浅论基于3S技术的城市规划的发展及应用文档格式.doc
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一、3S技术简介
3S是地理信息系统(GIS)、遥感系统(RS)和全球定位系统(GPS)3个名称的英文缩写,是GIS,RS,GPS这3项相互独立而在应用上又密切关联的高新技术的简称。
3S技术的集成是当前测绘技术、摄影测量和遥感技术、地图制图技术、图形图像技术、地理信息技术、计算机技术、专家系统和定位技术及数据通讯技术的结合与综合应用。
二、国内3S技术在城市规划的发展[1][2]
与发达国家相比,我国3S技术基础上的城市规划建设起步较晚,但是由于坚持以高新技术做后盾,走城市化、数字化同步推进之路,取得了很多成绩。
近年来,我国经济持续快速发展,一些城市的经济实力已经接近或达到了中等发达国家水平,在这种形势下要提高城市管理水平,满足市民对改善和提高生活质量需要,就必须把城市的建设提上重要议程。
在全球数字化、信息化浪潮的推动下,城市规划中3S技术的运用在我国得到了学术界特别是地理学界的普遍推崇,关于城市3S技术的学术会议、论坛频繁召开,深入研究城市可持续发展和信息技术,对推动我国城市建设快速发展起到了至关重要的作用。
2.1RS技术在城市规划的发展
遥感技术RS是在远离目标、与目标不直接接触的情况下判定、测量并分析目标的性质。
采集的信息主要是目标发射成辐射的电磁波。
遥感作为一种重要的信息获取手段,具有宏观、动态、便捷、信息丰富等特点。
城市规划的基础平台是信息,包括城市资源、环境、物流、人力等,随着城市发展速度的加快,信息的日新月异和空间结构的复杂化,使传统手工数据采集获得信息的手段很难满足规划及管理的需要,解决这一问题的关键便是发展高精度遥感技术。
RS是城市规划数据的主要来源,是数据获取和数据更新的主要途径。
当前,在空间遥感信息获取技术方面,正日趋完善。
一个多层次、多立体、多角度、全方面和全天候的对地观测网正在形成。
在信息与数据处理方面,将加速技术整合,实现遥感、制图、GIS和GPS的一体化与全数字化。
在应用领域中,将强调信息共享,逐步实现国家自然资源与环境空间信息基础实施的网络化,提高综合分析能力,扩大空间信息使用的社会效益和经济效益。
2.2GPS技术在城市规划的发展
GPS导航功能已经被普遍运用到飞机、汽车、船只的日常运作中,为全新的导航和调度管理提供了服务。
如GPS在城市交通管理中的作用可以体现在对汽车行进进行正确指导等方面,对交通进行合理的疏导,提供实时路况信息,减少城市堵车现象,在城市交通管理和社会治安管理工作中发挥重要作用。
GPS技术也为医疗、公安、保险、银行等各类业务车辆提供了监控、调度和安全管理手段,因而有助于加强城市交通管理和社会治安管理工作。
2.3GIS技术在城市规划的发展
随着数据库技术的发展、计算机性能的提高、网络应用的普及,不断升级换代。
GIS目前主要发展方向集中在横向的应用系统集成、纵向的历史数据管理和广域的信息资源传播三个方面。
传统的GIS软件技术体系都无法做到与应用系统的高效集成。
新型的组件式,正是适应这种需要发展起来的新的技术体系。
通过提供通用的组件对象平台和标准的组件,实现了跨平台、跨语言的无缝集成,它的最显著特点是能够科学管理和综合分析空间数据,反映地理分布特征及其之间的拓扑关系,并具有决策功能。
我国大部分城市规划部门目前“一局二院”的设置更利于规划部门利用测绘数据库建立的GIS系统进行规划及管理,而网络技术的发展更为这种技术线路的运行提供了保障。
GIS为城市规划提供基础平台,负责规划数据的编辑、转换、存储、检索、分析、模拟、表达与输出等功能。
这样可以最大限度地保护、利用和整合已有信息资源.促进在城市平台上构建更高层次的城市规划信息系统。
2.43S集成技术的发展
在实际的城市规划过程中,常常用到3S集成,3S集成不是RS、GIS、GPS三者的简单相加,而是将RS、GIS、GPS三者独立技术中的有关部分与其它高新技术领域中的相关部分有机构成一个整体而形成的一项新的综合技术。
RS因具有强大的信息采集与获取能力,而成为GIS的重要数据源和更新手段;
GIS则是存储、查询、分析、模拟、输出地理空间数据的重要工具,为RS技术的应用提供强有力的技术支持;
GPS的实时导航功能可为RS、GIS提供精确的空间定位信息。
