GIS空间分析功能在山地风景区规划中的应用

GIS 空间分析功能在山地风景区规划中的应用

李卓

　(河南农业大学林学园艺学院,河南郑州450002)

摘要　G IS 地理信息系统具有强大的空间分析与数据管理能力,可应用于山地风景区规划的各个方面。试图运用G IS 技术的空间分析功能对山地风景区进行坡度、坡向、高程、山体阴影度、可视性等方面的分析,提出山地风景区土地利用规划的方法。关键词　山地风景区规划;G IS 技术;空间分析中图分类号　T U985.13 文献标识码　A 文章编号　0517-6611(2008)36-16060-04Application of GIS Sp atial A nalysis Functions in the P lanning of Mountainous Scenic R esort

LI Zhuo (C ollege of F orestry and H orticulture ,H enan Agricultural University ,Z hengzh ou ,H enan 450002)Abstract G eographic in form ation system (G IS )had powerful capabilities of the spatial analysis and data m anagem ent and it could be applied in each as 2pect of m ountain ous scenic res ort planning.T he spatial analysis functions of G IS techn ology were used to analyze the m ountain ous scenic res ort from the as 2pects such as slope gradient ,slope direction ,elevation ,hillshade and visibility.T he planning m eth od of land use in m ountain ous scenic res ort was put for 2ward.K ey w ords M ountain ous scenic res ort planning ;G IS techn olgy ;S patial analysis

作者简介　李卓(1978-),女,河南郑州人,硕士,从事风景园林绿地

规划设计。

收稿日期　2008211217

传统山地风景区规划存在着专家决策、科学性差的问题,我国大多数风景区都处于山地,随着经济的发展,风景区的开发也越来越快,如何解决山地风景区规划存在的上述问题已成为规划师进行山地风景区规划所要解决的首要问题。考虑到G IS 强大的分析管理功能,G IS 可以应用于山地风景区规划的各个方面。目前,我国规划设计单位将G IS 应用于山地风景区规划,多是将其应用于数据库的建立、数据查询管理等

[1]

,真正运用G IS 空间分析功能进行规划,以辅助规

划决策的实例和论文还不多。在此,笔者主要运用G IS 空间分析功能探讨山地风景区规划中土地利用规划。

1　GIS 的空间分析功能

1.1　GIS 技术含义　地理信息系统(G eographic In formation S ystem ,简称G IS ),是一系列用来收集、存储、提取、转换和显

示空间数据的计算机工具,它使用空间的、描述性的数据通过地图来定义物体及真实世界的特征,如山脉、湖泊或道路,能提供多维空间的实际效果。

1.2　GIS 空间分析的主要内容1.

2.1　表现形式。

1.2.1.1　数字地形模型(Digital T errain M odel ,简称DT M )。是

地形表面形态属性信息的数字表达,是带有空间位置特征和地形属性特征的数字表达。

1.2.1.2　数字高程模型(Digital E levation M odel ,简称DE M )。

是将数字地形模型的地面特征用于描述地面高程,这时的

DT M 被称为“数字高程模型”,简称DE M 。

1.2.2　空间查询。是地理信息系统最基本的功能,从数据

类别上可分图形查询属性、属性查询图形、图形与属性混合查询。

1.2.3　空间叠置分析。是将2个或多个图层以相同的空间

位置重叠在一起,经图形和属性运算,产生新的空间区域的过程[2]。

1.2.4　三维分析。是二维平面信息向立体方向的扩展,可

生成三维地形文件,实现对表面模型的分析。

2　GIS 空间分析功能在山地风景区规划中的应用

该文以深圳市梧桐山风景区中心景区详细规划为例,主要阐述山地风景区规划中的土地利用规划。

2.1　GIS 分析功能进行土地利用规划的技术步骤　充分考

虑各土地利用类型的安全性、舒适性以及服务设施的完整性,结合G IS 技术,考虑规划的实用性与可实施性,该文将土地利用类型划分为建设用地、可游览用地、可建设用地、林地、耕地、草地等用地类型,具体规划可依据项目性质、内容、深度的不同,采用全部或部分类别。

该文运用G IS 技术对该山地风景区进行空间分析,确定土地利用类型中各类用地的技术指标,来指导各项用地的划分,提出技术路线,如图1。技术步骤分3步,首先处理数据源,将其转换为G IS 可运用的数据,再运用G IS 空间分析功能

