GIS在景观规划设计中的应用

'2005NO.27工程技术科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION科技资讯GIS在景观规划设计中的应用周晓(江苏省江阴市城乡规划设计院214400)摘要:始于20世纪50年代的GIS技术目前发展已渐趋成熟,在景观规划设计中的应用也方兴未艾。文章回顾了GIS在景观规划设计中应用的历史,总结了其在规划中的作用,分析了GIS应用的基本原理,并从一般性与针对性两个方面详细阐述了GIS技术在景观规划设计中比较典型的应用环节与类型以及需要注意的关键问题,以期能指导实践,引发研究。关键词:GIS景观规划设计应用综述如果说20年前,人们对/景观0这一近化的分析评价;(3)在建设施工之前,模拟信息系统的一种基本功能,在一般商业GIS(5)乎外来的专有名词还感到陌生,将其等同根据规划设计方案建成之后可能出现的软件中都可以完成。于传统的风景园林的话,那么,时至今日,情形。这一术语的内涵及外延已渐渐为业内人士2GIS在规划设计中的作用所认同。现代景观规划设计具有对象范围1历史沿革GIS(GeographicInformationSystem)是广,时空跨度大,项目种类多,呈现结果丰现有的文献资料大多认为,20世纪一个收集、储存、分析和传播地球上关于某(1)富等显著的特点。规划设计所追求的目50、60年代美国景观规划师MacHarg对于一地区信息的系统,包括相关的硬件、软件、标也远远超越了满足视觉愉悦的传统追GIS技术的形成产生过重要的影响作数据、人员、组织及相应的机构安排。主要(3)求,而更多地关注于生态、健康、环保、可持用。MacHarg强调规划尊重自然过程,由以下四部分组成:(1)信息获取与输入;续发展等等这些人类生存所必需的东西,他把这种通过土地的剥层分析,层层叠加,(2)数据储存与管理;(3)数据转换与分析;(6)因此加强景观规划设计的科学性成为当前最后确定土地利用的规划视为人类生态规(4)成果生成与输出。(4)业内人士的共同追求。划。实际上,这种规划思想最早可追溯从规划行为的完整过程看,GIS技术新的内容、新的目标需要新的技术支到英国规划师PatricGeddes,以后又由哈佛在规划工作中的作用可以具体概括为3持,萌发于20世纪50、60年代的GIS技术大学景观设计教育先驱之一Elliot发扬而类:描述(description)预测(prediction)与对(7)为景观界揭开了规划设计的新篇章。GIS成为景观规划专业之一大特色。因子叠加策(prescription)分析。技术有助于解决规划开发、设计建设有史的规划模式也因之而产生并在技术上不断描述性分析是指从GIS空间与属性数(2)以来悬而未决的三大基本难题(1)对于发展。在计算机出现之前,这种叠加过程据库中提取各类规划所需的数据,并通过规划设计现状环境,进行系统、量化、准确、用透明薄膜来完成。60年代中期,哈佛大可视化手段展现结果以利于模式辨别,使快速的数据信息表达;(2)对于规划设计现学教授Steinitz等开始尝试将叠加过程通规划人员能够全面地掌握所面临的情况,状环境及方案,实行理性化、定量化、系统过计算机来完成,并最终使叠加成为地理发现潜在的问题及解决线索。须及时自检,并将自检报告报驻地监理,对表1工程质量情况表良及规格不符合要求;每次浇筑砼前,必须不符合规范要求的项目,监理工程师有权7天水泥砼7天平整度经监理工程师抽检模板安装厚度(每断面施工单位下达《暂时停工指令》,待施工单位提出整抗折强度(MPa)(%)最少三个点),厚度达到设计要求方可浇筑改措施、监理工程师下达《复工指令》后方南康段41195砼等等,采用提前介入的方法为整个工程可继续施工。瑞金段31999优质、高效地完成发挥了重要作用。112施工注意事项:信丰段41199212严格把关,重视试验检查。11211要求碎石材料为级配良好且工程队41497试验检查在工程原材料检查中起着最大粒径[315cm;举足轻重的作用,是把住工程质量的第一龙南段415951211212高温天气,宜在下午三点钟后道关。