关于地理设计平台的研发及其在城市规划中的应用研究

来源:环球人文地理
关键字:地理设计,城市规划,风景园林
发布时间:2015-05-18 11:59

　　内容摘要：从宏观角度上来说，地理设计平台是基于地理设计理念进行构架完成的，是一种支持GIS的城乡规划系统，在规划设计的过程当中，涉及到规划方案设计、规划方案评估、模拟、现状分析、现状数据采集、以及规划方案展示这些步骤。在运用这一系统之时，应先对系统的实时状态进行详细分析与测定，这样才能够知道这一系统所存在的问题，并做到有效避免。本文对现有的城市规划数据进行了分析，通过地理设计平台对其进行了相应的研究，使得规划方案能够与实际地理开发情况相结合，实现地理设计平台的研发在城市规划中的可持续性以及科学性，达到技术交流与探讨的目的。

　　关键词：地理设计平台；风景园林；平台结构；规划分析；规划设计

　　一、地理设计平台的研发及其在城市规划中的应用意义

　　城市规划领域GIS的重要规划作用，但GIS在规划编制过程的研究和应用较为滞后，导致出现重管理轻设计的现象。GIS涉及的领域众多，从对城市面貌的详细规划到进行平面图的生成，以及小范围的不断扩大，直至形成大区域的模式，都能够看到，GIS系统的规范性以及专业性。GIS对于城市规划与管理，有着不可忽视的作用，我国的大多数城市在进行宏观规划的过程中，都会运用到这一系统体系，但就规划与编制的过程而言，GIS却不能够起到促进的积极用，使得重管理轻设计的现象出现。其中，形成重管理轻设计的现象的原因主要有以下四点：第一，数据共享机制的完善情况不够好，使得数据不能够在顺畅的环境中得到，原因是GIS在进行设计的过程当中，需要投入大量的研究力量，以了解城市的发展历史以及相应的发展方向，需要了解的学科诸如地理、人文、环境、经济、交通、历史方面，这些大数据能够有利于设计者对城市的规划。对我国的城市规划进程进行分析后，能够发现，并没有一套详细的规划机制，使得设计者不能够更好地获取数据信息，研究者就需要自行获取数据，这就延缓了城市规划的进程；第二，GIS与城市规划的相应专业的结合度不够紧密，通常情况下，GIS软件的作用主要是围绕GIS常用的功能展开的，但在设计师进行规划的过程当中，需要对环境进行一定的分析，才能够确定材料的使用种类，由于GIS系统不具备这样的功能，使得设计师在规划的过程中，不能够完成预测以及动态模拟等专业基础设置，综上所述，GIS无法满足于对城市信息的规划与详细的设计，它的专业性只停留在基础信息的查询以及分析，因此，GIS无法与城市的规划设计形成紧密的联系，发挥的作用具有一定的局限性；第三，GIS工具的使用具有挑战性，尽管相应的环境规划设计师能够对使用GIS工具有一定的意识性，但由于普及程度不够高，使得对于GIS工具的使用不能够达到普遍化，其次，大多数研发人员一般使用的是CAD类型软件，使用时间久，熟悉度较高，操作起来也得心应手，较为便捷，其也具有一定的针对性，对于不同的专业，都有相应的操作方法，能够完成工作项目所布置的内容，由于研发人员对于两种软件的熟悉度不同，使得其更倾向于运用熟悉度较高的软件来完成工作任务，从某一角度上来说，这也成为了GIS工具技术不能够得到广泛使用的一个主要因素；第四，规划设计单位对GIS的需求性不高，通过国内的一些规划设计方案，能够看出，对于GIS工具使用频率不高，由于规划过程当中，所涉及的步骤与方法较多，且对规划时间有着要求，使得研究和分析数据的过程进行得不是十分理想，其次，GIS工具由于使用人数不多，导致相应的应用数据不足以进行并完成规划工作，并且相应的专业人才稀少，不能够保障GIS系统在社会大环境的广泛应用，因此，规划设计单位对于GIS的需求度不足。

