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GIS在景觀設(shè)計(jì)的應(yīng)用
GIS 即地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System) ，經(jīng)過了4 0 年的發(fā)展，到今天已經(jīng)逐漸成為一門相當(dāng)成熟的技術(shù)，并且得到了極廣泛的應(yīng)用。尤其是近些年，GIS 更以其強(qiáng)大的地理信息空間分析功能，在環(huán)境及景觀規(guī)劃項(xiàng)目中發(fā)揮著越來越重要的作用。
1 發(fā)展
GIS 技術(shù)作為一門與計(jì)算機(jī)相關(guān)的技術(shù)，在暫短的時(shí)間里產(chǎn)生了巨大的進(jìn)步，主要有如下5 個(gè)方面的原因：
(1) 計(jì)算機(jī)硬件價(jià)格的不斷下降;運(yùn)行速度的不斷提高;存儲能力的不斷增加以及PC機(jī)與工作站的進(jìn)步。
(2) 軟件技術(shù)的發(fā)展。操作系統(tǒng)圖形界面的出現(xiàn)，使得操作界面更直接，更友好;
(3) 各國家及其各級政府機(jī)構(gòu)，尤其是美國，花費(fèi)了巨大的人力、物力和財(cái)力，不僅成立了相關(guān)的信息機(jī)構(gòu)(PLSS 、USGS 、NSDC 、NCGIA )，建立起了龐大的資源信息數(shù)據(jù)庫，提供廉價(jià)的信息數(shù)據(jù)，而且還制定了相應(yīng)的政策、標(biāo)準(zhǔn)、法令法規(guī) (SDTS) 。
(4) 網(wǎng)絡(luò)對社會生活的強(qiáng)力滲透，使資源共享成為真正可能。
(5)GIS本身提供了一個(gè)將地理相關(guān)的或以地理方式描述表達(dá)的信息進(jìn)行綜合匯總，分析處理等一系列復(fù)雜問題的方法。
2 GIS與景觀規(guī)劃理論
主圖及圖層的拆分重疊，不僅是GIS產(chǎn)生及展示技術(shù)的基礎(chǔ)，同時(shí)也影響著美國許多環(huán)境設(shè)計(jì)大師的設(shè)計(jì)理念。因此，某種程度上可以說，GIS技術(shù)的發(fā)展與某些領(lǐng)域尤其是環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域的實(shí)踐是相互促進(jìn)的。
2.1 適應(yīng)性分析模型與GIS
適應(yīng)性分析模型是土地景觀規(guī)劃及場地設(shè)計(jì)中應(yīng)用十分廣泛的一種理論及方法。它是由美國當(dāng)代最具影響力的土地及景觀規(guī)劃大師之一、著名景觀建筑師伊安麥克哈格。圖層重疊系統(tǒng)分析方法——千層餅?zāi)Ｊ脚cGIS通過空間數(shù)據(jù)建立主題圖層，并利用空間分析功能得出相關(guān)結(jié)論的理念幾乎完全一致：
(1) 搜集信息建立圖層G IS可以就搜集到的有關(guān)自然、政治、經(jīng)濟(jì)、文化等空間數(shù)據(jù)信息，建立與項(xiàng)目相關(guān)的(植被、水體、地形、土壤、所屬權(quán)、行政區(qū)域劃分、規(guī)劃分區(qū))，以點(diǎn)、線、面對象構(gòu)成的不同主題圖層。
(2)評價(jià)主題顯示結(jié)果由于GIS 視圖中，點(diǎn)、線、面對象所代表的，是與之相連的屬性數(shù)據(jù)信息，因此，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)自己的專業(yè)知識及經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)屬性，精確地對主題圖層中的主題分級、顯示，并隨意編輯代表這些主題的圖例，賦予它們不同的形式、色彩、圖案填充、透明度等。
(3)尋求結(jié)論利用空間分析功能，GIS可以很容易地將滿足一定條件的空間區(qū)域連接在一起，組成新的主題圖層，而所有相關(guān)屬性保持不變。
