基于GIS的生态城市规划设计与应用

李明哲

（苏州大学）

1 引言

在我国生态城市设计过程中，虽然有充分的设计动机，但是缺乏有效可实施的生态城市分析表述方法和强有力的科学理论支撑。GIS 技术的出现使计算机图形与数据库相互结合，实现了空间数据与实际数据的有机结合。通过GIS 与生态空间技术相结合，在进行生态城市设计的过程中提升了空间分析能力，城市设计师的生态城市成效分析能力也进一步加强。

2 GIS基本原理概述

2.1 GIS概述

GIS 是对地理环境进行研究的一门学科，主要是针对地理环境中的各个要素进行整合分析，将地理环境中的空间地理位置相应情况与对应的社会环境以及经济走势相结合。通过广泛的搜集信息与资料，将各个地理要素进行深度挖掘、匹配，并且将地理要素与社会现实地质因素融合到一起进行研究，从而能够深层次把握社会发展过程中所需的城市设计因素。在数据要素的整合上，进行更深层次的信息获取、整理、储存等，加之互联网技术的发展，地理信息系统已经开始运用到工程建设领域各个方面[1]。GIS主要的概念结构如图1所示。

图1 GIS概念框架构成

2.2 GIS在城市规划中的运用

在进行城市规划的过程中，城市相关的基础要素以及数据可以通过GIS 进行有序的收集及管理。通过GIS 数据库来提取并且进行城市规划，GIS 制图可以为城市规划提供便捷的可视化工具体系，可以通过GIS 对各个城市的数据进行空间整理分析，并得出相应结论。GIS 技术在初级的资料收集方面可以对收集的数据进行模拟预测、方案制定等应用；在后期的实施与管理的过程中，也可以借助GIS技术进行成果的编制管理，并且对城市规划过程进行整体监督[2]。

3 GIS 在生态城市规划中的应用价值

GIS 技术将计算机的图形以及计算机的属性数据库融合到一个体系当中，将计算机的图形结构模式与计算机可容纳的数据库两者融为一体，将数据库里的数据通过计算机进行计算，可以分析出较为直观明显的计算机图形，对于生态城市设计有较大帮助。GIS 技术通过两方面的融合实现了整个空间数据与属性数据的结合过程，通过GIS强大的技术空间分析能力以及三维模拟功能的能力，为设计师提供了高效的分析工具和在城市规划过程中决策的工具[3]。GIS 在规划过程中，可以通过技术的运用将冗杂的、单个的地理数据因素整合成有效体系，可以统一管理的数据信息。这有助于促进设计师对生态理念基础上的空间管理进行量化分析，并在整体上提升城市在生态原则下进行设计方案的科学性以及可实施性。

4 传统城市设计与生态城市设计

4.1 传统城市设计

在传统城市设计过程中，重点主要是关注在城市物质环境等方面的设计，主要对城市景观进行大范围的形态设计以及物质环境设计。其中，包括整个城市的空间形态、整个城市所处的功能、所拥有的交通系统，以及社会群体所产生的一些问题、解决方案。传统城市设计过程中所运用的设计理论以及方法，主要是对物质形态进行分析、对城市空间进行分析。这些分析方法与理念主要集中研究了城市的公共空间体系、城市人群的活动范围和空间分析技术，是对城市物质形态等方面的研究。所以，在此基础上形成了较为完整的对于城市形态方面的体系。传统的城市设计过多的将以人为本的原则放在重点，将人类自身发展的需求放为首要条件，忽略了整个空间体系中的生态共存者以及生态的可持续发展性[4]。

4.2 生态城市设计

生态城市设计的重点主要是突出人与自然、人与社会的统筹协调发展。人与自然的和谐是指降低人类对自然环境的破坏和自然灾害发生率，生态城市设计需要将环境友好型作为生态城市设计的首要条件，保护人类所生存的自然环境。在城市设计的过程中要合理利用各个自然资源，包括矿产资源、水资源等等。在生态城市设计过程中，重点强调和突出的是城市交通的绿色性，对城市交通拥挤的问题要进行解决，要进一步减少交通所带来的环境污染问题。