(如坡度坡向分析、高程分析等)对地域进行分析,最后运用G IS 叠置分析,

得出结果。

图1　土地利用技术路线

Fig.1　The tech nical route o f land use

2.2　深圳市梧桐山风景区中心景区简介　深圳市梧桐山风

景区位于深圳市,是莲花山脉的余脉,历史上一直人烟稀少,特区建立后,大环境控制得比较严格,基本上保持了梧桐山的完整性。

2.3　数据来源　4个波段的2001年分辨率为1m 的IK ONOS

卫星影象图、1∶2000的测绘图以及当地提供的文字材料,包括该地域的自然、社会、经济等方面的状况。

2.4　具体步骤

2.4.1　地形地势分析。用G IS 技术绘制“地形地势分析

安徽农业科学,Journal of Anhui Agri.Sci.2008,36(36):16060-16063 责任编辑　李菲菲　责任校对　傅真治

图”,使规划师对地域有整体直观的印象。如图2是运用AR 2

CG IS 软件绘制的深圳梧桐山风景区中心景区模型图,随着地

域颜色由深绿、浅绿、土黄、朱红、深紫、白色的变化,地域内

高程呈现逐渐增高的趋势。

图2　梧桐山中心景区TIN 模型

Fig.2　TIN model for the central scenic area o f Wutong Mou ntain

2.4.2　坡度分析。不同土地利用类型要建立在不同坡度的

地域内,因此要考虑分析地域坡度。有资料显示,在坡度大于5°的地形上进行工程建设费用明显增加,坡度较小的平坡地和缓坡地,建筑布置较自由。坡度大于14°02′的地形起伏较大,工程建设受到较大限制

[3]

,25°以上的陡坡地,对游人存

在安全隐患,不便进行工程建设。因此,该文将坡度分为0°～15°,15°～25°,25°以上3段来作为土地利用指标。

通过对梧桐山风景区中心景区DE M 数据(以下简称

DE M )提取上述3段坡度得出坡度分析(图3),整个景区南

部、东南部坡度较陡,其他部位较缓。坡度0°～15°的地域范围占整个地域面积的4.3%,坡度15°～25°的地域范围,占

19.0%,坡度25°以上地域范围,占76.7%

。

图3　梧桐山中心景区坡度分布

Fig.3　The slope gradient distribution o f centeral scenic area o f Wu 2

tong Mou ntain

2.4.3　坡向分析。坡向不同的地域,接受太阳辐射、日照长

短也不相同,温差也大[4]。通过对DE M 数据提取坡向,可得到梧桐山中心景区坡向分布,见图4。该图用8种颜色表示坡向,在中心景区中,北坡和西北坡地域面积最多,南坡和西南坡向最少,整个景区主要处于阴坡中。对于北半球山地,大多选择坡向南向、东南向的地域,太阳光照充分,适宜修建服务性建筑设施。

2.4.4　高程分析。是将等高线按一定间距以递增(或递减)

方向分成若干组,用不同符号或颜色区分,以显示基地高程变化情况。根据等高线图形,可判读地貌形态特征,量算各点的高程、坡向和坡度。通过对DE M 数据提取等高线,可得到相应等高线主题图,可进行如下分析。

2.4.4.1　找出地域内最佳赏景点。由于梧桐山是珠江三角

洲一处难得高地,又与香港毗连,在此远眺香港,景色怡人。

2.4.4.2　划分高原反应线。反应线以上地域游人具有不可

达性(该文讨论大众旅游),该区域最高峰944m ,在当地高山反应线以下,整个地域范围均可进行土地利用规划。根据地域海拔高度不同和当地高原反应线提取不同高程的地域范围在此案例中没有体现。

2.4.5　平面曲率分析。是地面上任一点位的地表坡向变化

率,可反映等高线弯曲程度,以及地表所有山脊线、山谷线。通过对DE M 数据进行提取,可得到该地域平面曲率图,分析可得,景区中山脊和山谷相当密集,山势分两级,山脚密集,山腰稀疏,近山顶最密集,说明该景区地形的复杂程度呈阶梯状分布,台地十分明显。