(4)動(dòng)態(tài)修正由于在GIS中組成視圖的點(diǎn)、線、面對象與數(shù)據(jù)之間保持著動(dòng)態(tài)的連接，因此可以根據(jù)實(shí)際情況，將變動(dòng)的規(guī)劃大綱數(shù)據(jù)隨時(shí)加以調(diào)整，對分析結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。
2.2 景觀廊道概念與G I S
現(xiàn)WU-MADISON名譽(yù)退休教授、著名景觀建筑師菲利普路易斯，是美國另一位頗具影響力的土地及景觀規(guī)劃大師，環(huán)境廊道概念的提出者。該理論中整個(gè)環(huán)境廊道由4方面變量來定義：地上水、濕地、陡坡(12.5%)及其他(森林、野生動(dòng)物棲息地、聯(lián)邦政府所轄的公園、公/私保護(hù)地、沖積平原、草原等)。
(1)建立水體層使用GIS中緩沖區(qū)分析這一功能，在GIS數(shù)據(jù)化的線條圖中建立環(huán)境廊道。
(2)建立濕地層關(guān)鍵要使現(xiàn)有的數(shù)字化的濕地系統(tǒng)圖與其他主題圖層相吻合，包括投影方式、坐標(biāo)系統(tǒng)、單位、精確度等，這是GIS項(xiàng)目建立的基礎(chǔ)。
(3)建立陡坡層利用正相圖像產(chǎn)生該區(qū)域地表模型，并將這一地表模型轉(zhuǎn)化成光柵文件，然后計(jì)算出坡度。GIS空間分析功能是完成此項(xiàng)目的關(guān)鍵。
(4)建立環(huán)境廊道以上3個(gè)主題層，分別確立了用于創(chuàng)建環(huán)境廊道的基本對像要素圖形。
3 GIS 在景觀規(guī)劃中的應(yīng)用
景觀模式的分析，已經(jīng)成為資源管理者及科學(xué)家們在探討當(dāng)代大范圍環(huán)境問題時(shí)所必須面對的問題。但目前有關(guān)這些生態(tài)單元的模式、組成及其他特征的定量描述還很缺乏。而定量和定性描述景觀結(jié)構(gòu)(模式及組成)將有助于對生態(tài)單元的認(rèn)識，以及具體景觀決策的框架體系的確立。GIS強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理及空間分析功能，使對于景觀結(jié)構(gòu)的定量分析變得更加便利、準(zhǔn)確、科學(xué)。
3.1 GIS 在用地區(qū)域地區(qū)景觀設(shè)計(jì)前期的應(yīng)用
地貌組合的建立通過運(yùn)用合理的主題選擇、重疊圖層、臨近對象要素分析及融合、亞主題的選擇等GIS空間分析功能，對所選地塊的相關(guān)數(shù)據(jù)(地形、地理學(xué)、土壤、地方性氣候、大湖及開放水系、流域、植被)進(jìn)行收集并且對每個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最終得到想要的地貌狀況。
3.1.2 研究方法
(1)數(shù)據(jù)收集
①地貌組合的建立通過運(yùn)用合理的主題選擇、重疊圖層、臨近對象要素分析及融合、亞主題的選擇等GIS空間分析功能，對相關(guān)數(shù)據(jù)(地形、地理學(xué)、土壤、地方性氣候、大湖及開放水系、流域、植被)進(jìn)行分析，從而在半島東端的6個(gè)生態(tài)亞區(qū)中劃分出100多個(gè)地貌組合的大致分區(qū)。
利用GIS相關(guān)功能，將100多個(gè)地貌組合按主要的地形特征劃分成8個(gè)地貌組合組團(tuán)：巖床組合組團(tuán)、低地及沙質(zhì)湖平原組合組團(tuán)、冰川石碓基礎(chǔ)組合組團(tuán)、冰川砂石地組合組團(tuán)、泥質(zhì)湖平原組合組團(tuán)、地表冰湖石碓組合組團(tuán)、過渡混合組合組團(tuán)、內(nèi)陸湖組合組團(tuán) 而該項(xiàng)研究只對其中內(nèi)部相對穩(wěn)定的，并且也是反復(fù)出現(xiàn)的巖床組合組團(tuán)、低地及沙質(zhì)湖平原組合組團(tuán)、冰川石碓基礎(chǔ)組合組團(tuán)、冰川砂石地組合組團(tuán)進(jìn)行分析。
�、谒鸭嘘P(guān)現(xiàn)有立地狀況及歷史立地狀況現(xiàn)有立地狀況數(shù)據(jù)來自分辨率為60-m的衛(wèi)星圖片;而歷史立地狀況數(shù)據(jù)則來自土地總局的測繪結(jié)果。
