關于地理設計平臺的研發及其在城市規劃中的應用研究

葉家發+韋喆

內容摘要： 從宏觀角度上來說，地理設計平臺是基于地理設計理念進行構架完成的，是一種支持GIS的城鄉規劃系統，在規劃設計的過程當中，涉及到規劃方案設計、規劃方案評估、模擬、現狀分析、現狀數據采集、以及規劃方案展示這些步驟。在運用這一系統之時，應先對系統的實時狀態進行詳細分析與測定，這樣才能夠知道這一系統所存在的問題，并做到有效避免。本文對現有的城市規劃數據進行了分析，通過地理設計平臺對其進行了相應的研究，使得規劃方案能夠與實際地理開發情況相結合，實現地理設計平臺的研發在城市規劃中的可持續性以及科學性，達到技術交流與探討的目的。

關鍵詞：地理設計平臺；風景園林；平臺結構；規劃分析；規劃設計

一、地理設計平臺的研發及其在城市規劃中的應用意義

城市規劃領域GIS的重要規劃作用，但GIS在規劃編制過程的研究和應用較為滯后，導致出現重管理輕設計的現象。GIS涉及的領域眾多，從對城市面貌的詳細規劃到進行平面圖的生成，以及小范圍的不斷擴大，直至形成大區域的模式，都能夠看到，GIS系統的規范性以及專業性。GIS對于城市規劃與管理，有著不可忽視的作用，我國的大多數城市在進行宏觀規劃的過程中，都會運用到這一系統體系，但就規劃與編制的過程而言，GIS卻不能夠起到促進的積極用，使得重管理輕設計的現象出現。其中，形成重管理輕設計的現象的原因主要有以下四點：第一，數據共享機制的完善情況不夠好，使得數據不能夠在順暢的環境中得到，原因是GIS在進行設計的過程當中，需要投入大量的研究力量，以了解城市的發展歷史以及相應的發展方向，需要了解的學科諸如地理、人文、環境、經濟、交通、歷史方面，這些大數據能夠有利于設計者對城市的規劃。對我國的城市規劃進程進行分析后，能夠發現，并沒有一套詳細的規劃機制，使得設計者不能夠更好地獲取數據信息，研究者就需要自行獲取數據，這就延緩了城市規劃的進程；第二，GIS與城市規劃的相應專業的結合度不夠緊密， 通常情況下，GIS軟件的作用主要是圍繞GIS常用的功能展開的，但在設計師進行規劃的過程當中，需要對環境進行一定的分析，才能夠確定材料的使用種類，由于GIS系統不具備這樣的功能，使得設計師在規劃的過程中，不能夠完成預測以及動態模擬等專業基礎設置，綜上所述，GIS無法滿足于對城市信息的規劃與詳細的設計，它的專業性只停留在基礎信息的查詢以及分析，因此，GIS無法與城市的規劃設計形成緊密的聯系，發揮的作用具有一定的局限性；第三，GIS工具的使用具有挑戰性，盡管相應的環境規劃設計師能夠對使用GIS工具有一定的意識性， 但由于普及程度不夠高，使得對于GIS工具的使用不能夠達到普遍化，其次，大多數研發人員一般使用的是CAD類型軟件，使用時間久，熟悉度較高，操作起來也得心應手，較為便捷，其也具有一定的針對性，對于不同的專業，都有相應的操作方法，能夠完成工作項目所布置的內容，由于研發人員對于兩種軟件的熟悉度不同，使得其更傾向于運用熟悉度較高的軟件來完成工作任務，從某一角度上來說，這也成為了GIS工具技術不能夠得到廣泛使用的一個主要因素；第四，規劃設計單位對GIS的需求性不高，通過國內的一些規劃設計方案，能夠看出，對于GIS工具使用頻率不高，由于規劃過程當中，所涉及的步驟與方法較多，且對規劃時間有著要求，使得研究和分析數據的過程進行得不是十分理想，其次，GIS工具由于使用人數不多，導致相應的應用數據不足以進行并完成規劃工作，并且相應的專業人才稀少，不能夠保障GIS系統在社會大環境的廣泛應用，因此，規劃設計單位對于GIS的需求度不足。

