城市規劃測量中3S技術的應用初探

陳前亮 莊云

（泗陽縣城市建設規劃管理辦公室，江蘇 泗陽 223700）

1 前言

城市化和城市擴張是我國全面實現現代化的基礎。城市發展的日新月異對城市規劃所需的各種基礎測繪資料(圖件和數據)的更新及其數據管理帶來了很大的壓力；另一方面，隨著城市范圍的不斷擴大以及城鄉一體化建設的加快，對城市基礎測繪資料的覆蓋范圍、準確性也提出了更高的要求。

2 3S技術在城市規劃測量中的應用

隨著3S技術不斷深入發展，其在城市規劃測量中的應用也勢必更加廣闊。GPS技術與RS技術的發展給城市規劃測量提供了新的手段和方法。GPS技術快速靜態定位為城市各種工程控制網的測量提供了快捷、經濟的手段；動態定位(RTK)技術將GPS定位技術推向1個新的里程碑，在圖根測量、竣工測量、城市勘界測量和快速施工放樣等方面得到越來越多的應用。RS技術給地形圖等基本資料的快速更新和包括土地利用、道路、城市綠地等城市各種專題信息的提取與專題圖的制作等工作都可提供更加有效、快捷、經濟的手段。隨著遙感影像分辨率越來越高，某些商用衛星(Quick Bird，IKONOS等)分辨率已達分米級，使得利用遙感數據生產大中比例尺的城市基本地形圖成為可能。城市的發展使得傳統的城市數據管理手段不堪重負，GIS和數據庫技術的出現為城市數據的管理注入了新的活力，提供了有效的管理手段和模式；反之，利用GIS技術管理的城市基礎地理數據也將為城市的規劃測量工作提供更好的服務。“3S”在城市規劃中的應用范圍極其廣泛，其中最主要的是信息的采集、城市發展的動態監測、城市環境變的模擬和預測、城市環境的分析評價、城市三維顯示等方面。

2.1 信息采集

城市環境信息涉及到宏觀和微觀、區域和局部、動態和靜態、定性和定量的因素，包括地貌、大氣、土壤、植被、水體、居民、道路等自然和人文各個方面。“3S”技術可用于采集宏觀的、區域乃至全球的、動態的、綜合的環境信息，輔之以常規的環境信息采集手段，就可實現綜合、系統的城市環境信息采集。

2.2 動態監測

城市發展是一個動態的過程。城市發展變化監測的實現，有賴于信息的適時更新和對信息的這間分析與綜合處理。由于遙感信息具有多時相、多波譜、多領域的特性，因而是進行城市發展變化動態監測的高效信息源。其關鍵在于建立科學的監測模型，并對信息進行有效的處理，從而實現對城市變化的動態監測。

利用GIS強大的空間分析和數據處理功能，并結合選定的監測模型，可對多源城市信息進行處理，從中找出城市演變的規律。通過不同時段城市信息的對比和綜合分析，能更好地實現對環境信息的綜合監測。此外，利用GIS的專題制圖功能，可將城市變化過程用直觀的圖件形式予以顯示。

2.3 模擬與預測

城市環境演變的動態過程需進行數值模擬，并結合資料分析對未來一段時間內的城市環境演變狀況進行預測，為城市規劃和管理提供決策依據。GIS是進行城市環境演變模擬和預測的有力工具，它還可與空間分析、預測等模型相結合。

2.4 分析與評價

GIS可方便地進行城市環境的分析和評價。利用GIS進行城市環境評價，首先要選定有代表性的評價因子，并從GIS數據中提取出與這些因子有關的幾何和屬性信息進行關聯。評價的方法，一是直接利用GIS的功能模塊完成。另一種則是根據評價的數學模型建立具有評價功能的空間分析模型，然后將GIS與相應的環境空間分析模型相結合進行。這種結合一般有兩種形式：(1)充分利用GIS軟件所提供的建模功能，在GIS內部建立簡單的模型，減少GIS和模型問結合對界面的需求，使GIS空間分析一體化，即GIS內嵌空間分析評價模塊；(2)在GIS的外部建立分析評價模型，然后在GIS軟件和空間分析評價軟件之間增加數據交換接口，使得空間分析數據及相關的影響因素、空間分析結果能在GIS系統中以各種簡單或復合的圖形形式顯示出來，即GIS外掛空間分析模塊，二者互相結合進行評價。

2.5 三維顯示

“3S”技術和虛擬現實(Virtual Reality簡稱VR)技術的不斷發展，使得規劃中的未來城市形象得以以三維形式仿真地顯示，從而滿足人們視覺、聽覺甚至是觸覺的感觀需求。其中涉及到的關鍵技術有動態環境建模技術、實時三維圖形生成技術、立體顯示和傳感器技術、系統開發工具使用技術和多種系統集成技術等。而在城市規劃中最為煩瑣的就是虛擬環境的建模問題。這種建模應該依據不同的事物區別事待，主要包括天空建模、地表狀況建模、建筑物建模、運動物體(行人、車輛等)的建模等。通過這些技術，就可以使城市規劃中原有的一些可以意會而不可言傳的東西，以一種直觀的面貌展現出來，讓人們對未來城市“身臨其境”，并可對城市歷史景觀進行恢復與再現

3 “3S”集成與數字城市的建設

“3s”技術作為建立“數字城市”的三大支撐技術各有其特色，但在單獨使用時難免有其局限性：GPS可瞬間定位但卻不能表達地理屬性；遙感技術可快速獲取信息但信息的處理、分析必須結合其他技術；GIS具有較好的檢索、分析、結合處理能力，但數據來源和錄入始終是難題。而“3s”集成技術是將這3種對地觀測新技術有機地結合在一起--在線的連接、實時的處理和系統的整體性。目前，這種結合性技術手段的理論應用在我國近幾年才剛剛興起，但由于它對“數字城市”建設具有強大的支撐作用而引起國家科委、自然科學基金委及廣大科學工作者的極大興趣，并取得了較快發展。它的應用目前主要集中在以下幾個方面。

①應用GIS數據庫中的電子地圖和GPs接收機相結合的車載、船載導航系統，為城市交通設施建設與交通管理提供信息保障和便利。

②利用機載GPS接收機進行數字化航空攝影測量。Rs技術提供的數字化影像圖獲取信息，并與GIS實現無縫嵌接，獲取數字城市建設中必要的信息和數據，建立城市地理信息系統下的各級子系統(如房產、交通、管線、環境)，從而為政府部門規劃與決策提供及時詳盡的資料(信息)。

③利用CPS與GIS的集成，可以測量區域的面積或者路徑的長度。該過程相當于用數字化儀錄人數據。采集多邊形邊界或路徑的頂點坐標.并將數據通過CIS進行記錄，計算相關面積或長度，這種技術應用于城市規劃、土地管理中，能大大地提高工作效率。

結束語

3S技術為城市規劃測量提供了新的數據來源和技術手段。靈活性強、精度高的GPS定位技術，多時相、多源的遙感數據，以及GIS的空間分析處理能力及模擬現實能力，已經在城市規劃測量中發揮著日益重要的作用。3S技術的進一步發展，必會將其在城市規劃測量的綜合應用推向更高的層次，在優化城市規劃測量工作、及時更新基礎地理信息資料、降低成本等方面將產生重大的經濟和社會效益。

[1]趙振巖.提高認識做好城市規劃測量工作.錫林郭勒日報，2009-03-20.