(2)數(shù)據(jù)分析
為了更好地了解景觀模式及組成，該項(xiàng)目對那些最能表達(dá)各地貌組合組團(tuán)中或之間景觀結(jié)構(gòu)的景觀指標(biāo)作了分析，其中包括景觀單元景觀指標(biāo)：斑塊數(shù)(N);平均斑塊大小(MPS);斑塊大小變化系數(shù)(PSCV);最大斑塊指數(shù)(LPI);斑塊密度(PD);多樣性指數(shù)(SHDI)。分級單元景觀指標(biāo)：分級面積(CA);斑塊數(shù)(N);平均斑塊大小(MPS);景觀相似度指數(shù)(LSIM);最大斑塊指數(shù)(LPI);斑塊密度(PD);斑塊大小變化系數(shù)(PSCV);平均形狀指數(shù)(MSI)。然后就目前及歷史上立地狀況分別計(jì)算出：
�、俑鞯孛步M合組團(tuán)中的景觀單元指標(biāo)值：LPI(圖2A/B)，PD，SHDI;
�、诟鞯孛步M合組團(tuán)中地表覆蓋類型的LSIM值;
�、垡罁�(jù)地表覆蓋類型與地貌組合組團(tuán)的函數(shù)關(guān)系計(jì)算出的PD值;
�、芤罁�(jù)地表覆蓋類型與地貌組合組團(tuán)的函數(shù)關(guān)系計(jì)算出的MSI值。
最終得出相關(guān)結(jié)論。
3.2 GIS在用地區(qū)域劃分審核評估中的應(yīng)用
GIS在用地規(guī)劃方面的應(yīng)用，主要集中于建立數(shù)據(jù)庫、擴(kuò)展數(shù)學(xué)模型、進(jìn)行空間分析、回答諸如“如果——那么”之類的問題等。而以GIS為基礎(chǔ)的用地規(guī)劃審核評估過程，不僅使這一流程更綜合、更系統(tǒng)，而且也使得某些人為參與過程更經(jīng)濟(jì)、更高效。
3.2.1 背景
由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及休閑娛樂的需要，位于我國臺北地區(qū)的YMS國家公園，也像世界上其他國家公園一樣，面臨著自然資源保護(hù)和土地開發(fā)之間的尖銳矛盾。整個(gè)YMS國家公園分為生態(tài)保護(hù)區(qū)、特殊景觀區(qū)、休閑娛樂區(qū)和開發(fā)區(qū)4個(gè)區(qū)域。開發(fā)區(qū)又分成適合不同程度建設(shè)和活動(dòng)的4個(gè)級別。其審核評估標(biāo)準(zhǔn)包括：地理學(xué)上不穩(wěn)定的;坡度大于30°的;水體質(zhì)量或容量需要保護(hù)的地區(qū)為4級開發(fā)區(qū)�，F(xiàn)存定居群;主要或2級或普通道路可達(dá)到地區(qū)為3級開發(fā)區(qū)。
但由于從前規(guī)劃者只有一個(gè)1∶5000的地形圖，而其他許多用于審核評估的數(shù)據(jù)也十分缺乏;盡管有等高線圖紙，但也無法在有限的時(shí)間內(nèi)人工計(jì)算出整個(gè)公園的坡度;并且有關(guān)“可進(jìn)入地區(qū)”、“定居區(qū)”的概念也十分模糊、主觀。因此造成了舊有的分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)與土地所有者之間分歧越來越大，致使規(guī)劃部門不得不對原有規(guī)劃做新的審核評估。所幸的是，目前許多相關(guān)數(shù)字化信息都已建立，因此得以利用GIS(ARC/INFO)在現(xiàn)有的規(guī)劃分區(qū)圖中確定“可進(jìn)入地區(qū)”、“定居區(qū)”及“植被敏感地區(qū)”。
3.2.2 研究方法
�、倏蛇M(jìn)入地區(qū)根據(jù)管理者的經(jīng)驗(yàn)，通常距道路300 m之內(nèi)為可進(jìn)入距離，據(jù)此劃出距道路300m的緩沖區(qū)作為假定“可進(jìn)入地區(qū)”，并運(yùn)用空間分析功能將之與3級開發(fā)區(qū)圖重疊。從而發(fā)現(xiàn)現(xiàn)分區(qū)圖中28%的3級開發(fā)區(qū)不在假定的可進(jìn)入地區(qū)中。因此需要對上述地區(qū)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，以確定它們在現(xiàn)有分區(qū)圖上是否被錯(cuò)誤地分為3級;是否缺失了一些信息(如未被標(biāo)注的道路)。