　　综上所述，国家应对这些现象进行高度重视，并设立相应的政策与机制来提高人们对于GIS技术的学习的积极性，进一步完成GIS技术的提升，以此来帮助研发规划人员能够更好地完成规划任务。其中，地理设计的初衷就是为城市规划编制提供研究的新途径，这种方法能够将与地理环境规划有关的因素条件进行紧密的集合，更好地完成城市规划的工作。

　　二、地理设计及其影响作用

　　本段的探究内容是地理设计理念对规划设计领域的重要影响。地理设计平台的核心价值是打通了地理信息系统（GIS）与计算机辅助设计系统（CAD）之间的隔阂，建立地理信息空间分析与工程规划之间的桥梁。它将传统的MIS（管理信息系统）、CAD（计算机辅助设计）、BIM（建筑信息模型）、GIS（地理信息系统）等信息数据，通过统一数据总线服务（SOA）有机结合在一起，实现数据叠加显示、查询分析、报表制作、打印输出等基本业务功能。并且，提供了开放数据接口与二次开发功能接口。通过在地理设计平台的基础上进行二次开发，实现了地理信息数据与工程项目规划信息数据叠加分析。充分利用数据库查询、统计、分析等技术，实现耕地资源空间分析、工程用地区域分布统计分析、分时段查询工程规划用地动态变化趋势分析、用地指标使用预测分析、土地占补平衡总量分析分析等业务。让耕地资源保护与监测人员，不但能够及时得到原有耕地信息；而且能够及时得到各个部门对耕地改变的计划信息，并且将这些计划信息纳入耕地保护分析全过程中。这种模式意味着不是等破坏耕地后再弥补损失，而是有计划有目的地利用土地，控制土地变化向有利于自然发展和环境保护的方向发展，促进人类活动与自然界的和谐发展。

　　地理设计是人们更好地了解所在环境的一项活动，对城市规划设计领域产生了一定的影响，主要体现于下列几个方面：

　　第一，体现在对GIS技术的影响，地理设计的主要目标就是将空间环境进行规划与分析，而传统的GIS应用技术在这方面的实用性不强，为了适应宏观环境的发展，GIS技术就必须要进行相应的改革从而完成技术方面的提升。原有的GIS技术是基于一个稳定状态下执行的，但城市规划需要的是紧跟着环境的发展的运行环境，为了满足城市规划设计师对于软件的期待，GIS技术就要进行技术上的改善，并提升设计的功能性，为后续的设计工具的改良提供便利；第二，体现在对地理信息共享平台建设的影响，随着信息化技术的不断普及，使得城市具有数字性以及浓烈的现代感，在数字化城市的建立过程当中，可以说，地理空间数据的共享平台建设是城市化建设的主要组成部分，传统的地理信息设计模式需要进行改良，以提升地理空间信息平台的整体品质；第三，体现在对城市规划的影响，规划设计师在进行地理环境的整体规划时，会树立一种基于规划背景的详细的设计方案，使得后续的设计工作能够严谨高效地进行。除了相应的地理环境的设计框架之外，还要设定符合地理环境自身条件的工作进程，因此，工作进程需要依据规划设计的特质进行改进，以确保主要工作的顺利进行，在规划设计的过程中，还应充分利用相关的数据与文件，也可以进行资源共享，有利于工作效率的提升，也能够促使地理环境信息数据更能够符合相应的标准。

　　三、地理设计平台的研发

　　3.1 设计原则

　　第一点，互动性，地理设计在进行数据实践的过程当中，需要将规划原计划与实际情况出现的数据信息相结合，在实践进行的过程当中，不断总结并不断地改善，以达到最好的实践状态，使得规划设计的整体具有高效性以及规划成果的科学性；第二点，规划设计模型，地理设计平台，在规划的过程当中，应呈现出规划设计需要的相应信息，并进行设计工具材料的提供，与此同时，也需要对规划设计专业提供技术上的支持，这样有助于实践模型的确立；第三点，规划设计过程特点，与传统的使用程度较高的CAD软件进行对比，能够发现，GIS软件操作步骤较为繁杂，且不具备相应的专业技术操作人才，因此，地理设计平台就应人性化，全面地进行考虑，对工作人员的软件使用习惯也进行考量，这样才能够提高整体的工作效率。

