GIS空間分析在城市規劃中的應用

　　空間分析作為GIS中的核心技術方法，不僅能用于城市土地分區功能規劃、城市人口數量控制與預測、城市發展結構預測與分析、城市經濟結構建模與預測、城市交通構架與評價、城市資源利用與合理分配等諸多方面，而且對于自然與城市結構演變、城市中環境發展趨勢和城市基礎設施建設與配置以及城市中物質、能量和信息的交換具有高效、準確、合理的預測與決策支持作用。

　　《城市規劃通訊》關注城市規劃、研究城市規劃、為城市規劃的發展提供經驗交流和理論支持各類優秀規劃設計實例，是規劃設計人員的最佳助手;規劃研究：城市規劃理論研究欄目，涉及城市規劃學科不同領域，尤其歡迎各類基金研究項目的成果。城鎮化、土地利用、城市交通、小城鎮、歷史文化保護、國外規劃研究、市長之聲、觀點引介、研究綜述、規劃書市。

　　摘 要：GIS的發展引領著空間分析也在迅速的走向成熟，因為空間分析作為GIS的核心技術，同時也是區別于其它信息系統的主要特征，能夠根據地理對象的位置和形態特征等采用相關分析模型對其進行綜合性的分析、預測乃至決策和支持。本文針對空間分析在城市發展建設中的作用以及具體內容進行了探討研究。

　　關鍵詞：GIS，空間分析，城市規劃

　　空間分析是對分析空間數據有關技術的統稱。根據作用的數據性質不同，可以分為基于空間圖形數據的分析運算和基于非空間屬性的數據運算以及空間和非空間數據的聯合運算�？臻g分析賴以進行的基礎是地理空間數據庫，其運用的手段包括各種幾何的邏輯運算、數理統計分析，代數運算等數學手段，最終的目的是解決人們所涉及到地理空間的實際問題，提取和傳輸地理空間信息，特別是隱含信息，以輔助決策。空間分析在GIS應用中起著非常重要的作用，如空間查詢與量算、緩沖區分析、跌至分析、路徑分析和空間插值以及統計分類分析等。本文則主要介紹了空間分析與地理信息系統的關系及其在城市規劃中的應用思想。

　　1.空間分析與地理信息系統

　　空間分析就是利用計算機對數字地圖進行分析，從而獲取和傳輸空間信息。由于空間分析對空間信息(特別是隱含信息)所具有的提取和傳輸功能它已經成為地理信息系統區別于一般信息系統的主要功能特征，也成為評價一個地理信息系統功能的主要指標之一�？臻g分析是基于地理對象的位置和形態特征的數據分析技術，是各類綜合性地學分析模型的基礎，為人們建立復雜的空間應用模型提供了基本工具。因此，空間分析與應用模型的關系是“零件”與“機器”的關系，不從概念上明確這一點，就無法在一個適當的綜合程度上研究空間分析的體系，也就無法改進GIS系統功能的設計。但是長期以來，空間分析的各種模型和方法沒有形成一個統一的體系結構，甚至對空間分析的基本內容也沒有形成普遍認同的界定，這一狀況對空間分析的理論和方法的擴展，對空間分析與GIS集成都是不利的。

　　在GIS發展早期階段，由于人們的注意力多集中在空間數據結構和計算機制圖方面，因而空間分析尚未受到重視。但是今天，對GIS空間數據結構的研究已經相對成熟，計算機制圖也達到了相當高的實用水平，實用的GIS軟件以及實際的GIS系統已有許多成功的實例，因此空間分析又慢慢成為人們關注的焦點。相對于GIS的其它分支領域，空間分析的研究是相對落后的，這已經引起GIS理論界的高度重視。

　　對于GIS中的空間分析目前還沒有明確的、統一的定義。Robert Haining給出以下定義：空間分析是基于地理對象布局的地理數據分析技術;郭仁忠等給出的定義是：空間分析是基于地理對象的位置和形態特征的空間數據分析技術，其目的在于提取和傳輸空間信息。但“空間分析是GIS的主要特征，有無空間分析功能，這也是GIS與其它系統區別的標志”這一點已被廣大學者和專家所認可。

　　2.城市規劃中空間分析的意義

　　一般來說，地理信息系統首先是在城市規劃和管理中得以發展和應用的。城市規劃中的GIS空間分析主要是指利用GIS的統計分類分析和制圖功能，對城市規劃中含有空間信息(位置、形狀和分布等)的數據項進行統計、分類、比例計算，并形成報表，同時繪制出相應圖件的分析過程。在可能的條件下，利用多媒體技術形象和動態的反應地表實況，如將遙感圖像、地面攝影像片錄像片等均存入GIS內，規劃人員要了解規劃區域現狀時，GIS除顯示統計數據、空間分布外，還顯示這些地面情況，幫助規劃人員身臨其境地掌握現狀資料。

