地理信息系统对风景园林规划的作用

秦慧彬，张鸿翎

（内蒙古农业大学，内蒙古呼和浩特 010000）

1 研究背景

随着城镇化建设加快、城市自然格局被割裂、空间破碎化现象严重[1]。对此，国家提出要做到“加大治理力度，实现提质增绿”，以生态、安全为发展标准，科学合理地进行风景园林规划。

随着城市发展、人们生活水平的提高，现代园林也在不断发展。传统风景园林设计主要注重地形、植物、建筑、水体，然而现代风景园林规划又加入了生态保护、调节小气候、人文历史等因素，叠加社会、经济、环境三方面的功能。设计要素的逐步增多，对风景园林规划的从业者来说是一个巨大的挑战。在传统的风景园林规划过程中，规划设计人员与专家学者凭借专业知识、工作经验、场地实测等对景观场地进行用地分析，但在面对地形复杂多变或有辐射的危险地区进行景观设计时，难以进行实地观测，体现了传统规划方式的局限性。而且我国大多数的规划设计部门都没有建立地理信息系统数据库，极少部分拥有园林数据库的部门彼此之间也没有做到数据互联互通，导致一些科研项目在需要数据分析时，只能耗费大量人力物力去收集，或实地测量后再对数据进行整理分析。所以，利用地理信息系统建立地理信息数据库，辅助风景园林规划，是必要且迫切的。

2 地理信息系统对风景园林规划的意义

地理信息系统是运用航空器和卫星的多个传感器、摄像机、数字扫描仪和激光雷达远距离记录目标物的电磁波特性对目标物进行数据采集，通过对航空照片判读，建立环境数据模型，将综合性探测技术与地理数据、社会环境相结合，进行数据可视化分析，从而揭示出场地的特性。例如地理信息系统中的MODIS，就是基于光谱识别模式的信息提取方法，对植物、气候、土壤变化情况进行观测，利用不同波段的光谱亮度值进行像元的自动分类。而且MODIS 系统观测数据更新稳定且数据更新时效性高，通常每2 天进行1 次。可利用其数据反馈，分析在特定时间内建设场地的环境变化。MODIS 系统专门为地表物体反馈设计了7 个波段，利用地物的反射光，包括紫外光、可见光、近红外光的光谱特性的曲线直观表达出来，分析规划植物生长适宜环境、栖息地，做到数字化、可视化管理[2]。其中，可见光中绿色波段对区分植被类别十分敏感，红色波段对植被覆盖度、植被生长状况十分敏感，可反映土壤盐渍化、土地退化状况、植被覆盖情况。在园林建成后期的养护、修复、调查和保护中也有运用，如利用地理信息系统中的可见性色谱分析功能，监测不能及时养护、植被的成活率低的地区，对植被、古树名木生长状况进行实时监测，对日后发展状况进行预见性分析，提高植被的成活率，确保养护效果。所以MODIS 系统对于风景园林规划中的植被选择、后期养护具有指导意义[3]，为风景园林规划提供了丰富的数据资料。

MODIS 系统用于对项目建设用地的地理数据、现状资源、环境容量进行系统化的评价分析，建立3D 立体模型，达到数据可视化、系统化。全面掌握城市园林景观规划的现状环境特征，在场地选址时能够对场地质量、地形情况进行数据分析，降低风景园林规划勘探难度。在区域数据需要调整和更改时，只需要修改数据库中对应的地理信息或相关分析模型即可，不仅节省使用者的时间和操作步骤，还能够尽快地查看其修改结果，提高了反馈信息的速度和决策分析的精准度，有利于风景园林规划方案的设计。

MODIS 系统还可以依据生境退化程度来评价植物生长、栖息地质量。同时对水污染、土地污染等生态威胁因子进行叠加分析。再根据初期的场地评估结果，对场地总体规划及环境建设要求进行基础构建，同时面对生态环境、功能承载、服务对象等方面的复杂性，选择不同的方式进行保护，能最大程度地减少人类活动对园林生态安全造成的负面影响。确定风景园林规划的生态、安全两个目标导向，实现利用地理信息系统完成对风景园林规划中的地形、植物等关键因素统筹规划的目标。