　　3.2 总体框架

　　地理设计平台理念的三层理念是基于构架体系形成的，其中，三层理念主要是围绕服务组件层、应用层以及数据层展开的，其中，数据层的主要作用是支撑平台的各类空间数据的运行，能够支持的数据包括前期规划数据、现状调查数据以及基础地理数据，使得地理设计平台的工作能够更顺畅的进行；应用服务层的主要支持层面是基于服务构建层形成的，这一层面是能够对规划设计师进行数据支持并提供信息系统，并且整个规划设计过程都能够进行信息数据的提供；服务组件层能够为应用层提供其需要的相关数据信息，以及相应的服务组件，其中，根据服务组件的主要操作技术功能可以将组件的种类分为七种，分别是：三维GIS、二维GIS、数据库操作、CAD数据操作、数据分析、数据展示、智能计算，这些数据层面能够更好地为应用层提供技术支持信息服务。

　　3.3 功能模型

　　地理设计平台的功能模型主要由系统配置管理、属性数据管理、图形数据管理等子系统组成，下面则对这些子系统进行了详细的介绍。

　　3.3.1 属性数据处理

　　属性数据处理这一系统的主要功能是对属性数据进行技术上的管理以及维护，这样能够有利于设计人员进行信息的采集与操作，是一项功能性较强的操作技巧。其中，操作系统主要包括属性结构处理、属性数据处理以及GIS/Excel等功能性的处理，后者的主要作用是帮助设计者进行Excel数据使用上的快速查询。

　　3.3.2 系统配置管理

　　规划设计师可以针对不同的管理项目进行不同的规划与改进，进而完成对设计工作提供数据环境的配置，在此基础上，能够形成一个满足自身发展需求的数据平台的获取渠道。这一子系统的主要操作模式有系统功能配置、专题图配置、属性展示配置以及快捷定位配置，能够帮助规划设计师更好地完成工作，减少了查询资料、确立模板的时间，加快了实践的进程。

　　3.3.3 图形数据处理

　　这一管理子系统是与属性数据处理系统的主要功能有所不同的，可以说二者是一个对应的关系，图形数据处理的子系统是对导入后的空间数据进行预处理，使得空间数据具备一定的准确性，保证计算结果的精准度。其中，这一子系统主要包括GE数据获取、地块压盖处理以及地块分解处理等模式，这些模式能够促进规划设计人员实验的进行。

　　3.4 平台技术特点

　　3.4.1 规划设计过程的全面支持

　　地理设计平台主要是对规划设计工作进行了整理与调整，并设计了数据处理、地理模拟、规划设计等相应的子系统，能够帮助设计规划师更好地完成技术层面上的操作，并提供相应的数据信息。

　　3.4.2 可伸缩性的规划设计环境

　　专题图配置以及处理功能配置这两项功能能够根据规划设计环境的主要特质进行设计任务的拟定，使得设计规划所需要的主要材料配置能够满足于规划设计过程的基本需求，并能够促进设计与分析工作在一定的环境内运行，从中能够发现，规划设计环境是具备可伸缩性的特点的。

　　四、地理设计平台在城市规划中的应用

　　4.1 技术流程

　　工业用地调整评价模型，包括空间调整驱动力评价和城市发展政策限制评价，是评价模型中的工作核心，其中，空间调整驱动力是在工业用地的主要布局的规划中确立的，能够显示出工业用地的约束性评价以及非工业用地的主要评价内容，从中，能够发现这两个评价是直接服务于空间设定的过程的。除此之外，城市发展政策的限制是基于城市的不同的发展政策形成的，这些评价能够反映出用地使用的具体情况，其中，评价内容包括：人居工程、生态工程以及工业工程三个方面的相关的机制。