为了切实把好这道关,代表处非常完毕后,由施工单位向驻地监理工程浇筑砼;重视试验工作,工程一开始就委托了有权师递交自检报告,驻地监理工程师据此进11213切缝时间:压纹后8~10威的试验室做水泥砼设计配合比试验和行检验,经检验合格后批准进行下一道工小时;碎石强度、压碎值试验,规定所有砂、石材序施工,若不合格,则不允许施工单位进行11214切缝深度不小于板厚的1/3。料和外购材料必须先经施工单位自检合下道工序施工。这样可减少因返工造成施通过强调以上施工程序及注意事项,格再经监理工程师代表处抽检合格后方工单位的损失。在105国道砼水泥路施工施工单位质量情况都达到设计和规范要可使用。对一些普通实验室无法做的特前,我们要求施工单位钢模厚度达到设计求。工程质量情况如下表1:种试验,也坚持要求送到相关能力的权威厚度(23cm),原钢模(22cm)未达到设计厚以上反映的是7天当中水泥砼质量情检测机构去做,同时坚决做到铁面无私,度的,一定要求其加焊钢筋使钢模达到设况,水泥砼质量的好坏须经过通车一年后实行检测一票否决制,一切以试验数据说计厚度后才能允许安装。否则,不允许施断板面积是否超过规定面积。因此,工程话。例如在工程中我们检测到了一些施工单位安装模板。因此浇筑水泥砼厚度基处和代表处明确强调各施工单位,在水泥工单位的碎石材料压碎值达不到要求,针本上都能达到设计厚度。为了保证质量,砼路面行车一年内出现的砼板块断裂均由片状偏多而坚决不准其使用;传力杆钢筋减少因返工造成的损失,还采用了加大监施工单位自已负责修理,费用自负。这样经抽检不符合要求的坚决不准使用。理工程师监理的力度和工作量,积极主动,一来,施工单位的质量意识又大大加强了。提前介入,由事后监理改事前监理,增加现3结语2提前介入、防范于未然场巡视时间,在施工前的每一个细节再逐在公路工程建设中,质量是关键,任何一对照检查是否存在缺陷,避免了一些可211积极主动,由事后监理改事前一个环节、任何一个部位出现问题,都会给以及时发现和解决的质量隐患变成既成事监理。工程的整体质量带来后果,直接影响到公实,大大减少了因检验不合格而进行返工按有关规范和程序,各道工序在施工路的使用效益,甚至返工重建造成巨大的所造成的物质和工期上的损失。例如,我单位准备经济损失。因此,我们必须强化施工程序,们及时指出了施工单位的碎石材料级配不提前介入,严把工程质量关。科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION19 2005NO.27科技资讯科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION工程技术预测分析是指基于GIS数据库中的各类数据土地适宜性分析是景观规划及场地设路径图层。观察点是一般的点状矢量图并使用内建的或外部的各种分析功能对于规计中应用十分广泛的一种理论及方法,其层,观察路径是三维的Shape文件,分析结划区域在不同条件下的发展趋势作出定性或核心是对自然、政治、经济、文化等要素进果是栅格图层,每一栅格单元的取值表示定量的预测,从而为规划人员提供决策支持。行定量的分析,从而在了解当地情况、现有该点被观察到的次数。对策分析可归纳为从方案空间中发现政策、经济现状、环境科学及在适宜的开发31214城市绿地的服务半径和居民若干可行方案并选取最佳方案以实现极大实践的基础上,对土地适于不同开发利用可达性分析化公共效益和极小化社会成本。的能力做出相关评价。利用GIS的Buffer功能,在分析对象三维GIS具有连续的数据结构和与之GIS以栅格与矢量两种数据结构存贮周围绘制等距线,在等距线所包络的范围相应的分析功能,可从空间的角度分析和数据,相应地,土地适宜性分析可以基于这之内,离开或到达分析对象的直线交通距显示物体,从而帮助人们更加准确真实地两种数据结构进行。分析技术路线总体框离小于服务半径,在等距线包络区之外,则(10)认识感受客观世界。是近年来兴起的高科架如图1大于服务半径。如果将这种基于矢量的分析技前沿研究领域。栅格模式可以获得连续数据,属性精方法改为基于栅格,则分析的结果是离开分度较高,矢量模式可以实现多宜性评价,二析对象按一定距离递增的、连续的栅格,每个3应用分析(13)者各有其适用范围。