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GIS在景觀(guān)設計中的應用
如今，GIS已被普遍認為是一個(gè)強大的、最靈活的決策系統，在許多國家和地區，已經(jīng)成為數據庫建立、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，那么GIS在景觀(guān)設計中的應用有哪些呢?我們一起來(lái)了解一下!
1. 發(fā)展
GIS 技術(shù)作為一門(mén)與計算機相關(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) 計算機硬件價(jià)格的不斷下降;運行速度的不斷提高;存儲能力的不斷增加以及PC機與工作站的進(jìn)步。
(2) 軟件技術(shù)的發(fā)展。操作系統圖形界面的出現，使得操作界面更直接，更友好;
(3) 各國家及其各級政府機構，尤其是美國，花費了巨大的人力、物力和財力，不僅成立了相關(guān)的信息機構(PLSS 、USGS 、NSDC 、NCGIA )，建立起了龐大的資源信息數據庫，提供廉價(jià)的信息數據，而且還制定了相應的政策、標準、法令法規 (SDTS) 。
(4) 網(wǎng)絡(luò )對社會(huì )生活的強力滲透，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的信息進(jìn)行綜合匯總，分析處理等一系列復雜問(wèn)題的方法。
2 GIS與景觀(guān)規劃理論
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，同時(shí)也影響著(zhù)美國許多環(huán)境設計大師的設計理念。因此，某種程度上可以說(shuō)，GIS技術(shù)的發(fā)展與某些領(lǐng)域尤其是環(huán)境規劃設計領(lǐng)域的實(shí)踐是相互促進(jìn)的。
2.1 適應性分析模型與GIS
適應性分析模型是土地景觀(guān)規劃及場(chǎng)地設計中應用十分廣泛的一種理論及方法。它是由美國當代最具影響力的土地及景觀(guān)規劃大師之一、著(zhù)名景觀(guān)建筑師伊安•麥克哈格。圖層重疊系統分析方法——千層餅模式與GIS通過(guò)空間數據建立主題圖層，并利用空間分析功能得出相關(guān)結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、文化等空間數據信息，建立與項目相關(guān)的(植被、水體、地形、土壤、所屬權、行政區域劃分、規劃分區)，以點(diǎn)、線(xiàn)、面對象構成的不同主題圖層。
(2)評價(jià)主題顯示結果由于GIS 視圖中，點(diǎn)、線(xiàn)、面對象所代表的，是與之相連的屬性數據信息，因此，設計者可以根據自己的專(zhuān)業(yè)知識及經(jīng)驗，依據屬性，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)尋求結論利用空間分析功能，GIS可以很容易地將滿(mǎn)足一定條件的空間區域連接在一起，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(xiàn)、面對象與數據之間保持著(zhù)動(dòng)態(tài)的連接，因此可以根據實(shí)際情況，將變動(dòng)的規劃大綱數據隨時(shí)加以調整，對分析結果進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。
2.2 景觀(guān)廊道概念與G I S
現WU-MADISON名譽(yù)退休教授、著(zhù)名景觀(guān)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(guān)規劃大師，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(lái)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/私保護地、沖積平原、草原等)。
(1)建立水體層使用GIS中緩沖區分析這一功能，在GIS數據化的線(xiàn)條圖中建立環(huán)境廊道。