綜上所述，國家應對這些現象進行高度重視，并設立相應的政策與機制來提高人們對于GIS技術的學習的積極性，進一步完成GIS技術的提升，以此來幫助研發規劃人員能夠更好地完成規劃任務。其中，地理設計的初衷就是為城市規劃編制提供研究的新途徑，這種方法能夠將與地理環境規劃有關的因素條件進行緊密的集合，更好地完成城市規劃的工作。

二、地理設計及其影響作用

本段的探究內容是地理設計理念對規劃設計領域的重要影響。地理設計平臺的核心價值是打通了地理信息系統（GIS）與計算機輔助設計系統（CAD）之間的隔閡，建立地理信息空間分析與工程規劃之間的橋梁。它將傳統的MIS（管理信息系統）、CAD（計算機輔助設計）、BIM（建筑信息模型）、GIS（地理信息系統）等信息數據，通過統一數據總線服務（SOA）有機結合在一起，實現數據疊加顯示、查詢分析、報表制作、打印輸出等基本業務功能。并且，提供了開放數據接口與二次開發功能接口。通過在地理設計平臺的基礎上進行二次開發，實現了地理信息數據與工程項目規劃信息數據疊加分析。充分利用數據庫查詢、統計、分析等技術，實現耕地資源空間分析、工程用地區域分布統計分析、分時段查詢工程規劃用地動態變化趨勢分析、用地指標使用預測分析、土地占補平衡總量分析分析等業務。讓耕地資源保護與監測人員，不但能夠及時得到原有耕地信息；而且能夠及時得到各個部門對耕地改變的計劃信息，并且將這些計劃信息納入耕地保護分析全過程中。這種模式意味著不是等破壞耕地后再彌補損失，而是有計劃有目的地利用土地，控制土地變化向有利于自然發展和環境保護的方向發展，促進人類活動與自然界的和諧發展。

地理設計是人們更好地了解所在環境的一項活動，對城市規劃設計領域產生了一定的影響，主要體現于下列幾個方面：

第一，體現在對GIS技術的影響，地理設計的主要目標就是將空間環境進行規劃與分析，而傳統的GIS應用技術在這方面的實用性不強，為了適應宏觀環境的發展，GIS技術就必須要進行相應的改革從而完成技術方面的提升。原有的GIS技術是基于一個穩定狀態下執行的，但城市規劃需要的是緊跟著環境的發展的運行環境，為了滿足城市規劃設計師對于軟件的期待，GIS技術就要進行技術上的改善，并提升設計的功能性，為后續的設計工具的改良提供便利；第二，體現在對地理信息共享平臺建設的影響，隨著信息化技術的不斷普及，使得城市具有數字性以及濃烈的現代感，在數字化城市的建立過程當中，可以說，地理空間數據的共享平臺建設是城市化建設的主要組成部分，傳統的地理信息設計模式需要進行改良，以提升地理空間信息平臺的整體品質；第三，體現在對城市規劃的影響，規劃設計師在進行地理環境的整體規劃時，會樹立一種基于規劃背景的詳細的設計方案，使得后續的設計工作能夠嚴謹高效地進行。除了相應的地理環境的設計框架之外，還要設定符合地理環境自身條件的工作進程，因此，工作進程需要依據規劃設計的特質進行改進，以確保主要工作的順利進行，在規劃設計的過程中，還應充分利用相關的數據與文件，也可以進行資源共享，有利于工作效率的提升，也能夠促使地理環境信息數據更能夠符合相應的標準。endprint