2.4.6　山体阴影分析(H illshade )。该功能可模拟地面光照,

产生地表阴影图。可测定区域中给定位置的太阳光强度和光照时间,并对实际地面进行逼真立体显示,增强地面起伏感。通过对DE M 数据进行数据提取,指定太阳入射方向,得到山体阴影,见图5。由图5可见,整个中心景区地势东北高,西南低,主峰位于景区的最东侧,全区由山地、丘陵、台阶地组成。共有一级谷地为3个,谷长在2000m 以上,二级谷地为14个,谷长在500～1500m

。

图4　梧桐山中心景区坡向分布

Fig.4　The slope direction distribution o f the centeral scenic area o f

Wutong Mou

ntain

图5　梧桐山中心景区山体阴影分析

Fig.5　The hillsh ade analysis o f the central scenic area o f Wutong

Mou ntain

2.4.7　地形起伏度分析。是指在一个特定的区域内,最高

点海拔高度和最低点海拔高度的差值,是描述一个区域地形的宏观指标。对DE M 数据提取,可得到地形起伏度图,通过分析,该地域内坡度起伏度与地面坡度基本一致,坡度陡峭的地方地形起伏度大,一旦破坏难以恢复,不能用作建设用地,说明可利用坡面不多。

1

606136卷36期 李卓　G IS 空间分析功能在山地风景区规划中的应用

2.4.8　可视性分析。主要是计算对于给定的观察点,地形环境中通视的区域及不通视的区域。该文以DE M 数据作为可视性分析的地形表面,创建5个高视点作为观测点,得到可视区域图,并运用G IS 叠加,得到中心景区高视点总可视区域范围(图6)。用5种颜色表示相应可视区域,选取的5个高视点应考虑游人游览场景,基本涵盖整个景区可视域范围,也可建立望塔,

作为赏景点。

图6　梧桐山中心景区总可视域分析

Fig.6　The general visu al field analysis o f the central scenic area o f

Wutong Mou ntain

2.4.9　植被分布分析。主要是运用遥感技术对卫星照片进

行植被覆盖度信息提取分析,卫星照片中无植被覆盖区域,是坡度较陡,地质地貌受损坏,需要进行工程建设的地域。通过卫星照片,并结合现场踏勘,也可得到相应的植被分布图。

2.4.10　综合分析。综上所述,结合其他可参考因素,总结运

用G IS 技术进行山地风景区土地利用规划的方法如下(以深圳市梧桐山风景区中心景区详细规划为例)。

2.4.10.1　可游览用地。在全区内选择高程在高原反应线以

下地区作为该用地的指标之一(以下其他用地类型均需要选择此条件,不再赘述);还要考虑游人的安全性与可达性,坡度较平缓地段更适宜进行大众游览,坡度25°以上地区属于陡坡地,对游人存在安全隐患,不便进行工程建设。因此,该文选择坡度25°以下地区、土质稳定安全、无保存性植被的地域;根据资料,还选择了日照在5h 以上区域的指标。

通过G IS 分析功能,按照图7的技术路线,分别得到坡度25°以下的区域图、无植被区域图,高原反应线以下区域图,运用G IS 叠置分析功能,并考虑其他因素的影响,得到可游览区域,如图8。通过G IS 数据库查询,该地块面积为598573m 2,占总面积的8.71%,面积较小,

对地形地貌的影响小。

图7　可游览区技术路线

Fig.7　The tech nical route o f sightseeing area

2.4.10.2　可建设用地。该用地主要是用于植被恢复与改

造、修建一些人工设施、景点等,因此,也需要坡度较平缓的地段。该文选择坡度15°以下区域,并且无原生植被、地质地貌

有破损、水土流失严重需要恢复性建设的地区做为可建设用地指标,技术路线见图9。同理,得到可建设用地区域,如图10,通过查询,该区面积为168563m 2,占总用地面积的2.45%