(2)建立濕地層關(guān)鍵要使現有的數字化的濕地系統圖與其他主題圖層相吻合，包括投影方式、坐標系統、單位、精確度等，這是GIS項目建立的基礎。
(3)建立陡坡層利用正相圖像產(chǎn)生該區域地表模型，并將這一地表模型轉化成光柵文件，然后計算出坡度。GIS空間分析功能是完成此項目的關(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(guān)規劃中的應用
景觀(guān)模式的分析，已經(jīng)成為資源管理者及科學(xué)家們在探討當代大范圍環(huán)境問(wèn)題時(shí)所必須面對的問(wèn)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(guān)結構(模式及組成)將有助于對生態(tài)單元的認識，以及具體景觀(guān)決策的框架體系的確立。GIS強大的數據處理及空間分析功能，使對于景觀(guān)結構的定量分析變得更加便利、準確、科學(xué)。
3.1 GIS 在用地區域地區景觀(guān)設計前期的應用
地貌組合的建立通過(guò)運用合理的主題選擇、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)數據(地形、地理學(xué)、土壤、地方性氣候、大湖及開(kāi)放水系、流域、植被)進(jìn)行收集并且對每個(gè)數據進(jìn)行分析，最終得到想要的地貌狀況。
3.1.2 研究方法
(1)數據收集
�、俚孛步M合的建立通過(guò)運用合理的主題選擇、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)數據(地形、地理學(xué)、土壤、地方性氣候、大湖及開(kāi)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)亞區中劃分出100多個(gè)地貌組合的大致分區。
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：巖床組合組團、低地及沙質(zhì)湖平原組合組團、冰川石碓基礎組合組團、冰川砂石地組合組團、泥質(zhì)湖平原組合組團、地表冰湖石碓組合組團、過(guò)渡混合組合組團、內陸湖組合組團 而該項研究只對其中內部相對穩定的，并且也是反復出現的巖床組合組團、低地及沙質(zhì)湖平原組合組團、冰川石碓基礎組合組團、冰川砂石地組合組團進(jìn)行分析。
�、谒鸭嘘P(guān)現有立地狀況及歷史立地狀況現有立地狀況數據來(lái)自分辨率為60-m的衛星圖片;而歷史立地狀況數據則來(lái)自土地總局的測繪結果。
(2)數據分析
為了更好地了解景觀(guān)模式及組成，該項目對那些最能表達各地貌組合組團中或之間景觀(guān)結構的景觀(guān)指標作了分析，其中包括景觀(guān)單元景觀(guān)指標：斑塊數(N);平均斑塊大小(MPS);斑塊大小變化系數(PSCV);最大斑塊指數(LPI);斑塊密度(PD);多樣性指數(SHDI)。分級單元景觀(guān)指標：分級面積(CA);斑塊數(N);平均斑塊大小(MPS);景觀(guān)相似度指數(LSIM);最大斑塊指數(LPI);斑塊密度(PD);斑塊大小變化系數(PSCV);平均形狀指數(MSI)。然后就目前及歷史上立地狀況分別計算出：
�、俑鞯孛步M合組團中的景觀(guān)單元指標值：LPI(圖2A/B)，PD，SHDI;
�、诟鞯孛步M合組團中地表覆蓋類(lèi)型的LSIM值;
�、垡罁乇砀采w類(lèi)型與地貌組合組團的函數關(guān)系計算出的PD值;
�、芤罁乇砀采w類(lèi)型與地貌組合組團的函數關(guān)系計算出的MSI值。
最終得出相關(guān)結論。
3.2 GIS在用地區域劃分審核評估中的應用
GIS在用地規劃方面的應用，主要集中于建立數據庫、擴展數學(xué)模型、進(jìn)行空間分析、回答諸如“如果——那么”之類(lèi)的問(wèn)題等。而以GIS為基礎的用地規劃審核評估過(guò)程，不僅使這一流程更綜合、更系統，而且也使得某些人為參與過(guò)程更經(jīng)濟、更高效。
3.2.1 背景