由于3S集成要解决数据存储、数据处理、数据交换以及数据可视化等一系列的问题,并且需要研究和解决系统设计、实现和应用过程中出现的一些共性的基本问题,所以3S系统中的信息获取、信息处理和信息应用应当是一体化的。
目前,3S集成技术开始应用于城市测绘、城市规划,环境监测分析、土地资源利用监测、等方面,实现了许多常规方法无法达到的技术要求,并取得了丰硕的成果和宝贵的经验。
三、3S技术在城市规划应用[3][4]
3S技术在城市规划中有着广泛的应用,主要的应用有6点:
1)城市地图更新
利用卫星遥感影像,通过图像处理,可以获取城市生态和人文环境变化的基本数据和图像资料,提取城市规划所需的相关信息,城市规划的基本条件就是大比例尺地形图,但传统的线划地图建立周期长、更新困难,而且比较抽象。
新的3S产品包括数字线划地图、数字高程模型、数字栅格地图、数字正射影像图,是新一代测绘产品的标志。
有着现实性强、更新速度快、信息含量丰富等优点。
将转变传统地图的观念,加快数据更新,丰富表现手段,也是对传统测绘方法的现代化改造。
2)数据监控和动态调查
城市发展是一个动态的过程。
但是城市规划的初始阶段就是现状调查,往往要耗费大量的人力、物力、财力,又难以做到实时、准确。
城市发展变化监测的实现,有赖于信息的适时更新和对信息的这间分析与综合处理。
3S技术建立科学的监测模型,并对信息进行有效的处理,从而实现对城市变化的动态监测。
运用RS技术可以迅速进监控城市地形地貌、湖泊水系、绿化植被、景观资源、交通状况、土地利用、建筑分布的动态数据;
运用GIS技术则能将大量的基础信息和专业信息(规划用地、道路红线、管线等)进行数据建库,实现空间信息和属性。
3)现状评价与空间分析
利用多个时期的航空遥感影像图进行城市用地变迁动态研究,结合数理统计方法进行城市重心移动、离散度、紧凑度和放射状指数等形态测度评价,利用叠加分析、缓冲区分析、拓扑分析等工具进行商业服务设施和中小学的服务范围分析、交通可达性评价和建设条件适宜性评价,有助于总结城市发展规律、发现存在的问题、增加空间分析的深刻性。
4)交通模拟与预测
城市环境演变的动态过程需进行数值模拟,并结合资料分析对未来一段时间内的城市环境演变状况进行预测,为城市规划和管理提供决策依据。
GIS是进行城市环境演变模拟和预测的有力工具,它还可与空间分析、预测等模型相结合。
可以对现状路网密度、出行距离和时间、交通可达性、公交服务半径进行合理性评价;
结合专业软件能进行城市交通的规划预测、出行分布和流量分配,开展交通环境容量影响评价;
利用遥感数据进行道路勘测设计,可以快速完成对路线所经区域的交通网系的概要判读;
利用虚拟现实技术和影像数据库、矢量图形库、数字高程模型技术,可以进行道路方案进行全方位和立体化的的仿真表现和环境模拟。
5)方案评价与成果预测
针对规划方案,可以预测和评价规划方案的社会效益和经济合理性,对进行土地价格分布影响、土石方填挖平衡、房屋拆迁量计算等经济分析,结合专业模型进行城市外围用地建设适宜性评价、内部用地有着重要作用。
利用遥感、摄影测量和虚拟现实技术可以建立规划蓝图的动态模型,重现历史,展示未来,加强城市规划的宣传性。
6)规划管理
基础信息和规划信息的集成建库将使规划设计与管理更紧密地结合起来,可以在GIS平台上建立城市规划设计、管理及信息建库3个环节衔接的电子报批系统。
以“一书两证”为核心的城市规划管理信息系统,包括办公自动化系统及总规、分规、管线规划等各种规划信息系统,开展电子报批和网上报批,提高指标核算的科学性,避免地区规划的前后矛盾。
四、 城市规划中存在的问题[5]
1)系统定位不切实际
有些城市盲目跟风、贪大求全、舍本逐末,最后因财力不足或因技术跟不上,无功而返;
有些城市重形式轻内容、喊口号不落实,把信息系统建设视为“政绩工程”,注定难以收到应有的效果。
2)管理机制滞后
当前许多规划部门主要行使规划审批的行政职能,而信息系统需要的大量数据的获取势必影响相关单位的利益;
再者,数字化意味着信息化和透明化,真正推行起来势必需要打破暗箱操作,会直接冲击某些人的利益,这都给系统建设造成阻力。
3)技术及人才不完善
有些规划部门在信息建设中由于缺乏统一的规划管理标准体系和基本技术支撑,信息共享、数据获取与更新机制就没法得到有效的解决;
再者,许多部门人才结构不完整、信息技术人才欠缺,使系统开发成果不符合。
专门从事城市规划领域3S技术应用系统二次开发的技术队伍很少,且适用的产品不多,很多从国外引进相关软件。
4)缺乏技术之间的综合
通常所说的3S技术集成,就是技术综合的体现。
