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地理信息科学在城乡规划中的应用 摘要:随着城乡规划建设的飞速发展, 城乡规划正面临着从静态规划向动转变, 对城乡规划管理工作的要求也越来越高, 在新形势下, 如何通过科学的信息化技术手段辅助城乡规划管理工作, 以进一步提升规划管理水平, 提高行政效能建设, 推进规范化服务型政府建设, 是规划管理人员需要重点思考和研究的问题。同时, 也对改善人居环境, 提升城市品质, 构建城市特色, 实现城乡规划建设的可持续发展有着极其重要的意义,因此对地理信息技术在城乡规划中的应用现状进行了分析,根据发展趋势提出地理信息技术应适应城乡规划发展要求,建立完善的数据体系、技术体系和应用体系,为协调区域发展、解决跨地区重大问题提供丰富的基础资料、科学的研究方法和强大的决策支持,并指出应该着重扩大地理信息覆盖范围,丰富信息含量,加快更新速度,完善共享机制;加快发展地理信息获取与处理、整合与管理、分发与应用技术,提供分布式、移动环境下的综合应用;围绕规划、建设、管理的各个环节,提供 GIS 解决方案等方面的研究。

关键字:地理信息科学,城乡规划, 应用,城市信息化

Abstact :with the rapid development of urban and

rural planning and construction, urban and rural pl anning is facing a transition fromstatic to dynamic planning, also more and more high to the require ment of urban and rural planning management, under

the newsituation, how to use scientific informatio n technology support

the urban and rural planning management work, to f urther enhance the level of planning and mana gement, improve the administrative efficiency constru ction, promote the standardization construction of s ervice-oriented government, is the planning and mana gement needs to focus on thinking and research pro

blems. At the same time, also to improve the livi ng environment, improve

the quality of the city and construction of city features, realize the sustainable development of urb an and rural planning and construction has very im portant significance, thus to geographic information technology in the application status of urban and rural planning is analyzed, according to the tren d of development of geographic information technolog y should adapt to the development of urban and ru ral planning requirements, set up perfect data syst em, technical system and application system, and to coordinate regional development, solve the proble m of cross-regional major provides abundant basic d ata and scientific research methods and powerful de cision support, and points out that should focus o n expanding coverage of geographic information, rich information content, update speed, improve the sha ring mechanism; Speed up the development of geograp hic information acquisition and processing, integrati on and management, distribution and application tech nology, provides the comprehensive application of di stributed and mobile environment; Around the plannin g, construction and management of each link, provid e GIS solutions suchas research.

1. 简述地理信息科学

地 球 信 息 科 学 ( Geo - Information Science 或Geo -informatics) 是 90年代新兴的地球科学研究的前沿领

域 ,是在卫星遥感、全球定位系统、地理信息系统、数字传输网络等一系列现代信息技术的高度集成以及信息科学与地球系统科学的交叉基础之上所形成的科学体系。它是地球系统科学的组成部分 ,以地球为舞台 ,在上至电离层 ,下至莫霍层的空间范围

内 ,以人、地关系为主题 ,为解决人口、资源与环境问题提供信息服务。以全球变化与区域永续发展为目标 ,以信息流调控人流、物流和能流的战略性科学技术与产业。 随着现代化计算机技术和信息技术的飞速发展 ,地球信息科学的理论和方法已得到很大程度的发展 ,其理论和方法正广泛的应用在社会的各个领域。从 1997年 12月 17日至 20日召开的以“地球信息科学”为主题的第 88次香山会议 ,到 2002年 12月 3日至 5日召开的以“对信息的古地理重建”为主题的第 197次学术讨论会 ,以及 2004年4月召开的国际地球信息科学与地理系统建模暨第五届北京国际地理信息系统会议 ,都从不同的侧面反映了当前在地球科学领域出现的对地学信息从单一解释到系统综合应用、从简单图示到深层次机理研究的发展趋势。韦格纳在其 1925年版《大陆飘移学说》的序言中提出 ,“只有将所有的地球科学提供的信息结合在一起。我们才可以寄希望于确定的`真理’ ”。 其内涵: 一是信息最重要 ,二是信息要结合在一起的时候 ,假使信息是零碎 ,分学科的 ,还做不到这一点 ;三是确定真理。我们知道地学研究有 ,但是如果要确定真理 ,要认识自然界的自组织 ,就要努力减少不确定性。 我们这个时代的特点是注重全球变化的研究。 要求我们把科学提升到一个新的高度—— 整合的高度 ,即信息的整合、综合。