三、地理設計平臺的研發

3.1設計原則

第一點，互動性，地理設計在進行數據實踐的過程當中，需要將規劃原計劃與實際情況出現的數據信息相結合，在實踐進行的過程當中，不斷總結并不斷地改善，以達到最好的實踐狀態，使得規劃設計的整體具有高效性以及規劃成果的科學性；第二點，規劃設計模型，地理設計平臺，在規劃的過程當中，應呈現出規劃設計需要的相應信息，并進行設計工具材料的提供，與此同時，也需要對規劃設計專業提供技術上的支持，這樣有助于實踐模型的確立；第三點，規劃設計過程特點，與傳統的使用程度較高的CAD軟件進行對比，能夠發現，GIS軟件操作步驟較為繁雜，且不具備相應的專業技術操作人才，因此，地理設計平臺就應人性化，全面地進行考慮，對工作人員的軟件使用習慣也進行考量，這樣才能夠提高整體的工作效率。

3.2總體框架

地理設計平臺理念的三層理念是基于構架體系形成的，其中，三層理念主要是圍繞服務組件層、應用層以及數據層展開的，其中，數據層的主要作用是支撐平臺的各類空間數據的運行，能夠支持的數據包括前期規劃數據、現狀調查數據以及基礎地理數據，使得地理設計平臺的工作能夠更順暢的進行；應用服務層的主要支持層面是基于服務構建層形成的，這一層面是能夠對規劃設計師進行數據支持并提供信息系統，并且整個規劃設計過程都能夠進行信息數據的提供；服務組件層能夠為應用層提供其需要的相關數據信息，以及相應的服務組件，其中，根據服務組件的主要操作技術功能可以將組件的種類分為七種，分別是：三維GIS、二維GIS、數據庫操作、CAD數據操作、數據分析、數據展示、智能計算，這些數據層面能夠更好地為應用層提供技術支持信息服務。

3.3功能模型

地理設計平臺的功能模型主要由系統配置管理、屬性數據管理、圖形數據管理等子系統組成，下面則對這些子系統進行了詳細的介紹。

3.3.1屬性數據處理

屬性數據處理這一系統的主要功能是對屬性數據進行技術上的管理以及維護，這樣能夠有利于設計人員進行信息的采集與操作，是一項功能性較強的操作技巧。其中，操作系統主要包括屬性結構處理、屬性數據處理以及GIS/Excel等功能性的處理，后者的主要作用是幫助設計者進行Excel數據使用上的快速查詢。

3.3.2系統配置管理

規劃設計師可以針對不同的管理項目進行不同的規劃與改進，進而完成對設計工作提供數據環境的配置，在此基礎上，能夠形成一個滿足自身發展需求的數據平臺的獲取渠道。這一子系統的主要操作模式有系統功能配置、專題圖配置、屬性展示配置以及快捷定位配置，能夠幫助規劃設計師更好地完成工作，減少了查詢資料、確立模板的時間，加快了實踐的進程。

3.3.3圖形數據處理

這一管理子系統是與屬性數據處理系統的主要功能有所不同的，可以說二者是一個對應的關系，圖形數據處理的子系統是對導入后的空間數據進行預處理，使得空間數據具備一定的準確性，保證計算結果的精準度。其中，這一子系統主要包括GE數據獲取、地塊壓蓋處理以及地塊分解處理等模式，這些模式能夠促進規劃設計人員實驗的進行。

3.4平臺技術特點

3.4.1規劃設計過程的全面支持

地理設計平臺主要是對規劃設計工作進行了整理與調整，并設計了數據處理、地理模擬、規劃設計等相應的子系統，能夠幫助設計規劃師更好地完成技術層面上的操作，并提供相應的數據信息。

3.4.2可伸縮性的規劃設計環境

專題圖配置以及處理功能配置這兩項功能能夠根據規劃設計環境的主要特質進行設計任務的擬定，使得設計規劃所需要的主要材料配置能夠滿足于規劃設計過程的基本需求，并能夠促進設計與分析工作在一定的環境內運行，從中能夠發現，規劃設計環境是具備可伸縮性的特點的。

四、地理設計平臺在城市規劃中的應用

4.1技術流程

工業用地調整評價模型，包括空間調整驅動力評價和城市發展政策限制評價，是評價模型中的工作核心，其中，空間調整驅動力是在工業用地的主要布局的規劃中確立的，能夠顯示出工業用地的約束性評價以及非工業用地的主要評價內容，從中，能夠發現這兩個評價是直接服務于空間設定的過程的。除此之外，城市發展政策的限制是基于城市的不同的發展政策形成的，這些評價能夠反映出用地使用的具體情況，其中，評價內容包括：人居工程、生態工程以及工業工程三個方面的相關的機制。