　　作為地理信息系統核心功能的空間分析方法，在城市規劃領域具有廣闊的應用前景。城市規劃空間分析的實踐意義在于：分析和研究城市空間實體的現狀以及預測其發展前景，并以此作為編制城市規劃、指導城市建設的依據�？臻g分析技術方法的應用，提高了城市規劃處理各類規劃基礎數據的能力，提高了對未來城市發展的預測、模擬和優化能力，使規劃能夠在理性的綜合分析基礎上做出科學判斷與決策。

　　城市空間作為一個特殊的空間系統，是政治、經濟、社會、環境等共同作用的結果，有其獨特的空間演變機制。通常，在充分分析城市空間基礎數據，包括空間數據與非空間數據的基礎上，發現空間演變的規律，為城市規劃奠定分析基礎，使城市規劃成果有據可依，然而基礎規劃數據分析一直是城市規劃工作中的薄弱環節，成為城市規劃學科發展的一個技術瓶頸。

　　在城市規劃領域，主要從感性的角度來分析基礎數據，通過抓住主要矛盾來解決城市發展問題。這種方法，不僅速度慢、效率低，而且主觀隨意性大，因此無法做出科學的分析和決策，在分析問題的深度和廣度方面，都存在著嚴重的不足，既影響了規劃的科學性，也不能適應現代城市迅速發展的需要。

　　空間分析技術方法的應用，為城市規劃空間研究提供了新的技術手段。在數據的分析處理方面，基于GIS的空間分析技術，首先能夠管理海量空間數據，存儲、檢索、查詢城市規劃相關信息，安全可靠且現實性強;其次可以對空間數據進行綜合性分析處理，獲得對規劃所需要的有用信息;同時還能將分析所得的結果用可視化方法進行表達，易于規劃人員理解和進一步加以利用。

　　在空間分析研究的深度方面，由于空間分析方法實現了空間數據和非空間數據的一體化處理，因此，能夠透過城市空間現象的表面，對深層次的空間關系進行研究分析。在把握城市空間演變機制的基礎上，預測模擬城市的未來發展趨勢，優化調整城市空間格局，從而改變以往城市規劃停留于城市空間問題的表象、就事論事、缺乏預見能力的空間分析研究方法，使規劃具有更強的深度和說服力，也能更好的面向未來。

　　3.城市規劃中空間分析的內容

　　地理信息系統應用于城市規劃領域的目的是提供決策支持，其中的GIS空間分析是一種提供可靠決策信息的有效手段。通過城市規劃空間分析，可以揭示城市空間相互作用關系，如城市土地空間演變、城市結構以及空間演變、人口與用地之間的關系，自然條件與城市結構的關系，城市持續發展中物質、能量和信息流動的空間規律等。在實際應用中，城市規劃空間分析通常有五種主要類型：

　　第一：比較分析。

　　主要分析城市規劃要素的時間序列與空間序列的變化。通過比較分析，發現要素在不同時期的數量變化、空間分布的模式及其演變。為規劃人員提供更加詳細的規劃信息以供決策，并把握城市空間發展的內在規律以及未來的時空演變趨勢。

　　第二：統計分析。

　　主要是對城市規劃要素的非空間信息的分析。運用回歸分析、相關分析和主成分分析等方法，確定數據庫屬性之間存在的函數關系或相關關系，應用于城市規劃中的單因素不同狀況統計、多因素交叉統計和頻率統計等運算。

　　第三：預測分析。

　　根據城市發展的時空演變規律，使用各類預測模型，預測一定時期內人口規模、城市土地利用、城市災害、區域增長等的發展變化趨勢以及空間演變過程。在預測分析的基礎上，可以制定正確的預測措施來引導城市結構要素在空間上的合理布局和組合。

　　第四：優化分析。

　　制定合理的城市規劃涉及社會、經濟、政治、環境等諸多要素，優化分析就是通過對大量規劃數據的綜合與概括，在多因素綜合影響的條件下，在多種規劃方案中選擇最優的規劃方案或發展目標。城市土地利用功能區劃、城市功能區劃、規劃方案評價、環境質量評價等問題都可以進行優化分析。

　　第五：規劃模擬。

　　它是以可視化方法模擬規劃方案的實施過程，通過擴展分析和指標統計等方法，從模擬的結果中直觀地了解規劃方案實施以后的城市狀況、經濟發展水平及其空間機構與形態。

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