2. 地理信息科学与城乡规划

20 世纪 90 年代,大城市的规划信息化机构不断建立,空间数据库、信息系统的建设和业务办公自动化的开展成为这一阶段的主要内容。进入 21 世纪后,计算机技术、GIS 技术、数据库技术快速发展,应用不断深入,需求不断提升,

电子政务、政务公开、《行政许可法》与《城乡规划法》先后实施,一些创新应用随之涌现, 主要有图文一体化的工作流技术与 GIS相结合的办公模式、 多源信息资料的整合与集成应用、三维仿真技术的应用等,城市规划信息化向深层次转变。地理信息及其技术在城乡规划、建设、管理中发挥了非常重要的作用;在其广泛应用的同时,也必然存在着一些问题值得我们重视、研究和解决。

人类活动的 80%与空间位置相关。地理信息提供的与地理位置有关的各种基础性和专题性信息,是整合其他各类信息的空间载体和定位基础,地理信息与地理信息技术不仅为城乡规划、建设和管理提供了必备的基础图件、 详实的现状信息和科学的评估依据, 而且是区域基础设施建设、产业发展布局必不可少的基础信息和空间分析工具,是土地利用、自然资源开发、生态环境保护、灾害防护与应急响应的监控管理平台,是城乡经济建设和社会发展的重要基础。

2.1地理信息技术在城乡规划应用中取得的成绩 城市规划是城市空间发展的综合部署、物质设施建设的综合协调和日常运行功能的监控管理,涉及到地面、 地上、 地下各种基础地理信息和专题地理信息。1987 年 7 月建设部在昆明召开了“遥感计算机技术在城市规划中应用交流会” 。二十多年来,城市规划行业信息化建设了长足发展,完成了“甩掉图板工程” ,实现了电子报批,在 CAD 辅助制图、GIS 数据建库、OA 办公自动化等方面取得了很大进步, 具备了良好的网络平台、硬件设备、软件应用和数据基础,促进了城市规划和管理水平的提高。

1)信息化测绘体系。 “规划是龙头, 测绘是基础” 。经过建国五十多年的快速发展,城市测绘行业已完成对传统模拟测绘的升级改造,以 3S 技术、4D 成果为标志的数字化测绘体系已经形成,正在向信息化测绘体系发展。信息化测绘本质上是实现实时、有效的地理信息综合服务,促进地理信息获取实时化、处理自动化、服务网络化和应用社会化,

提高地理信息的采集效率、信息含量、管理水平、开发能力和应用水平。

2)信息化规划编制体系。城市规划行业早于上世纪 90 年代中期完成了“甩掉图板工程” ,地理信息的应用日益深入。在统一数据分类、分层和符号标准的基础上,高效地进行转换建库,对历年来编制的大量规划项目进行清理、认定、建库,区分法定依据和参考依据,以解决同一地区重复规划、多个规划版本的矛盾,在 GIS 平台上建立包括主导层、参考层、查询层、现状信息层在内的、高可信度的“规划一张图” 。

3)信息化规划管理体系。地理信息在规划管理中的应用日益广泛,深入到各个环节。一是审批 GIS 建设,包括规划建筑方案指标辅助审核系统、三维实景辅助审批系统、业务例会辅助查询系统等;二是利用互联网进行规划审批信息的公示、 法定图则的发布、 规划方案的公众参与等; 三是充分利用现状地形信息、 规划审批信息、红线放验信息、竣工测量信息和航测信

息,建立“天上看,地上核,网上管”的综合监控体系,进行建设用地、基础设施的变化比对,为规划监督和实施评估提供先进的技术手段。但是,由于我国正处于物质建设高峰时期,地理

信息主要用于政府管理和系统建设,相关的社会、环境问题研究没有得到应有重视。城市化加速发展将城市问题扩大到更大区域, 交通拥挤、 土地资源浪费、 生态环境破坏等矛盾更加突出和复杂。城乡一体化发展对地理信息技术提出了更新、更高的要求,要求能为协调区域发展、研究解决跨地区重大问题提供丰富的基础资料、科学的研究方法和强大的决策支持。