依照于工業用地進行設定的評價內容應遵循評價的工業用地對象的時序發展進行調整，這樣才能夠按照基本要求，進行空間驅動力的調整，并能夠依照不同城市的相關發展政策進行技術上的調控，以及劃分出發展的區域，能夠及時地對這些區域進行工作上的環境限制。受到限制的區域的工業用地會按照空間的調整結果進行排序，并劃分出優先順序，進行方案的備選。實踐分析的最后會對設立的備選方案進行篩選，并確立最后的工業用地的數量以及批次。

4.2規劃設計應用實踐

規劃設計的應用類實踐的主要作用包括工業用地調整研究、土地利用現狀分析、專項規劃等方面得到的應用。規劃設計師在進行數據信息的規劃與分析的過程當中，需要考慮到發展政策對于不同區域的影響與作用，這樣才能夠進行最后設計方案的確立，可以說，分析結果對于工業用地的信息調整的作用是至關重要的。規劃實踐的過程當中，需要對工業用地信息進行數據上的整合，將同樣類別的信息整合到同一組別中，這樣有利于信息的查詢與瀏覽。地理環境設計在專題分析、專項規劃以及綠地系統規劃等方面都有著不可忽視的作用，在這些方面的主要作用是促進城市化的發展。

地理設計平臺基于SOA架構，結合了目前最前端的三維仿真技術、地理分析技術、工程勘察設計技術、CAD應用技術、GIS應用技術、SOA應用技術等，全力為工程規劃設計、國土資源保護業界打造一個全三維的實景仿真平臺。endprint

傳統的設計理念是按照人類的主觀想法去設計自然、征服自然；而基于實景仿真的地理設計思想是遵循大自然的客觀規律，在綜合地理分析的基礎上進行合理科學的地理規劃和決策，最終促進人與環境的和諧發展。三維實景仿真是建立在野外實景還原和空間分析的基礎上，在設計過程中帶入地理的分析，在最初設計草圖時，立即核實各種數據是否符合項目的空間范圍要求。這種實時適用性分析提供了一個設計框架，使得各行各業的規劃師、設計師能夠充分運用地理設計，將關鍵因素提前考慮，而不是在完成設計后再去分析提議項目的潛在影響和后果，有助于縮短設計循環時間、提高結果的質量。

本系統通過在工程領域率先引入“地理設計”理念，將地理環境因素與規劃設計過程結合起來，提出一種基于三維實景地理數據的全新工程規劃設計與國土資源保護相結合的思想，并研發相應的地理設計平臺軟件系統，可廣泛應用于公路、鐵路、建筑、水利、管線等工程行業。工程設計人員能夠對設計方案很容易地進行草繪和調整，并能很快獲得空間知識上的反饋，從而使設計對自然環境可能造成的不良影響得到有效的預警和調整。系統平臺不脫離工程設計的傳統使用習慣，設計人員上手快、易于推廣普及，可有效提設計效率、環保低碳。以下為軟件平臺總體框架圖：

平臺總體框架圖

第①層：系統服務層，提供一致的數據訪問接口，實現系統數據的存儲、顯示、打印基本服務。

第②層：數據管理層，對數據分類管理，在統一的環境中，實現影像、CAD圖、三維模型等數據的讀寫、顯示、打印接口，使得各類數據能夠疊加顯示、相互轉換。

第③層：數據編輯層，提供數據編輯、創建、分析、轉換基礎工具；

第④層：數據應用層，為各行業提供項目生產、信息管理業務等系統；

第⑤層：行業解決方案，為工程領域各行業提供三維信息化、一體化行業解決方案。

參考文獻

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基金資助：該論文是在南寧市科學研究與技術開發計劃項目合同[20141020]立項資助下完成。endprint