栅格的取值是离开分析对象的距离。311一般性应用由于在城市里,交通一般是沿道路产在景观规划设计中,形象思维和空间造型生的,在方向、速度上均受道路的限制,为是重要的环节,需要有多种技术方法来辅助实此,可利用基于GIS的网络分析技术,产生现。目前,以电子计算机为代表的信息技术在受到道路走向、速度、交通管理限制的等时景观规划设计中的应用与其在建筑设计、城市线。该方法是考虑步行速度的栅格距离的计(8)规划中的应用基本相似,主要有6种:算,居民沿道路步行的速度、穿越居住区、绿(1)用计算机绘制平面图、立面图、剖地、空地的步行速度等分别给予不同的权(14)面图、透视图;重,其作用、效果和等时服务范围相似。(2)用计算机控制的机床制作实体模型;31215三维GIS技术应用(3)静态渲染图;三维景观模拟技术路线见图2(4)固定路径的动画;表1GIS在城市设计中应用的基本框架GIS技术城市设主要工专题空间三维Web计阶段作内容TIN制图分析可视化GIS现状调现状分查现状KK析阶段分析确定规图1土地适宜性分析技术路线框架图2三维景观模拟技术路线图划目标方案对策分KKK31212环境廊道划分比较有名的三维GIS软件有:ERDAS阶段析设计环境廊道概念由美国景观规划大师公司的ERDASVirtualGIS、ESRI公司的方案Philip.H.Lewis提出。将水体、湿地、地形ArcViewGIS3DAnalys,tLYNX,IVM,GO-公众参坡度、植被分布等/环境决定因素0分别绘咨询反CAD,SGM等。国内已有应用实例:借助于馈阶段与专家KK制成图,然后叠加起来,划分出/环境廊ERDASImagine814软件的ERDASVirtual咨询(11)道0,方法如下:GIS三维模块,结合最新的航片(卫片)数(5)实时、交互式的景观仿真;(1)建立水体层使用缓冲区分析功据、地形图、土地利用现状图资料及有关规(6)比较复杂的虚拟现实(VirtualRe-能建立环境廊道,比如可以产生一个距某划文件,来模拟西湖西进后的自然三维景ality,VR)。条河流100m的缓冲区,以控制建筑项目、观,形象逼真地显现大西湖之风貌,并据此钮心毅曾提出了GIS在城市设计中应保持水土、保护植被。来分析/西进0所能带来的社会、经济、生态(9)用的框架如表1,基本上也适用于景观(2)建立湿地层使现有的数字化的效益,评价/西进0的可行性(15)。规划设计。分析如下:湿地系统图与其他主题图层相吻合,包括31111景观规划设计的现状分析阶段投影方式、坐标系统、单位、精确度等。4应用关键问题分析GIS可以就收集到的有关地形、植被、(3)建立陡坡层建立该区域的地表模从目前的计算机硬件与GIS软件的性水体、土壤、人口、社会、经济、交通等方面型,并将这一地表模型转化成光栅文件,然后能与功能而言,GIS在数值计算、数据储的空间和属性信息,建立以点、线、面对象计算出坡度。利用坡度图,可以建立新的栅存、检索、通讯方面发展较为成熟,而在逻构成的不同主题图层。并且可以根据需格网络来表示具有某一坡度范围的区域。辑判断、推理、演绎方面则较为欠缺。要,合并、拆分图层及控制图层的显示形(4)建立环境廊道将3个主题图层对于GIS在景观规划设计中的应用,式。所得到的分析结果可以通过GIS专题叠加到一起,重叠部分就构成了特征多样数据来源、输入与更新是最大的障碍。信制图的形式表达出来。并且鲜明的线形环境廊道。利用这个环境息收集,整理输入是耗资最大、周期最长的31112景观规划设计的方案阶段廊道图,就可以规划优先保护地区。任务。尤其在发展中国家,技术基础差、信这一阶段是提出不同对策,通过不断的分31213景观视线、视域分析息规范化程度低,管理水平也低,造成数据析、比较,形成可行方案的阶段,除了空间分析视线、视域分析主要利用ArcGIS中的收集、输入的成本更高。在加上行业条块技术外,还可以利用GIS的三维可视化技术、不3DAnalyst扩展模块进行(12)。分割,造成数据拥有权、使用费用及版权保规则三角网(TIN)技术等,以解决长期以来GIS视线分析是判断三维表面上任意两个点护等问题也常常增加了GIS应用的难度。