。

图8　梧桐山中心景区可游览区域

Fig.8　The sightseeing areas o f Wutong Mou ntain central areas

图

9　可建设用地技术路线

Fig.9　The tech nical route o f construction land

图10　梧桐山中心景区可建设用地

Fig.10　The construction land in the central scenic areas o f Wutong

Mou ntain

2.4.10.3　建设用地区域。平地或坡度较缓的区域地面侵蚀

作用较弱,在此区域内进行工程建设有利于降低成本。因此,该文选择坡度15°以下、植被受到破坏、无保存性植被、地

貌有毁坏等需要进行恢复性建设的区域。并考虑到功能性建筑建设要求,选择距离公路较近、坡向朝南向、东南向、东向的区域。因为山地风景区中的建筑设计应该实行体量控制,使其隐蔽,视线不可达,达到弱化建筑、强化自然的要求,技术路线见图11。同理,得到建设用地区域,如图12,通过查询,该区域为2340m 2,占总用地面积的0.03%。

2.4.10.4　林地。国家规定,坡度在25°以上的耕地应退耕

还林,以防水土流失。因此,选择坡度25°以上地域为林地的

指标,将坡度25°以上地域与现有耕地叠加,得到退耕还林地区,但由于中心景区基本无农耕人口,因此上述指标在此案例中没有体现。通过技术路线图13可得出植被分布状况,并去除其他类别用地范围,得到林地区域,如图14。通过查询,该区域为5968525m 2,占总用地面积的86.75%。 另外,其他用地面积为138978m 2,占总用地面积的2.06%。

26061 安徽农业科学 2008年

图11　建设用地技术路线

Fig.11　The tech nical route o f construction

land

图12　梧桐山中心景区建设用地区域

Fig.12　The areas o f construction land in the central areas o f Wu 2

tong Mou

ntain

图13　林地技术路线

Fig.13　The tech nical route o f w ood

land

图14　梧桐山中心景区林地

Fig.14　The w ood land in the central scenic area o f Wutong Mou ntain

最后,将各类土地利用类型图叠加,得到深圳梧桐山风景区中心景区土地利用类型图,见图15。

红色部分表示可游览用地的范围,黑色部分表示可建设用地范围,深绿色部分表示建设用地的范围,浅绿色部分表示林地的范围,另外,还有部分区域为其他用地范围。

在进行山地风景区土地利用规划时,由于建设用地和可建设用地对原有的地形地貌有一定的改变,因此,应限制其用地范围,尽量减少该地域的面积。

由于深圳市梧桐山风景区中心景区现有3条主要的交

通路线,因此,笔者考虑到工程建设的最小投资,交通用地则尽量利用现状,

在此不再赘述。

图15　梧桐山中心景区土地利用类型

Fig.15　Land use type in the central scenic area o f Wutong Mou ntain

3　GIS 应用于山地风景区规划的问题

目前,G IS 技术应用于山地风景区规划仍处于一种科学探索阶段,需要进行艰辛的探索与大量实践,G IS 应用于山地风景区规划也存在着一些问题亟待解决:①基础资料的搜集,数据库的建立存在困难。据估计,G IS 应用中,80%的时间和投资都花费在数据的收集整理上[4]。目前,我国规划设

计单位大部分还没有单独的信息中心,要尽快解决同一数据资料在不同单位部门之间存在的这种“信息孤岛”的状态,可学习国外先进经验。②在现有的条件下,G IS 应用的数据源还不充足。如遥感卫星影象的波段较少、数字地图、测绘图等提供的信息量不充足,进行山地风景区规划所需要的土壤分布、地质构造、水文、植被分布等自然因素及社会因素资料较欠缺[5]。③由于G IS 数据处理需要大量时间精力,周期长、任务重,规划单位及委托方又多是要求在短期内出方案,规划师不能够充分运用G IS 技术进行数据处理与分析。④我国规划设计院大部分工作人员对传统规划设计具有丰富的知识经验,但对G IS 的应用了解还不多,规划师需要加强

G IS 等信息技术的学习,可将G IS 专业人员引入规划设计单

位,与规划师进行沟通合作。

4　结语

G IS 技术具有十分强大的管理分析空间信息的功能,但

值得注意的是,G IS 及其相关技术只是进行数据采集分析的工具,是规划师进行规划的技术手段,在规划中真正起决策作用的还是规划师,因此,在规划中要考虑到以规划师为主,

G IS 技术为辅。

随着G IS 及其相关技术的进一步发展,通过规划设计人

员和G IS 专业人员的共同努力,G IS 及其相关技术一定会在城市规划领域有很好地运用。参考文献

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3

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