3 地理信息系统在实现风景园林规划两大目标中的实际作用

3.1 生态目标

在维护场地原有生态环境的基础上，加强风景园林规划对园林生态系统服务的指导，计算生态阻力值的大小，通过地理信息系统，对主要与地表覆盖类型、人为干扰因素的提取与计算，对建设场地的生态功能进行合理性量化分析，根据地形、道路、气候、植物等要素进行科学合理的规划，营造舒适的生态环境[4-5]。运用地理信息系统获得基础影像数据，需要利用软件进行几何校正和大气矫正，达到精度要求，输入到软拷贝系统，将同一个空间中捕捉到的景观单项因子中的两个以上叠加在一起。例如地理信息系统将反映降雨量的雨量线制成雨量线图，与地理位置上照片关联，与相同区域的其他图层进行叠加分析，判断出哪块水域在一年中的那些时间段河流枯涸或雨洪危机。通过有限数量点的数据，估计出整个地表的特征，进行景观生态修复设计，引种乡土植物[6]，在植物景观设计中，注重发挥速生树种及自播野花的特点，形成多样的群落结构，涵养水源，预防干旱，利用植被设计调节小气候，预防雨洪，或体现地域特色，形成疏林、乔灌、野花、草坪、水生植物的复合植物景观层次[7]。或者利用缓冲区分析技术进行定量分析，实现可达性数字化分析，为实现绿地设计提供了一个可视化的工作平台，模拟场地的真实效果，可对场地空间布置、地势特征、道路原有框架、现有建筑组合布局、植物种类配置、周边环境、植被数量、植物群落构成等进行直观的图像反馈，展示规划多角度的细节。可通过建立空间模型，设定飞行路线，实现三维动态漫游，真实反映生态环境状况。让规划设计人员对整个环境的发展变化有一个直观、清晰的了解，因地制宜进行设计，适地适树进行配置分析、视线分析等，确保游憩时的舒适性，例如把适宜表现山地形态特征的园林小品布置在地势较高的地带造景，或依据地形地势进行功能分区。

针对绿色空间覆盖变化，可利用地理信息系统中的扩展速度、扩展系数，分析绿色空间在时间序列上的面积变化；利用矩阵分析绿色空间面积变化速率，进行绿色空间转换分析。例如调查城市的绿色空间在一定时间内的演变状况，获取能够有效反映植被覆盖的植被指数、归一化植被指数（NDIV），得出其变化趋势曲线，选取重要节点进行绿色空间分析[8]，使规划设计人员了解原有植被生长速率、景观效果、生态环境，通过风景园林规划达到生态修复的作用，便于人类活动和生态环境的协调发展。

3.2 安全目标

随着经济的发展，城市化进程的加快，产生了一系列气候问题，导致了自然灾害的频繁发生。需要地理信息系统实时检测气象、交通、地理、建筑等多方面信息变化，利用拓扑分析、缓冲区分析、空间统计分析、可达性分析，对园林绿地的防灾避险功能进行布局、面积的计算，使用地理信息系统的监测功能，对城市绿地进行防灾预演及灾难预警分析[9]。例如，MODIS 数据可对园林火灾的灾前、灾时、灾后进行监测，提高城市安全性[10]。对项目地块防灾避险进行科学理性的分析，依据分析结果建立应急预案，提前计算出应急反应时间，对文化古迹、古树名木等历史文物制定应急响应方案，在灾难发生前进行避险设计。例如针对可能发生的灾难例如火灾，选择不易燃烧的、防火能力强的植物种类，如刺槐、核桃、火炬树、紫穗槐、五角枫、臭椿、山楂等。根据各场所要求的功能，来决定植物种类、规模以及配置模式等，发挥出园林的防灾避险功能，进一步保障城市安全[11]。

可利用地理信息系统的MODIS 环境质量监测、污染源监测功能，对一氧化氮、一氧化碳、PM2.5 等进行监测，利用监测数据进行树种选择[12]，发挥植物对大气污染的净化作用。例如，构树、海棠、加拿大杨、刺槐、白蜡、女贞、垂柳、樟树等对有害气体有吸收转化作用。在园林道路规划设计中，地理信息系统以数字地图作为依据，通过对地块周围环境、人流方向、交通便捷程度，进行监测分析，科学地规划布局；将人工设计与生态环境相协调，监测场地的污染情况及相关动态数据，通过对易污染地区进行网络建模，利用风景园林规划增加场地安全性，减少有毒有害物质产生。例如河道景观周边工厂进行污染排放，利用地理信息系统模拟计算出污染物沿河道直径、坡度扩散的路径、污染物的数量度、速度限值，使得防污模拟更加精确。动态监督养护管理工作实施效果，科学地监督绿地建设，进行绿地评价考核。

4 结语

从城市与园林协同发展角度入手，利用地理信息系统的模型模拟与计算分析方法，对生态、安全两个目标进行分析。设计人员把握场地建设要求的基础情景，利用地理信息系统进行资源整合、数据分析，从而得到不同的风景园林规划方案，为科学技术与风景园林规划协同提供更加科学、精准的手段。但在实际使用中尚存在一些局限性，更偏向于理论上的融合，缺少实际上的运用。未来希望加大地理信息系统在风景园林专业中的推广，利用地理信息系统的大数据分析，更加全面地评估市民的需求，提升风景园林规划的科学性与合理性。