时，在ArcMap软件中，可以建立数据库进行数据的管理，能极大提高管理效率，节约了成本也省去了以往城市规划管理纸质资料的繁琐。遥感影像技术可以用到城市规划现状的调研上，GIS和GPS的结合可以解决城市道路拥挤的问题。同时，GIS在用地适应性评价、地下管网的建立以及三维地形的模拟方面起到积极作用。

3.1.1 现状分析应用

内置地图集成功能，帮助技术人员快速识别当地土地开发现状，厘清土地开发与环境要求的冲突，从而优化规划方案。

3.1.2 基础数据调取应用

通过数据分析功能的应用，可以快速检索城市不同区域的土地利用和发展状况，明确规划工作的方向。

3.1.3 制定规划方案

通过对土地的各种属性的检索收集，可以为未来的土地规划寻找合适的空间，为城市规划的可持续发展做出贡献。例如，通过对区域基础设施现状数据的分析处理，找到合适的基础设施规划方案。

3.1.4 建模与预测

通过环境规划模型的应用，可以预测土地规划过程的有效性。

3.1.5 规划实施与评估

通过分类呈现数据，可以为规划人员提供技术支持。绿色生态城市规划一直是城市规划的关键点，通过GIS系统的应用，可以对开发项目的环境进行评价。

4 网点设施的覆盖范围和外部要素评估

4.1 数据的获取

在GIS中，最重要的就是数据，所有分析功能都要建立在数据的基础上，因此怎样获取数据就显得十分重要，数据的获取途径主要有三个：

①当地的自然资源部门提供的相关资料；

②自己矢量化；

③网络下载。

国土资源部门提供的数据精度较高，保密性也更高。自己矢量化的数据可以在CAD中进行，也可以在ArcMap中进行。在进行数据练习或者对数据精度要求不高时，也可进行网络下载。

4.2 网点设施覆盖范围解析

这里主要使用城市级数据评估网点布局。以图书馆为例，分析上海市图书馆的覆盖程度、图书馆周边设施、图书馆的地块价值评估、图书馆的交通便利程度等。利用评价指标，分析图书馆建设的合理性，评价指标包括：

①不同年龄段的人口数量；

②小学、中学、大学或科研机构的数量；

③餐饮设施数量；

④区域价值（二手房房价）；

⑤交通可达性（道路网密度）[4]。

以上的分析对后期土地适应性评价、选址分析都有很大的参考价值。首先，可以对图书馆的覆盖范围进行分析、对图书馆数据进行缓冲区分析，缓冲区距离设置为2000m。然后，对图书馆的数据再进行一次泰森多边形的处理，将得到的两次数据相交、裁剪得到范围。

4.3 网点设施的外部要素评估

4.3.1 学校要素的评估

对学校要素的评估，主要是通过添加学校数据，经过分析后确定在图书馆泰森多边形的范围内周边的学校数量和所在位置。通过分析得到每个图书馆对周边学校的覆盖范围，并统计在图书馆的覆盖范围内学校的总体数量。具体做法是，首先要将学校的点数据和裁剪后的泰森多边形加载进去，通过叠加分析进行空间连接，然后将学校与泰森多边形的属性表进行链接，使图书馆属性表中显示每个图书馆范围内的学校数量。

4.3.2 二手房源的评估

对二手房源要素的评估，主要是通过加载二手房源数据，经过分析得到在每个图书馆覆盖范围内的二手房源数量。通过二手房源属性表中的房价信息，得出在不同地段的图书馆覆盖范围内的二手房源价格。当一个图书馆的覆盖范围内有多个二手房源价格时，选择平均值。具体做法是加载二手房源的点数据和刚裁剪后的图书馆泰森多边形，对属性表进行空间链接，然后选择房价属性，在合并规则时选择平均值，得出的结果命名为价值统计。

4.3.3 道路网密度评估

对道路网密度的评估，主要是通过加载上海市的城市道路网，通过分析查看图书馆覆盖范围内的道路网分布情况，以及道路网的密度和道路等级。以此可以得到每个图书馆覆盖范围的交通通达程度。具体做法是加载整个路网，然后，使用相交工具筛选得出覆盖范围内的路网，再对每个道路都附上标签，然后，计算区域内道路的总长度和面积，最后，通过字段计算器计算出每个图书馆覆盖范围内的具体路网密度，并将属性表链接的具体信息放在图书馆的属性表上。

4.3.4 不同年龄段的人口数量

对人口数量的评估，是将人口数量和图书馆的覆盖范围相叠加，然后通过分析得出每个覆盖范围内不同年龄段的人口数量。不同年龄段人口=（覆盖面积/行政面积）×行政区内对应年龄人口数量。具体做法是先给每个覆盖范围内附上行政区面积和人口指标数据，接着统计覆盖区面积，最后通过属性表链接计算出人口指标。

通过最后的结果属性表（见图1）可以看到图书馆名称、学校统计、餐饮统计、总价、道路长度、面积和路网密度几个属性。通过属性统计可以看出每个不同的图书馆范围内学校的数量、餐饮的数量以及路网的密度等。

图1 结果属性表

5 GIS在城乡规划中的发展前景

目前，地理信息系统在城乡规划中的应用正在逐步推广。随着国土空间规划的改革，我们可以利用ArcMap软件，通过建立数据库进行数据的存储、采集、分析等功能，同时利用地理信息系统的软件解决传统城乡规划中的难题。

6 结语

地理信息系统及大数据技术的完美融合给城市规划注入了活力。科学技术融入城市规划业务中，既提高了各协作部门的工作效率，又保证了工作质量。利用地理信息系统计算海量的工程规划数据，为城市规划提供准确的数据参考，决策者通过系统进行一系列智能处理，不仅可以创新，也能完成规划任务，使城市规划的业务流程更高效、合理。随着我国国民经济的不断发展，城市化的进程也在不断加深，城市越来越成为人们生活中十分重要的场所。对现在城市中存在的一些问题，规划者应使用现代先进的科学技术辅助城市规划，为城市发展提高规划的科学性。