GIS在景觀中的應用

GIS 即地理信息系統(Geographic Information System) ，經過了4  0  年的發展，到今天已經逐漸成為一門相當成熟的技術，并且得到了極廣泛的應用。尤其是近些年，GIS 更以其強大的地理信息空間分析功能，在環境及景觀規劃項目中發揮著越來越重要的作用。

　　1.2 發展

　　GIS 技術作為一門與計算機相關的技術，在暫短的時間里產生了巨大的進步，主要有如下5 個方面的原因：

　　  (1) 計算機硬件價格的不斷下降；運行速度的不斷提高；存儲能力的不斷增加以及PC機與工作站的進步。

　　(2) 軟件技術的發展。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) 網絡對社會生活的強力滲透，使資源共享成為真正可能。

　　  (5)GIS本身提供了一個將地理相關的或以地理方式描述表達的信息進行綜合匯總，分析處理等一系列復雜問題的方法。

　　2 GIS與景觀規劃理論

　　主圖及圖層的拆分重疊，不僅是GIS產生及展示技術的基礎，同時也影響著美國許多環境設計大師的設計理念。因此，某種程度上可以說，GIS技術的發展與某些領域尤其是環境規劃設計領域的實踐是相互促進的。

　　2.1 適應性分析模型與GIS

　　適應性分析模型是土地景觀規劃及場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規劃大師之一、著名景觀建筑師伊安?麥克哈格。圖層重疊系統分析方法——千層餅模式與GIS通過空間數據建立主題圖層，并利用空間分析功能得出相關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自然、政治、經濟、文化等空間數據信息，建立與項目相關的(植被、水體、地形、土壤、所屬權、行政區域劃分、規劃分區)，以點、線、面對象構成的不同主題圖層。

　　(2)評價主題顯示結果由于GIS 視圖中，點、線、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業知識及經驗，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，而所有相關屬性保持不變。

　　(4)動態修正由于在GIS中組成視圖的點、線、面對象與數據之間保持著動態的連接，因此可以根據實際情況，將變動的規劃大綱數據隨時加以調整，對分析結果進行實時修正。

　　2.2 景觀廊道概念與G I S

　　現WU-MADISON名譽退休教授、著名景觀建筑師菲利普?路易斯，是美國另一位頗具影響力的土地及景觀規劃大師，環境廊道概念的提出者。該理論中整個環境廊道由4方面變量來定義：地上水、濕地、陡坡(12.5%)及其他(森林、野生動物棲息地、聯邦政府所轄的公園、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數據化的線條圖中建立環境廊道。

　　(2)建立濕地層關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鍵。

　　  (4)建立環境廊道以上3個主題層，分別確立了用于創建環境廊道的基本對像要素圖形。

　　3  GIS 在景觀規劃中的應用

　　景觀模式的分析，已經成為資源管理者及科學家們在探討當代大范圍環境問題時所必須面對的問題。但目前有關這些生態單元的模式、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結構(模式及組成)將有助于對生態單元的認識，以及具體景觀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，使對于景觀結構的定量分析變得更加便利、準確、科學。

　　3.1 GIS 在用地區域地區景觀設計前期的應用

　　地貌組合的建立通過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，對所選地塊的相關數據(地形、地理學、土壤、地方性氣候、大湖及開放水系、流域、植被)進行收集并且對每個數據進行分析，最終得到想要的地貌狀況。

　　3.1.2 研究方法

　　(1)數據收集

　　 ①地貌組合的建立通過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，對相關數據(地形、地理學、土壤、地方性氣候、大湖及開放水系、流域、植被)進行分析，從而在半島東端的6個生態亞區中劃分出100多個地貌組合的大致分區。
  利用GIS相關功能，將100多個地貌組合按主要的地形特征劃分成8個地貌組合組團：巖床組合組團、低地及沙質湖平原組合組團、冰川石碓基礎組合組團、冰川砂石地組合組團、泥質湖平原組合組團、地表冰湖石碓組合組團、過渡混合組合組團、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行分析。