只能解决二维空间问题的局限性。之间是否通视,可以指定观察点和目标点的另一个问题是应用数据的标准化问31113景观规划设计的咨询和反馈阶段高程,也可以通过借用生成纵剖面的方法,绘题,常常造成部门之间相同的数据不能重这一阶段是上一阶段形成的不同的规一条直线,产生沿着该直线的纵剖面,再观察复使用,不能共享。这些问题都需要政府划设计方案,通过专家咨询、或者不同形式起点和终点间的视线遮挡状况。部门统筹安排,使某个部门的空间、属性数的公众参与,反馈到景观规划设计方案中,视域分析是用来确定从三维表面上的据可以供多个部门共享,并相互交换,或由以最终形成规划设计成果。WebGIS技术某一点向周围观察,可以看到的范围,或者政府部门统一组织,解决某些基本数据的来和相应的可视化技术可以为景观规划设计沿着某一路径运动,可以看到的范围。作源,从而降低整个社会的数据输入费用(6)。的专家咨询、公众参与提供新的工具。视域分析除了要有一个代表三维表面的对于大面积的用地范围而言,景观规312针对性应用TIN或Grid外,还要有一个观察点或观察划往往是一个动态的过程,因此,从规划开31211土地适宜性分析20科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION 2005NO.27工程技术科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION科技资讯对我国桥式种类及其设计问题的探讨周红玲田宇(上海市闵行区房屋土地管理局上海市浦东国际机场二期工程建设指挥部200000)改革开放以来,我国公路建设事业迅斜拉桥是我国大跨径桥梁最流行的桥较大幅度变化,并且腹板间距也能放大;箱猛发展,尤其是高速公路建设,从无到有,型之一。目前为止建成或正在施工的斜拉梁有较大的抗扭刚度,因此,箱梁能在独柱现已建成8700km。作为公路建设重要组桥共有3O余座,仅次于德国、日本,而居世支墩上建成弯斜桥;箱梁容许有最大细长成部分的桥梁建设也得到相应发展,跨越界第三位。而大跨径混凝土斜拉桥的数量度;应力值Rg+p较低,重心轴不偏一边,大江(河)、海峡(湾)的长大桥梁建设也相已居世界第一。同T形梁相比徐变变形较小。继修建,一般公路和高等级公路上的中、小箱梁截面有单箱单室、单箱双室(或多桥、立交桥,形式多样,工程质量不断提高,二、桥梁设计的基本方法室),早期为矩形箱,逐渐发展成斜腰板的为公路运输提供了安全、舒适的服务。11板式桥的设计梯形箱。箱梁桥可以是变高度,也可以是空心板用于等于或大于13m跨径,一等高度。从美观上看,有较大主孔和边孔一、我国桥梁设计的种类般采用先张或后张预应力混凝土结构。先的三跨箱梁桥,用变高度箱梁是较美观的;11板式桥张法用钢绞线和冷拔钢丝;后张法可用单多跨桥(三跨以上)用等高箱梁具有较好的板式桥是公路桥梁中量大、面广的常根钢绞线、多根钢绞线群锚或扁锚,立模现外观效果。用桥型,它构造简单、受力明确,可以采用浇或预制拼装。成孔采用胶囊、折装式模连续箱梁桥的施工方法多种多样,只钢筋混凝土和预应力混凝土结构;可做成板或一次性成孔材料如预制薄壁混凝土管能因时因地,根据安全经济、保证质量、降实心和空心,就地现浇为适应各种形状的或其他材料。低造价、缩短工期等方面因素综合考虑选弯、坡、斜桥,因此,一般公路、高等级公路预制装配式板应特别注意加强板的横择。一般常用的方法有:立支架就地现浇、和城市道路桥梁中,广泛采用。向连接,保证板的整体性,如接缝处采用预制拼装(可以整孔、分段串联)、悬臂浇21梁式桥/剪力键0。为了保证横向剪力传递,至少筑、顶推、用滑模逐跨现浇施工等。梁式桥种类很多,也是公路桥梁中最在跨中处要施加横向预应力。预应力钢束采用钢绞线,可以分段或常用的桥型,其跨越能力可从20m直到21梁式桥的设计连续配束,一般采用大吨位群锚。为了减300m之间。(一)简支T型梁桥轻箱梁自重,可以采用体外预应力钢束。公路桥梁常用的梁式桥形式有:T形梁采用钢筋混凝土结构的已经很(三)连续刚构桥按结构体系分为:简支梁、悬臂梁、连少了,从16m到5Om跨径,都是采用预制连续刚构可以多跨相连,也可以将边续梁、T型刚构、连续刚构等。