3 地理信息技术在城乡规划应用中的发展趋势

地理信息技术的应用与发展,必须适应城乡一体化发展要求,建立完善的地理信息数据体系、技术体系和应用体系。一方面在城市外围,要适应城市建设迅速扩大和资源环境保护要求,扩大地理信息覆盖范围,缩短城乡结合部信息更新周期,研究城市空间的演变规律、动力与制约因素及对土地资源、生态环境的影响;另一方面在城市内部,要适应城市更新加快和空间综合开发要求,建立包括地面基础信息、地上空间景观、地下市政管线和工程地质在内的三维可视化管理平台和动态监测系统,为完善城市规划、加强建设管理、研究解决跨区域的重大问题提供决策支持。

3.1 建设完善的地理信息数据体系

城市化加速发展要求加快地理信息的采集与更新,从基础地理信息到多样化的专题信息,由按规范测量扩大到按需求测量,从静态的阶段性生产转为动态变化监测和实时更新,横向上扩大在区域范围的覆盖广度,纵向上挖掘在各个专业领域的应用深度,实现从城市建设向区域资源环境、 从二维信息向三维信息、 从地面信息向地下信息的转变,建设一个完整描述自然地理、社会形态、运行功能及其属性信息的多源、多尺度、 多时态的数据体系, 包括基础地理信息数据 (4D 产品) 、城市地下空间数据、城市基础地质数据及包括自然资源、地籍地政、市政基础设施、公共服务设施、社会经济信息在内的各种专题数据,并在大型 GIS 平台上实现海量、多源、异构、分布数据的集成管理,建立完善的区域空间数据基础设施,为解决跨地区的重大问题奠定基础

1)扩大地理信息覆盖范围。城市建设范围的迅速扩大和区域经济联系的日益紧密,迫切要求协调城乡之间、城市之间的测绘工作,扩大横向上在区域范围和纵向上在专业领域的地理信息覆盖,建立统一协调的区域性地理空间框架。

2)丰富地理信息含量。交通拥挤、资源浪费、环境破坏等城市问题的加剧,要求关注城市化进程中出现的问题,从侧重城市建设扩大到社会经济和资源环境, 在基础地理信息

基础上采集丰富的专题地理信息,建立反映城市圈基本地形地貌、自然生态资源、重大基础设施、城市建和社会经济发展的区域地理空间信息支撑平台。

3)扩展地理信息深度。城市空间综合开发的普遍开展,要求建立数字三维地图,为城乡建设管理、生态环境监测提供基于三维可视化的技术平台;开展城乡基础地质调查和灾害危险性评估, 建立区域地质、 工程地质、水文地质、环境地质数据库,为城乡规划和产业布局提供宏观决策依据。

4)加快信息更新速度。城市旧城改造的加快,要求缩短地理信息更新周期,航飞定期更新与竣工测量实时更新相结合,加快城市建设热点地区及城乡结合部的地理信息更新,重视历史数据管理,为建立规划动态监测与评价体系奠定基础。

5)完善信息共享机制。城市圈统筹发展迫切需要建立、完善信息共享政策体系和标准体系,统一网格划分和编码体系,充分整合区域范围内的地理信息技术力量、基础设施和信息资源,建立跨地区的空间数据协调机制和空间数据交换中心, 实现跨地域、跨部门的数据共享与交换,消除由于地域、部门、行业分割形成的“地理信息孤岛” ,提高信息化建设的整体效

益。

3.2 发展先进的地理信息技术体系

地理信息技术是 3S 技术中开发最早、应用最普遍、发展最快的技术。随着计算机技术、数据库技术、网络技术的发展,GIS 理论与技术获得了巨大的发展,应用也日益深入和普及,并呈现出与主流 IT 技术(互联网、移动通讯)融合的强烈趋势,新的分布式、移动环境下的 GIS 解决方案不断出现,一种以空间信息服务为特征和载体的产业 G-business 正在形成 。

1)地理信息获取与处理技术。城市化加速发展要求加快发展各种地理信息获取与处理技术,如高分辨率航天/航空传感器、激光雷达 Lidar、GPS/POS 辅助航空摄影测量、移动