　　 ②搜集有關現有立地狀況及歷史立地狀況現有立地狀況數據來自分辨率為60-m的衛星圖片；而歷史立地狀況數據則來自土地總局的測繪結果。

　　(2)數據分析

　　為了更好地了解景觀模式及組成，該項目對那些最能表達各地貌組合組團中或之間景觀結構的景觀指標作了分析，其中包括景觀單元景觀指標：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)。分級單元景觀指標：分級面積(CA)；斑塊數(N)；平均斑塊大小(MPS)；景觀相似度指數(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：

　　①各地貌組合組團中的景觀單元指標值：LPI(圖2A/B)，PD，SHDI；

　　②各地貌組合組團中地表覆蓋類型的LSIM值；

　　③依據地表覆蓋類型與地貌組合組團的函數關系計算出的PD值；

　　④依據地表覆蓋類型與地貌組合組團的函數關系計算出的MSI值。

　　最終得出相關結論。

　　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、擴展數學模型、進行空間分析、回答諸如“如果——那么”之類的問題等。而以GIS為基礎的用地規劃審核評估過程，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程更經濟、更高效。

　　3.2.1 背景

　　由于經濟的發展及休閑娛樂的需要，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，面臨著自然資源保護和土地開發之間的尖銳矛盾。整個YMS國家公園分為生態保護區、特殊景觀區、休閑娛樂區和開發區4個區域。開發區又分成適合不同程度建設和活動的4個級別。其審核評估標準包括：地理學上不穩定的；坡度大于30°的；水體質量或容量需要保護的地區為4級開發區。現存定居群；主要或2級或普通道路可達到地區為3級開發區。

　　但由于從前規劃者只有一個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；盡管有等高線圖紙，但也無法在有限的時間內人工計算出整個公園的坡度；并且有關“可進入地區”、“定居區”的概念也十分模糊、主觀。因此造成了舊有的分區標準與土地所有者之間分歧越來越大，致使規劃部門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“可進入地區”、“定居區”及“植被敏感地區”。

　　3.2.2 研究方法

　　①可進入地區根據管理者的經驗，通常距道路300 m之內為可進入距離，據此劃出距道路300m的緩沖區作為假定“可進入地區”，并運用空間分析功能將之與3級開發區圖重疊。從而發現現分區圖中28%的3級開發區不在假定的可進入地區中。因此需要對上述地區進行實地調查，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)。

　　②定居區首先確定建筑的中心，然后使用GIS中不規則三角形網絡(TIN)分析每一個現有的定居區，結果發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。但這一決策過程往往是協調政策與土地擁有者之間關系的過程。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。結果發現定居區中48%的面積處于現在的3級區域內。

　　③植被敏感地區依據幾位植物學家的建議，山脊及山谷周圍200m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”。

　　經過上述數據分析結果，繪出了新的分區草圖；發現了可能存在問題的地區；檢驗了一些假定；為三四級開發區制定了可能的政策。而這些數據又將系統地進入新的一輪審核評估流程。

　　由此可見，GIS在整個規劃審核評估過程中，無疑是一個有力而必要的補充，它的應用不僅使“可進入地區”、“定居區”及“植被敏感地區”等概念更科學而具體客觀，而且，使實地調查，公眾聽證會等非計算機化的審核評估過程更有針對性，更高效，從而最終產生一個切實合理的分區規劃。

　　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、擴展數學模型、進行空間分析、回答諸如“如果——那么”之類的問題等。而以GIS為基礎的用地規劃審核評估過程，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程更經濟、更高效。由此可見，GIS在整個規劃審核評估過程中，無疑是一個有力而必要的補充，而且，使實地調查，公眾聽證會等非計算機化的審核評估過程更有針對性，更高效，從而最終產生一個切實合理的分區規劃。

　　4  結束語

　　如今，GIS已被普遍認為是一個強大的、最靈活的決策系統，在許多國家和地區，已經成為數據庫建立、實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。它不僅見于大范圍的城市及地區規劃，自然資源保護及管理，而且國內外許多與城市景觀設計相關的行業也正在接受這一技術。與其他工具不同的是，G  I S  能深化對一些錯綜復雜條件狀況的認識理解。當然也不能把GIS當成是一個獨立的設計工具。還要和其他的一些工具想配合，但是GIS技術在其中是主導的作用；如在進行景觀規劃設計中需要輔助一些3D建模軟件，另外，目的G IS 的分析能力也是有限的。因此，必須與其他相關軟件相結合。