拼装后张法预应力混凝土T形梁。预应力跨松开,采用支座,形成刚构一连续梁体按截面型式分为:T型梁、箱型梁(或体系采用钢绞线群锚,在工地预制,吊装系。一联内无缝,改善了行车条件;梁、墩槽型梁)、衍架梁等。架设。固结,不设支座;合理选择梁与墩的刚度,31钢筋混凝立拱桥预应力混凝土T形梁有结构简单,受可以减小梁跨中弯矩,从而可以减小梁的拱桥在我国有悠久历史,属我国传统力明确、节省材料、架设安装方便,跨越能建筑高度。所以,连续刚构保持了T形刚项目,也是大跨径桥梁形式之一。力较大等优点。其最大跨径以不超过50m构和连续梁的优点。我国公路上修建拱桥数量最多。石拱为宜,再加大跨径不论从受力、构造、经济连续刚构桥适合于大跨径、高墩。高桥由于自重大,在料加工费时费工,大跨石上都不合理了。大于50m跨径以选择箱形墩采用柔性薄壁,如同摆柱,对主梁嵌固作拱桥修建少了。山区道路上的中、小桥涵,截面为宜。用减小,梁的受力接近于连续梁。柔性墩因地制宜,采用石拱桥(涵)还是合适的。(二)连续箱形梁桥需要考虑主梁纵向变形和转动的影响以及大跨径拱桥多采用钢筋混凝土箱拱、劲性箱形截面能适应各种使用条件,特别墩身偏压柱的稳定性;墩壁较厚,则作为刚骨架拱和钢管混凝土拱。适合于预应力混凝土连续梁桥、变宽度桥。性墩连续梁,如同框架,桥墩要承受较大41斜拉桥因为嵌固在箱梁上的悬臂板,其长度可以弯矩。始就要考虑到数据的更新和维护,要有相寻求中国景观规划设计发展创新的基点[9]钮心毅.地理信息系统在城市设计应的机制,使数据采集工作逐步地变为日[J].新建筑,2001[5].中的应用[J].城市规划汇刊,2002[4]常性的事务,这是GIS持续运行的必备条[2]刘滨谊.走向可持续发展的规划设[10]王国杰,周沿海,廖善刚.土地适件。同时,在进行系统设计时,就应该考虑计)))人类聚居环境工程体系化[J].建筑宜性评价的GIS实践方法比较研究[J].安到不同类型的应用数据的采集与数字化的学报,1997[7].徽师范大学学报(自然科学版),2003[9]次序,使系统有可能实现边采集边应用,或[3]刘滨谊.国内外景观规划设计热点[11]宋力等.GIS在国外环境及景观者先局部应用,再逐步推进。纵横))))理论、技术、创新[J].国外城市规划中的应用[J].中国园林,2002[6]5结语规划,1999[2].[12]宋小冬.同济大学研究生理论课GIS技术经过40多年的发展,到今天[4]I.L.麦格哈格著,芮经纬译.设计《现代规划技术与应用》内部教材.2004.已经逐渐发展成为一门相当成熟的技术,结合自然[M].北京:中国建筑工业出版[13宋小冬,钮心毅.再论居民出行可作为一种通用性的技术,它只有与相关学社,1992.达性的计算机辅助评价[J].城市规划汇科结合,应用于实际项目才能转化为实用系[5]俞孔坚等.敏感地段的景观安全格刊,2000[3]统。现代景观规划设计是一个关系到人类局设计及地理信息系统应用)))以北京香[14]俞孔坚等.景观可达性作为衡量生存空间,可持续发展能力的行业,理应得山滑雪场为例[J].中国园林,2001[1].城市绿地系统功能指标的评价方法与案例到最先进的理论与技术支持,对GIS的产生[6]宋小冬,叶嘉安.地理信息系统及[J].城市规划,1999[8].具有重要影响作用的景观规划师MacHarg其在城市规划与管理中的应用[M].北京:[15]顾杰等.三维GIS技术在景观规划的/千层饼0规划方法的运用即是佐证。时科学出版社,1995.设计中的应用)))以杭州/西湖西进0后景观隔半个世纪,我们有理由相信,GIS技术必[7]周晟.GIS在英国等欧洲国家及中区域为例[J].地域研究与开发,2003[10].将在景观规划设计中发挥更为广泛的作用。国城市规划管理中的应用[J].国外城市规划,2001[3].参考文献[8]宋小冬.计算机景观仿真技术的实[1]刘滨谊.景观规划设计三元论)))用性、可推广性[J].城市规划,2003[8].科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION21'