�、诙ň訁^(qū)首先確定建筑的中心，然后使用GIS中不規(guī)則三角形網(wǎng)絡(luò)(TIN)分析每一個(gè)現(xiàn)有的定居區(qū)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大多數(shù)定居區(qū)內(nèi)的建筑距離約為35m。這就可以從GIS角度明確構(gòu)成定居區(qū)的必要條件即建筑之間距離在35m之內(nèi)。從而確定了定居區(qū)的概念。當(dāng)然建筑數(shù)量越多，越應(yīng)該被視為定居區(qū)。但這一決策過程往往是協(xié)調(diào)政策與土地?fù)碛姓咧g關(guān)系的過程。因此最終的定居區(qū)分布圖是以35m及7座建筑為標(biāo)準(zhǔn)繪出的。結(jié)果發(fā)現(xiàn)定居區(qū)中48%的面積處于現(xiàn)在的3級區(qū)域內(nèi)。
�、壑脖幻舾械貐^(qū)依據(jù)幾位植物學(xué)家的建議，山脊及山谷周圍200m應(yīng)被劃定為“敏感地區(qū)”。因此使用GIS從高差數(shù)據(jù)中確定山脊及山谷，然后再劃出距離為200m的緩沖區(qū)作為“敏感地區(qū)”。
經(jīng)過上述數(shù)據(jù)分析結(jié)果，繪出了新的分區(qū)草圖;發(fā)現(xiàn)了可能存在問題的地區(qū);檢驗(yàn)了一些假定;為三四級開發(fā)區(qū)制定了可能的政策。而這些數(shù)據(jù)又將系統(tǒng)地進(jìn)入新的一輪審核評估流程。
由此可見，GIS在整個(gè)規(guī)劃審核評估過程中，無疑是一個(gè)有力而必要的補(bǔ)充，它的應(yīng)用不僅使“可進(jìn)入地區(qū)”、“定居區(qū)”及“植被敏感地區(qū)”等概念更科學(xué)而具體客觀，而且，使實(shí)地調(diào)查，公眾聽證會等非計(jì)算機(jī)化的審核評估過程更有針對性，更高效，從而最終產(chǎn)生一個(gè)切實(shí)合理的分區(qū)規(guī)劃。
3.2 GIS 在用地區(qū)域劃分審核評估中的應(yīng)用
GIS在用地規(guī)劃方面的應(yīng)用，主要集中于建立數(shù)據(jù)庫、擴(kuò)展數(shù)學(xué)模型、進(jìn)行空間分析、回答諸如“如果——那么”之類的問題等。而以GIS為基礎(chǔ)的用地規(guī)劃審核評估過程，不僅使這一流程更綜合、更系統(tǒng)，而且也使得某些人為參與過程更經(jīng)濟(jì)、更高效。由此可見，GIS在整個(gè)規(guī)劃審核評估過程中，無疑是一個(gè)有力而必要的補(bǔ)充，而且，使實(shí)地調(diào)查，公眾聽證會等非計(jì)算機(jī)化的審核評估過程更有針對性，更高效，從而最終產(chǎn)生一個(gè)切實(shí)合理的分區(qū)規(guī)劃。
4 結(jié)束語
如今，GIS已被普遍認(rèn)為是一個(gè)強(qiáng)大的、最靈活的決策系統(tǒng)，在許多國家和地區(qū)，已經(jīng)成為數(shù)據(jù)庫建立、實(shí)施分析和交流的普通的媒介，以及使決策更理性化的有力工具。它不僅見于大范圍的城市及地區(qū)規(guī)劃，自然資源保護(hù)及管理，而且國內(nèi)外許多與城市景觀設(shè)計(jì)相關(guān)的行業(yè)也正在接受這一技術(shù)。與其他工具不同的是，G I S 能深化對一些錯(cuò)綜復(fù)雜條件狀況的認(rèn)識理解。當(dāng)然也不能把GIS當(dāng)成是一個(gè)獨(dú)立的設(shè)計(jì)工具。還要和其他的一些工具想配合，但是GIS技術(shù)在其中是主導(dǎo)的作用;如在進(jìn)行景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)中需要輔助一些3D建模軟件，另外，目的G IS 的分析能力也是有限的。因此，必須與其他相關(guān)軟件相結(jié)合。
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