测量系统 MMS、新一代摄影测量工作站 DPGrid 等,在更大的范围和更高的层次上实现地理信息获取的实时化和处理的自动化。为此,还需要统筹规划城市圈空间基础设施建设,整体考虑和建设覆盖城市圈的定位基准体系,实现坐标系统的对接与联系, 为实现各地、 各类地理信息资源的整合奠定基础。

2)地理信息整合与管理技术。GIS 软件平台的发展经历了 ProfessionalGIS 、 DesktopGIS、 HandheldGIS、Internet GIS 的发展阶段,是 GIS 从大型化到小型化、从室内到野外、从专业化到大众化的推广。需要进一步加强三维 GIS、多媒体 GIS、虚拟 GIS、时态 GIS、数据融合与无缝集成(包括矢量与栅格数据的融合、GIS 与专业软件的数据交换、组件 GIS 互操作与 Open-GIS) 、空间分析模型(包括网络分析、线性参考模型、空间决策支持系统和各种专用分析模型)等方面的研究,并完善技术标准体系,解决海量数据存储与管理、多源数据转换与集成、异构操作平台信息链接和综合应用等问题,实现网络环境下的数据分发、安全管理和便捷服务。

3)地理信息分发与应用技术。GIS 技术与主流 IT技术的融合, 就是充分利用互联网、 移动通讯技术, 发展 WebGIS 和 MobileGIS,为社会公众提供在线的、 移动的地理信息服务。为此,需要建立地理信息“一站式”服务平台和集成化门户网站,为社会各界提供开放式的应用服务环境。利用 Web GIS 和 Mobile GIS 技术,实现 GIS 从专业化向大众化、从办公室走向野外移动作业环境的发展,综合运用 GPS 定位技术、GIS 技术、无线通讯技术,解决实时查询、移动定位、现场信息采集、无线传输(位置信息、属性信息、图像信息)等问题,实现对数据的实时更新和对现场情况的及时处理。

3.3 建立丰富的地理信息应用体系

地理信息技术可以可视化的方式将抽象的城市现象及其关系直观地表达出来,从大量空间数据中发现其背后不易观察到的、隐藏的内在规律性,认识城市经济和社会发展的动力因素和相互关系,使得资源配置获得在空间上的优化。目前地理信息在城乡规划中的应用水平还有待深化和提高,需要将关注焦点从基罗名海: 城乡一体化发展背景下地理信息技术的发展趋势地理空间信息 8 第 6 卷第 5 期础地理信息扩展到专题地理信息,从城市建设扩大到经济社会与资源环境问题,从简单的地理信息系统建设到环境模拟和动态监测,为研究解决城市化矛盾和跨地区重大问题提供决策支持。

1)深化规划管理应用。围绕规划管理的各个环节、城市建设的各个阶段、空间信息的各个层次,提供一体化的 GIS 解决方案,用以集成有关空间信息的数据资源、作业流程和管理活动,打造集成的管理模式。一是整合工作流程,优化数据组织,丰富成果内容和表现形式,建立批前、批后、建后 3 个阶段的定位、定量和可视化监控体系,为规划管理提供全过程的跟踪服务。是通过集成化的政府门户网站,发布基础地理信息,融合自然资源、城市建设、城市管理和社经济信息,建立虚拟的城乡环境,图文并茂地反映各类设施、资源的地理分布和基本市情。三是针对城市建设热点地区定期组织航空摄影测量,利用 3S技术优势和详实的历史、现势数据,建立高效的综合监控体系,快速、全面、准确地监测城市发展动态、违法建设活动及产生的环境问题。

2)加强专题研究应用。针对城市热点问题,加强GIS 在区域规划建设管理、土地资源管理与动态监测、生态环境保护监测、 人口资源管理、 旅游资源管理、 社会治安管理、综合防灾与突发事件处置、紧急事故指挥调度、企业物流配送等领域的应用,实现各种管理信息的“落地”和可视化,提高各个行业的信息化建设水平。