由于应用部门业务的扩展和综合以及与相关业务的关联度提高,使得技术的整合已经成为一个不可避免的趋势。
就建设系统的应用情况而言,GIS技术与CAD技术的结合情况较好,与其他信息技术(网络、多媒体等)还没有达到能够综合应用的程度。
5)空间数据及共享问题
空间数据及其共享问题是制约GIS技术在建设系统中应用的一个重要原因。
目前,在城市空间数据的获取和应用方面,存在着不少问题:
数据种类单调,现实性差,可用性低;
城市建设、规划、管理迫切需要的统一、规范的大比例尺基础地理数据资源不足;
部门和地区间的信息共享的机制和制度尚未建立,信息资源的开发利用水平较低,低水平重复建设尚未解决等。
五、城市规划问题的解决对策[6][7][8]
面对3S技术的问题,我们要从根本入手,对症下药:
1)研制国产3S软件
目前建设系统所用的3S应用软件及核心技术多为国外引进,应该大力扶植国内从事GIS、GPS、RS技术在建设系统各行业中应用二次开发工作的技术队伍,尽快开发出适合我国建设系统应用的成熟产品,同时应注重有关核心技术的研究和开发工作。
加强3S技术相关软件的测评工作,通过测评来提高软件质量,规范软件产品,以达到更好地推广和应用软件产品的目的,这也是国际上普遍使用的方法。
2)改革3S管理机制
3S为城市规划提供了广阔的产业化前景,使城市各部门以及公众、企业可以共享规划部门的数据信息。
规划部门除了行使过去的规划审批等行政职能外,还可发布城市信息、引导公众参与城市规划,不再是过去单纯的资源消耗部门,还可以提供资源和服务。
这就要求城市规划的管理机制也将由单一的行政机制逐渐向行政机制、市场机制和法制管理共同发挥作用转变。
3)完善部门结构,建设高效队伍
信息化建设是一个复杂的工程,对人才队伍的素质和能力提出更高的要求,必须有相应的专门技术结构作支撑,才能完成信息化建设的任务。
规划部门必须适应职能上的需要,将行政业务和技术有机结合起来,完善部门的人才结构,建设一支专业精干、高效的队伍。
4)尽快制订相关数据标准
为了提高建设系统各行业的信息化程度,以便于国家能够更好地规划、建设和管理城市,就需求通过3S技术来提供高质量的城市空间数据并实现数据的共享,必须尽快制定出包括完整的空间数据及其元数据标准、空间数据共享的规范和实施办法等在内的科学的数据标准和统一的数据政策。
5)推广综合技术
随着3S技术的发展,综合技术成为3S技术开发和应用的重要方向。
为了更好地推广和利用3S技术,使其为城市规划服务,应该立足本行业未来发展的需要,借鉴其他行业的经验,关注3S技术发展的最新动态,注重3S技术与其他信息技术的综合使用。
6)示范工程辅助推进
地区的信息化进程中,3S技术开发应用都是主要内容。
各级建设行业主管部门应该抓好“建设领域信息技术科技项目”,从中选取一些具有典型代表意义的项目作为示范工程,在一定范围内推广。
实现以点带面,用试点示范辅助推进行业的3S技术的应用战略。
六、小结
3S技术在城市规划中的应用为规划设计人员提供了一个功能强大的工具,克服了传统规划中的许多不足,可以从根本上改变规划脱离国情、脱离社会、经济和脱离管理的局面,使得规划更具科学性、实用性和可操作性。
3S技术的应用,实现了城市规划信息的集成管理和实时更新处理,能够动态、快速、高精度、规范化地获取和存储城市的各种空间和属性信息。
但是,3S技术尤其是虚拟现实技术在城市科学范围内的运用才刚刚起步不久,在技术和方法上还存在许多问题有待进一步解决和完善。
可我们坚信的是,在不久的将来,作为城市规划设计中崭新而便捷的技术手段,3S技术的发展与应用,将促进技术创新和理论创新,推动城市规划技术从定性到定量的飞跃和理论从经验到科学的转变,最后,3S技术的综合应用一定会使得城市的规划更加科学合理,简便可行,给城市规划的发展更多的机遇!
参考文献:
[1].董洪颖“3S”技术在数字城市建设中的应用
[2].李德仁.论RS、GPS与GIS集成的定义、理论与关键技术
[3].徐振华,韦松林,张燕妮,谭光营.3S技术的发展趋势及其在城市规划中的应用
[4].杨洋,王海荣,徐明珠.3S技术在城市规划领域的综合应用
[5].郑朝贵.3S技术及其在城市规划中的应用
[6].罗明海.3S技术的发展趋势与在城市规划中的应用前景
[7].徐虹,杨力行,方志祥.试论数字城市规划的支撑技术体系
[8].吴威龙.基于3S技术的数字城市规划
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