　　依照于工业用地进行设定的评价内容应遵循评价的工业用地对象的时序发展进行调整，这样才能够按照基本要求，进行空间驱动力的调整，并能够依照不同城市的相关发展政策进行技术上的调控，以及划分出发展的区域，能够及时地对这些区域进行工作上的环境限制。受到限制的区域的工业用地会按照空间的调整结果进行排序，并划分出优先顺序，进行方案的备选。实践分析的最后会对设立的备选方案进行筛选，并确立最后的工业用地的数量以及批次。

　　4.2 规划设计应用实践

　　规划设计的应用类实践的主要作用包括工业用地调整研究、土地利用现状分析、专项规划等方面得到的应用。规划设计师在进行数据信息的规划与分析的过程当中，需要考虑到发展政策对于不同区域的影响与作用，这样才能够进行最后设计方案的确立，可以说，分析结果对于工业用地的信息调整的作用是至关重要的。规划实践的过程当中，需要对工业用地信息进行数据上的整合，将同样类别的信息整合到同一组别中，这样有利于信息的查询与浏览。地理环境设计在专题分析、专项规划以及绿地系统规划等方面都有着不可忽视的作用，在这些方面的主要作用是促进城市化的发展。

　　地理设计平台基于SOA架构，结合了目前最前端的三维仿真技术、地理分析技术、工程勘察设计技术、CAD应用技术、GIS应用技术、SOA应用技术等，全力为工程规划设计、国土资源保护业界打造一个全三维的实景仿真平台。

　　传统的设计理念是按照人类的主观想法去设计自然、征服自然；而基于实景仿真的地理设计思想是遵循大自然的客观规律，在综合地理分析的基础上进行合理科学的地理规划和决策，最终促进人与环境的和谐发展。三维实景仿真是建立在野外实景还原和空间分析的基础上，在设计过程中带入地理的分析，在最初设计草图时，立即核实各种数据是否符合项目的空间范围要求。这种实时适用性分析提供了一个设计框架，使得各行各业的规划师、设计师能够充分运用地理设计，将关键因素提前考虑，而不是在完成设计后再去分析提议项目的潜在影响和后果，有助于缩短设计循环时间、提高结果的质量。

　　本系统通过在工程领域率先引入“地理设计”理念，将地理环境因素与规划设计过程结合起来，提出一种基于三维实景地理数据的全新工程规划设计与国土资源保护相结合的思想，并研发相应的地理设计平台软件系统，可广泛应用于公路、铁路、建筑、水利、管线等工程行业。工程设计人员能够对设计方案很容易地进行草绘和调整，并能很快获得空间知识上的反馈，从而使设计对自然环境可能造成的不良影响得到有效的预警和调整。系统平台不脱离工程设计的传统使用习惯，设计人员上手快、易于推广普及，可有效提设计效率、环保低碳。以下为软件平台总体框架图：

　　平台总体框架图

　　第①层：系统服务层，提供一致的数据访问接口，实现系统数据的存储、显示、打印基本服务。

　　第②层：数据管理层，对数据分类管理，在统一的环境中，实现影像、CAD图、三维模型等数据的读写、显示、打印接口，使得各类数据能够叠加显示、相互转换。

　　第③层：数据编辑层，提供数据编辑、创建、分析、转换基础工具；

　　第④层：数据应用层，为各行业提供项目生产、信息管理业务等系统；

　　第⑤层：行业解决方案，为工程领域各行业提供三维信息化、一体化行业解决方案。

　　参考文献

　　【1】李莉，袁超，地理设计的思想、方法和工具，【J】，地理空间信息，2011（6）：42-44。

　　【2】罗玲君，邓世虎，金先锋，从地理信息服务到地理设计服务，【J】，地理信息世界，2012（12）：40-46.

　　【3】马金武，地理设计简述--概念--框架及实例，【J】，风景园林，2013（1）：26-32.

　　【4】迈克尔·弗莱克斯曼，迟小艺，地理设计基础，【J】，中国园林，2010（4）：29-35.

　　【5】宋晓东，城市规划行业地理信息系统应用中的若干非技术问题及对策，【J】，城市规划，1997，（2）：41-43.