当前,特别要加强专题研究,提高 GIS 应用水平,提高对空间问题的研究深度,发现空间现象背后隐含的规律。例

如:城市变迁与城市化影响研究,研究城市空间扩张模式、诱导因素及产生的土地、资源、环境问题和发展对策;规划实施评估研究,进行建设用地、基础设施的变化比对,分析城市变化原因及动力机制,评估规划实施效果;社会现象研究,研究少数民族人口移动、城乡收入差距等社会现象的空间分布规律;环境监测研究,研究环境污染的空间分布、森林覆盖、退耕还林、地表水保护、水体质量监测等;交通问题研究,进行交通出行分布与流量分配、交通导航、车辆跟踪、路径选择、智能交通(ITS ) 、公交站点预报、交通事分布与影响因素研究、危险货物路线选择与影响区域研究等。 结语

地理信息系统的建立,首先实现城乡建设管理“业务一体化、 管理一体化、 数据一体化” 的办公自动化,实现建设系统内部信息资源共享, 按照政务公开原则和“窗口接办” 等管理制度要求, 对业务实现计算机管理和监控, 实行内部全方位督办, 为城市规划建设管理提供

计算机辅助分析,从而促进城乡建设管理的科学化、 规范化和信息化, 提高建设系统管理的水平、 质量和效率,地理信息技术对城乡规划有着重要的意义,所以在城乡规划的建设中与城市信息化中应注重地理信息技术的应用。 参考文献:

[1] 中华人民共和国城乡规划法[S].北京: 中国法制出版社, 2007

[2] 肖建华, 罗名海. 构建信息化城市勘测体系 服务城市规划社会经济发展[J].城市勘测, 2008 (1) : 2-4

[3] Paul A. Longley, Michael F. Goodchild, David J. Maguire,DavidW. Rhind. Geographic Information Systems and Science [M].Chichester England :John Wiley & Sons, Ltd., 2001

[4] Chang k t. Introduction to Geographic Information Systems

[M].New York: McGraw-Hill Companies,Inc., 2004

[5] Peng Z R, Tsou M H. Internet GIS: Distributed Geographical In-formation Services for the Internet and Wireless Networks

[M].New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2003

[6]周成虎 ,鲁学军 . 对地球信息科学的思考. 地理学报 .1998年 7月 , Vol. 53, No. 4 : 373- 380.

[7]陈述彭. 地球信息科学的推进与交流 .地球信息 , No. 2Jun. , 1997: 19- 20.

[8]谭海樵主编 .地球信息科学概论 .徐州: 中国矿业大学出版社 , 2005.

[9]陈述彭 ,陈星. 地球信息科学的理解与实践. 地球信息科学 , 2004年 3月 ,Vol. 6, No. 1 : 4- 10.

[ 10 ] GoodchildM . Geographic Information Science .International Journal of Geographical Information System ,1992, 6(1)∶ 1- 45.

[11]杨开忠 ,沈体雁. 试论地理信息科学. 地理研究 , 1999, 9,Vol. 18, No. 3: 260- 266.

[12]章燕燕译自《 IJGIS 》 1992,第 6卷 ,第 1期.

[ 13] GoodchildM. Future directions for geographicinformation science. Geographic nformation Science, 1995 ( 1)∶1- 7.

[ 14 ] University Consortium for Geographic Science.Research priorities for Geographic Information Science.Cartography and Geographic Information System , 1996, 23 (3)

∶ 115- 127.

[15]陈述彭 ,曾杉 ,地球系统科学与地球信息科学 ,地理研究 , 1996, 6, Vol . 15, No . 2 : 1- 11.

[16]陈述彭著. 地学的探索· 地球信息科学. 第六卷 ,北京:科学出版社 , 2003.

[17]陈述彭. 地理系统与地理信息系统 .地理学报 ,第 46卷第 1期 1991年 3月: 1- 7.

[18]陈述彭 ,邵宇宾. 全球变化研究与地理信息系统 .地理学报. 1996, 12, Vol. 51, Supplement: 15- 25.

[ 19]周成虎 .地理信息系统的透视 .地理学报. 1995, 12,Vol . 50, Supplement : 1- 12.

[20]陈述彭. 地理信息系统的探索与试验 .地理科学. 1988年 12月第 8卷第四期: 287- 302.

[21]王家耀 ,魏海平 ,成毅. 时空 GIS 的研究与进展. 海洋测绘. 2004, 9, Vol. 24, No. 5 : 1- 4.

[22]陈述彭 .地理科学的信息化与现代化 .地理科学 .第 21卷 ,第 3期 2001年 6月: 193- 197.