5 以GIS 推动生态城市规划设计与应用

5.1 综合功能运用力强，节省制图时间

通过GIS技术的运用，可以提高城市规划主要数据的录入条件。生态城市规划过程中所需要的数据来源，主要是对各个城市部门以及各个领域已有的电子数据进行整合，但是这样的数据格式以及数据资源存在各种各样的缺陷。通过GIS技术将各个数据进行整合和兼容，进一步划分成统一的数据格式进行数据的调配以及使用[5]。GIS数据库里的数据之间有着明确并且紧密的关联关系，通过GIS内置工具进行统一的整合和分析，可以得到GIS 专属的专题制图，通过相关的参数对同类型的专题图进行参数数据的运用以及合理的规划，提高了制图效率的同时，也增强了制图过程中的准确性，大大减少了制图时间。

5.2 复杂地图分析过程更加直观

对于GIS 技术而言，通过GIS 技术将分析得出的专题图进行各种基础数据图形化，可以进一步将这些因素以及地理数据直观的在地图上表现出来。为生态城市设计师在图示结果中搜寻信息提供了方便。通过GIS 技术，将GIS 基础数据库中的海量数据进行挑选、整合。这些数据又通过直方图、饼状图等图形的方式反映到地图空间要素上，从而形成了各种数据之间的差别对比，可以进一步得到相关城市以及相关生态动向的发展规律以及发展新内涵，从而辅助设计师能够更加客观地进行设计方案的判断以及设计方案的调整。

5.3 空间维度的三维可视化更加生动

将GPS 等航空摄影技术与GIS 工作平台进行相互结合，进一步将图像进行预判与解读，分析出空间数据。地理信息系统技术与遥感技术相结合，可以提高对土地勘测数据以及环境信息数据搜集效率。这种信息采集的模式对我国现阶段来说是空间信息的主要来源，通过对各个区域内的土地使用现状以及地质勘测来搜集数据，进行整体的城市规划，为城市的动态可视化提供三维模型。将生态城市模型模型直接导入到GIS数据库中，生成可视化地图。真实的地形起伏和地貌情况，可以为城市设计师提供全方位、多视角的城市虚拟环境，为生态城市规划提供了更客观的条件。

5.4 案例分析————以凤县为例

凤县，古称“凤州”，地处秦岭腹地，嘉陵江源头，位于陕西省宝鸡市西南部，西邻甘肃，南接四川，素有“秦蜀咽喉，汉北锁钥”之称，总面积3187km2。通过软件，借助其空间分析工具，进行单因子制图；根据不同地域的自然环境、社会经济特点，以主导因素划界为模板，进行基于权重的多因子叠加，得到多因子综合图；最后确定各生态功能区域，并因地制宜进行分区规划。北部为中山森林生态重点保护区，本区包括通天河国家级森林公园、嘉陵江源头生态重点保护区。通天河国家级森林公园主要以森林生态、森林景观为资源，以森林旅游为主，是生态保护的重点。嘉陵江源头风景区位于凤县北部的秦岭之巅，属天台山国家级森林公园四大风景区之一。中部为中低山林、药、养殖、矿产限制开发区，本区紧靠秦岭主脊和紫柏山脉，包括唐藏、红花铺、岩湾、平木、坪坎、三岔镇和温江寺乡、南星镇的部分高山村。本区发展发向:①大力发展林业生产，以发挥其良好的生态效益和经济效益；②要充分利用该区牧草面积大的优势，发展畜牧养殖业；③改造坡耕地，提高本区粮食产量；④对于适合种植药材的村组，专业生产药材，以增加经济收入；⑤提高采、选、冶指标，提高综合利用回收率，同时做好矿山生态环境综合治理和地质灾害防治工作；⑥搞好山区小水电建设。

6 结语

与我国传统城市设计相比，生态城市融入了生命周期理论以及城市人文生态理论，强调人与自然、社会的和谐相处，这种生态城市规划设计更符合我国未来的发展趋势。在生态城市规划的过程中进一步与GIS技术相结合，产生更为理性客观的规划方案。本文在对GIS 技术原理阐述的基础上，进一步对GIS在生态城市规划中的应用价值进行剖析。基于GIS技术专题的生态城市地形图以及三维生态城市模型的建立，可增强生态城市规划过程中数据的可视性，利于设计师提出更有效的规划方案。