由于經(jīng)濟的發(fā)展及休閑娛樂(lè )的需要，位于我國臺北地區的YMS國家公園，也像世界上其他國家公園一樣，面臨著(zhù)自然資源保護和土地開(kāi)發(fā)之間的尖銳矛盾。整個(gè)YMS國家公園分為生態(tài)保護區、特殊景觀(guān)區、休閑娛樂(lè )區和開(kāi)發(fā)區4個(gè)區域。開(kāi)發(fā)區又分成適合不同程度建設和活動(dòng)的4個(gè)級別。其審核評估標準包括：地理學(xué)上不穩定的;坡度大于30°的;水體質(zhì)量或容量需要保護的地區為4級開(kāi)發(fā)區�，F存定居群;主要或2級或普通道路可達到地區為3級開(kāi)發(fā)區。
但由于從前規劃者只有一個(gè)1∶5000的地形圖，而其他許多用于審核評估的數據也十分缺乏;盡管有等高線(xiàn)圖紙，但也無(wú)法在有限的時(shí)間內人工計算出整個(gè)公園的坡度;并且有關(guān)“可進(jìn)入地區”、“定居區”的概念也十分模糊、主觀(guān)。因此造成了舊有的分區標準與土地所有者之間分歧越來(lái)越大，致使規劃部門(mén)不得不對原有規劃做新的審核評估。所幸的是，目前許多相關(guān)數字化信息都已建立，因此得以利用GIS(ARC/INFO)在現有的規劃分區圖中確定“可進(jìn)入地區”、“定居區”及“植被敏感地區”。
3.2.2 研究方法
�、倏蛇M(jìn)入地區根據管理者的經(jīng)驗，通常距道路300 m之內為可進(jìn)入距離，據此劃出距道路300m的緩沖區作為假定“可進(jìn)入地區”，并運用空間分析功能將之與3級開(kāi)發(fā)區圖重疊。從而發(fā)現現分區圖中28%的3級開(kāi)發(fā)區不在假定的可進(jìn)入地區中。因此需要對上述地區進(jìn)行實(shí)地調查，以確定它們在現有分區圖上是否被錯誤地分為3級;是否缺失了一些信息(如未被標注的道路)。
�、诙ň訁^首先確定建筑的中心，然后使用GIS中不規則三角形網(wǎng)絡(luò )(TIN)分析每一個(gè)現有的定居區，結果發(fā)現大多數定居區內的建筑距離約為35m。這就可以從GIS角度明確構成定居區的必要條件即建筑之間距離在35m之內。從而確定了定居區的概念。當然建筑數量越多，越應該被視為定居區。但這一決策過(guò)程往往是協(xié)調政策與土地擁有者之間關(guān)系的過(guò)程。因此最終的定居區分布圖是以35m及7座建筑為標準繪出的。結果發(fā)現定居區中48%的面積處于現在的3級區域內。
�、壑脖幻舾械貐^依據幾位植物學(xué)家的建議，山脊及山谷周?chē)?00m應被劃定為“敏感地區”。因此使用GIS從高差數據中確定山脊及山谷，然后再劃出距離為200m的緩沖區作為“敏感地區”。
經(jīng)過(guò)上述數據分析結果，繪出了新的分區草圖;發(fā)現了可能存在問(wèn)題的地區;檢驗了一些假定;為三四級開(kāi)發(fā)區制定了可能的政策。而這些數據又將系統地進(jìn)入新的一輪審核評估流程。
由此可見(jiàn)，GIS在整個(gè)規劃審核評估過(guò)程中，無(wú)疑是一個(gè)有力而必要的補充，它的應用不僅使“可進(jìn)入地區”、“定居區”及“植被敏感地區”等概念更科學(xué)而具體客觀(guān)，而且，使實(shí)地調查，公眾聽(tīng)證會(huì )等非計算機化的審核評估過(guò)程更有針對性，更高效，從而最終產(chǎn)生一個(gè)切實(shí)合理的分區規劃。
3.2 GIS 在用地區域劃分審核評估中的應用
GIS在用地規劃方面的應用，主要集中于建立數據庫、擴展數學(xué)模型、進(jìn)行空間分析、回答諸如“如果——那么”之類(lèi)的問(wèn)題等。而以GIS為基礎的用地規劃審核評估過(guò)程，不僅使這一流程更綜合、更系統，而且也使得某些人為參與過(guò)程更經(jīng)濟、更高效。由此可見(jiàn)，GIS在整個(gè)規劃審核評估過(guò)程中，無(wú)疑是一個(gè)有力而必要的補充，而且，使實(shí)地調查，公眾聽(tīng)證會(huì )等非計算機化的審核評估過(guò)程更有針對性，更高效，從而最終產(chǎn)生一個(gè)切實(shí)合理的分區規劃。
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